Dorsálny striatálny dopamín, potravinová preferencia a zdravie vnímané u ľudí (2014)

PLoS One. 2014; 9 (5): e96319.

Publikované online 2014 May 7. doi:  10.1371 / journal.pone.0096319

PMCID: PMC4012945

J. Bruce Morton, Editor

Tento článok bol citované iné články v PMC.

abstraktné

Niekoľko štúdií doteraz skúmalo neurochemické mechanizmy podporujúce individuálne rozdiely v preferenciách potravín u ľudí. Tu sa skúma, ako sa dorzálny striatálny dopamín meria indikátorom pozitrónovej emisnej tomografie (PET) [18F] fluorometatyrozín (FMT) koreluje s rozhodovaním o potravinách, ako aj s indexom telesnej hmotnosti (BMI) u zdravej hmotnosti 16 u stredne obéznych jedincov. Zistili sme, že nižší viažuci potenciál PET FMT dopamínovej syntézy koreluje s vyšším BMI, väčšou preferenciou vnímaných „zdravých“ potravín, ale aj väčším hodnotením zdravotného stavu potravín. Tieto zistenia ďalej potvrdzujú úlohu dorzálneho striatálneho dopamínu pri správaní súvisiacom s potravinami a objasňujú zložitosť individuálnych rozdielov v preferenciách potravín.

úvod

Moderná spoločnosť je obklopená nadbytkom a širokým výberom potravín, čo čiastočne prispieva k rastúcej populácii nadváhy v Spojených štátoch. , Základné neurochemické mechanizmy podporujúce individuálne rozdiely v potravinových preferenciách však nie sú dobre pochopené. Niektorí jedinci prirodzene zakladajú svoje potravinové preferencie viac na zdravotných hodnotách potravinových položiek v porovnaní s chuťou potravín a ventromediálna prefrontálna kôra (vmPFC) hrá úlohu v cieľových hodnotách súvisiacich s vplyvmi „zdravia“ a „zdravie“. chuť " . Ďalej existuje veľká variabilita v úsudku jednotlivcov o kalorickom obsahu a vnímanej „zdravosti“ potravín a štúdie ukazujú, že vnímané „zdravé“ potraviny sú nadmerne konzumované v porovnaní s vnímanými „nezdravými“ potravinami, napriek rovnakej nutričnej hodnote , .

Ukázalo sa, že dorzálny striatálny dopamín hrá úlohu v motivácii potravy na ľudských i zvieracích modeloch , , , vzťah medzi dopamínom a vhodnosťou jedla alebo preferenciami u ľudí nebol podrobne preskúmaný. Okrem toho štúdie, ktoré využívajú PET ligandy, ktoré viažu dopamínové receptory, ukázali koreláciu s BMI, ale v oboch pozitívnych a negatívne smery, a nie všetky štúdie nájdu významné asociácie (pozri recenziu ). Vzhľadom na povahu týchto ligandov PET, ktoré sú závislé od stavu uvoľňovania endogénneho dopamínu, je tiež ťažké interpretovať vzťahy medzi striatálnym dopamínom a BMI. Nižšia väzba na receptory dopamínu by mohla predstavovať menej existujúcich striatálnych dopamínových receptorov (tj negatívny vzťah medzi väzbou PET a BMI, ako sa zistilo v ), alebo väčšie viazanie dopamínových receptorov by mohlo predstavovať nižšie endogénne uvoľňovanie dopamínu, čo by umožnilo viac dostupných receptorov, v ktorých by sa mohol viazať PET ligand (tj pozitívny vzťah medzi väzbou a BMI, ako sa zistilo v ). Na doplnenie predchádzajúcich štúdií, ktoré využívajú PET ligandy, ktoré viažu dopamínové receptory, sme použili stabilné meranie presynaptickej kapacity syntézy dopamínu s PET ligandom [18F] fluorometatyrozín (FMT), ktorý bol rozsiahle študovaný na ľudských a zvieracích modeloch , , , .

Cieľom našej štúdie bolo zistiť vzťah medzi dorzálnymi striatálnymi metódami syntézy dopamínu PET FMT a BMI a preskúmať, ako tieto opatrenia na syntézu dopamínu PET FMT môžu korelovať s individuálnymi rozdielmi v preferenciách potravín. Predpokladali sme, že nižšia väzba PET FMT dopamínu by zodpovedala vyššiemu BMI, ako to naznačuje predchádzajúca práca . Tiež sme predpovedali, že jedinci s nižším endogénnym striatálnym dopamínom budú mať väčšiu celkovú preferenciu pre potravinové položky (tj. „Zdravé“ aj „nezdravé“ potraviny) v porovnaní s jedincami s vyšším striatálnym dopamínom a že môže mať vplyv aj vnímanie potravy jednotlivými osobami. preferencia.

Metódy a materiály

Predmety

Tridsaťtri zdravých jedincov s pravou rukou, ktorí predtým dostávali skeny na syntézu dopamínu PET FMT, boli vyzvané, aby sa zúčastnili na štúdii správania prezentovanej v tomto dokumente a nedostali žiadne predchádzajúce vedomosti o štúdii, len informovali, že zahŕňali štúdium komplexného rozhodovania. Z týchto pacientov sa 33 dohodli na účasti (16 M, vek 8 – 20). BMI ((hmotnosť v kilogramoch) / (výška v metroch) ∧30)) sa vypočítala pre všetky subjekty (rozsah: 2 – 20.2, obézni pacienti 33.4 obézni, pacienti s nadváhou 1 a pacienti so zdravou hmotnosťou 4). Subjekty v minulosti nemali žiadne užívanie drog, poruchy príjmu potravy, veľkú depresiu a úzkostné poruchy. Subjekty boli tiež požiadané, či boli vo veľmi zlom, chudobnom, priemernom, dobrom alebo vynikajúcom zdraví. Všetci uviedli, že sú v celkovom priemere na vynikajúce zdravie, a nie v súčasnosti diéty alebo sa snažia schudnúť. Sociálno-ekonomické postavenie (SES) sa získalo aj od jednotlivcov, ktorí používali zjednodušené sociálne opatrenie Barratt (BSMSS). .

