Štruktúra mozgu a obezita (2010)

úvod

Obezita a typ II, alebo diabetes mellitus nezávislý od inzulínu (DM2) sú dve vzájomne prepojené stavy, ktoré dosiahli epidemické rozmery. V súčasnosti je na svete viac ako jedna miliarda nadváhy a 300 miliónov obéznych osôb [Svetová zdravotnícka organizácia, 2009]. Starší ľudia neboli ušetrení - 40% mužov a 45% žien vo veku nad 70 rokov je zaťažených obezitou alebo DM2 [Česká, 2007], čím sa zvyšuje riziko kardiovaskulárnych ochorení a cievnych mozgových príhod [Mankovsky a Ziegler, 2004]. Obezita je tiež rizikovým faktorom kognitívneho poklesu a demencie vrátane Alzheimerovej choroby (AD) [Elias a kol., 2005; Wolf a kol., 2007]. Toto pridané riziko môže byť sprostredkované DM2, ktorý je spojený s vyššou pravdepodobnosťou AD [Irie a kol., 2008; Leibson a kol., 1997].

Predchádzajúce štúdie analyzujúce údaje zo štúdie kardiovaskulárnej zdravotnej štúdie a kognície (CHS-CS) naznačujú, že cerebrovaskulárne ochorenie je popri veku, rase a vzdelanostnej úrovni spojené s kogníciou as rozvojom stredne rizikového stavu AD. ako mierne kognitívne poškodenie (MCI) [Lopez a kol., 2003a]. Kardiovaskulárne rizikové faktory pre MCI zahŕňali lézie bielej hmoty, infarkty, hypertenziu, diabetes mellitus a srdcové ochorenia [Lopez a kol., 2003a]. Okrem toho pacienti s AD majú abnormálne vysokú mieru atrofie mozgu [Apostolova a kol., 2006; Callen a kol., 2001; Leow a kol., 2009]. Okrem toho, atrofia mozgu môže byť detegovateľná na MRI aj predtým, ako je klinicky evidentné poškodenie kognitívnych funkcií, ako bolo preukázané v štúdii, ktorá preukázala väčšiu atrofiu u asymptomatických nosičov APOE4 v porovnaní s neliečenými nosičmi [Morra a kol., 2009].

Obezita a DM2 môžu zosilniť riziko demencie zhoršením mozgovej atrofie aj u kognitívne intaktných jedincov, čo zvyšuje ich zraniteľnosť voči budúcej neuropatológii AD. Skoršie štúdie, väčšinou u jedincov mladších ako 65, naznačujú, že zvýšený obsah tuku v tele (adipozita) koreluje s atrofiou temporálneho kortexu, frontálnych lalokov, putamenu, kaudátu, prekuneusu, talamu a bielej hmoty (WM) [WM] [Gustafson a kol., 2004; Pannacciulli a kol., 2006; Taki a kol., 2008]. Nie je známe, ale veľmi zaujímavé, či vysoký obsah tkaniva v tkanivách, meraný BMI, je spojený s rozdielmi v štruktúre mozgu u kognitívne normálnych starších pacientov.

DM2 sa tiež spája s atrofiou mozgu u starších pacientov, vrátane spánkových lalokov, hipokampu as väčšou expanziou laterálnych komôr [Korf a kol., 2007]. Najčastejším vysvetlením týchto účinkov sú lézie WM [Claus a kol., 1996] a klinické mŕtvice [Mankovsky a Ziegler, 2004]. DM2 asociovaná atrofia mozgu môže byť sekundárna k zvýšeným hladinám inzulínu pozorovaným pri ochorení; vyšší plazmatický inzulín nalačno bol spojený s kognitívnymi deficitmi u starších osôb [Yaffe a kol., 2004], a podporuje ukladanie amyloidov, čím zvyšuje riziko Alzheimerovej choroby [Watson a kol., 2003]. Zatiaľ žiadne iné štúdie nekorelujú plazmatický inzulín a štruktúru mozgu nalačno, a to ani pri vyšetrení DM2. Závažným potenciálnym zmätkom v takýchto štúdiách je možnosť pre-symptomatických neurodegeneratívnych zmien v skúmaných starších skupinách. Keďže atrofia mozgu a patológia AD môže existovať roky pred nástupom klinických príznakov [Braskie a kol., 2008; DeKosky a kol., 2006], vyšetrenia BMI, DM2 a atrofia mozgu by sa mali vykonať u jedincov, u ktorých je možné vylúčiť počiatočné AD.

