Zvýšenie telesnej hmotnosti je spojené so znížením striktnej odpovede na chutné potraviny (2010) ĽUDÍ

Komentár: Štúdia ukazuje na ľuďoch, že jedlo - prírodné posilňovadlo - môže spôsobiť pokles dopamínových receptorov. Je internetové porno menej stimulujúce ako „veľmi chutné“ jedlo?

 

ČLÁNOK: Výskum skúma začarovaný cyklus prejedania sa a obezity (abstrakt nižšie)

Vydané: 9 / 29 / 2010 4: 30 PM EDT
Zdroj: University of Texas v Austine

Newswise - Nový výskum poskytuje dôkazy o začarovanom cykle, keď sa obézni individuálne prejedajú, aby kompenzovali znížené potešenie z jedla.

Obézni jedinci majú menej potešenia receptorov a prejedanie, aby kompenzovali, podľa štúdie University of Texas v Austin senior výskumný kolega a Oregon Výskumný inštitút senior vedec Eric Stice a jeho kolegovia tento týždeň v The Journal of Neuroscience.

Stice ukazuje, že toto prejedanie môže ďalej oslabiť citlivosť receptorov potešenia („hypofunkčné obvody odmeňovania“), čo ďalej znižuje odmeny získané z prejedania.
Príjem potravy je spojený s uvoľňovaním dopamínu. Stupeň pôžitku z jedenia koreluje s množstvom uvoľneného dopamínu. Dôkazy ukazujú, že obézni jedinci majú v mozgu menej dopamínových (D2) receptorov v porovnaní s chudými jedincami a navrhuje obéznym jedincom prejedať sa, aby kompenzovali tento deficit.

Ľudia s menším počtom dopamínových receptorov musia prijať viac prospešnej látky - napríklad potraviny alebo drogy - aby dosiahli efekt, ktorý majú ostatní ľudia s menšou účinnosťou.

„Aj keď nedávne zistenia naznačujú, že obézni jedinci môžu mať pri jedení menej potešenia, a preto jedia viac, aby to kompenzovali, toto je prvý potenciálny dôkaz, ktorý dokazuje, že samotný prejedanie ďalej otupuje obvody odmeňovania,“ hovorí Stice, vedúci vedec spoločnosti Oregon Research Inštitút, neziskové, nezávislé centrum pre výskum správania. „Znížená citlivosť obvodov odmeňovania zvyšuje riziko budúceho nárastu hmotnosti vpred. To môže vysvetliť, prečo obezita typicky vykazuje chronický priebeh a je odolná voči liečbe.

Pomocou funkčného zobrazovania pomocou magnetickej rezonancie (fMRI) Sticeho tím zmeral rozsah, v akom bola určitá oblasť mozgu (dorzálna striatum) aktivovaná v reakcii na individuálnu spotrebu chuti čokoládového mliečneho kokteilu (oproti roztoku bez chuti). Výskumníci sledovali zmeny účastníkov v indexe telesnej hmotnosti počas šiestich mesiacov.

Výsledky ukázali, že účastníci, ktorí získali hmotnosť, vykazovali významne nižšiu aktiváciu v reakcii na príjem mliečneho kokteilu v šesťmesačnom sledovaní v porovnaní s ich základným skenovaním a relatívne k ženám, ktoré nezvyšovali hmotnosť.

"Toto je nový príspevok k literatúre, pretože podľa našich vedomostí ide o prvú prospektívnu štúdiu fMRI, ktorá skúma zmenu striatálnej odpovede na spotrebu potravín ako funkciu zmeny hmotnosti," povedal Stice. "Tieto výsledky budú dôležité pri tvorbe programov na prevenciu a liečbu obezity."

Výskum sa uskutočnil v centre zobrazovania mozgu na University of Oregon. Sticeho spoluautormi sú Sonja Yokum, bývalá postdoktorandka na University of Texas v Austine.

Stice študoval poruchy príjmu potravy a obezitu počas 20 rokov. Tento výskum priniesol niekoľko preventívnych programov, ktoré spoľahlivo znižujú riziko vzniku porúch príjmu potravy a obezity.

 

ŠTÚDIUM: Zvýšenie telesnej hmotnosti je spojené so zníženou striatálnou odpoveďou na potraviny s možnosťou konzumácie.