Vyhlásenie o etike

Všetky subjekty dali písomný informovaný súhlas a za účasť im bola zaplatená podľa inštitucionálnych pokynov miestnej etickej komisie (University of California Berkeley (UCB) a Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) Výbor pre ochranu ľudských účastníkov (CPHP)) a Lawrence Berkeley National Laboratórne inštitucionálne kontrolné výbory (IRB)). Štúdie CPHP a IRB UCB a LBNL osobitne schválili tu uvedené štúdie

Zber a analýza PET údajov

PET zobrazovanie a viazanie FMT boli uskutočňované v Lawrence Berkeley National Laboratory, ako bolo opísané vyššie , FMT je substrátom aromatickej dekarboxylázy L-aminokyselín (AADC), enzýmu syntetizujúceho dopamín, ktorého aktivita zodpovedá schopnosti dopaminergných neurónov syntetizovať dopamín a bolo preukázané, že indikuje pre-synaptickú kapacitu syntézy dopamínu , FMT je metabolizovaný AADC na [18F] fluorometatyramín, ktorý je oxidovaný na [18F] kyselina fluórhydroxyfenyloctová (FPAC), zostáva v dopaminergných termináloch a je viditeľná na skenoch PET FMT. Intenzita signálu na snímkach PET FMT sa teda ukázala ako porovnateľná s intenzitou [18F] fluorodopa , v ktorých absorpcia značkovača vysoko koreluje (r = 0.97, p <0.003) s hladinami striatálneho dopamínového proteínu u post mortem pacientov, merané metódami vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografie (HPLC) , Okrem toho v porovnaní s [18F] fluorodopa, FMT tiež nie je substrátom pre O-metyláciu, a preto poskytuje vyšší obraz od šumu než [.18F] fluorodopa . Ďalej sa ukázalo, že opatrenia FMT priamo zodpovedajú opatreniam dopamínu na zvieracích modeloch Parkinsonovej choroby .

Skenovanie sa uskutočňovalo buď z 9AM-12PM alebo 1PM-4PM. Priemerné oneskorenie medzi získaním údajov o syntéze dopamínu PET FMT a údajmi o správaní bolo 2.37 ± 0.26 rokov, porovnateľné s oneskorením uvedeným v predchádzajúcej štúdii z nášho laboratória využívajúceho PET FMT , Hoci toto oneskorenie nie je ideálne, štúdia Vingerhoets et al. Ukázalo sa, že striatálna Ki súvisiaca s presynaptickým dopamínom je relatívne stabilné meranie, ktoré má 95% šancu zostať v rámci 18% svojej pôvodnej hodnoty v rámci jednotlivých zdravých jedincov v časovom rozpätí 7 rokov. Opatrenia FMT, porovnateľné s [18F] fluorodopa sa predpokladá, že odrážajú relatívne stabilné procesy (tj schopnosť syntézy), a preto nie sú obzvlášť citlivé na zmeny súvisiace so stavom v malých štátoch. Okrem toho, BMI nebol významne odlišný medzi získaním PET a behaviorálnych údajov (priemerná zmena v BMI: 0.13 ± 1.45, T (15) = 0.2616, p = 0.79, dvojstranný párový t-test). Všetci pacienti boli tiež vyšetrení na akékoľvek zmeny životného štýlu v čase od posledného testovania (tj zmena diéty a cvičenia / dennej aktivity, fajčenie alebo pitie, duševného zdravia alebo stavu medikácie). Nakoniec, zmena BMI od času skenovania PET FMT do testovania správania, ako aj čas, ktorý uplynul medzi skenovaním PET a testovaním správania, sa použili ako premenné vo viacnásobnej regresnej analýze dát.

Skeny PET sa uskutočnili s použitím kamery Siemens ECAT-HR PET (Knoxville, TN). Približne 2.5 mCi s vysokou špecifickou aktivitou FMT sa injektovalo ako bolus do anteubitálnej žily a získala sa dynamická akvizičná sekvencia v 3D móde počas celkového času 89 min skenovania. Dva anatomické obrazy s vysokým rozlíšením (MPRAGE) boli získané u každého účastníka na skeneri MRI Siemens 1.5 T Magnetom Avanto (Siemens, Erlangen, Nemecko), s použitím 12-kanálovej hlavovej cievky (TE / TR = 3.58 / 2120 ms; veľkosť voxelu = 1.0 × 1.0 × 1.0 mm, 160 axiálne rezy, FOV = 256 mm, čas skenovania ∼9 minút). Tieto dve MPRAGE boli spriemerované, aby sa získal jeden štruktúrny obraz s vysokým rozlíšením, ktorý bol použitý na vytvorenie jednotlivých záujmových oblastí kaudátu a mozočka (ROI).

Ľavé a pravé caudate a cerebellum ROIs (používané ako referenčná oblasť, ako v predchádzajúcich štúdiách ) boli ručne nakreslené na anatomické skenovanie každého účastníka pomocou programu FSLView (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/), ako je opísané vyššie , Inter-a intra-rater spoľahlivosť bola vyššia ako 95% (z hodnotenia dvoch laboratórnych členov). Aby sa zabránilo kontaminácii FMT signálu z dopaminergných jadier, do referenčnej oblasti mozočka boli zahrnuté iba zadné tri štvrtiny šedej hmoty. Po spoločnej registrácii do priestoru PET FMT sa zahrnuli len voxely s vyššou pravdepodobnosťou výskytu 50% v ROI, aby sa zabezpečila vysoká pravdepodobnosť šedej hmoty.