Obezita a DM2 môžu zosilniť riziko AD podporovaním atrofie mozgu, a preto môžu predstavovať potenciálne kritické rizikové faktory pre pokles kognitívnych funkcií a demenciu. Pretože tieto stavy sú do určitej miery možné predísť a liečiť, je dôležité identifikovať špecificky postihnuté mozgové štruktúry u starších ľudí bez dementu, a to tak na pochopenie postihnutých systémov, ako aj na posúdenie úspešnosti intervencií na ochranu týchto oblastí.

Aplikovali sme morfometriu založenú na tenzore (TBM), relatívne novú metódu [Hua a kol., 2008; Thompson a kol., 2000], na generovanie 3D máp atrofie mozgu v skupine neudržiavaných starších jedincov rekrutovaných zo štúdie kardiovaskulárnej zdravotnej štúdie-kognície (CHS-CS), kohorty založenej na komunite jedincov, pre ktoré existujú rozsiahle klinické, kognitívne a zobrazovacie údaje. [Lopez a kol., 2004]. Na základe dlhodobých kognitívnych údajov sme vybrali jedincov 94, ktorí zostali kognitívne normálni aspoň počas 5 rokov po ich základnom MRI skenovaní, čím sa minimalizovali mätúce účinky skorej predklinickej neurodegenerácie. Regresovali sme BMI (n = 94), FPI (n = 64) a diagnózu DM2 (n = 94) proti obrazovým zmenám GM a WM objemových rozdielov medzi subjektmi, aby sme zistili, či tieto premenné boli spojené s atrofiou mozgu. Použili sme bilarizačná korelácia modely počiatočnej prieskumnej analýzy a potom viacnásobná regresia modely boli použité na zohľadnenie potenciálnych zmätkov, ako je pohlavie a rasa. Porovnali sme aj štruktúru mozgu medzi normálnou hmotnosťou (BMI: 18.5 – 25), osobami s nadváhou (BMI: 25 – 30) a obéznymi jedincami (BMI: 30 +), aby sme zistili, či tieto klinické obmedzenia na definovanie vyššej adipozity sú spojené s atrofiou mozgu.

Materiály a metódy

výsledky

Demografia subjektu je zobrazená v Tabuľka Irozdelené do kategórií 3 BMI pre normálnu, nadváhu a obezitu (rozsah BMI: 18.5 – 36.2). Iba hladiny BMI a FPI sa medzi skupinami líšili - podľa očakávania alebo podľa definície mali osoby s nadváhou a obezitou vyššie hodnoty BMI a FPI ako normálna skupina BMI (p ≤ 0.001). Medzi úrovňami DM2 a FPI nebola žiadna korelácia (r(64) = .01,p = .92). Okrem toho, objekty DM2subjects nemali vyššie úrovne FPI ako objekty iné ako FPI (t(62) = −.09,p = .92).

Tabuľka I

Charakteristika predmetu. Študované skupiny sa líšili iba v BMI a FPI (p <0.01).

Bivariate štatistické analýzy:

Potenciálni zmätenci

V našich mapách TBM, ktoré korelujú potenciálne zmätočné premenné s mozgovou štruktúrou, vzrastajúci vek ukázal trendovú hladinu asociácie s nižšími objemami mozgu v tejto vzorke, ale to nebolo štatisticky významné (p = 0.07, opravené; permutačný test). Vek a BMI neboli v našej vzorke významne korelované (r (92) = - 0.04, p = 0.90) ani vek koreloval s hladinami inzulínu (r (64) = 0.06, p = 0.66) alebo s diagnózou DM2 (r (92) = -0.05, p = 0.61). Okrem toho genotyp APOE4, ktorý zvyšuje riziko sporadickej AD, nesúvisel s detegovateľnými zmenami v štruktúre mozgu, ako sa hodnotilo pomocou TBM v tejto vzorke (p = 0.39, permutačný test). Vzdelanie, ktoré je kategoricky definované ako progres za strednou školou, nebolo tiež štatisticky signifikantné v korelácii s TBM opatreniami atrofie GM a WM buď negatívne (p= .92, permutačný test) alebo pozitívne (p= 12, permutačný test). Klinické označenie hypertenzie (systolická / diastolická> 140/90 mm hg alebo použitie antihypertenzív) tiež nemalo štatisticky významnú negatívnu koreláciu so štruktúrou mozgu v našej vzorke (p= .33, permutačný test).

