Ожирение (Серебряная весна). 2011 Aug; 19 (8): 1601-8. doi: 10.1038 / oby.2011.27. Epub 2011 Feb 24.
Ван ГДЖ, Geliebter A, Волков Н.Д., Telang FW, Логан J, Jayne MC, Галанти К, Селиг ПА, Хань Х, Zhu W, Вонг КТ, Fowler JS.
Источник
Медицинский отдел, Брукхейвенская национальная лаборатория, Аптон, Нью-Йорк, США. [электронная почта защищена]
Абстрактные
Субъекты с расстройством пищевого поведения (BED) регулярно потребляют большое количество пищи в короткие периоды времени. Нейробиология BED плохо изучена. Моральный допамин, который регулирует мотивацию для приема пищи, скорее всего, будет задействован. Мы оценили участие дофамина мозга в мотивации к потреблению пищи у едоков выпивки. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) сканирует с помощью [11C] raclopride были выполнены в пациентах с ожирением BNN и 10, страдающих ожирением, без BED.
Изменения внеклеточного допамина в полосатом теле в ответ на стимуляцию пищи у лиц, лишенных пищи, оценивали после плацебо и после перорального метилфенидата (MPH), лекарственного средства, которое блокирует транспортер обратного захвата дофамина и таким образом усиливает сигналы допамина. Ни нейтральные стимулы (с или без MPH), ни пищевые стимулы при плацебо не увеличивали внеклеточный допамин.
Пищевые раздражители при назначении MPH значительно увеличивали допамин в хвостатом и путаме в едеющих выпивками, но не в невкусном людоедеs.
Увеличение допамина в хвостате было достоверно коррелировано с оценкой выпивки, но не с ИМТ. Эти результаты идентифицируют нейротрансмиссию допамина в хвостате как имеющие отношение к нейробиологии BED.
Отсутствие корреляции между изменениями ИМТ и допамина предполагает, что высвобождение дофамина сам по себе не предсказывает ИМТ внутри группы тучных людей, но что он предсказывает выпивку.
ВВЕДЕНИЕ
Расстройство пищевого поведения (BED) характеризуется эпизодами употребления в пищу объективно большого количества пищи и чувства потери контроля. Это происходит примерно в 0.7-4% общей популяции и около 30% тучных субъектов, посещающих программы контроля веса (1). Оживленные выпивники едят значительно больше калорий, чем ожирение, не употребляющих пищу, когда их попросят съесть до полного наполнения, выпить или съесть нормально (2). У оживших выпивников есть высокие показатели рецидивов во время программ контроля веса и их расстройство в течение длительных периодов времени.
Множество факторов регулируют потребление пищи, включая потребности в калориях и усиление реакции на продукты питания, которые включают вкусовые качества, а также условные реакции (3). Допамин является одним из нейротрансмиттеров, участвующих в кормлении, и его фармакологическая манипуляция оказывает заметное влияние на потребление пищи (4). Исследования изображений головного мозга с позитронно-эмиссионной томографией (ПЭТ) и [11C] raclopride показал, что желание пищи при представлении вкусовых пищевых стимулов, без потребления, было связано с выделением полосатого дофамина (5). Количество высвобождения дофамина также коррелировало с оценками вкуса пищи после потребления любимой пищи (6). Эти исследования изображений согласуются с ролью допамина в регулировании потребления пищи посредством модуляции полезных свойств пищи и мотивации и желания потребления пищи (4). Было высказано предположение, что у людей низкая активность дофамина может предрасполагать человека к патологическому перееданию как способ компенсировать снижение дофаминергической активности (7). Фактически, в исследовании, проведенном у пациентов с болезненным ожирением, мы сообщили о снижении уровня стриатальных дофаминовых D2-рецепторов, которые, как прогнозируется, приводят к ослаблению сигналов дофамина (8). Аномальная дофаминергическая активность также была продемонстрирована у генетически инбредных грызунов для ожирения и была постулирована, чтобы лечить переедание (9). Dopamine модулирует схемы мотивации и вознаграждения, и, следовательно, недостаточность допамина у пациентов с ожирением может увековечить патологическое питание как средство компенсации уменьшенной активации этих схем.
Лица с BED характеризуются компульсивным перееданием и импульсивностью (10), который имеет сходство с компульсивным и импульсивным лекарственным средством, использующим поведение у лиц, злоупотребляющих психоактивными веществамис (11). Food является мощным естественным усилителем, и пост может еще больше повысить его полезные эффекты (12). Допамин играет важную роль в сигнале значимости для различных потенциальных сигналов, которые предсказывают выбор вознаграждений во время fastinг (13). Некоторые ингредиенты в вкусной пище, такой как сахар и кукурузное масло, могут приводить к импульсивному проглатыванию в моделях, напоминающих те, которые наблюдаются при употреблении наркотиков в зависимость (4,14). Как и в случае с наркотиками, злоупотребление сахаром увеличивает допамин в ядре accumbens (14). Например, когда крысам дают прерывистый доступ к растворам сахара, они пьют в виде выпивки, высвобождая допамин в ядре accumbens, подобно тому, как это наблюдается на животных моделях наркотической зависимости (14). Сладкий вкус сахара, без компонента питания, также может вызвать высвобождение допамина (15).
Используя ПЭТ и [11C] raclopride, мы показали, что визуальное и обонятельное воздействие на вкусную пищу увеличивало внеклеточный допамин в дорсальном полосатом теле в здоровом контроле здорового веса, который был лишен пищи для 16 h (5). Дофаминовые выбросы были значительно коррелированы с увеличением самообношений голода и стремления к еде. Эти результаты свидетельствовали об условно-сигнальном ответе в дорсальном полосатом теле.
