Komentár: Závislosť od potravín vedúca k obezite spôsobuje niekoľko zmien mozgu, ktoré napodobňujú drogovú závislosť. Jedna zmena zahŕňa zvýšenie bielej hmoty (myelín) v striate (časť odmeňovania obvodov). Diéta znižuje bielu hmotu, čo naznačuje, že táto zmena je reverzibilná.
Publikované online pred tlačou 29. mája 2007, doi: 10.1210 / jc.2006-2495 The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 1. augusta 2007, roč. 92 č. 8 3278-3284
- Autorské príslušnosti
Neurologické oddelenia (LTH, NK, VK), vnútorné lekárstvo (AV, PN) a rádiológia (RP), Univerzita v Turku, FIN-20521 Turku, Fínsko; a PET centrum Turku (LTH, AV, NK, JOR, PN, VK), FIN-20521 Turku, Fínsko
- Adresujte všetku korešpondenciu a žiadosti o tlač na: Dr. Lauri T. Haltia, PET centrum Turku, University of Turku, PO Box 52, FIN-20521 Turku, Fínsko. E-mail: [chránené e-mailom].
abstraktné
Kontext a cieľ: Obezita je spojená s niekoľkými metabolickými abnormalitami. Nedávne štúdie naznačujú, že obezita ovplyvňuje aj funkciu mozgu a je rizikovým faktorom pre niektoré degeneratívne ochorenia mozgu. Cieľom tejto štúdie bolo preskúmať účinky prírastku hmotnosti a úbytku hmotnosti na štruktúru šedej a bielej hmoty mozgu. Predpokladali sme, že prípadné rozdiely pozorované v mozgoch obéznych jedincov by po intenzívnom diéte zmizli alebo sa zmenšili.
Metódy: V časti I štúdie sme skenovali pomocou zobrazenia magnetickou rezonanciou 16 (priemerný index telesnej hmotnosti, 22 kg / m2) a 30 obézny (priemerný index telesnej hmotnosti, 33 kg / m2) zdravých jedincov. V časti II 16 obézni jedinci pokračovali v veľmi nízkokalorickej diéte pre 6 týždeň, po ktorej boli opäť naskenované. Objemy regionálnej mozgovej bielej a sivej hmoty sa vypočítali pomocou morfometrie na báze voxelu.
Výsledky: Objem bielej hmoty bol väčší u obéznych jedincov v porovnaní s chudými jedincami v niekoľkých bazálnych oblastiach mozgu a obézni jedinci vykazovali pozitívnu koreláciu medzi objemom bielej hmoty v bazálnych štruktúrach mozgu a pomerom pásu k boku. Zistená expanzia bielej hmoty bola čiastočne zvrátená diétou. Regionálne objemy šedej hmoty sa výrazne nelíšili u obéznych a chudých jedincov a diéta neovplyvnila šedú hmotu.
Závery: Presný mechanizmus zistených zmien bielej hmoty zostáva nejasný, ale súčasná štúdia ukazuje, že obezita a diéta sú spojené s opačnými zmenami štruktúry mozgu. Nie je vylúčené, že expanzia bielej hmoty v obezite má úlohu v neuropatogenéze degeneratívnych ochorení mozgu.
Obezita je sprevádzaná zmenami v zložení tela a zvýšením viscerálneho a sc tuku. Akumulácia telesného tuku je spojená s viacerými metabolickými abnormalitami, ktoré môžu predisponovať k chorobám, ako je diabetes typu 2, hypertenzia, mŕtvica a rakovina. Zmeny v obezite v centrálnom nervovom systéme sú menej známe, aj keď epidemiologické štúdie naznačujú súvislosť medzi určitými degeneratívnymi ochoreniami mozgu a obezitou. Zvýšená telesná hmotnosť je známa ako rizikový faktor pre kognitívny pokles (1, 2) a Alzheimerovej choroby (3) a súvislosť medzi obezitou a demenciou je nezávislá od iných komorbidných podmienok (4). Centrálna obezita môže byť tiež spojená s vyšším rizikom iných neurologických porúch, ako je Parkinsonova choroba (5). Patofyziologické mechanizmy, ktoré sú základom týchto komplexných vzťahov, nie sú dobre známe, ale jedným možným spojením medzi obezitou a chorobami spôsobujúcimi odumieranie je vývoj inzulínovej rezistencie a / alebo diabetes mellitus, ktorý ovplyvňuje poznanie (1).