Obrazy PET FMT boli zrekonštruované pomocou algoritmu maximalizácie očakávanej podskupiny s váženým zoslabením, korekciou rozptylu, korekciou pohybu a vyhladením s polovičným maximálnym jadrom 4 mm s použitím maximálneho množstva štatistických mapových verzií 8 (SPM8) (SPMXNUMX).www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/). Anatomická MRI snímka bola zaregistrovaná na priemerný obraz všetkých upravených rámcov v skenovaní PET FMT pomocou FSL-FLIRT (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/, verzia 4.1.2). Pomocou interného grafického analytického programu implementujúceho Patlak plotting , Ki obrázky predstavujúce množstvo indikátora akumulovaného v mozgu vo vzťahu k referenčnej oblasti (cerebellum , bola vytvorená štandardná prax v PET analýze s cieľom minimalizovať potenciálne chyby hluku z PET údajov). Ki hodnoty boli získané oddelene od ľavej a pravej caudate ROI a asociácie boli vypočítané medzi Ki hodnoty, BMI a behaviorálne opatrenia. Okrem toho, pretože sa ukázalo, že vek a pohlavie majú vplyv na väzbu FMT , , korelácie medzi FMT a BMI boli korigované na vek a pohlavie (ako aj na akékoľvek zmeny v BMI od času PET vyšetrenia po testovanie správania) pomocou kontrolných premenných v Pearsonovej čiastočnej korelácii.

Behaviorálna paradigma

Pacienti boli požiadaní, aby jedli typické, ale nie príliš ťažké jedlo hodinu pred testovaním. Aby sa podporil súlad s touto požiadavkou, testovacie stretnutia sa naplánovali po typickom čase jedla (tj 9AM, 2PM a 7: 30PM) a zaznamenal sa čas posledného jedla. Zaznamenali sa potraviny spotrebované pred testovaním a uplynulý čas od posledného jedla na testovacie stretnutie (podľa určenia zdroja www.caloriecount.com jednotlivcov). Aby sme zabezpečili hlad, ktorý úlohu neovplyvnil, zmerali sme tiež hlad a plnosť vizuálnym analógovým meradlom .

Použili sa obrázky z osemdesiatich potravín, v ktorých boli subjekty vyzvané, aby hodnotili položky v 3 samostatných blokoch na základe 1) desirability, 2) a 3) ochutnávky v programe E-Prime Professional (Psychology Software Tool, Inc., Sharpsburg, PA, USA) (pozri Obrázok 1). Aby sme vytvorili úlohu s vyváženým počtom zdravých, nezdravých a neutrálnych potravinových položiek, vytvorili sme objektívnu zdravotnú hodnotu pre každú z osemdesiatich potravinových položiek priradením normalizovaného objektívneho skóre -3 (veľmi nezdravé) do + 3 ( veľmi zdravé) na každú potravinu na základe listovej triedy (od F-mínus (veľmi nezdravé) po A-plus (veľmi zdravé)) a nutričné ​​informácie z on-line zdroja www.caloriecount.com, Tieto listové triedy obsahujú niekoľko faktorov (tj kalórie, gramy tuku, vlákniny atď.) A sú uvedené ako on-line referencie pre „voľby zdravého stravovania“, ako je uvedené na internetovej stránke. Potom sme úlohu vyrovnali s približne rovnakým počtom zdravých (tj potraviny s objektívnym skóre 2 alebo 3, ako je ovocie a zelenina), neutrálne (tj potraviny s objektívnymi hodnotami 1 a −1, ako sú slané sušienky) a nezdravé položky (tj potraviny s negatívnym objektívnym skóre −2 alebo −3, ako napríklad vysoko spracované tyčinky).

Obrázok 1  

Behaviorálna úloha.

Subjekty boli najprv požiadané, aby ohodnotili mieru, do akej „požadovali“ alebo „chceli“ každú položku (mierka 1 (silne nechcú) až 4 (silne chcieť)), ktorá sa v celom texte označuje ako „preferovaný“, termín v súlade s literatúrou , Objaví sa potravina a predmet bude mať až 4 sekúnd, aby odpovedal, a ohodnotili všetkých osemdesiat potravín pred pokračovaním ďalších blokov „zdravia“ a „chuti“ (pozri nižšie). Pretože ľudia majú schopnosť modulovať výber potravín založený nielen na chuti na určité potraviny, ale aj na vnímaní zdravia , sme len požiadali subjekt, aby ohodnotil, koľko by chceli jedlo alebo nájsť potravu žiaducu a blok preferencií bol vždy prezentovaný ako prvý. V snahe zachytiť, koľko subjekt v skutočnosti uprednostňoval prezentované potravinové položky, boli subjekty informované, že dostanú potravinový predmet z úlohy na konci testovania na základe ich hodnotenia „vhodnosti“. Subjekty tiež nevedeli v nadchádzajúcom druhom a treťom bloku (popísanom nižšie), boli by požiadaní, aby posúdili, aké zdravé a chutné potraviny našli.

V druhom bloku hodnotili subjekty, koľko vnímali osemdesiat potravinových položiek ako zdravých alebo nezdravých (−3 pre veľmi nezdravé pre 3 pre veľmi zdravé) a v treťom bloku, ako chutné našli osemdesiat potravín (−3 nie vôbec chutné pre 3 pre veľmi chutné). Poradie týchto blokov bolo konzistentné pre všetky subjekty, pretože sme nechceli ovplyvniť zdravotné hodnotenia v potenciálnom poradí. Subjekty boli informované, že hodnotenie zdravia a chuti neovplyvní položku, ktorú dostanú na základe odpovedí v bloku „vhodnosť“. Zvolili sme 6-bodovú stupnicu pre hodnoty zdravia a chuti, aby sme umožnili širší rozsah merania vnímania chuti / zdravia, vrátane „neutrálneho“ hodnotenia zodpovedajúceho −1 a + 1, zatiaľ čo stupnica 4 bodu blokovania vhodnosti / preferencie odrážali len uprednostňované alebo nepreferované potraviny. Celková úloha trvala približne 25 minút. Subjekty boli na konci úlohy požiadané, ak boli nejaké potraviny, ktoré neboli známe, čo mohlo viesť k neodpovediam. Všetci účastníci uviedli, že všetky predmety boli oboznámené s potravinami a všetky položky boli ohodnotené všetkými tromi blokmi.