Здесь мы оцениваем гипотезу о том, что пациенты с ожирением с BED будут демонстрировать более сильные условные реакции на пищевые стимулы по сравнению с пациентами с ожирением, не относящимися к BED. Чтобы измерить изменения допамина, вызванные пищевыми условными раздражителями, мы использовали ПЭТ и [11C] raclopride с парадигмой визуализации, о которой мы сообщали ранее (5). Понимание нейробиологических механизмов, лежащих в основе стимуляции пищи, может обеспечить целевые показатели для вмешательств, чтобы помочь людям регулировать свое ненормальное поведение в еде.
МЕТОДЫ И ПРОЦЕДУРЫ
Участниками
Эти протоколы одобрили институциональные обзорные советы в Университете Стоуни-Брук (Стони-Брук, Нью-Йорк) / Брукхейвенская национальная лаборатория (Аптон, Нью-Йорк) и Госпиталь Св. Луки-Рузвельта (Нью-Йорк, Нью-Йорк). Письменное информированное согласие было получено после объяснения экспериментальной процедуры. Десять здоровых субъектов с ИМТ (кг / м2)> 30 и DSM IV (Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам - четвертое издание) для диагностики BED были задействованы для исследования. Контрольная группа (n = 8) включали субъектов с ожирением (ИМТ> 30), которые не соответствовали критериям BED. Критериями исключения для обеих групп были: история хирургического / медицинского лечения для контроля веса, зависимость от алкоголя или других наркотиков (кроме кофеина <5 чашек в день или никотина <1 упаковки в день), неврологические или психические расстройства (кроме переедание для группы BED), использование рецептурных (непсихиатрических) лекарств, которые могут повлиять на функцию мозга, за последние 2 недели, медицинские условия, которые могут изменить церебральную функцию, сердечно-сосудистые заболевания и диабет, травмы головы с потерей сознания > 30 мин. Скрининговые тесты мочи на психоактивные вещества (включая фенциклидин, кокаин, амфетамин, опиаты, барбитураты, бензодиазепин и тетрагидроканнабинол) были проведены для подтверждения отсутствия употребления наркотиков.
Психологический диагноз
Кандидаты были завербованы и психологически отобраны в больнице Святого Люка-Рузвельта для БЭД с использованием экзамена на расстройство пищевого поведения, структурированное клиническое интервью, которое было изменено для BED (16). Они также завершили шкалу депрессии Zung (17,18), и Шкала для похудения (Gormally Binge Eating Scale)19), что отражает поведение и отношения, связанные с употреблением алкоголя.
Дизайн исследования
Участникам было предложено заполнить анкету, в которой содержалась следующая информация о дне скрининга: рейтинг общей заинтересованности в еде; список любимых блюд; список пищевых запахов, стимулирующих аппетит; список пищевых запахов, которые уменьшают аппетит; и рейтинг списка продуктов для их предпочтений по шкале от 1 до 10, причем 10 является самым высоким. Пищевые продукты с наивысшими показателями были представлены субъекту во время состояния стимуляции пищи.
Объекты сканировались четыре раза с [11C] raclopride в два разных дня при следующих условиях (Рисунок 1): В первый день обучения первый [11C] raclopride было начато 70 мин после перорального плацебо (таблетка дикальцийфосфата) с нейтральным вмешательством (нейтральноеплацебо). Второй [11C] raclopride было начато 70 мин после перорального введения метилфенидата (MPH: 20 мг) с помощью пищевого вмешательства (пищаMPH) около 2 h и 20 мин после инъекции радиотерапевта первой. На второй день обучения первый [11C] раклопридное сканирование было начато 70 мин после перорального плацебо (таблетка дикальцийфосфата) с использованием пищи (питаниеплацебо). Второй [11C] raclopride было начато 70 мин после перорального приема MPH (20 мг) с нейтральным вмешательством (нейтральноеMPH) около 2 hs и 20 мин после инъекции радиотерапии первого. Мы выбрали дозу MPH (20 мг орального), которую мы ранее показали, чтобы вызвать значительное увеличение уровня полового члена допамина у пациентов с нормальным весом во время стимуляции пищи (5). И пищевые, и нейтральные вмешательства начались примерно за 10 мин до введения радиотерапии и продолжались в общей сложности около 40 мин. Субъекты не знали, получали ли они плацебо или MPH. Кроме того, порядок дней обучения варьировался и уравновешивался по предметам.
Блок-схема исследования. ПЭТ, позитронно-эмиссионная томография.
Для условий стимулирования пищи пища нагревалась для улучшения запаха, и предметы были представлены ей так, чтобы они могли ее видеть и ощущать. Ватный тампон, пропитанный пищей, был помещен на их языки, чтобы они могли попробовать его. Указанный пищевой продукт был представлен для 4 мин, а затем обменен на новый. Вкус, запах и вид пищи продолжались во время стимуляции. Субъектов попросили описать их любимые блюда и как они любят есть их, пока им были представлены продукты, которые они сообщили как их любимые. Для нейтральной стимуляции предметы были представлены изображениями, игрушками и предметами одежды, чтобы они могли просматривать их и обонять и обсуждать их во время стимуляции. Мы также использовали ватный тампон, пропитанный нейтральным вкусом (например, металлический или пластиковый), который был помещен на их языки. Продовольственные и нейтральные вмешательства были начаты за 10 мин до инъекции радиотерапевта и продолжались в течение всего 40 мин. В течение обоих учебных дней испытуемым было предложено провести последний прием в 7: 00 вечера накануне дня обучения и сообщили в центр обработки изображений в 8: 30 am.