Preto štúdie týkajúce sa degeneratívnych ochorení mozgu podporujú myšlienku, že obezita má negatívny vplyv na funkciu mozgu a existujú štúdie u ľudí, ktoré naznačujú funkčné rozdiely v mozgu medzi zdravými obéznymi a štíhlymi jednotlivcami. Imagingové štúdie s pozitrónovou emisnou tomografiou (PET) a funkčným zobrazením magnetickou rezonanciou (fMRI) zistili, že obezita je spojená so zmenami v prietoku mozgu a neurochémii. Štúdia PET s [11C] racloprid ukázal, že dostupnosť receptorov mozgového dopamínu D2 veľmi obéznych jedincov je znížená v pomere k ich indexu telesnej hmotnosti (BMI) (6). Štúdie s použitím PET a merania regionálneho cerebrálneho krvného toku ukázali rozdielne reakcie mozgu na satiáciu u obéznych a chudých jedincov (7, 8) a štúdia fMRI preukázala, že perorálny príjem glukózy indukuje inhibíciu signálu fMRI v častiach hypotalamu a že táto centrálna inhibičná odpoveď je výrazne oslabená u obéznych subjektov (9). Ďalšia štúdia fMRI odhalila väčší počet oblastí aktivácie mozgu u obéznych bažantov (v porovnaní s jedincami s chudým zákalom a štíhlymi a obéznymi netrpezlivými jedlíkmi) ako odpoveď na vizuálne a sluchové podráždenie potravinových stimulov10). Okrem toho jedna predchádzajúca štúdia s jednorázovou fotónovou emisnou tomografiou ukázala, že vizuálna expozícia potravy je spojená so zvýšením regionálneho cerebrálneho krvného obehu pravých temporálnych a parietálnych kôrov u obéznych žien, ale nie u žien s normálnou hmotnosťou11). Nedávna štrukturálna štúdia s magnetickým rezonančným zobrazením (MRI) a morfometria založená na voxeli (VBM) ukázala, že obézni jedinci majú významne nižší objem mozgovej šedej hmoty v postcentrálnom gyre, fronte operculum, putamen a strednej čelnej gyrusovej v porovnaní so skupinou z chudých jedincov a že BMI u obéznych (ale nie štíhlych) subjektov je negatívne spojený s objemom šedej hmoty ľavého postcentrálneho gyrusu (12). Taktiež bol rozdiel v objeme bielej hmoty detegovaný v blízkosti striatu, v ktorom obézni subjekty mali väčší objem ako štíhle subjekty.
Väčšina štúdií zobrazovania mozgu s obezitou je porovnanie statických skupín. Často boli skupiny oddelené podľa BMI a vybraná premenná centrálneho nervového systému, napr regionálny prietok krvi, receptory dopamínu alebo objem šedej hmoty sa študuje priečne. Podľa našich vedomostí neexistujú žiadne pozdĺžne analýzy funkcie mozgu pri obezite. V tejto štúdii sme sa zaujímali o účinky prírastku hmotnosti a straty na štruktúru šedej a bielej hmoty ľudského mozgu. Fosfolipidy sú hlavnými zložkami neuronálnych a gliových membrán a zúčastňujú sa na remodelácii a syntéze membrán a transdukcii signálu (13). Metabolizmus mozgových fosfolipidov je dynamický proces, ktorý je ovplyvnený napríklad plazmovou koncentráciou voľných mastných kyselín. Asi 5% neesterifikovaných mastných kyselín sa extrahuje z krvi, keď prechádza cez mozog potkanov a extrakcia je nezávislá od prietoku krvi mozgu (13). Obezita je sprevádzaná prebytkom voľných mastných kyselín v plazme, čo vedie k hromadeniu tuku do adipocytov, ako aj do viacerých orgánov. Preto sme predpokladali, že obézni jedinci môžu mať rozdiely v metabolizme mozgového tuku a zvýšenú hromadenie tuku v bielej hmoty, čo by mohlo odrážať objem bielej hmoty.