Ukázalo sa, že dopamín v dorzálnom striate má silnú súvislosť s motiváciou k jedlu , , , Vnímanie chuti je tiež vysoko korelované s vhodnosťou jedla, pretože väčšina ľudí uprednostňuje potraviny, ktoré tiež nájdu chutné , Pretože existuje mnoho kombinácií preferencií, chuťových a zdravotných blokov, ktoré by sa mohli skúmať, aby sa eliminovalo viacnásobné porovnávanie a potenciál pre falošné korelácie, na základe tejto literatúry sme skúmali počet potravinových položiek, ktoré boli samohodnotené ako 1). , chutné a vnímané „zdravé“ a 2) preferované, chutné a vnímané „nezdravé“. (Preferované položky hodnotené ako 3 alebo 4 v bloku „vhodnosť“; chutné položky hodnotené ako 2 alebo 3 v bloku „ochutnávka“; vnímané „zdravé“ položky hodnotené ako 2 alebo 3 a vnímané „nezdravé“ položky hodnotené ako −2 alebo −3 v bloku „zdravie“. Post-hoc analýza tiež skúmala pomer vnímaných „zdravých“ - „nezdravých“ potravinových položiek, počet uprednostňovaných „zdravých“ potravinových položiek, ktoré neboli v skutočnosti objektívne hodnotené ako zdravé (tj uprednostňované položky, ktoré jednotlivec hodnotil ako zdravé). mínus položky, ktoré subjekt ohodnotil ako uprednostňované, ktoré boli v skutočnosti zdravé, ako je určené prideleným objektívnym zdravotným skóre (napríklad ak subjekt hodnotil „sušienky“ ako uprednostňované vnímané zdravé jedlo so zdravým skóre 3 (veľmi zdravé), a priradené objektívne zdravotné skóre bolo 1 (neutrálne zdravé), toto by sa počítalo ako uprednostňované vnímané zdravé jedlo, ktoré nebolo v skutočnosti zdravé).

Štatistická analýza

Na otestovanie vzťahov medzi dvoma samostatnými závislými premennými sa použila postupná viacnásobná lineárna regresia: 1) preferované, chutné a vnímané zdravé jedlá a 2) preferované, chutné a vnímané nezdravé potravinové položky a nezávislé premenné: správne hodnoty caudate PET FMT, hodnoty ľavého kaudátu PET FMT, BMI, vek, pohlavie, sociálno-ekonomický stav, akékoľvek zmeny BMI medzi PET a testovaním správania a čas, ktorý uplynul medzi PET a testovaním správania v SPSS verzie 19 (IBM, Chicago, Ill., USA), s zahrnutie nezávislej premennej do modelu nastaveného na p <0.05 a vylúčené s p> 0.1. Pomer vnímaných „zdravých“ k „nezdravým“ vysoko koreloval so závislou premennou preferovaných vnímaných „zdravých“ položiek (r = 0.685, p <0.003), a preto sme túto premennú nemohli do modelu zadať. Avšak Pearsonove čiastočné korelácie korigované na vek, pohlavie a akékoľvek zmeny BMI sa použili na testovanie priamych vzťahov medzi správnym kaudátom PET FMT a 1) BMI, 2) vnímaným pomerom „zdravý“ k „nezdravému“ a 3) priemernými kalóriami. preferovaných položiek uskutočňovaných pomocou SPSS verzie 19 (IBM, Chicago, Ill., USA). Ďalej sme tiež testovali vzťah medzi hodnotami syntézy dopamínu PET FMT, počtom preferovaných vnímaných „zdravých“ potravinových položiek, ktoré neboli hodnotené ako zdravé vypočítaným skóre, a preferovanými položkami, ktoré boli hodnotené ako zdravé vypočítaným skóre v krokovej múdry viacnásobný regresný model. (Počet preferovaných vnímaných „zdravých“ potravín, ktoré podľa hodnoteného skóre nie sú hodnotené ako zdravé, a preferovaných položiek, ktoré sú podľa vypočítaného skóre hodnotené ako zdravé, významne nekorelovali (r = 0.354, p = 0.23). Testovali sme tiež, či vzťah medzi zmenou BMI a závislými premennými: hodnoty kaudátu PET FMT vľavo a vpravo, SES, vek, pohlavie, čas medzi zobrazením PET a testom správania, počet preferovaných vnímaných „zdravých“ potravín a preferovaných vnímaných „nezdravých“ potravín pomocou krokov lineárna regresia v smere hodinových ručičiek. Údaje sú zobrazené ako Pearsonove r-hodnoty.

výsledky

Vzťah medzi hodnotami syntézy dopamínu PET FMT a BMI

Najprv sme testovali, či existuje signifikantný vzťah medzi hodnotami syntézy dopamínu PET FMT a hodnotami BMI medzi jednotlivcami 16 (priemerne až stredne nadváha / obézni jedinci). Zistili sme signifikantnú negatívnu koreláciu medzi hodnotami syntézy dopamínu PET FMT a BMI s vyššími jedincami BMI s nižšou syntézou dopamínu (Obrázok 2A: PET FMT surové obrazy jednotlivcov vyšších (ľavých) a dolných (pravých) BMI; Obrázok 2B: pravý kaudát, r = −0.66, p = 0.014, ľavý kaudát: r = −0.22, p = 0.46 (nevýznamný (ns)), kontrolovaný vek, pohlavie a akékoľvek zmeny v BMI z PET FMT dopamínovej syntézy na skenovanie správania ).

Obrázok 2  

Dorzálny striatálny dopamín a BMI.

Vzťah medzi hodnotami syntézy dopamínu PET FMT a preferencie potravín

Subjekty hodnotili osemdesiat potravinových položiek v samostatných blokoch 3 na základe ich vnímania 1) desirability, 2) zdravotného stavu a chuti 3) každej potraviny (pozri Obrázok 1). Približne 50% položiek bolo zdravých a nezdravých, ako to stanovujú zdravotné informácie (pozri Metódy a materiály). Ukázalo sa, že dopamín v dorzálnom striate má silnú súvislosť s motiváciou k jedlu , , , zatiaľ čo hedonické vlastnosti potravy sú sprostredkované inými neuronálnymi mechanizmami , , Avšak vnímanie chuti je vysoko korelované s vhodnosťou jedla, pretože väčšina ľudí dáva prednosť potravinám, ktoré tiež nájdu chutné . Tu tiež zistíme, že vnímanie a preferencia chuti spolu veľmi úzko súvisia, pretože preferované položky sa tiež hodnotia ako chutné (r = 0.707, p <0.002).