Поведенческие и сердечно-сосудистые мероприятия
Во время исследований ПЭТ участникам было предложено устно ответить на каждый дескриптор, используя целое число между 1 и 10 для самоотчета «голода» и «желания пищи», которые были получены до пищевой / нейтральной стимуляции, а затем на интервалах 4-min в течение всего 40 мин. Кроме того, частота пульса и артериальное давление были получены до плацебо / MPH, 30 мин, 60 мин (до нейтральной / пищевой стимуляции), затем каждые 3 мин во время еды / нейтральной стимуляции в течение всего 42 мин.
ПЭТ-сканирование
Объекты были отсканированы с помощью [11C] raclopride с использованием сканера Siemens HR + PET. Опубликованы подробные сведения о процедурах позиционирования артериальной и венозной катетеризации субъектов, количественной оценки радиоотраслера и передач и эмиссионных сканирований (5). Вкратце, динамические изображения были сделаны сразу после болюсной внутривенной инъекции 3-7 mCi [11C] raclopride на общую сумму 60 мин. Образцы крови были получены для измерения концентрации MPH в плазме до и после 30, 60, 90 и 120 мин после MPH. Концентрацию MPH в плазме анализировали в лаборатории доктора Томаса Купера (Nathan Kline Institute, Orangeburg, NY).
Анализ изображений
Регионы, представляющие интерес в дорзальном стриатуме (хвостатом, путамене), вентральном полосатом и мозжечке, были обозначены путем наложения границ из нейроанатомического атласа с использованием шаблона, который мы ранее опубликовали (5). Вкратце, представляющие интерес области изначально были изложены на основе суммарной базовой линии [11C] raclopride (изображения, полученные между 15 и 54 мин) и затем проецировались в динамический [11C] raclopride, чтобы генерировать кривые временной активности для полосатых областей (хвостатый, путямный и вентральный стриатум) и мозжечок. Эти кривые временной активности для концентрации ткани, а также кривые временной активности для неизмененного индикатора в плазме использовались для расчета [11C] raclopride от плазмы к мозгу (K1) и общий объем распределения ткани (VT), что соответствует равновесному измерению отношения концентрации ткани к концентрации в плазме, в полосатом и мозжечке с использованием метода графического анализа для обратимых систем (20). Отношение VT в полосатом теле, равном VT в мозжечке соответствует неразложимый потенциал связывания (BPND) + 1, где BPND это в естественных условиях связывающий потенциал, который пропорционален количеству доступных сайтов связывания Bavail / Kd. Маловероятно, что BPND для raclopride влияют изменения кровотока во время сканирования, но для проверки этой возможности K1 (который является функцией кровотока) оценивали для базовых и МРХ исследований, которые проводили выборку артериальной крови путем подгонки данных к однокамерной модели (21). Для одномоторной модели использовались как мозжечок, так и представляющие интерес области D2.
Реакция на стимулирование пищи (с плацебо или с MPH) была определена количественно как разница в BМакс/Kd по отношению к нейтральномуплацебо условие, которое было условием, используемым в качестве базовой линии. Аналогично, ответ на MPH с нейтральной стимуляцией (используемый как мера эффектов MPH) был определен количественно как разница в BPND с условием нейтральности / плацебо.
Анализ данных
Разницу в значениях K1 между плацебо и MPH тестировали с использованием парных t-тестовое задание. Различия в BPND между условиями были протестированы с использованием факториала 2 × 2 (тип препарата × тип) и группового сравнения с использованием смешанного дизайна ANOVA. Относительный вклад пола, а также возраст и ИМТ были учтены в модели ANOVA. Post hoc t- тесты затем использовались для определения того, для каких условий эффекты отличаются от базового состояния (нейтральноеплацебо). Post hoc анализ мощности для парных образцов t- тесты с коррекцией нескольких тестов и для повторных измерений были выполнены ANOVA. Влияние стимуляции пищи на самооценку поведения было проверено путем сравнения оценок, полученных до стимуляции, и усредненных оценок, полученных между 15 и 40 мин после начала вмешательства с использованием повторных измерений ANOVA. Влияние стимуляции пищи на сердечно-сосудистые реакции проверяли путем сравнения мер до плацебо / MPH до стимуляции (60 мин после плацебо / MPH) и средних мер, полученных между 3 и 42 мин после начала стимуляции с использованием повторения меры ANOVA. Корреляции момента продукта Пирсона использовались для оценки взаимосвязи между вызванными пищевыми продуктами изменениями в АДND и такие параметры, как поведенческие эффекты стимуляции пищи, сердечно-сосудистые реакции (частота пульса и артериальное давление), баллы по шкале пищеварения, возраст и ИМТ, а также между изменениями, вызванными МФГ в АДND и такие параметры, как сердечно-сосудистые реакции, возраст и ИМТ. Корреляции момента продукта Пирсона также выполнялись между изменениями допамина, индуцированными MPH, когда они давались с нейтральной стимуляцией в сравнении с изменениями, когда они давались с стимулированием пищи и такими параметрами, как поведенческие эффекты стимуляции пищи, баллы по шкале пищей, сердечно-сосудистые реакции, возраст и ИМТ.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Для исследования были приняты на работу десять едоков выпивки и восемь негодящих едоков. Обе группы были одинаковыми по возрасту, показателям ИМТ, Zung депрессии, годам образования и социально-экономическому прошлому (Таблица 1). У едоков выпивки были значительно более высокие баллы для шкалы для похудения Гормонально (Binge Eating Scale)P <0.000001).
Характеристики участников исследования
Продовольственная стимуляция увеличила голод и желание пищи в едеющих выпивками (P <0.001, P <0.001, соответственно) и те, кто не ест перекус (P <0.05, несущественно, соответственно) в группе плацебо, а также при пероральном приеме MPH (переедания: P <0.05, незначительно; люди, не поедающие пингвинов: P <0.05, P <0.05) условия соответственно (Таблица 2). Тем не менее, увеличение параметров самоотчета во время стимуляции пищи (с или без MPH) не различалось между едоками выпивки и бездельниками.