Štúdia bola navrhnutá tak, aby pozostávala z dvoch častí: 1) bežného prierezového porovnávania mozgu obéznych a chudých jedincov a korelačných analýz a 2) pozdĺžne sledovanie jednotlivých mozgov po veľkej rýchlej strate telesnej hmotnosti. V časti I sme skúmali rozdiely v mozgových regiónoch šedej a bielej hmoty medzi štíhlymi a obéznymi jednotlivcami. V druhej časti podskupina obéznych jedincov (n = 16) z prvej časti začala kontrolovanú veľmi nízkokalorickú diétu (VLCD) pre 6 wk a sledovanie druhého mozgu nasledovalo po úspešnom znížení ich hmotnosti v priemere pomocou 12 %. Je známe, že diéta má priaznivý účinok napríklad na citlivosť na inzulín a plazmatické lipidy u obéznych jedincov (14) a zníženie hmotnosti je tiež spojené so znížením hladiny leptínu v plazme (15). Mozog ako tkanivo bohaté na lipidy by mohlo byť tiež postihnuté stratou hmotnosti. Testovali sme, či zníženie hmotnosti môže znížiť objem mozgu u obéznych subjektov v súlade so znížením tuku v celom tele.
Predmety a metódy
Predmety a dizajn štúdie
Časť I.
Štúdia zahŕňala 30 obéznych (12 mužov a 18 žien) a 16 štíhle (osem mužov a osem žien). Čisté osoby boli definované ako osoby s BMI menším ako 26 kg / m2 a obéznych jedincov s BMI vyššími ako 27 kg / m2, Pacienti s poruchami prijímania potravy, metabolickými ochoreniami, kardiovaskulárnymi ochoreniami, predchádzajúcimi alebo súčasnými abnormálnymi hepatálnymi alebo renálnymi funkciami, anémiou alebo perorálnymi kortikosteroidmi boli vylúčení. Hlavné fyzikálne a metabolické charakteristiky subjektov sú uvedené v tabuľke 1⇓, Obézni jedinci mali významne vyššie koncentrácie glukózy, inzulínu, leptínu a voľných mastných kyselín nalačno v plazme (tabuľka 1⇓). Písomný informovaný súhlas bol získaný po vysvetlení účelu a možných rizík štúdie subjektom. Protokol štúdie bol schválený etickou komisiou juhozápadnej fínskej zdravotníckej oblasti a vykonávaný podľa princípov deklarácie z Helsínk.
Hlavné demografické charakteristiky a laboratórne hodnoty (po pôste) študovaných subjektov
Časť II.
Šestnásť obéznych jedincov (štyria muži a ženy 12) z časti I sa zúčastnilo v časti II, počas ktorej im bol predpísaný VLCD (tabuľka 2⇓). Všetky denné jedlá boli nahradené produktmi VLCD za obdobie 6 wk (Nutrifast, Leiras Finland, Helsinki, Fínsko) (2.3 MJ, 4.5 g tuku, 59 g proteín a 72 g sacharidov denne). Pridané do kategórie Nutrifast, subjekty denne vypili aspoň 2 litrov vody alebo nealkoholických nápojov bez cukru. Žiadne zmeny vo fyzickej aktivite neboli povolené. Strava bola pravidelne kontrolovaná študentskou sestrou s odbornou výživou. Po strave sa zotavilo obdobie 1-wk s normokalorickou výživou, aby sa predišlo katabolickému stavu. MRI, antropometrické merania a laboratórne vyšetrenia sa opakovali po období zotavenia. Masty tukového tkaniva v brušnej oblasti sa hodnotili na úrovni intervertebrálneho disku L2 / L3 pred a po diéte pomocou štandardizovanej metódy založenej na MRI (16).
Zobrazovanie a analýza údajov
MRI boli získané pomocou skenera Philips Gyroscan Intera 1.5 T CV Nova Dual (Philips, Best, Holandsko). Celková mozgová T1-vážená trojrozmerná dátová súprava rýchleho poľa (FFE) bola získaná v priečnej rovine (časové opakovanie = 25 msec, čas echo = 5 msec, uhol otočenia = 30 °, počet excitácií (NEX) = 1, a zorné pole = 256 × 256 mm2), čo prinieslo aspoň 160 priliehajúce rezy cez hlavu. Obrázky boli prenesené do osobného počítača a konvertované na formát Analýza pomocou MRIconvertu (http://lcni.uoregon.edu/∼jolinda/MRIConvert/) a analyzovali pomocou SPM2 (Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK; http // www.fil.ion.ucl.ac.uk / spm) a Matlab 6.5 (The MathWorks, Natick, MA). Na obrázky sa použil optimalizovaný protokol VBM (17). Pred analýzou VBM vykonalo klinické vizuálne hodnotenie MR snímok skúsený neurorádiológ (RP). Jeden starší chudý subjekt mal malý lakunárny infarkt v blízkosti ľavej insulárnej kôry; žiadne iné klinicky významné zistenia neboli pozorované u žiadneho z pacientov.