J Neurosci. Autorský rukopis; dostupné v PMC Mar 29, 2011.
Publikované v konečnom upravenom formulári ako:
PMCID: PMC2967483
NIHMSID: NIHMS240878
Finálna upravená verzia tohto článku vydavateľa je k dispozícii zadarmo na adrese J Neurosci
Pozri ďalšie články v PMC to citát publikovaný článok.

abstraktné

V súlade s teóriou, že jedinci s hypofunkčnou odmenou obvodov odmeňovania na kompenzáciu deficitu odmeny, obézni verzus chudí ľudia majú menej striatálnych receptorov D2 a vykazujú nižšiu striatálnu reakciu na chutný príjem potravy a nízka striatálna odpoveď na príjem potravy predpovedá budúci prírastok hmotnosti. v tých, ktorí majú genetické riziko pre zníženú signalizáciu obvodov odmeňovania založených na dopamíne. Štúdie na zvieratách ukazujú, že príjem chutných potravín má za následok down-reguláciu receptorov D2, zníženú citlivosť na D2 a zníženú citlivosť na odmenu, čo znamená, že prejedanie môže prispieť k zníženej striatálnej reakcii. Testovali sme teda, či prejedanie vedie k zníženej striatálnej odpovedi na chutný príjem potravy u ľudí s použitím opakovaného merania funkčnej magnetickej rezonancie (fMRI). Výsledky ukázali, že ženy, ktoré počas obdobia 6-u dosiahli hmotnosť, ukázali zníženie striatálnej odozvy na príjemnú konzumáciu potravín v porovnaní s hmotnosťou stabilných žien. Výsledky naznačujú, že nízka citlivosť obvodov odmeňovania zvyšuje riziko prejedania a že toto prejedanie môže ďalej zmierniť citlivosť obvodov odmien v procese spätnej väzby.

Kľúčové slová: obezita, striatum, fMRI, chuť, odmena, prírastok hmotnosti

úvod

Striatum hrá kľúčovú úlohu v kódovaní odmeny z príjmu potravy. Kŕmenie je spojené s uvoľňovaním dopamínu (DA) v dorzálnom striate a stupeň uvoľňovania DA koreluje s množstvom pôžitku z jedenia (Szczypka a kol., 2001; Small et al., 2003). Dorzálne striatum reaguje na požitie čokolády u chudých ľudí a je citlivé na devalváciu kŕmením mimo sýtosti (Small et al., 2001).

Obézni ľudia vykazujú nižšiu dostupnosť striatálneho receptora D2 ako chudí ľudia (Wang a kol., 2001; Volkow a kol., 2008) a obéznych potkanov majú nižšie bazálne hladiny DA a zníženú dostupnosť receptora D2 ako u štíhlych potkanov (Orosco a kol., 1996; Fetissov a kol., 2002). Obézni versus chudí ľudia vykazujú menšiu aktiváciu striatálnych cieľových oblastí DA (caudate, putamen) ako reakciu na chutný príjem potravy (Stice a kol., 2008b, a), ale vykazujú väčšiu striatálnu aktiváciu ako odpoveď na snímky jedla (Rothemund a spol., 2007; Stoeckel a kol., 2008; Stice a kol., 2010), čo poukazuje na disociáciu medzi konzumnou potravinovou odmenou a stimulačným významom potravinových podnetov. Kriticky, ľudia, ktorí vykazovali slabšiu aktiváciu striatu v reakcii na príjem potravy, ktorí mali alelu A1 TaqIA, ktorá je spojená s nižšou dostupnosťou D2 striatálneho receptora (Noble a kol., 1991; Ritchie & Noble, 2003; Tupala a kol., 2003a znížený metabolizmus odpočinku striatalu (\ tNoble, 1997), ukázali zvýšený budúci prírastok hmotnosti (\ tStice a kol., 2008a). Tieto zistenia sa zhodujú s teóriou, že jednotlivci s nižšou signalizačnou kapacitou v odmeňovaní obvodov sa prejedávajú, aby kompenzovali tento deficit odmenyBlum, 1996; Wang, 2002).