Самоотчет чувства голода и стремление к еде после стимулирования пищи (FS) у едоков выпивки и едоков без подбородка
Стимулирование пищи увеличивало систолическое давление у едоков выпивки (+ 6 ± 7%, P = 0.04) и бездельников (+ 2 ± 2%, P = 0.02) в режиме плацебо (Таблица 3). Сравнение изменений систолического давления во время стимуляции пищи и нейтральной стимуляции не отличалось у едоков выпивки и у неевреющих едоков (измеренных взаимодействием стимуляции). Во время стимуляции пищи частота пульса снижалась у едоков без подбородка (P = 0.02) в плацебо, но не в выпивках. Кровяное давление, измеренное в течение 60 мин (до нейтральной стимуляции) после перорального MPH у едоков без пузырьков, демонстрировало увеличение систолического давления (P = 0.002), которые сохранялись при нейтральной стимуляции (P = 0.004). Однако систолическое давление у непинговых едоков не изменилось, когда оно было измерено до стимуляции пищи (60 мин после перорального MPH), а систолическое давление не было существенно различным между исследованиями (измеренными по изучению взаимодействия).
Групповые средние показатели частоты пульса и артериального давления для четырех условий тестирования для базовой линии, до нейтральной / пищевой стимуляции и во время нейтральной / пищевой стимуляции
Усредненная концентрация MPH в крови не различалась между обеими группами субъектов во время нейтральнойMPH (поглотители выпивки: 6.75 ± 2.33, неживые едоки: 6.07 ± 2.72) и пищаMPH (поглотители выпивки: 6.6 ± 2.83, неживые едоки: 6.03 ± 2.48).
K1 значениями усредненных полосатых областей для плацебо и состояний MPH были 0.101 ± 0.02 и 0.11 ± 0.026 (пищевые продукты для выпивки), 0.09 ± 0.014 и 0.0927 ± 0.02 (нейтрализующие белки), 0.107 ± 0.029 и 0.106 ± 0.03 (безбивые едоки -Food), 0.093 ± 0.012 и 0.098 ± 0.011 (нейтрализующие безеды). Средние% изменения для групп составили + 8%, + 4%, -0.6% и + 5% соответственно. Разности K1 ценности были значимыми для едоков выпивки: едаплацебо против пищиMPH (P <0.01) и люди, не едящие перекус: нейтрально плацебо против нейтральногоMPH (P <0.03).
Базовая линия (нейтральнаяплацебо) доступность дофамина D2 рецептора не различалась между едоками выпивки и бездельниками и не коррелировала с показателями депрессии в ИМТ или Zung. Ни нейтральные раздражители, ни пищевые стимулы при плацебо не увеличивали внеклеточный допамин у неживых едоков. Нейтральная стимуляция, получаемая с помощью MPH (нейтральнаяMPH, препарат путем взаимодействия кий, P = 0.003; оцененный размер эффекта Коэн d = 1.63 с мощностью = 99.99% при значении уровня 0.05 и мощность = 99.96% при значительном уровне 0.05 / 3 с множественной коррекцией теста), но не пищевые стимулы, данные с MPH (пищаMPH), значительно увеличилось высвобождение допамина в хвостатом у неживых едоков. В выпивках, нейтральная стимуляция ни с MPH (без нейтральногоMPH) значительно увеличилось высвобождение допамина. Пищевые стимулы, получаемые с помощью MPH (пищаMPH) по сравнению с исходным (нейтральнымплацебо) показало значительное выделение допамина у выпивчиков в хвостатых (P = 0.003; оцененный размер эффекта, Коэн d = 1.30) и putamen (P = 0.05; оценочный размер эффекта = 0.74). Пищевые стимулы, назначаемые плацебо (пищаплацебо) не вызывало существенных различий между едоками выпивки и едоками без подбородка (сканирование взаимодействием стимулов). Даже при том, что MPH с нейтральной стимуляцией (нейтральнаяMPH) вызвало значительное высвобождение каудата допамина у непинговых едоков, но не у едоков выпивки, взаимодействие не было значительным (сканирование с помощью диагностического взаимодействия). Для сравнения пищевых стимулов, данных с помощью MPH (пищаMPH) по сравнению с базовым (нейтральнымплацебо), у едоков выпивки было значительно больше высвобождения дофамина, чем у нетрадительного людоеда в каудате (сканирование с помощью диагностического взаимодействия, P = 0.026, Таблица 4 и Рисунок 2 оценочный размер эффекта = 0.79). Однако различия в путамене или в брюшном полосатом теле не были значительными.
Изображение распределения объемного изображения [11C] raclopride на уровне полосатого тела для одного из поглотителей выпивки и одного из поглотителей nonbinge для четырех условий сканирования: нейтральная стимуляция оральным плацебо, нейтральная стимуляция оральным метилфенидатом (MPH), пища ...
Групповые средние показатели связывающего потенциала (BPND) для четырех условий тестирования и процентных изменений нейтральнойплацебо состояние хвостатого ядра, путамена и брюшной полости
Не было никаких корреляций между едойплацебо состояние и параметры самоотчета, сердечно-сосудистые реакции, баллы по шкале выпивки, возраст или ИМТ. По сравнению со всеми испытуемыми субъекты с более высоким ИМТ имели более низкую концентрацию MPH в плазме (n = 18, r = 0.57, P <0.01). Увеличение выделения дофамина в полосатом теле у всех субъектов у нейтральныхMPH условие не коррелировало с оценками самоотчета, сердечно-сосудистыми ответами, оценками на шкале выпивки, концентрацией MPH в плазме, возрастом и ИМТ. Увеличение выделения допамина по всем субъектам в хвостатом под пищейMPH состояние коррелировали с выраженностью в шкале питания Gormally Binge Eating Scale (n = 18, r = 0.49, P <0.03, Рисунок 3), но не с ИМТ, концентрацией MPH в плазме, параметрами самоотчета, сердечно-сосудистыми реакциями и возрастом. В этих параметрах не наблюдалось никаких гендерных эффектов.