šablóny
Prispôsobené šablóny boli vytvorené na uľahčenie optimálnej normalizácie a segmentácie vyšetrení MRI obéznych a chudých subjektov. Generovanie šablón sa uskutočnilo pomocou rozšírenia s nástrojmi na algoritmus segmentácie SPM2 (Christian Gaser, University of Jena, Jena, Nemecko; http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm/). Šablóny boli vytvorené, pretože kontrast súčasných skenov MRI sa môže líšiť od existujúcej šablóny, demografické údaje o súčasnej populácii sa môžu líšiť od tých, ktoré sa používajú na vytvorenie existujúcej šablóny a každý skener zavádza špecifické nerovnice a nehomogénnosti. Šablóny boli preto vytvorené v snahe znížiť potenciál predsudku voči jednej skupine počas priestorovej normalizácie (18).
Optimalizované VBM
Po vytvorení šablón špecifických pre štúdie sa na pôvodné údaje použil optimalizovaný protokol (17). Optimalizovaný protokol VBM zlepšuje priestorovú normalizáciu pomocou záberov sivých hmôt a šablóny šedej hmoty namiesto anatomických obrázkov T1. Optimalizovaný protokol zahŕňa aj vyčistenie priečok pomocou morfologických operácií a voliteľnej modulácie priečok na zachovanie celkového množstva signálu. Pretože sme sa zaujímali predovšetkým o objemové rozdiely v obezite namiesto rozdielov v koncentráciách, rozhodli sme sa použiť dodatočnú moduláciu v našom protokole VBM. Odstránenie priestorovej normalizácie bolo 25 mm, stredná nelineárna regularizácia bola použitá a protokol zahŕňal 16 nelineárne iterácie. Modulované obrazy boli vyhladené s celkovou šírkou 12-mm na polovici maximálneho (FWHM) izotropného gaussovského jadra. V predchádzajúcich štúdiách bola optimalizovaná VBM riadne validovaná a technika tkanivovej klasifikácie použitá v VBM priniesla vysoko reprodukovateľné výsledky (17).
Biochemické analýzy
Koncentrácia glukózy v plazme bola stanovená duplicitne metódou glukózooxidázy (analyzátor Analox GM9, Analox Instruments, London, UK). Glykozylovaný hemoglobín bol meraný rýchlou chromatografiou na báze proteínov (MonoS, Pharmacia, Uppsala, Švédsko). Koncentrácia plazmového inzulínu sa merala pomocou dvojitých protilátkových fluoroimunoanalýz (Autodelfia, Wallac, Turku, Fínsko). Celkový sérový cholesterol v sére a lipoproteínový cholesterol s vysokou hustotou sa merali použitím štandardných enzymatických metód (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Nemecko) s plne automatizovaným analyzátorom (Hitachi 704, Hitachi, Tokio, Japonsko). Sérový lipoproteínový cholesterol s nízkou hustotou bol vypočítaný podľa Friedewaldovej rovnice (19). Bezsérové mastné kyseliny sa stanovili enzymatickou metódou (metóda acyl-CoA syntáza-acyl-CoA oxidáza peroxidáza, Wako Chemicals, Neuss, Nemecko). Plazmatický leptín sa analyzoval pomocou RIA (Linco, St. Charles, MO). V časti I neboli k dispozícii údaje z krvných testov, obvodu pása a pomeru pása k bedra zo štyroch chudých jedincov a leptínové údaje chýbali u jedného obézneho subjektu.
Štatistická analýza
Vyhlazené, modulované dáta boli analyzované pomocou štatistického parametrického mapovania (SPM2) pomocou všeobecného lineárneho modelu. Objemové zmeny boli testované analýzou modulovaných údajov. Pretože počas modulácie sme zahrnuli korekciu na zmenu objemu indukovanú priestorovou normalizáciou, bolo vhodné zahrnúť celkový intrakraniálny objem (TIV) ako kovariát, aby sa odstránila akákoľvek rozptyl spôsobená rozdielmi v hlave veľkosti. TIV bola vypočítaná pomocou funkcie get_globals SPM2. Počet voxelov v každom z tkanivových oddelení bol vypočítaný a zhrnutý.