Preto, aby sme preskúmali, ako môže vnímanie zdravia ovplyvniť rozhodovanie súvisiace s potravinami, sme použili postupnú viacnásobnú lineárnu regresiu na modelovanie vzťahov medzi závislou premennou počtu potravín hodnotených ako preferované, chutné a vnímané zdravé a nezávislými premennými FMT v ľavom a pravom kaudáte, BMI, vek, pohlavie, SES, zmena BMI od času PET skenovania po testovanie správania a čas uplynulý od času PET po testovanie správania. Hodnoty syntézy dopamínu PET FMT v pravom kaudáte významne prispievajú k regresnému modelu pre počet preferovaných, chutných jedál, ktoré boli vnímané ako zdravé (Beta: -0.696; t (15) = -3.625, p <0.003, Obrázok 3), zatiaľ čo všetky ostatné nezávislé premenné boli z modelu vylúčené ako nevýznamné (t (15) <1.216, p> 0.246). Testovali sme tiež hypotézu, že počet preferovaných, vnímaných „nezdravých“ položiek by tiež ukazoval vzťah s týmito nezávislými premennými, ale do modelu nebola zadaná žiadna nezávislá premenná ako významná (F <2.7, p> 0.1). Teda jedinci s nižšími hodnotami syntézy dopamínu PET FMT majú vyššie preferencie pre vnímané „zdravé“, ale nie pre „nezdravé“ potraviny.

Obrázok 3  

Dorzálny striatálny dopamín a správanie súvisiace s potravinami.

Vzťah medzi hodnotami syntézy dopamínu PET FMT a zdravotným vnímaním potravinových položiek

Predpokladali sme, že vzťah medzi hodnotami syntézy dopamínu PET FMT a preferenciou vnímaných „zdravých“ položiek môže byť dôsledkom individuálnych rozdielov vo vnímaní potravín v potravinách. Hoci sme navrhli úlohu s približným pomerom 1∶1 zdravých k nezdravým potravinám, jednotlivci sa značne líšili v ich vnímaní zdravia položiek, pričom pomery zdravých až nezdravých položiek sa pohybovali od 1.83∶1 po 0.15∶1. Ako post-hoc analýza sme preto skúmali vzťah medzi syntézou pravého kaudátu PET FMT dopamínu a pomerom vnímaného „zdravého“ k „nezdravým“ položkám a zistili sme významnú negatívnu koreláciu (r = −0.534, p = 0.04) , s nižšími hodnotami syntézy dopamínu PET FMT dopamínu zodpovedajúcimi väčšiemu počtu položiek vnímaných ako „zdravé“ v porovnaní s „nezdravým“.

Preto sme využili postupnú viacnásobnú lineárnu regresiu na skúmanie vzťahov medzi syntézou caudátu PET FMT dopamínu a preferencie zdravých zdravých potravín, ale nie skutočných zdravých potravín (podľa objektívneho vypočítaného skóre, pozri Metódy) a preferencia zdravých potravín stanovená na základe objektívneho vypočítaného skóre. Našli sme signifikantný vzťah medzi hodnotami syntézy dopamínu PET FMT dopamínu a preferenciou vnímaných zdravých, ale nie skutočných zdravých potravín (Beta: -0.631, t (15) = -3.043, p <0.01), ale žiadny signifikantný vzťah medzi Caudate PET FMT dopamínom hodnoty syntézy a preferencia pre skutočne vypočítané zdravé potraviny (t (15) = −1.54, p> 0.148), čo naznačuje, že preferencia príliš vnímaných „zdravých“ potravín korelovala silnejšie u osôb s nižšou FMT. Ďalej neexistoval žiadny významný vzťah medzi hodnotami syntézy dopamínu PET FMT dopamínu a priemernými kalóriami preferovaných položiek (r = 0.288, p> 0.34), čo naznačuje, že jednotlivci s syntézou dopamínu PET FMT sa nelíšili v kalorickom obsahu preferovaných potravín.

Taktiež sme nenašli žiadny vzťah medzi zmenou hodnôt syntézy dopamínu BMI a PET FMT, SES, vekom, pohlavím, časom medzi zobrazením PET a testovaním správania, počtom preferovaných vnímaných „zdravých“ potravín alebo preferovaných vnímaných „nezdravých“ potravín (p> 0.1).

Čas testovania, čas uplynulý od posledného jedla a počet kalórií zjedených pri poslednom jedle neboli signifikantne korelované so žiadnymi behaviorálnymi opatreniami (p> 0.13). Hladiny a hodnoty plnosti tiež nekorelovali so žiadnymi z behaviorálnych opatrení (p> 0.26).

Diskusia

Cieľom tejto štúdie bolo zistiť vzťah medzi endogénnou syntézou kaudátu dopamínu, BMI a správaním súvisiacim s potravinami. Zistili sme, že nižšia syntéza dopamínu dopamínu meraná syntézou PET FMT dopamínu korelovala s 1) väčšou BMI a 2) väčšou preferenciou pre vnímané „zdravé“ potraviny. Zistili sme tiež vzťah medzi nižšími hodnotami syntézy dopaminového PET FMT dopamínu a väčším nadhodnotením zdravej výživy, ako aj významnou koreláciou s väčšími preferovanými „zdravými“ potravinami, ktoré neboli v skutočnosti zdravé., Nezistili sme žiadny významný vzťah medzi syntézou PET FMT dopamínu a priemerným kalorickým obsahom uprednostňovaných potravinových položiek.