Корреляция между высвобождением допамина (изменения незаменимого связывающего потенциала (АД)ND)) в хвостатотом ядре всех субъектов под пищейMPH состояние с оценками шкалы питания Gormally Binge (n = 18, r = 0.49, P <0.03). MPH, метилфенидат. ...
ОБСУЖДЕНИЕ
Это исследование показало, что у страдающих ожирением выпивчиков было большее увеличение внеклеточного уровня допамина в хвостатотом ядре во время стимуляции пищи, когда переносчики допамина были заблокированы при введении MPH, чем у едоков, не принимающих пищу. Напротив, вентральный стриатум, в котором расположен ядро accumbens, не отличается между группойs. Было обнаружено, что допамин в ядре accumbens влияет на мотивацию поведенческого выпуска к лекарствам и связанным с лекарством стимулам (22). Исследования на животных показали, что предвосхищение предстоящей награды от приема пищи активированными мезотелэнцефалическими нейронами допамина и активация допамина в ядре accumbens были выше при наличии условных раздражителей, которые сигнализировали о получении пищи, чем после фактической доставки неожиданной еды (23). Ядро accumbens интегрирует сходящийся вход от лимбических сайтов, связанных с аппетитом и наградами, чтобы инициировать поведение подходар (24). Его активация предсказывает немедленную награду. Напротив, дорзальная полосатая полость важна для формирования поведенческих привычек и, как было показано, является основным посредником в поведении о злоупотреблении наркотиками (25). Спинной стриатум способствует усвоению навыков стимула, когда поведение становится автоматическим и больше не зависит от отношения результата действия (26). Когда условные раздражители предсказывают предстоящую награду, стрельба из дофаминовых нейронов происходит после стимула предсказывающего стимула, а не после самой награды (27). Электрофизиологические записи у обезьян в хвостатотом ядре предполагают, что его активность может зависеть от ожидаемого результата работы (28). Тем не менее, хвостатое ядро, как полагают, участвует в усилении действия, потенциально приводящем к вознаграждению, но не в обработке вознаграждения сам по себе (29).
В этом исследовании ИМТ не различался между едоками без подбородка и едоками выпивки. Тем не менее, баллы по шкале выпивки были выше для едоков выпивки, как ожидалось. Оценки шкалы Gormally Binge Eating Scale были связаны с увеличением внеклеточного допамина в хвостате во время стимуляции пищи. Субъекты с более высокими показателями выпивки имели больший внеклеточный допамин, повышающийся в хвостатом во время стимуляции пищи, чем у пациентов с более низким показателем. Предварительные исследования изображений показали, что ожирение, страдающее ожирением, больше активизировалось в лобной и префронтальной областях коры, чем ожирение, не потребляющее желудок во время стимуляции пищевого пика (30,31). Выживавшие в желудке проявляли большие реакции в медиальной орбитофронтальной коре при просмотре изображений пищи, что коррелировало с их чувствительностью к награде (30). В предыдущем исследовании с использованием PET-18F-фтордезоксиглюкозы и той же парадигмы пищевой стимуляции, мы показали, что у пациентов с обычным весом голодание орбитофронтальная активация ассоциировалась с повышенным потреблением пищи (32). Мезоакбьенс / мезокортикальные дофаминовые волокна, которые в основном происходят в брюшной тегментальной области, иннервируют лимбические и корковые области, включая префронтальную и орбитофронтальную коры (33). Таким образом, активация в этих лобных областях может отражать последующие эффекты дофаминергической стриатальной активации.
В отличие от страдающих ожирением выпивчиков, страдающие ожирением неживые едоки не увеличивали уровень внеклеточного дофамина в полосатом теле во время стимуляции пищи. Использование ПЭТ- [11C] raclopride с той же самой парадигмой стимуляции пищи, чтобы оценить изменения внеатомного дофамина половых органов у людей с нормальным весом, лишенных пищи, мы показали значительное увеличение (+ 12%) во внеклеточном дофамине в дорсальном полосатом теле (5). Возможно, что у тучных испытуемых может быть пониженная допаминовая система (+ 8% у потребляющих ожирение едок и + 1% у страдающих ожирением неживых едоков). Исследования изображений у людей и животных из нашей лаборатории и других пациентов показали усиленную активацию в областях мозга, связанных с сенсорной обработкой пищи у людей с ожирением. В частности, используя ПЭТ и 18F-фтордезоксиглюкозы, мы показали, что у болезненно тучных субъектов был более высокий, чем нормальный базовый метаболизм глюкозы (без стимуляции) в вкусовой соматосенсорной коре, чем у необследованных субъектов (34). Исследование функциональной магнитно-резонансной томографии у девочек-подростков показало, что у тучных девочек была более активная активация в изолинии и вкусовой соматосенсорной коре в ответ на ожидаемое потребление пищи и фактическое потребление пищи, чем у худых девочек (35). Доклинические исследования из нашей группы показали, что стимуляция пищи (просмотр и обоняние без потребления) усиливает таламическую активацию у тучных крыс Цукер больше, чем у постных однопометников (36). Эти активированные / усиленные области вовлечены в сенсорные (соматосенсорные, зрительные коры, таламус) и гедонистические (insula) аспекты пищевых сигналов. Дофаминовая стимуляция сигнализирует о значимости и облегчает кондиционирование (37). Дофаминовая модуляция нейронной обработки пищевых сигналов в сенсорных коре и таламусе к пищевым стимулам может повысить их значимость, что, вероятно, будет играть роль в формировании условных ассоциаций между пищевыми и пищевыми экологическими сигналами. Исследование функциональной магнитно-резонансной томографии девочек-подростков (35) показали, что тучные девочки имеют большую активацию в областях мозга, которые относятся к сенсорным и гедоническим аспектам пищи. Тем не менее, эти тучные девочки также показали снижение активации в хвостате в ответ на потребление пищи, что может указывать на дисфункциональную систему допамина, которая может увеличить риск переедания (35).