BMI

Vyšší BMI bol významne korelovaný s nižšími objemami GM a WM v celom mozgu (p <0.001, permutačný test). Obrázok 1a ukazuje korelačné koeficienty pre inverznú asociáciu BMI s mozgovou štruktúrou premietnutou na CHS-špecifickú minimálnu deformačnú šablónu (CHS-MDT). Modré farby predstavujú oblasti s vyššou negatívnou koreláciou; hodnoty sa typicky pohybujú od −0.30 do 0.30. Oblasti pozitívnej korelácie červenej a žltej neboli štatisticky významné. Oblasti s najsilnejšou negatívnou koreláciou (r ≤ −0.30) boli nájdené v orbitálnom frontálnom kortexe (červená šípka na x = −9, y = 57, z = 29, r = −.31), hippocampus (zlaté šípky: vľavo na x = - 31, y = −2, z = 25, r = −.32; vpravo na x = 32, x = 9, z = 18, r = −.31) a subkortikálne oblasti (biele hviezdičky: vľavo na x = −28, y = −14, z = 1, r = −.30; vpravo na x = 29, y = −15, z = 1, r = −.34) vrátane putamenu, globus pallidus a talamu. Tieto výsledky naznačujú atrofiu u ľudí s vyšším obsahom telesného tkaniva. Obrázok 1b ukazuje zodpovedajúci význam (p-hodnota). Tmavšie farby označujú oblasti s nižšou hodnotou p-hodnoty.

Obrázok 1

Časť a zobrazuje a r-hodnota (Pearsonov korelačný koeficient) zvýrazňujúca negatívne a pozitívne korelácie medzi BMI a štruktúrou mozgu premietnutou do kardinálnych sekcií Minimal Deformation Template (CHS-MDT) kardiovaskulárnej zdravotnej štúdie. ...

FPI

Vyššia FPI bola spojená s nižšími regionálnymi objemami mozgu (p = 0.01, permutačný test) v GM aj WM. Vyššie FPI boli spojené s atrofiou mozgu v predných lalokoch, hipokampe a slezine corpus callosum. Tieto výsledky sú uvedené v Obrázky 2a a 2b. Obrázok 2a ukazuje mapu korelačného koeficientu, v ktorej je vyššia FPI korelovaná s nižšími objemami v splene v corpus callosum (červená šípka: x = −3, y = 12, z = −12, r = −.27), orbitálny frontálny kortex (oranžová šípka: x = −3, y = −39, z = 31, r = −.33) a hippocampus (zlaté šípky: vľavo na x = −24, y = −1, z = 24, r = −.31; vpravo na x = 31, x = 3, z = 21, r = −.33). Obrázok 2b ukazuje zodpovedajúcu mapu p-hodnoty. Tieto výsledky naznačujú, že vysoké hladiny inzulínu, čo je včasná zložka patológie DM2, môžu byť spojené s atrofiou mozgu v oblastiach mozgu s kognitívnymi funkciami, ako je napríklad splenium corpus callosum (inter-hemisférický prenos vizuálnych a iných kognitívnych informácií), orbitálna frontálna kôra (výkonná funkcia) a hipokampus (učenie a pamäť).

Obrázok 2

Časť a ukazuje korelačnú mapu premietanú do šablóny CHS-MDT, ktorá ukazuje, kde atrofia mozgu (zníženie objemu) súvisí s vyššími plazmatickými hladinami inzulínu nalačno. Vyššia FPI je korelovaná s nižšími objemami sleziny corpus callosum (červená ...

Diabetes Mellitus typu II

DM2 bol tiež spojený s atrofiou mozgu (p <0.001, permutačný test) v dvojrozmernej analýze. Títo účastníci s diagnostikovanou DM2 mali nižšie objemy vo viacerých mozgových oblastiach vrátane čelných lalokov, prefrontálnej kôry, genu a splenia corpus callosum, stredného cingulárneho gyrusu, parietálneho laloku superior, okcipitálnych lalokov a malého mozgu. Bazálne gangliá vrátane kaudátu, putamenu a globus pallidus boli tiež atrofované u pacientov s diagnózou DM2. Žiadny z našich pacientov s DM2 nemal ani anamnézu klinickej mozgovej príhody, ani infarkty identifikované pomocou MRI. Oblasti atrofie súvisiace s DM2 sú zobrazené v Obrázky 3a (mapa koeficientu zhody) a. \ t and3b3b (mapa p-hodnoty). Tento obrázok ukazuje, že DM2 je spojený s nižšími objemami v spleniu corpus callosum (Obrázok 3b, významová mapa, čierna šípka, zodpovedajúca r-hodnota = −.21 pri x = −4, y = 14, z = −17), genu corpus callosum (Obrázok 3b, zelená šípka, zodpovedajúca r-hodnota = −.17 pri x = 4, y = −49, z = 1) a predné laloky (Obrázok 3b, červená šípka, zodpovedajúca r-hodnota = −.24 pri x = −7, y = −77, z = 7).