Výskumy naznačujú, že preferencia a nadmerná konzumácia nezdravých potravín sú dvomi z mnohých prispievateľov k zvýšeniu telesnej hmotnosti a vyššiemu BMI (centrá pre kontrolu a prevenciu chorôb); http://www.cdc.gov/obesity/index.html). Zaujímavé je, že sme zistili, že nižšia dorzálna striatálna syntéza dopamínu korelovala s väčším počtom preferovaných, vnímaných „zdravých“ potravinových položiek. Hoci táto korelácia nemôže znamenať príčinnú súvislosť, toto zistenie naznačuje, že endogénne rozdiely v dorzálnej striatálnej dopamínovej syntéze môžu čiastočne zohrávať úlohu v individuálnych rozdieloch pre preferencie potravín. Navrhujeme, aby nižšie hodnoty syntézy dopamínu PET FMT dopamínu predstavovali nižší tonický dopamín, ktorý v reakcii na chutné stimuly umožňuje väčšie fázové prasknutie a možno zmenila citlivosť na potraviny. AOkrem toho tieto rozdiely v dorzálnom striatálnom dopamíne môžu ovplyvniť spracovanie chuťových stimulov v somatosenzorickej kôre, pretože predchádzajúca štúdia ukázala zmenenú aktiváciu v dorzálnych striatálnych a somotosenzorických oblastiach s príjmom potravy u jedincov citlivých na obezitu . Dolný dorzálny striatálny dopamín môže tiež spôsobiť rozdiely v konektivite medzi dorzálnym striatom a dorzolaterálnym prefrontálnym kortexom (DLPFC), ako to naznačujú naše nedávne zistenia. . Tpreto predpokladáme, že dorzálne striatálne mechanizmy súvisiace s dopamínom môžu ovplyvniť rozdiely v vnímaní zdravia buď prostredníctvom prepojenia so somatosenzorickým spracovaním (tj zmenené vlastnosti pocitu chuti) alebo prípadne prepojením s DLPFC, o ktorom sa ukázalo, že zohráva úlohu pri nadmernom hodnotení predtým preferovanej voľby položky , Funkčné zobrazovanie magnetickou rezonanciou (fMRI) by mohlo objasniť tieto potenciálne mechanizmy individuálnych rozdielov v potravinových preferenciách a nadhodnotenie zdravotných hodnôt.

Spočiatku sme predpovedali, že jedinci s nižším dorzálnym striatálnym dopamínom by mali v porovnaní s jedincami s vyšším dorzálnym striatálnym dopamínom väčšiu celkovú preferenciu potravín (tj preferujú väčší počet položiek, ktoré sú hodnotené ako „zdravé“ a „nezdravé“). Ďalším zistením našej štúdie však bolo, že nadhodnotenie zdravotnej nezávadnosti potravín (tj zvýšený zmysel pre zdravotnú nezávadnosť), ale nie kalorický obsah uprednostňovaných potravinových položiek alebo uprednostňovanie objektívne definovaných zdravých potravín, súviselo s endogénnymi dorzálne striatálne dopamínové merania. Preto jedným vysvetlením našich zistení významného vzťahu iba s vnímanými „zdravými“ potravinami môže byť to, že potraviny vnímané ako „zdravé“ sú oprávnenejšie ako preferované. Môže to byť najmä tak, pretože naša štúdia bola zámerne vykonaná po jedle, kedy mala byť celková túžba po jedle minimálna. Subjekty preto uprednostňovali nadhodnotené „zdravé“ jedlá, aj keď boli v tom čase nasýtené a nemali hlad. Budúce štúdie skúmajúce vzťah medzi endogénnym striatálnym dopamínom a potravinovými preferenciami v hladných alebo zasýtených stavoch by túto hypotézu ďalej potvrdili.

Môže sa tiež argumentovať, že vnímanie zdravia si vyžaduje expozíciu a skúsenosti s potravinovými položkami, aby sa získal zmysel pre zdravie, a môže sa stať, že rozdiely v diétnom životnom štýle ovplyvnili alebo modifikovali základnú syntézu dopamínového striatálneho dopamínu. Okrem toho, rozdiely so znalosťou potravín by mohli byť pripisované rozdielnym preferenciám potravín alebo nadmernému hodnoteniu potravín. Subjekty však na konci úlohy oznámili, že boli oboznámení so všetkými položkami potravín (pozri Metódy). Hoci sme neskúmali rozdiely v strave, zámerne sme skúmali subjekty, ktoré neboli v čase štúdie diétou. Okrem toho, všetci pacienti boli mladí (vekové rozpätie 19-30) bez akejkoľvek anamnézy porúch príjmu potravy a hodnotili sa v priemere ako vynikajúci zdravotný stav. Posudzovali sme aj sociálno-ekonomické postavenie a nezistili sme žiadny vplyv. Existujú však aj iné environmentálne vplyvy na potravinové preferencie, ktoré by sa okrem striatálneho dopamínu mohli ďalej skúmať v budúcich štúdiách.

Predpokladáme, že subtilné individuálne rozdiely vo vnímaní zdravia môžu časom prispievať k zvýšeniu BMI, pretože bolo hlásené, že menšie zvýšenie kalorického príjmu na dennej báze (či už vnímané ako „zdravé“ alebo „nezdravé“) prispieva k celkovému prírastku hmotnosti , Hoci sme nezistili žiadny vzťah medzi BMI a vnímaním zdravia tu, možno s väčším rozsahom BMI, nadmerné hodnotenie zdravotného stavu potravín môže byť výraznejšie u subjektov s vyšším BMI. Náš nedostatok významných nálezov medzi BMI a správaním súvisiacim s potravinami môže tiež naznačovať, že endogénny dopamín striatal je vo väčšej miere spojený s chovaním súvisiacim s potravou ako samotný BMI ako fenotyp, pretože BMI je ovplyvnený rôznymi zložitými faktormi a nemusí byť najlepším prediktorom. alebo neuroimagingu (pozri na preskúmanie). Tiež sme nenašli žiadne prediktory pre zmenu BMI pre čas, ktorý uplynul medzi akvizíciou PET a testovaním správania, hoci zmena v BMI pre subjekty bola malá a významne sa nelíši medzi časovými bodmi. Veľmi zaujímavé by však boli budúce štúdie využívajúce opatrenia na syntézu dopamínu PET FMT spolu s potravinovými preferenciami a opatreniami na vnímanie zdravia v populácii s vyššou fluktuáciou BMI.