Здесь мы показываем, что терапевтическая доза перорального MPH (20 мг) значительно увеличивала внеклеточный допамин в хвостатах у небедных едоков, но не у едоков выпивки. Однако увеличение допамина существенно не различалось между группами. Наше предыдущее обнаружение у здоровых людей с нормальной массой показало, что MPH не вызывал значительных сердечно-сосудистых эффектов, как и результаты этого исследования, и увеличение МПГ-индуцированного стриатального дофамина было больше, когда MPH давали значительную стимуляцию (визуальная стимуляция пищи, когда пища лишенные денег), чем при наличии нейтрального стимула (5,38). Эти результаты могут отражать контекстно-зависимые эффекты MPH (допамин увеличивается в результате блокады транспортера допамина и спонтанных релизов дофамина). Увеличение допамина увеличивается при воздействии значительного раздражителя, которое, по-видимому, увеличивает обжига дофаминовых клеток у едоков выпивки. Находка аналогична нашему исследованию в зависимых от кокаина субъектах, в которых индуцированная MPH тяга только тогда, когда она дается с воздействием кокаиновых сигналов (39). Причина, по которой мы не наблюдали допамин, возрастает, когда MPH дается с выраженными раздражителями (пищевые сигналы) у неживых едоков, неясно. Возможно, что когда MPH усиливает эффекты относительно слабых усиливающих стимулов (как у едоков выпивки), он может не делать этого для более сильных (как у людей с нормальным весом). Возможно также, что медленный и малый рост допамина, вызванный MPH, может быть достаточным для ингибирования высвобождения допамина с помощью дофамина D2 и ослаблять фазическую дофаминовую клетку, связанную с стимуляцией пищи.
Использование MPH вводит возможность изменений кровотока, возникающих во время сканирования. Это лишь потенциальная проблема в оценке BPND если изменения происходят при сканировании после перорального MPH. Если поток больше, но постоянный во время сканирования, на V не будет никакого эффектаT, Slifstein и другие показал, что наибольшая ошибка в VT оценка будет происходить при больших быстрых изменениях потока в течение первых нескольких минут после инъекции индикатора (21). Однако они показали, что для кинетических параметров, характерных для fallypride, изменение 60% потока, происходящее резко, приводит лишь к небольшим различиям в VT, Поскольку K1 для raclopride меньше, чем для fallypride, изменения потока будут иметь меньшее влияние на поглощение. Также дозу MPH вводят перорально, а не путем инъекции, так что ожидается, что любые изменения в потоке будут непрерывными. Поскольку изменение K1 был в еде поедания, сравнивая едуплацебо и едаMPH, мы пришли бы к выводу, что изменение K1 не повлияло на VT так как он не изменился. Для бездельников, сравнивающих нейтральныеплацебо и нейтральныеMPH, среднее изменение K1 был 5%, что вряд ли будет отвечать за любые изменения, наблюдаемые в VT, Учитывая небольшие различия в K1 наблюдаемые в этом исследовании, мы заключаем, что любые изменения в BPND не были связаны с изменениями кровотока.
Это исследование имеет некоторые ограничения. Во-первых, воздействие стимуляции пищи само по себе было недостаточным для выявления ответов, которые могут быть обнаружены с помощью ПЭТ- [11C] raclopride. Нам пришлось использовать низкую дозу MPH, которая блокирует переносчики допамина, чтобы улучшить обнаружение допамина (5). Таким образом, мы не можем исключать возможность фармакологического взаимодействия между MPH и ответом на стимулирование пищи. Однако неспособность увидеть связь между изменениями допамина, вызванных MPH между двумя группами, когда они даны с нейтральной стимуляцией, свидетельствует о том, что эффекты MPH были обусловлены условием стимуляции пищи. Во-вторых, поскольку все испытуемые получали одинаковую пероральную дозу MPH, пациенты с большим ИМТ имели более низкие концентрации MPH в плазме. Тем не менее, испытуемые с большим ИМТ не показали более низкое высвобождение допамина ни для нейтрального MPH, ни для пищевых условий MPH, что свидетельствует о том, что эффекты MPH были обусловлены стимуляцией пищи. В-третьих, чтобы избежать введения дополнительных артериальных линий, исследования были завершены в течение 2 дней, что вводит потенциальные путаницы из эффектов порядка. В-четвертых, изменения в брюшном полосатом полости не отличались от условий, которые могли бы отражать снижение реактивности этих субъектов к пищевым сигналам, которые, как они знали, они не могли есть. Однако величина изменений в брюшных полосатых участках имела большую изменчивость, которая могла возникнуть в результате движения во время стимуляции пищи / MPH и структуры региона за пространственным разрешением ПЭТ-сканера. Поскольку исследование проводилось в небольшом числе гетерогенных субъектов (разное по возрасту, полу и ИМТ), мы не можем исключать, что отсутствие группового эффекта в реактивности вентрального полосатого тела объясняется низкой статистической мощностью. Другое ограничение заключалось в том, что мы также не контролировали время менструального цикла, при котором проводились исследования, и мы не измеряли гонадальные гормоны. Менструальный цикл может влиять на реакцию головного мозга на пищу, поскольку показано, что картина секреции эстрадиола во время овариального цикла влияет на пищевое поведение; например, женщины едят больше во время лютеиновой и менструальной фаз, чем фолликулярная и периовуляторная фазы (40).