Obrázok 3

robrazu a ukazuje negatívnu koreláciu medzi kategorickou diagnózou DM2 a atrofiou GM a WM. DM2 sa spája s nižšími objemami v slezine corpus callosum Obrázok 3b, mapa významnosti, čierna šípka, zodpovedajúca ...

Viacnásobné regresné analýzy

V viacnásobná regresia modely, BMI bola jedinou premennou, ktorá bola významne spojená s atrofiou mozgu v GM a WM (očakávaná FDR <5%); neexistovali žiadne nezávislé asociácie medzi FPI, DM2, e, pohlavím alebo rasou so stupňom atrofie mozgu, akonáhle sa započítal BMI. Inverzná asociácia BMI a mozgovej štruktúry je uvedená v Obrázok 4, Vyšší BMI bol spojený s nižšími objemami GM a WM v orbitálnom frontálnom kortexe (časť a, modrý rámček), predným cingulárnym gyrusom (časť a, modrý rámček), stredným temporálnym lalokom (časť b, čierne šípky) a subkortikálnym WM (časť c). , čierne hviezdičky). Veľkosti účinku pre túto asociáciu boli veľké (r ≥ 0.30). v Doplnkový obrázok 1, ukazujeme beta obraz hlavných účinkov BMI. Tento obrázok predstavuje sklon regresnej čiary, zobrazujúci percentuálny objem mozgu (v cc) stratený pre každý jeden zisk štandardnej odchýlky v BMI po úprave pre ostatné premenné v modeli. V obmedzenej oblasti orbitálneho frontálneho kortexu / predného cingulátu napríklad fialové farby ukazujú, že viac ako 4% objemu mozgu je stratené pre každý jeden štandardný zisk v BMI. Následne, osoba v hornom 5% BMI (tj dve štandardné odchýlky od priemeru) by vykazovala maximálny 8% ohniskový deficit v oblasti, ako je napríklad orbitálny frontálny kortex. Šípky a hviezdičky identifikujú zodpovedajúce anatomické oblasti medzi korelačnou mapou a obrazom beta.

Obrázok 4

Tento obrázok zobrazuje mapu korelačných hodnôt (rmapy hodnôt) premietané do štandardnej šablóny MNI mozgu štandardného subjektu na účely zobrazenia. Uvedená korelácia je medzi vyššou BMI a GM / WM atrofiou kontrolujúcou vek, pohlavie, rasu a DM2. Hotter ...

Nezistili sme žiadne nezávislé asociácie veku, DM2, pohlavia alebo rasy na GM alebo WM zväzkoch v našej vzorke po tom, čo bol BMI účtovaný. Interakčné analýzy tiež ukázali, že atrofia súvisiaca s BMI sa nemení ako funkcia ktorejkoľvek z týchto premenných. Samostatný BMI analýzou interakcie FPI (n = 64) ukázal, že účinky BMI na štruktúru mozgu sa nemenia ako funkcia FPI. Na lepšie pochopenie toho, ako bola distribuovaná atrofia súvisiaca s BMI, sme tiež porovnávali objemy GM a WM osôb s diskrétnymi diagnostickými klasifikáciami 3, tj normálne BMI, nadváhu a obezitu.

Analýzy ANCOVA medzi skupinami

Obezita oproti normálnemu BMI

Pri porovnávaní obéznych subjektov (BMI: 30 +) s tými s normálnym BMI (BMI: 18.5 – 25) sme zistili nižšie objemy GM a WM (FDR <5%) v obéznej skupine napriek kontrole veku, pohlavia, rasy a DM2. Táto atrofia je znázornená na Obrázok 5 as r- obraz premietnutý do štandardnej šablóny MNI pre jednotlivé subjekty, s červenými farbami, ktoré zodpovedajú vyššej veľkosti korelačného efektu (r > 0.50). Obézne osoby mali nižšie objemy GM a WM v predných lalokoch, predný cingulárny gyrus (časť a, modrá šípka), hipokampus (časť b, čierna šípka) a bazálne gangliá (časť c, zelená skrinka). Tieto mapy naznačujú, že obezita je spojená s atrofiou v mozgových oblastiach dôležitých pre kognitívne funkcie, ako je napríklad predný cingulát, ktorý sa podieľa na pozornosti a výkonných funkciách.