Na doplnenie predchádzajúcich štúdií, ktoré využívali PET ligandy, ktoré viažu dopamínové receptory, sme využili mieru schopnosti syntézy dopamínu a ukázali, že nižšia syntéza dopamínu v dorzálnom striate (tj kaudáte) zodpovedá vyššiemu BMI. Aj keď je potrebné poznamenať, vzhľadom na prierezový charakter našej štúdie, nemôžeme s konečnou platnosťou uzavrieť príčinnú súvislosť s nižšími hodnotami syntézy dopamínového striatálneho FMT dopamínu zodpovedajúcimi vyššiemu BMI. Naša štúdia však použila zdravých jedincov s miernou nadváhou / obezitou (tj nemorbidne obézni), a preto naše výsledky môžu naznačovať, že dolné dorzálne striatálne presynaptické dopamínové merania by mohli zodpovedať sklonu k obezite. Na druhej strane môže nastať aj prípad, že sa znížila regulácia presynaptického dopamínu v kaudáte v odpovedi na mierne vyššie BMI, pretože sa ukázalo, že dopaminergná signalizácia sa znižuje v dôsledku nadmernej konzumácie potravy na zvieracích modeloch. , a nadmerná konzumácia potravín je zvyčajne spojená s nárastom hmotnosti vedúcim k vyššiemu BMI. Hoci sme v našej štúdii používali jedincov s obmedzeným rozsahom BMI, možno sa na ne pozeralo ako na obmedzenie štúdie, v skutočnosti sme zistili, že výsledky sú ešte presvedčivejšie v tom, že vzťah medzi syntézou PET FMT dopamínu a BMI je prítomný bez zahrnutia morbídne obéznych jedincov. Okrem toho, hoci naša veľkosť vzorky (n = 16) bola väčšia alebo porovnateľná s inými veľkosťami vzoriek v štúdiách PET FMT (, , ), replikácia našich zistení s väčšou veľkosťou vzorky a širším rozsahom BMI by ďalej zdôvodnila naše výsledky a mohla by nájsť väčšie preferencie pre nezdravé potraviny, ktoré korelujú s nižšími hodnotami syntézy dopamínu PET FMT, ktoré neboli zistené v našej štúdii.

V súhrne, hoci iné neurotransmiterové systémy sa zúčastňujú regulácie kŕmenia a hmotnosti , naša štúdia nachádza úlohu pre dorzálny striatálny dopamín v potravinových preferenciách, ako aj zdravotné vnímanie potravy u ľudí. Budúce prospektívne štúdie využívajúce PET opatrenia týkajúce sa dopamínu sú veľmi zaujímavé, aby sa zistilo, ako môže endogénny dopamín, ako aj individuálne rozdiely v správaní súvisiacom s potravou korelovať s fluktuáciou telesnej hmotnosti u ľudí.

Vyhlásenie o financovaní

Táto práca bola veľkoryso financovaná NIH grantmi DA20600, AG044292 a F32DA276840 a Spoločenstvom spoločenstva Tanita Healthy Weight. Poskytovatelia nemali žiadnu úlohu pri navrhovaní štúdií, zbere údajov a analýze, rozhodnutí o publikovaní alebo príprave rukopisu.