Таким образом, это первое исследование с использованием ПЭТ для измерения изменений дофамина мозга во время стимуляции пищи у едоков выпивки. Эти результаты свидетельствуют о вовлечении хвостатого ядра в патофизиологию BED. Поскольку выпивка не только встречается у людей с ожирением, дальнейшие исследования заслуживают оценки нейробиологических факторов, которые могут дифференцировать ожирение и недобросовестные едоки.
Авторы
Исследование позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) было проведено в Брукхейвенской национальной лаборатории с поддержкой инфраструктуры от Департамента энергетики США OBER (DE-ACO2-76CH00016) и при поддержке частично Национального института здоровья: R01DA6278 (G.-JW ), R01DA06891 (G.-JW), Инфрастративная исследовательская программа Национального института алкоголизма и алкоголизма, Z01AA000550 (NDV, FT, MJ) и M01RR10710 (Общий клинический исследовательский центр Университета Стоуни Брук). Компоненты исследования в больнице St Luke's-Roosevelt частично поддерживались R01DK068603 (AG) и R001DK074046 (AG). Набор и психологический скрининг проводились в больнице Святого Люка-Рузвельта. Мы благодарим Дэвида Шлиера и Михаэля Шулера за циклотронные операции; Дональд Уорнер, Дэвид Алексон и Пол Васька для операций ПЭТ; Ричард Феррири, Коллин Ши, Ювен Сюй, Лиза Мюнх и Пэйтон Кинг для подготовки и анализа радиоотраслеров, Карен Апельског-Торрес для подготовки протокола исследования, а также Барбара Хаббард и Полина Картер для ухода за пациентами.
Сноски
РАСКРЫТИЕ ЛИЧНЫХ ДАННЫХ
G.-JW сообщает, что получил лекционные взносы и финансирование исследований от Orexigen Therapeutics Inc .; JSF, AG, KG, HH, MJ, JL, PS, FT, NDV, CTW, WZ не объявили конфликта интересов.
Ссылки
1. Dymek-Valentine M, Rienecke-Hoste R, Alverdy J. Оценка расстройства пищевого поведения у пациентов с болезненным ожирением, оцениваемых по обход желудка: SCID против QEWP-R. Ешьте вес. 2004; 9: 211-216. [PubMed]
2. Geliebter A, Hassid G, Hashim SA. Испытайте прием пищи у страдающих ожирением выпивчиков в зависимости от настроения и пола. Int J Eat Disord. 2001; 29: 488-494. [PubMed]
3. Mietus-Snyder ML, Lustig RH. Детское ожирение: дрейф в «лимбическом треугольнике» Annu Rev Med. 2008; 59: 147-162. [PubMed]
4. Bello NT, Hajnal A. Допамин и поведение при потере питания. Pharmacol Biochem Behav. 2010; 97: 25-33. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
5. Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, et al. «Нехедоническая» мотивация пищи у людей включает допамин в дорсальном полосатом теле, и метилфенидат усиливает этот эффект. Synapse. 2002; 44: 175-180. [PubMed]
6. Маленький DM, Jones-Gotman M, Dagher A. Выделение дофамина, вызванное кормлением в дорсальной полосатой, коррелирует с оценками вкуса пищи у здоровых добровольцев. Neuroimage. 2003; 19: 1709-1715. [PubMed]
7. Blum K, Sheridan PJ, Wood RC и др. Ген рецептора дофаминового D2 как детерминант синдрома дефицита вознаграждения. JR Soc Med. 1996; 89: 396-400. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
8. Volkow ND, Chang L, Wang GJ, et al. Низкий уровень рецепторов дофамина мозга D2 у лиц, злоупотребляющих метамфетамином: связь с метаболизмом в ортофронтальной коре. Am J Psychiatry. 2001; 158: 2015-2021. [PubMed]
9. Thanos PK, Michaelides M, Piyis YK, Wang GJ, Volkow ND. Ограничение питания заметно увеличивает дофамин D2-рецептор (D2R) у крысиной модели ожирения, как оценивается с помощью in-vivo muPET-изображения ([11C] раклоприд) и in-vitro ([3H] spiperone) авторадиография. Synapse. 2008; 62: 50-61. [PubMed]
10. Galanti K, Gluck ME, Geliebter A. Испытайте прием пищи у страдающих ожирением выпивчиков по отношению к импульсивности и компульсивности. Int J Eat Disord. 2007; 40: 727-732. [PubMed]
11. Wang GJ, Volkow ND, Thanos PK, Fowler JS. Сходство между ожирением и наркоманией оценивается с помощью нейрофункциональной визуализации: обзор концепции. J Addict Dis. 2004; 23: 39-53. [PubMed]
12. Cameron JD, Goldfield GS, Cyr MJ, Doucet E. Последствия длительного ограничения калорий, приводящие к потере веса при гедониях и артериях пищи. Physiol Behav. 2008; 94: 474-480. [PubMed]
13. Карр К.Д. Хроническое ограничение пищевых продуктов: усиление воздействия на лекарственную награду и передачу полосатых клеток. Physiol Behav. 2007; 91: 459-472. [PubMed]
14. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Сахар и жир bingeing имеют заметные различия в привыкание, как поведение. J Nutr. 2009; 139: 623-628. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
15. Avena NM, Rada P, Moise N, Hoebel BG. Подгузник сахарозы, питающийся расписанием выпивки, регулярно высвобождает дофамин и устраняет реакцию насыщения ацетилхолина. Neuroscience. 2006; 139: 813-820. [PubMed]