Existujú však dôkazy, že konzumácia chutných potravín vedie k down-regulácii DA signalizácie. Pravidelný príjem potravín s vysokým obsahom tukov a potravín s vysokým obsahom cukru, ktoré majú za následok zvýšenie telesnej hmotnosti, vedie k down-regulácii postsynaptických receptorov D2, zníženej citlivosti na D2 a zníženej citlivosti na odmenu u hlodavcov (Colantuoni a kol., 2001; Bello a spol., 2002; Kelley a kol., 2003; Johnson & Kenny, 2010). Pretože tieto údaje naznačujú, že prejedanie môže prispieť k ďalšiemu zoslabeniu striatálnej citlivosti na potravu, uskutočnili sme prospektívnu štúdiu funkčnej magnetickej rezonancie (fMRI) s opakovanými meraniami na priamy test, či prejedanie je spojené so zníženou aktiváciou striatálu v reakcii na chutné potraviny v potravinách. ľudí.

Materiály a metódy

účastníci

Účastníkmi boli 26 nadváha a obézne mladé ženy (M vek = 21.0, SD = 1.11; M BMI = 27.8; SD = 2.45). Vzorka sa skladala z 7% ázijských / pacifických ostrovanov, 2% afrických Američanov, 77% európskych Američanov, 5% domorodých Američanov a 9% zmiešaného rasového dedičstva. Účastníci poskytli písomný súhlas. Túto štúdiu schválila miestna komisia pre preskúmanie etiky. Tí, ktorí hlásili záchvatové prejavy alebo kompenzačné správanie v posledných mesiacoch 3, súčasné užívanie psychotropných liekov alebo nelegálnych drog, poranenie hlavy so stratou vedomia alebo súčasnú psychiatrickú poruchu I. osi I boli vylúčené. Údaje sa zbierali na začiatku a pri sledovaní 6 mesiaca.

Opatrenia

Body Mass

Index telesnej hmotnosti (BMI = kg / m2), aby sa zohľadnila adipozita (Dietz & Robinson, 1998). Po odstránení topánok a plášťov bola výška meraná na najbližší milimeter pomocou štadiometra a hmotnosť bola vyhodnotená na najbližší 0.1 kg pomocou digitálnej mierky. Boli získané dve merania každého z nich a spriemerované. Účastníci boli požiadaní, aby sa zdržali konzumácie 3 hodín pred dokončením antropomorfných opatrení na účely štandardizácie. BMI koreluje s priamym meraním celkového telesného tuku, ako je absorpcia röntgenového žiarenia s dvojitou energiou (r = .80 až .90) a so zdravotnými opatreniami, ako sú krvný tlak, nepriaznivé lipoproteínové profily, aterosklerotické lézie, hladiny inzulínu v sére a diabetes mellitus (Dietz & Robinson, 1998).

fMRI paradigma

Účastníci boli požiadaní, aby konzumovali svoje pravidelné jedlo, ale aby sa zdržali jedenia alebo pitia (vrátane nápojov obsahujúcich kofeín) pre 4-6 hodín pred ich zobrazením pre normalizáciu. Túto deprivačnú periódu sme vybrali na zachytenie stavu hladu, ktorý väčšina jednotlivcov zažíva, keď sa približujú k svojmu ďalšiemu jedlu, čo je čas, keď individuálne rozdiely v odmeňovaní potravín logicky ovplyvnia kalorický príjem. Účastníci dokončili paradigmu medzi 11: 00 a 13: 00 alebo 16: 00 a 18: 00. Hoci sme sa pokúsili vykonať základné a následné kontroly v rovnakom čase dňa, kvôli obmedzeniam plánovania iba 62% účastníkov vykonalo svoje druhé skenovanie v čase 3 hodín od času, keď dokončili svoj základný sken (rozdiel M v čase skenovania = 3.0 hod, rozsah = .5 až 6.0 hod.). Účastníci boli oboznámení s paradigmou fMRI prostredníctvom praxe na samostatnom počítači pred skenovaním.