Pre štatistickú analýzu boli vylúčené voxely s hodnotou šedej alebo bielej hmoty menšie ako 0.1, aby sa zabránilo možným okrajovým účinkom okolo hranice medzi šedou a bielou hmotou. Rozdiely medzi obéznymi a slabou osobou boli testované analýzou kovariancie pomocou pohlavia a TIV ako komplikovaných kovariátov. Analýzy korelácie medzi fyzikálnymi / metabolickými opatreniami a objemy bielej / šedej hmoty mozgov sa uskutočnili s viacnásobnou regresnou analýzou s použitím sexu a TIV ako komplikovaných kovariátov. Účinky diéty na bielej a sivej látke sa testovali s párovaním t testov v SPM2. Analýzy korelácie pre časť II boli vykonané s jednoduchou regresiou výpočtom snímok delta (scan 1 - scan 2) a hodnôt delta pre fyzikálne a metabolické merania. Výška prahu v analýzach SPM bola stanovená na P = 0.01 a prah rozsahu 50 voxels. Na rozšírenie SPM sa použil priestorový nástroj MNI (Sergey Pakhomov, Ruská akadémia vied, Petrohrad, Rusko) na interpretáciu SPM a určenie vhodných anatomických značiek. Úroveň štatistickej významnosti bola stanovená vo výške vo výške korigovaná P <0.01 [opravené pre viacnásobné porovnanie pomocou falošnej rýchlosti objavenia (FDR)]. Údaje sa uvádzajú ako prostriedky (sd), ak nie je uvedené inak.
výsledky
Regionálne objemy mozgu u chudých a obéznych subjektov (časť I)
V obéznych subjektoch sa v porovnaní s chudými subjektmi pozorovali väčšie objemy bielej hmoty v relatívnom mozgu v niekoľkých oblastiach: horná, stredná a nižšia časová gyri; fusiform gyrus; parahipokampálny gyrus; mozgový kmeň; a cerebellum (všetky nálezy sú bilaterálne) (obrázok 1⇓, A a B). V mapa mozgu SPM sú priľahlé voxely s významným rozdielom v skupine v relatívnom objeme bielej hmoty tvorené dvoma klastrami [35,901 voxels, vrcholový voxel (pri 6 mm, -23 mm, -29 mm), korigovaný FDR P = 0.006; 16,228 voxely, vrcholový voxel (pri -52 mm, -18 mm, -28 mm), korigovaný FDR P = 0.006] (tabuľka 3⇓). Ľahké subjekty nemali väčšie objemy bielej hmoty v porovnaní s obéznymi subjektmi v žiadnej oblasti mozgu. Význam (sd) celkový objem bielej hmoty bol 0.486 litrov (0.063) u obéznych subjektov a 0.458 litrov (0.044) u chudých jedincov (korigovaná TIV P = 0.14).
A, regióny, v ktorých obézni subjekty vykazovali väčšie objemy bielej hmoty v porovnaní s chudými subjektmi. Štatistické parametrické mapy sú vynesené na priemernej T1 MRI celej študovanej vzorky (n = 46). Farebná lišta označuje T štatistické hodnoty. Všimnite si symetrickú distribúciu klastrov v temporálnych lalokoch a mozgovom kmeni. Zaznamenali sa významné nálezy, korigované podľa FDR P = 0.006. B, objemy bielej hmoty mužov (námestia) a samice (kruhy) subjekty v klastri, ktoré obsadili časti ľavého temporálneho a limbického laloku (16,228 voxels), reprezentované ako funkcia pomeru obvodu pása k boku. Berte do úvahy nižšie objemy bielej hmoty u subjektov s pomerom spodného pásu k boku.