Obrázok 5

Korelačná mapa (r-hodnota) pre porovnanie 14 obéznych osôb (BMI> 30) s 29 osobami s normálnou hmotnosťou (18.5–25). Obézne osoby mali nižšie objemy GM a WM v predných lalokoch, prednom cingulárnom gýre (časť a, modrá ...

Nadváha verzus normálny BMI

Obrázok 6 ukazuje, že jedinci s nadváhou (BMI: 25–30) majú nižší objem mozgu ako pacienti s normálnym BMI v bazálnych gangliách (časť a - čierna šípka; časť b - červená šípka; časť c - modrá šípka), corona radiata (časť b, čierna škatuľa) a temenný lalok (časť c, fialová šípka). Tieto asociácie boli vo všeobecnosti nižšie (|r| = 0.30 - 0.40) v porovnaní s normálnymi obéznymi výsledkami BMI. Na rozdiel od obéznych osôb skupina s nadváhou nevykazovala atrofiu v takých paralimbických oblastiach, ako je gingus predného cingulátu a hippocampus. Medzi obéznymi a obéznymi skupinami neboli štatisticky významné rozdiely v GM a WM. Všetky analýzy boli kontrolované na vek, pohlavie, rasu a DM2.

Obrázok 6

Mapy korelačných koeficientov sú zobrazené pre skupinové porovnanie osôb s nadváhou 51 (BMI: 25 – 30) verzus 29 s normálnou hmotnosťou (18.5 – 25). Atrofia v skupine s nadváhou je pozorovaná v bazálnych gangliách (časť a - čierna šípka; ...

Diskusia

Uvádzame niekoľko kľúčových zistení týkajúcich sa štrukturálnych deficitov mozgu s obezitou, vyšších hodnôt BMI, FPI a DM2 u kognitívne normálnych starších jedincov pochádzajúcich z kohorty komunít. Po prvé, vyšší obsah telesného tkaniva bol silne spojený s deficitmi mozgu u kognitívne normálnych starších jedincov, dokonca aj pri kontrole potenciálnych zmätkov, ako je vek, pohlavie a rasa. Po druhé, FPI a DM2 vykázali inverzné asociácie so štruktúrou mozgu v a bivariate analýza, ale tieto korelácie neboli štatisticky významné pri kontrole BMI. Po tretie, negatívne korelácie medzi tukom v tele a štruktúrou mozgu boli najsilnejšie u obéznych osôb, ale boli pozorované aj u jedincov s nadváhou. Aj keď uznávame, že účinky obezity môžu byť sekundárne k všeobecne zlému zdravotnému stavu, je to menej pravdepodobné v našej vzorke, pretože (i) tí, ktorí majú veľmi zlé zdravie, sú v našej štúdii s menšou pravdepodobnosťou prežívaní do pokročilého veku (priemer: 77.3 rokov). ; (ii) nebola zistená žiadna korelácia medzi BMI a úmrtnosťou v našej kohorte 10 rokov po ich skenovaní (r(94) = 0.07, p = 0.47); a (iii) skupiny 3 BMI sa nelíšili v miere cievnych ochorení, ktoré zvyšujú chorobnosť a úmrtnosť (Tabuľka I). Preto aj u osôb s normálnym poznaním, ktoré prežívajú do vysokého veku, môže mať zvýšená adipozita v telesnom tkanive škodlivé následky na štruktúru mozgu.

Naše zistenie atrofie mozgu spojenej s BMI u kognitívne normálnych starších pacientov je podporené štúdiami z mladších vzoriek. Štúdia japonských samcov (priemerný vek: 46.1) preukázala znížené objemy GM v spojení so zvýšením BMI v stredných časových lalokoch, hipokampu a prekuneu [Taki a kol., 2008]. Ďalšia štúdia (priemerný vek: 32) preukázala väčšiu stratu objemu GM u obéznych jedincov v operácii frontálneho traktu, postcentrálnom gyruse a putamene [Pannacciulli a kol., 2006]. Nedávna štúdia MR spektroskopie odhalila metabolické abnormality GM a WM frontálneho laloku v skupine mladších obéznych osôb (priemerný vek: 41.7) [Gazdzinski a kol., 2008].