16. Cooper Z, Cooper PJ, Fairburn CG. Действительность обследования расстройства пищевого поведения и его подшкалов. Br J Психиатрия. 1989; 154: 807-812. [PubMed]
17. Zung WW, Richards CB, Short MJ. Шкала самооценки депрессии в амбулаторной клинике. Дальнейшая проверка SDS. Психиатрия. 1965; 13: 508-515. [PubMed]
18. Schaefer A, Brown J, Watson CG, et al. Сравнение валидности шкал депрессии Бек, Зунг и ММПИ. J Consult Clin Psychol. 1985; 53: 415-418. [PubMed]
19. Gormally J, Black S, Daston S, Rardin D. Оценка тяжести употребления алкоголя у тучных людей. Addict Behav. 1982; 7: 47-55. [PubMed]
20. Logan J, Fowler JS, Volkow ND, et al. Графический анализ обратимого связывания радиолиганда от измерений временной активности, применяемых к исследованиям ПЭТ [N-11C-метил] - (-) - кокаина у людей. J Cereb Blood Flow Metab. 1990; 10: 740-747. [PubMed]
21. Slifstein M, Narendran R, Hwang DR, et al. Влияние амфетамина на [(18) F] fallypride в естественных условиях связывание с D (2) -рецепторами в полосатом и экстратриальном регионах мозга приматов: одно болюсное и болюсное и постоянные инфузионные исследования. Synapse. 2004; 54: 46-63. [PubMed]
22. Peciña S, Smith KS, Berridge KC. Гедонические горячие точки в мозге. Невролог. 2006; 12: 500-511. [PubMed]
23. Шульц В. Нейронное кодирование основных условий вознаграждения теории обучения животных, теории игр, микроэкономике и поведенческой экологии. Curr Opin Neurobiol. 2004; 14: 139-147. [PubMed]
24. Вейс Ф. Нейробиология тяги, условная награда и рецидив. Curr Opin Pharmacol. 2005; 5: 9-19. [PubMed]
25. Гердеман Г.Л., Партридж Дж. Г., Лупика К.Р., Ловингер Д.М. Это может быть привычка формирования: наркотики злоупотребления и стриатальная синаптическая пластичность. Тенденции Neurosci. 2003; 26: 184-192. [PubMed]
26. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Вовлечение дорзальной стриатумы в поисках кокаина под контролем. J Neurosci. 2005; 25: 8665-8670. [PubMed]
27. Schultz W, Preuschoff K, Camerer C, et al. Явные нейронные сигналы, отражающие неопределенность вознаграждения. Philos Trans R Soc Lond, B, Biol Sci. 2008; 363: 3801-3811. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
28. Schultz W, Tremblay L, Hollerman JR. Обработка вознаграждения в ортофронтальной коре приматов и базальных ганглиях. Cereb Cortex. 2000; 10: 272-284. [PubMed]
29. Tricomi EM, Delgado MR, Fiez JA. Модуляция каудатной активности по случайным действиям. Neuron. 2004; 41: 281-292. [PubMed]
30. Schienle A, Schäfer A, Hermann A, Vaitl D. Расстройство пищевого поведения: повышенная чувствительность и активация мозга к изображениям пищи. Biol Psychiatry. 2009; 65: 654-661. [PubMed]
31. Geliebter A, Ladell T, Logan M, et al. Ответственность за пищевые стимулы у страдающих ожирением и худой выпивки, используя функциональную МРТ. Аппетит. 2006; 46: 31-35. [PubMed]
32. Wang GJ, Volkow ND, Telang F, et al. Воздействие аппетитных пищевых стимулов заметно активизирует мозг человека. Neuroimage. 2004; 21: 1790-1797. [PubMed]
33. Swanson LW. Прогнозы вентральной тегментальной области и прилегающих областей: комбинированный флуоресцентный ретроградный трассер и исследование иммунофлуоресценции у крысы. Brain Res Bull. 1982; 9: 321-353. [PubMed]
34. Wang GJ, Volkow ND, Felder C, et al. Повышенная активность покоя оральной соматосенсорной коры у тучных субъектов. Neuroreport. 2002; 13: 1151-1155. [PubMed]
35. Stice E, Spoor S, Bohon C, Veldhuizen MG, Small DM. Отношение вознаграждения от приема пищи и ожидаемого приема пищи к ожирению: исследование функционального магнитного резонанса. J Abnorm Psychol. 2008; 117: 924-935. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
36. Thanos PK, Michaelides M, Gispert JD и др. Различия в ответе на пищевые стимулы в модели ожирения у крыс: оценка in vivo метаболизма глюкозы в мозге. Int J Obes (Lond) 2008; 32: 1171-1179. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
37. Zink CF, Pagnoni G, Martin ME, Dhamala M, Berns GS. Человеческий стриатальный ответ на характерные невосприимчивые стимулы. J Neurosci. 2003; 23: 8092-8097. [PubMed]
38. Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, et al. Доказательства того, что метилфенидат повышает значимость математической задачи за счет увеличения допамина в мозге человека. Am J Psychiatry. 2004; 161: 1173-1180. [PubMed]
39. Volkow ND, Wang GJ, Telang F, et al. Увеличение допамина в полосатом теле не вызывает тягу к злоупотребляющим кокаином, если они не связаны с сигналами кокаина. Neuroimage. 2008; 39: 1266-1273. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
40. Рид С.К., Левин Ф.Р., Эванс С.М. Изменения настроения, когнитивной деятельности и аппетита в поздних лютеиновых и фолликулярных фазах менструального цикла у женщин с PMDD и без него (предменструальное дисфорическое расстройство) Horm Behav. 2008; 54: 185-193. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
;