Lokality významných regionálnych rozdielov v objeme bielej hmoty v časti I a časti II štúdie
Bola pozorovaná pozitívna korelácia medzi objemom bielej hmoty a pomerom pasu k boku v obéznej skupine v časných lalokoch, mozgovom kmeni a malom mozgu (ako je uvedené vyššie). Okrem toho sa pozorovala rovnaká korelácia v častiach lymfatických a okcipitálnych lalokov (lentiformné jadro a stredný okcipitálny gyrus). Tieto oblasti tvorili dva zoskupenia s významnou koreláciou [59,340 voxely, vrcholový voxel (pri -33 mm, -53 mm, -47 mm), korigovaný FDR P = 0.008; 7,269 voxely, vrcholový voxel (pri 43 mm, -48 mm, -21 mm), korigovaný FDR P = 0.008]. Vek významne nekoreloval s pomerom pasu k boku (r = 0.21, P = 0.28). Bola zistená ďalšia pozitívna asociácia u obéznych subjektov medzi objemom bielej hmoty a koncentráciou mastných kyselín bez séra. Toto bolo významné v skupine, ktorá obsadila časti ľavých temporálnych a okcipitálnych lalokov (10,682 voxely, vrcholový voxel (pri -43 mm, -49 mm, -18 mm), korigovaný FDR P = 0.004]. Neboli pozorované žiadne významné korelácie medzi objemom bielej hmoty a BMI. V štíhlej skupine neboli zaznamenané žiadne významné korelácie medzi fyzikálnymi alebo metabolickými opatreniami a regionálnymi objemami.
Neboli k dispozícii žiadne štatisticky významné rozdiely v objemoch sivých látok medzi obéznymi a chudobnými jedincami, hoci štíhle subjekty mali v určitých oblastiach mozgu tendenciu na vyšších objemoch šedej hmoty, ako je cingulate gyri, horná a stredná čelná gyri, mozgový kmeň a mozoček ( FDR opravená P = 0.025). Význam (sd) globálny objem šedej hmoty bol 0.752 litrov (0.070) u obéznych subjektov a 0.734 litrov (0.074) u chudých jedincov (korigovaná TIV P = 0.79).
Účinok diéty (časť II)
Šesť týždňov VLC diétu indukovalo veľmi významné zníženie hmotnosti u všetkých obéznych subjektov [11 (3.4) kg, rozmedzie 6.6-19 kg] a zníženie hmotnosti sc a viscerálneho tuku v brušnej oblasti (tabuľka 2⇓). Strata hmotnosti bola spojená so znížením krvného tlaku, cholesterolu, leptínu a glykozylovaného hemoglobínu (tabuľka 2⇓), ale neboli pozorované žiadne významné zmeny v koncentráciách glukózy nalačno a inzulínu nalačno.
Účinok diéty na fyzické a laboratórne hodnoty (po pôste)
Zníženie globálneho objemu bielej hmoty: 0.498 litrov (0.051) pred a 0.488 litrov (0.048) po diéte (P = 0.002). Regionálne objemy bielej hmoty sa znížili v ľavom temporálnom laloku (fusiform gyrus, parahippocampal gyrus a horný, stredný a horný časový gyri) [12,026 súvislé voxely, vrcholový voxel (pri -46, -6 a -31 mm) P = 0.009] (obrázok 2⇓, A a B a tabuľka 3⇑). Zníženie bielej hmoty navyše v niekoľkých ďalších klastroch dosiahlo trendový význam (korigovaná FDR P medzi 0.03 a 0.07). Žiadna z mozgových štruktúr nevykazovala zvýšenie objemov bielej hmoty po diéte. Zmeny v globálnej alebo regionálnej šedej hmote boli nepodstatné (P > 0.28).
A, mozgová oblasť, v ktorej obézni jedinci vykazovali významné zníženie objemov bielej hmoty po 6 wk diéty. Štatistické parametrické mapy sú vynesené na priemernej T1 MRI dielektrickej podskupiny (n = 16). Farebná lišta označuje T štatistické hodnoty, koriguje FDR P = 0.009. B, účinok diéty na jednotlivé objemy bielej hmoty v klastri podľa A. Štvorca, Mužské subjekty; kruhy, ženské subjekty.
Diskusia
Táto štúdia ukazuje, že obézni subjekty majú väčšie objemy bielej hmoty v niekoľkých bazálnych oblastiach mozgu, v porovnaní s chudými subjektmi. Keď sa obézni subjekty liečili pomocou VLCD pre 6 wk, zistilo sa zníženie celkového objemu bielej hmoty a regionálneho objemu bielej hmoty v ľavom temporálnom laloku. Globálny a regionálny objem šedej hmoty bol medzi skupinami podobný a diétne sa nezmenil.