Je nepravdepodobné, že korelácia medzi objemom BMI a objemami mozgu bude priama v tom zmysle, že spôsobí ten druhý; preto je zaujímavé identifikovať faktory alebo mechanizmy Že môže mať tendenciu spôsobovať zníženie objemu mozgu a obezitu u tých istých subjektov. Medzi najbežnejšie navrhované mediátory vzťahu medzi vyššou adipozitou tkanív tela a štruktúrou mozgu patrí hyperkortizolémia [Lupien a kol., 1998], znížené cvičenie [Colcombe a kol., 2003], zhoršená funkcia dýchania [Guo a spol., 2006], zápal [van Dijk a kol., 2005], kardiovaskulárna / hypertenzia / hyperlipidémia [Breteler a kol., 1994; Swan a kol., 1998] a diabetes mellitus typu II [den Heijer a kol., 2003; Ferguson a kol., 2003]. Prejavy štrukturálnych deficitov mozgu v týchto štúdiách boli hipokampálna atrofia, strata kortikálneho objemu a hyperintenzia WM. Nezistili sme žiadnu interakciu medzi BMI a DM2, takže je nepravdepodobné, že by účinky BMI boli sprostredkované týmto mechanizmom v našej vzorke. Naše výsledky BMI sa okrem toho nezmenili pri kontrole hypertenzie a WM hyperintenzity, ako bolo stanovené štandardizovanými kritériami CHS [Dai a kol., 2008; Yue a kol., 1997]. Tieto výsledky môžu odrážať účinok prežívania, pretože osoby s vysokým BMI a klinicky závažným cerebrovaskulárnym ochorením sú menej pravdepodobné, že budú žiť do vekového rozpätia našej študovanej populácie (70 – 89 rokov). Okrem toho nemôžeme vylúčiť možnosť, že vzťahy BMI s atrofiou mozgu v našej staršej kohorte sú priamo sprostredkované prostredníctvom ktorejkoľvek jednej alebo akejkoľvek kombinácie vyššie uvedených mechanizmov.

Po zistení, že BMI je asociovaná s atrofiou mozgu u starších ľudí, uznávame tiež, že v literatúre existuje diskusia o tom, ako je táto asociácia ovplyvnená rozdielmi medzi pohlaviami. Skupina starších švédskych žien (70 - 84 rokov) vykázala pri počítačovej tomografii značnú atrofiu temporálneho laloku [Gustafson a kol., 2004] zatiaľ čo iná štúdia zistila stratu mozgového objemu spojenú s BMI u japonských mužov, ale nie u žien [Taki a kol., 2008]. Aby sme určili, či sú korelácie medzi BMI a štruktúrou mozgu ovplyvnené pohlavím v našej štúdii, v našej štúdii sme modelovali BMI podľa pohlavných interakcií. viacnásobná regresia analyzoval a nezistil pohlavný rozdiel v BMI-súvisiacej atrofii mozgu. Naša štúdia preto naznačuje, že škodlivé účinky vyššej adipozity tkanív na štruktúru mozgu môžu byť rodovo nezávislé; toto zistenie si však zaslúži ďalšie preskúmanie v budúcich štúdiách.

Aj keď neupravené korelácie FPI, DM2 a atrofia mozgu neboli v upravených modeloch štatisticky významné, môžu si zaslúžiť diskusiu kvôli rastúcej literatúre o účinkoch hyperinzulinémie a DM2 na mozog. V skorých štádiách DM2 je inzulínová rezistencia spojená s kompenzačnou hyperinzulinémiou [Yaffe a kol., 2004] a vysoké hladiny inzulínu sú spojené s kognitívnou poruchou, dokonca aj u jedincov, u ktorých sa DM2 nevyvinie [van Oijen a kol., 2008], čo naznačuje, že hyperinzulinémia môže zmeniť štruktúru mozgu. Vplyv hyperinzulinémie na mozgovú funkciu a štruktúru sa podieľa na viacerých mechanizmoch, vrátane vazoaktívnych účinkov na mozgové tepny, neurotoxicity v dôsledku zhoršeného klírensu amyloidu z mozgu a stimulácie tvorby neurofibrilárnych spleti prostredníctvom pokročilého metabolizmu koncových produktov glykácie [Bian a kol., 2004; Watson a kol., 2003]. Inzulínový efekt sa tu pozoruje vo viacerých oblastiach dôležitých pre kognitívne funkcie, ako je orbitálna frontálna kôra a hippocampus. To je v súlade s názorom, že hyperinzulinémia ovplyvňuje mozgové štruktúry zapojené do kognície; môže tiež viesť k jemnému kognitívnemu poklesu predtým, ako sa zistia jasné klinické príznaky demencie [Kalmijn a kol., 1995].