Referencie

1. Swinburn BA, Sacks G, Hall KD, McPherson K, Finegood DT a kol. (2011) Globálna pandémia obezity: formovaná globálnymi vodičmi a miestnym prostredím. Lancet 378: 804 – 814 [PubMed]
2. Hare TA, Camerer CF, Rangel A (2009) Sebaovládanie v rozhodovacom procese zahŕňa moduláciu systému hodnotenia vmPFC. Veda 324: 646 – 648 [PubMed]
3. Provencher V, Polivy J, Herman CP (2009) Vnímaná zdravosť potravín. Ak je to zdravé, môžete jesť viac! Chuť k jedlu 52: 340–344 [PubMed]
4. Gravel K, Doucet E, Herman CP, Pomerleau S, Bourlaud AS, et al. (2012) „Zdravý“, „diéta“ alebo „hedonický“. Ako výživové tvrdenia ovplyvňujú vnímanie potravín a ich príjem? Appetite 59: 877 – 884 [PubMed]
5. Johnson PM, Kenny PJ (2010) Dopamínové receptory D2 v závislosti od závislosti a dyspulzívne stravovanie u obéznych potkanov. Nat Neurosci 13: 635 – 641 [Článok bez PMC] [PubMed]
6. Szczypka MS, Kwok K, Brot MD, Marck BT, Matsumoto AM a kol. (2001) Produkcia dopamínu v caudate putamen obnovuje kŕmenie u myší s deficitom dopamínu. Neuron 30: 819 – 828 [PubMed]
7. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD (2011) Odmena, dopamín a kontrola príjmu potravy: dôsledky pre obezitu. Trendy Cogn Sci 15: 37 – 46 [Článok bez PMC] [PubMed]
8. Dunn JP, Kessler RM, Feurer ID, Volkow ND, Patterson BW a kol. (2012) Vzťah väzbového potenciálu receptora dopamínového typu 2 s neuroendokrinnými hormónmi nalačno a citlivosťou inzulínu na ľudskú obezitu. Starostlivosť o diabetes 35: 1105 – 1111 [Článok bez PMC] [PubMed]
9. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT a kol. (2001) Dopamín mozgu a obezita. Lancet 357: 354 – 357 [PubMed]
10. Ziauddeen H, Farooqi IS, Fletcher PC (2012) Obezita a mozog: ako presvedčivý je model závislosti? Nat Rev Neurosci 13: 279 – 286 [PubMed]
11. Cools R, Frank MJ, Gibbs SE, Miyakawa A, Jagust W, et al. (2009) Striatálny dopamín predpovedá spätné učenie špecifické pre výsledok a jeho citlivosť na podávanie dopaminergných liekov. J Neurosci 29: 1538 – 1543 [Článok bez PMC] [PubMed]
12. Cools R, Gibbs SE, Miyakawa A, Jagust W, D′Esposito M (2008) Kapacita pracovnej pamäte predpovedá schopnosť syntézy dopamínu v ľudskom striate. J Neurosci 28: 1208 – 1212 [PubMed]
13. DeJesus O, Endres C, Shelton S, Nickles R., Holden J (1997) Vyhodnotenie fluorovaných m-tyrozínových analógov ako PET zobrazovacích činidiel dopamínových nervových zakončení: porovnanie s 6-fluoroDOPA. J Nucl Med 38: 630 – 636 [PubMed]
14. Eberling JL, Bankiewicz KS, O′Neil JP, Jagust WJ (2007) PET 6- [F] fluór-Lm-tyrozín Štúdie dopaminergných funkcií u ľudských a nehumánnych primátov. Predné Hum Neurosci 1: 9. [Článok bez PMC] [PubMed]
15. Wilcox CE, Braskie MN, Kluth JT, Jagust WJ (2010) Správanie pri prejedaní a striatálny dopamín s 6- [F] -fluór-Lm-tyrozínovým PET. J Obes 2010. [Článok bez PMC] [PubMed]
16. Barratt W (2006) Zjednodušené opatrenie sociálneho postavenia (BSMSS), ktoré meria SES.
17. VanBrocklin HF, Blagoev M, Hoepping A, O'Neil JP, Klose M. a kol. (2004) Nový prekurzor na prípravu 6- [18F] fluór-Lm-tyrozínu ([18F] FMT): účinná syntéza a porovnanie rádioaktívneho značenia. Appl Radiat Isot 61: 1289 – 1294 [PubMed]
18. Jordan S, Eberling J., Bankiewicz K, Rosenberg D, Coxson P a kol. (1997) 6- [18F] fluór-Lm-tyrozín: metabolizmus, kinetika pozitrónovej emisnej tomografie a lézie 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridínu u primátov. Brain Res 750: 264 – 276 [PubMed]
19. Snow BJ (1996) Fluorodopa PET skenovanie pri Parkinsonovej chorobe. Adv Neurol 69: 449–457 [PubMed]
20. Vingerhoets FJ, Snow BJ, Tetrud JW, Langston JW, Schulzer M., a kol. (1994) Pozitónový emisný tomografický dôkaz progresie ľudských dopaminergných lézií vyvolaných MPTP. Ann Neurol 36: 765 – 770 [PubMed]
21. Mawlawi O, Martinez D, Slifstein M, Broft A, Chatterjee R, a kol. (2001) Zobrazovanie prenosu mezolimbického dopamínu u človeka s pozitrónovou emisnou tomografiou: I. Presnosť a presnosť merania parametrov receptora D (2) vo ventrálnom striatu. J Metabázový tok krvi Cereb 21: 1034 – 1057 [PubMed]
22. Logan J (2000) Grafická analýza PET údajov aplikovaných na reverzibilné a ireverzibilné indikátory. Nucl Med Biol 27: 661 – 670 [PubMed]
23. Patlak C, Blasberg R (1985) Grafické vyhodnotenie konštánt prenosu krvi do mozgu z viacnásobných údajov absorpcie. Zovšeobecnenie. J Metabázový tok krvi Cereb 5: 584 – 590 [PubMed]
24. Laakso A, Vilkman H, Bergman J, Haaparanta M, Solin O, a kol. (2002) Sexuálne rozdiely v striatálnej presynaptickej syntéze dopamínu u zdravých jedincov. Biol Psychiatry 52: 759 – 763 [PubMed]
25. Parker BA, Sturm K, MacIntosh CG, Feinle C, Horowitz M., a kol. (2004) Vzťah medzi príjmom potravy a hodnotami vizuálnej analógovej stupnice chuti do jedla a inými pocitmi u zdravých starších a mladých jedincov. Klinika Eur J Clin Nutr 58: 212 – 218 [PubMed]
26. Zajíc TA, Malmaud J, Rangel A (2011) Zameranie pozornosti na zdravotné aspekty potravín mení signály hodnôt v vmPFC a zlepšuje výber stravy. J Neurosci 31: 11077 – 11087 [PubMed]
27. Berridge KC (2009) „Páči sa mi“ a „chcú“ jedlo: mozgové substráty a úlohy pri poruchách príjmu potravy. Physiol Behav 97: 537 – 550 [Článok bez PMC] [PubMed]
28. Goto Y, Otani S, Grace AA (2007) Uvoľňovanie dopamínu jin a jang: nová perspektíva. Neurofarmakológia 53: 583 – 587 [Článok bez PMC] [PubMed]
29. Stice E, Yokum S, Burger KS, Epstein LH, Small DM (2011) Mládež ohrozená obezitou vykazuje väčšiu aktiváciu striatálnych a somatosenzorických oblastí v potrave. J Neurosci 31: 4360 – 4366 [Článok bez PMC] [PubMed]
30. Wallace D.L. Predné Hum Neurosci 2011: 5. [Článok bez PMC] [PubMed]
31. Mengarelli F, Spoglianti S, Avenanti A, di Pellegrino G (2013) Katódové tDCS nad ľavým prefrontálnym kortexom znižujú výberom indukovanú zmenu preferencie. Cereb Cortex. [PubMed]
32. Katan MB, Ludwig DS (2010) Extra kalórie spôsobujú priberanie na váhe - koľko? JAMA 303: 65 – 66 [PubMed]
33. Thanos PK, Michaelides M, Piyis YK, Wang GJ, Volkow ND (2008) Potravinové obmedzenie značne zvyšuje dopamínový D2 receptor (D2R) na modeli obezity na potkanoch, ako bolo stanovené pomocou in vivo muPET zobrazovania ([11C] raclopridu) a in- autorádiografia in vitro ([3H] spiperon). Synapse 62: 50 – 61 [PubMed]