Zvýšený objem bielej hmoty bol nedávno zistený v blízkosti striatum ťažko obéznych subjektov (BMI 39.4) (12). V tejto štúdii bol objem šedej hmoty u obéznych subjektov v niekoľkých oblastiach mozgu nižší a inverzná asociácia bola pozorovaná medzi BMI a objemom šedej hmoty v ľavom postcentrálnom gyresu u obéznych, ale nie chudých jedincov. Nezistili sme významné rozdiely šedej hmoty medzi chudobnými a obéznymi subjektami, aj keď v nich bolo niekoľko oblastí mozgu, v ktorých obézni subjekty vykazovali nižšie objemy šedej hmoty na úrovni trendu ako štíhle jedinci (P = 0.025). Pretože subjekty v súčasnej štúdii boli menej obézne, v porovnaní s tými, ktoré boli uvedené v skoršej štúdii (12), je možné, že závažnejšia chronická obezita ovplyvňuje sivú hmotu spolu s bielou hmotou.
V súčasnej štúdii sa pozorovali väčšie objemy bielej hmoty v obéznej skupine v bazálnych bilaterálnych oblastiach a expanzia bielej hmoty bola spojená so zvýšeným pomerom pasu k boku (korekcia pohlavia), ale nie s BMI. Početné štúdie preukázali, že distribúcia skôr ako množstvo telesného tuku súvisí s metabolickými zmenami (20, 21, 22). Zdá sa, že pomer medzi pasom a bedrom je lepší ako BMI pri hodnotení rizika kardiovaskulárnych ochorení a metabolických abnormalít u žien pred a po menopauze (23). Okrem toho existujú dôkazy z nedávnej veľkej štúdie (n = 27,007), že pomer pasu k boku pridáva prognostické informácie o kardiovaskulárnom riziku u žien na všetkých úrovniach BMI a mužov s normálnou hmotnosťou (24). V súčasnej štúdii sme zaznamenali silnú pozitívnu koreláciu medzi pomerom pasu a bedra a objemom bielej hmoty. To naznačuje, že mozgová biela hmota môže skôr súvisieť s akumuláciou brušného tuku ako s telesným tukom sama o sebe, V rámci mozgu však veľká celková veľkosť klastrov naznačuje, že vzťahy by mohli byť všeobecnejšie a menej regionálne špecifické. Jednou z interpretácií by mohlo byť, že nárast viscerálneho tuku súvisí s akumuláciou tuku v centrálnom myelíne v celom mozgu.
Súčasná štúdia tiež preukázala pozitívnu súvislosť medzi koncentráciami mastných kyselín bez séra a objemom bielej hmoty mozgu v ľavých temporálnych a okcipitálnych lalokoch u obéznych subjektov a obézni subjekty vykazovali významne vyššie koncentrácie mastných kyselín bez séra. Preto by vysvetlenie rozdielov v bielej látke v obezite mohlo byť abnormálny metabolizmus lipidov a akumulácia v mozgu. Predchádzajúce štúdie s hlodavcami ukázali, že hypotalamický metabolizmus mastných kyselín môže zmeniť správanie pri kŕmení a že hladiny hypotalamu mastnej acyltransferázy-koenzýmu A s dlhým reťazcom môžu byť zvýšené zvýšenou esterifikáciou cirkulujúcich alebo centrálnych lipidov a / alebo lokálnou inhibíciou oxidácia lipidov (25). Zistenia tejto štúdie spolu s výsledkami štúdií na zvieratách naznačujú, že prebytok mastných kyselín v obezite môže viesť k patologickému metabolizmu lipidov v mozgu a to môže mať vplyv na objem bielej hmoty mozgu a mozgovú funkciu v regulácii potravy sania. Na druhej strane, hoci zistené rozdiely v objeme sú v súlade s hypotézou štúdie, priamo nepreukazujú, že obezita je sprevádzaná nahromadením tuku v mozgu. Aby sme potvrdili hypotézu, budúce štúdie by mali poskytnúť viac dôkazov, že metabolizmus mozgovej mastnej kyseliny sa mení u ľudí na obezitu.
Treba poznamenať, že hoci VBM dokáže presne zistiť regionálne zmeny objemu, neposkytuje žiadne stopy o pôvodcovi. Rozšírenie objemu bielej hmoty v obezite teda nemusí nevyhnutne súvisieť s tukovým tkanivom alebo myelínom. Teoreticky by individuálny stav hydratácie mohol ovplyvniť objem bielej hmoty, pretože sa zistilo, že nedostatok príjmu tekutín pre 16 h znižuje objem mozgu o 0.55% (26). Ľudské subjekty s nízkym a obéznym účinkom však mali pred vyšetrením MRI rovnaké pokyny na hladovanie a mali normálne (a podobné) hodnoty krvného hematokritu (priemerné 41% v štíhlej skupine, 42% v skupine obéznych). Po druhé, zistenia boli regionálne selektívne a nachádzali sa prevažne v oblastiach bazálneho mozgu. V intervenčnej časti obézni subjekty podstúpili pred druhým vyšetrením MRI 1-wk normokalorickú diétu, ktorá pravdepodobne normalizovala rovnováhu tekutín. Mali tiež normálne hodnoty krvného hematokritu pred a po diéte (39 vs. 37%), čo naznačuje, že nedošlo k významným zmenám v stave hydratácie.