DM2 bol spájaný s oblasťami s nižším objemom GM a WM s kognitívnym významom, ako sú napríklad frontálne laloky a veľké WM cesty (splenium corpus callosum), čo naznačuje, že DM2 má rozsiahle spojenie s atrofiou mozgu. DM2 môže znižovať objem mozgu prostredníctvom progresívneho cerebrovaskulárneho procesu, ktorý vedie k mozgovej príhode a infarktom [Ikram a kol., 2008; Knopman a kol., 2005]. DM2 môže spôsobiť poškodenie prostredníctvom pokročilej glykácie kľúčových štruktúrnych proteínov, nerovnováhy medzi produkciou a elimináciou reaktívnych druhov kyslíka a poruchami hexozamínových a polyolových ciest, čo spôsobuje zhrubnutie bazálnych membrán mozgových kapilár [Arvanitakis a kol., 2006]. Takéto mikrovaskulárne zmeny, ktoré sa často vyskytujú s inými dôsledkami obezity, ako je hypertenzia, môžu viesť k chronickej subklinickej ischémii, zhoršenej spotrebe energie neurónov a atrofii v mozgových oblastiach s jemne zraniteľnou vaskulatúrou, ako sú lentikulostriate tepny bazálnych ganglií [Breteler a kol., 1994]. Bazálne gangliové nálezy v analýzach TBM môžu byť viditeľné aj kvôli porovnávacej nedostatku citlivosti. TBM musí meniť objemy v kortikálnom povrchu kvôli hladkosti deformačných polí a výsledným čiastočným objemovým efektom [Hua et al, 2009; Leow a kol., 2009]. náš bivariate Výsledky DM2 zodpovedajú predchádzajúcim zisteniam, že v DM2 sú ovplyvnené GM a WM [Korf a kol., 2007; Tiehuis a kol., 2008] a so štúdiami FDG-PET, ktoré preukázali hypometabolizmus v frontálnych, temporálnych a parietálnych asociačných oblastiach a zadný cingulate gyrus u kognitívne normálnych jedincov s miernou hyperglykémiou [Kawasaki a kol., 2008].

Združenie DM2 neprežil upravené viacnásobná regresia modely, ktoré môžu byť kvôli malému počtu jedincov DM2 v štúdii (n = 11), to samo o sebe môže byť dôsledkom prežívajúceho účinku. To znamená, že veľa osôb s DM2om nemusí žiť dosť dlho na to, aby sa podrobili skenovaniu ako súčasť CHS. toto predsudok môže viesť k nedostatku moci v USA viacnásobná regresia modely a chýbajúca štatisticky významná interakcia medzi BMI a DM2. Tento problém by sa mohol v budúcich štúdiách prekonať analýzou väčšieho počtu kognitívne normálnych starších osôb DM2. Takáto práca by mohla objasniť možnú sprostredkovateľskú úlohu pre DM2 v súvislosti s obezitou a atrofiou mozgu. Je lákavé špekulovať, že obézni a ľudia s nadváhou ukrývajú skorú subklinickú patológiu DM2 (čo sa prejavuje u obéznych a obéznych osôb s vyšším FPI) a že to vedie Vzťah medzi BMI a atrofiou mozgu, budúca práca by to musela overiť, pretože sme nezistili žiadne štatisticky významné interakcie medzi BMI a DM2 alebo FPI.

Naše zistenia získané v súvislosti s predchádzajúcimi štúdiami naznačujú, že starší ľudia s vyššou adipozitou sú vystavení zvýšenému riziku atrofie mozgu a následne demencie. Dokonca aj naši starší jedinci, ktorí boli veľmi zdraví a potvrdili sa kognitívne stabilne najmenej 5 rokov po základnom skenovaní, boli postihnutí atrofiou mozgu spojenou s obezitou. Naše výsledky naznačujú, že jednotlivci môžu mať väčší rozsah atrofie mozgu v dôsledku obezity alebo v dôsledku faktorov, ktoré podporujú obezitu, a že táto atrofia ich môže zase predisponovať k budúcemu kognitívnemu poškodeniu a demencii. Dôsledky tohto cyklu zahŕňajú: i) zosilnenú chorobnosť / úmrtnosť starších ľudí; ii) vyššie náklady na zdravotnú starostlivosť v dôsledku demencie spojenej s obezitou; a (iii) emocionálne a iné nefinančné zaťaženie opatrovateľov a poskytovateľov zdravotnej starostlivosti. Vzťahy s obezitou spojené s atrofiou mozgu a demenciou preto predstavujú potenciálnu výzvu pre verejné zdravie.

Táto štúdia využívala neuroimagingové metódy na skúmanie účinkov vyššieho BMI, inzulínu a DM2 na kohortu starších komunít, ktorá zostala kognitívne normálna päť rokov po skenovaní. Takéto výsledky preto najpravdepodobnejšie odrážajú zmeny mozgu vo všeobecnej staršej populácii, pretože sa vyhýbajú ovplyvneniu odporúčaní štúdií, ktoré odoberajú subjekty zo špeciálnych kliník. Tenzorová morfometria (TBM) ponúka mapovanie anatomických rozdielov s vysokým rozlíšením, ktoré ponúka vynikajúcu citlivosť na systematické štrukturálne rozdiely v mozgu, a chýba mu výberová predpojatosť trasovania ROI, ktoré skúmajú iba časť mozgu. TBM sme použili kvôli jeho účinnosti pri analýze rozdielov objemových skupín v celom mozgu. V iných typoch štúdií založených na voxeli, ako je morfometria založená na voxeli [Ashburner a Friston, 2000], niekedy vyvstáva otázka, či zistenia možno pripísať nedokonalej registrácii. Táto otázka vyvstáva, pretože vo VBM sa vyhladené mapy klasifikovanej šedej hmoty automaticky zarovnajú medzi subjektmi a vyhladia sa a potom sa urobia štatistické závery týkajúce sa skupinových rozdielov, a to odčítaním voxel-by-voxel obrázkov zoskupených priemerov. Preto je možné, že rozdiel zistený na ktoromkoľvek mieste je spôsobený nedokonalou registráciou [Thacker a kol., 2004].

V TBM sú však analyzované signály založené iba na registrácii obrázkov, a nie na zaraďovaných klasifikáciách šedej hmoty, takže sa nevyžaduje, aby bola šedá hmota dokonale zaregistrovaná medzi subjektmi, pretože hustota šedej hmoty sa pri každom stereotaktickom analyzovaní neuskutočňuje. lokalita. Preto sú nepravdivé pozitívne nálezy z dôvodu systematických rozdielov v skupinách v chybách pri registrácii menej pravdepodobné. Napriek tomu môžu existovať falošne negatívne nálezy, pretože sila na detekciu morfometrických rozdielov závisí od rozsahu, v akom sa anatomické údaje môžu porovnávať s algoritmom deformácie. Morfometrické rozdiely vo väčšej mierke (napr. V hippocampe alebo kortikálnej hrúbke) sa môžu lepšie zistiť pomocou iných metód, ktoré tieto štruktúry výslovne modelovajú. Preferovali sme však použitie TBM pred porovnaním kortikálnych vzorcov, pretože TBM je schopný spracovať väčší počet subjektov v rýchlejšom čase a vyžaduje menej výpočtovej pamäte [Xue et al., 2008]. TBM je preto menej náchylný na skreslenie registrácie ako VBM a účinnejší na analýzu väčšieho počtu subjektov ako modelovanie kortikálnych povrchov a porovnávanie kortikálnych vzorov.

Naše objavy sú obmedzené prierezovým dizajnom, aj keď na informovanie výberu subjektu sa použilo pozdĺžne sledovanie, aby sa minimalizovalo mätúce riešenie od tých, u ktorých došlo k skorej neurodegenerácii z Alzheimerovej choroby alebo iných demencií. Náš viacnásobná regresia prístup zodpovedal za potenciálne mätúce účinky veku, pohlavia a rasy a DM2. Do tohto modelu sme nezahrnuli genotyp APOE4, pretože premenná nepreukázala štatisticky významné vzťahy v analýze bivariate (p = 0.39, permutačný test).

S rastúcim počtom osôb obéznych aj starších je nevyhnutné dôkladné porozumenie abnormalít mozgu v tejto skupine. Štúdie ako je toto naznačujú, prečo títo ľudia môžu mať zvýšené riziko demencie. Dokonca aj starší jedinci, ktorí zostali kognitívne normálni dlho po ich MRI, mali atrofiu súvisiacu s BMI v oblastiach mozgu zameraných na neurodegeneráciu: hippocampus, frontálne laloky a talamus. Takýmto jedincom môžu byť prospešné zásahy zamerané na zníženie telesného tuku a lepšie starnutie mozgu.

Doplnkový materiál

Poďakovanie

Referencie