Je známe, že diéta zlepšuje citlivosť na inzulín a profil lipidov v plazme (14), čo zabraňuje komorbiditám spojeným s obezitou. Účinky diéty na štruktúru mozgu neboli skôr skúmané. Zníženie bielej hmoty indukované diétou v časti II tejto štúdie v kombinácii s výsledkami časti I naznačuje, že chronické prírastky telesnej hmotnosti, ako aj rýchla strata hmotnosti sú spojené s mozgovou bielou hmotou. Bolo mimo rozsahu tejto štúdie skúmať klinický význam zmeny objemu bielej hmoty v obezite. Nemôžeme odpovedať, či sú hlásené štrukturálne zmeny mozgu primárne alebo sekundárne. Na základe lokalizácie zistení v bielej hmote bohatej na myelín (so zachovaním šedej hmoty) sa však domnievame, že demonštrované zmeny sú sekundárne, odrážajúc hromadenie tuku. Nezaznamenali sme koreláciu zmien bielych látok v diéte s zmenami vo fyzikálnych alebo metabolických opatreniach, hoci sa pozoroval trendový vzťah medzi znížením bielej hmoty a stratou brušného viscerálneho tuku (vo vzťahu k tukovému tuku). Výsledky však neznamenajú, že centrálna zmena bielej hmoty je izolovanou udalosťou pri prírastku hmotnosti a strate hmotnosti, ale skôr, že študované subpopulácie 30 obéznych subjektov (časť I) a obéznych subjektov 16 (časť II) mohli byť príliš malé pre korelačné analýzy s veľkými odchýlkami. Napokon, vzhľadom na možné chyby pri registrácii a vyhladzovanie, je možné, že aj keď veľká väčšina pozorovaných rozdielov odráža zmeny bielej hmoty, nemožno vylúčiť, že určitý signál šedej hmoty je zahrnutý v celkovom signále.
Na záver sme uviedli údaje, ktoré naznačujú, že obezita súvisí s rozšírením objemu bielej hmoty mozgu. Najvýraznejší vzťah bol zaznamenaný medzi pomerom pasu a bedra a bielou hmotou. V longitudinálnej analýze výsledky preukázali zmenšenie mozgovej bielej hmoty po krátkodobej diéte. Hoci epidemiologické štúdie preukázali, že riziko obličkových jedincov je zvýšené v dôsledku degeneratívnych ochorení mozgu, klinický význam bielej hmoty, ktorá sa tu uvádza, sa mení v obezite a diéte zostáva nejasný. Budúce štúdie by mohli byť navrhnuté tak, aby preskúmali úlohu centrálnej hromadenia tuku a abnormalít bielej hmoty v neuropatogenéze degenerácie.
Poďakovanie
Ďakujeme ďakujúcemu doktorovi Paulovi Maguireovi (Univerzita v Groningene, Groningen, Holandsko) za neoceniteľnú pomoc pri analýze obrazu. Ďakujeme tiež pracovníkov Turku PET Center za ich kvalifikovanú pomoc pri skúškach.
poznámky pod čiarou
Túto prácu podporila Fínska akadémia (Rozhodnutie 104334), Centrálna nemocnica Turku a Nadácia Turku University.
Informácie o sprístupnení: LTH, AV, RP, NK, JOR, PN a VK nemajú nič na oznamovanie.
Prvý zverejnený online May 29, 2007
Skratky: BMI, index telesnej hmotnosti; FDR, falošná miera objavov; fMRI, funkčné MRI; MRI, zobrazovanie pomocou magnetickej rezonancie; PET, pozitrónová emisná tomografia; TIV, celkový intrakraniálny objem; VBM, morfometria na báze voxelu; VLCD, veľmi nízkokalorická strava.
- Prijaté November 13, 2006.
- prijatý Môže 23, 2007.
;