Paradigma milkshake bola navrhnutá tak, aby preskúmala aktiváciu v reakcii na spotrebu a očakávanú konzumáciu chutných jedál (obr 1), aj keď sa táto správa zameriavala iba na prvé. Podnety boli prezentované v 5 samostatných skenovacích cykloch. Stimuli pozostávali z 2 obrazov (pohár mliečneho koktailu a pohár vody), ktoré signalizovali dodanie buď 0.5 ml čokoládového mliečneho koktailu, alebo roztoku bez chuti. Poradie prezentácie bolo randomizované medzi účastníkmi. Čokoládový mliečny koktail pozostával zo 4 odmeriek vanilkovej zmrzliny Häagen-Daz, 1.5 šálky 2% mlieka a 2 polievkových lyžíc čokoládového sirupu Hershey. Bez kalórií bez chuti roztok, ktorý bol navrhnutý tak, aby napodobňoval prirodzenú chuť slín, pozostával z 25 mM KCl a 2.5 mM NaHCO3, Použili sme umelé sliny, pretože voda má chuť, ktorá aktivuje chuťovú kôru (Zald a Pardo, 2000). Obrázky boli prezentované počas 2 sekúnd pomocou MATLABu. K dodaniu chuti došlo 7-10 sekúnd po začiatku tága a trvalo 5 sekúnd. Každá zaujímavá udalosť trvala 5 sekúnd. Každý beh pozostával z 20 prípadov príjmu mliečnych koktailov a 20 udalostí bez chuti riešenia. Tekutiny sa dodávali pomocou programovateľných injekčných púmp (Braintree Scientific BS-8000) riadených programom MATLAB, aby sa zaistil konzistentný objem, rýchlosť a načasovanie dodania chuti. Šesťdesiatml injekčné striekačky naplnené čokoládovým mliečnym kokteilom a roztokom bez chuti boli spojené pomocou Tygonových hadičiek cez vlnovod k rozdeľovaču pripojenému k cievke hlavy v MRI skeneri. Rozdeľovač zapadal do úst účastníkov a dodával chuť konzistentnému segmentu jazyka (obr 2). Tento postup sa v minulosti úspešne používal na dodávanie kvapalín do skenera a bol podrobne opísaný inde (Stice a kol., 2008b). Účastníci boli poučení, aby prehltli, keď videli „prehltnutie“ tága. Obrazy boli prezentované s digitálnym projektorom / systémom spätného zobrazenia obrazovky na obrazovke na zadnom konci otvoru MRI skenera a boli viditeľné prostredníctvom zrkadla namontovaného na hlavovej cievke.

obr 1    

Príklad načasovania a usporiadanie prezentácie obrázkov a nápojov počas jazdy.
obr 2    

Násadové potrubie je ukotvené k stolu. Pre každú osobu sa používajú nové hadičky a striekačky a náustok sa medzi použitiami čistí a sterilizuje.

Zobrazovanie a štatistická analýza

Skenovanie bolo vykonané skenerom MRI Siemens Allegra 3 Tesla. Na získanie údajov z celého mozgu sa použila štandardná cievka na vtáčie klietky. Termo penový vákuový vankúš a prídavné vypchávky sa použili na obmedzenie pohybu hlavy. Celkovo sa počas každého z funkčných cyklov zozbierali 152 skenovania. Funkčné skenovanie používalo sekvenciu jednorazového echo planárneho zobrazenia (EPI) s váženým gradientom T2 * (TE = 30 ms, TR = 2000 ms, flipový uhol = 80 °) s rozlíšením v rovine 3.0 × 3.0 mm2 (64 × 64 matrica; 192 × 192 mm2 zorné pole). Na pokrytie celého mozgu boli rezy 32 4mm získané pozdĺž priečnej, šikmej roviny AC-PC podľa medzigitálnej sekcie. Štrukturálne skeny boli zhromaždené s využitím reverznej reverznej T1 váženej sekvencie (MP-RAGE) v rovnakej orientácii ako funkčné sekvencie, aby sa poskytli podrobné anatomické obrazy zarovnané s funkčnými skenmi. Štruktúry MRI s vysokým rozlíšením (FOV = 256 × 256 mm2, 256 × 256 matrica, hrúbka = 1.0 mm, počet rezov ≈ 160).

Údaje boli predspracované a analyzované použitím SPM5 (Wellcome Department of Imaging Neuroscience, Londýn, UK) v MATLAB (Mathworks, Inc., Sherborn, MA) (Worsley a Friston, 1995). Obrázky boli časovo získané korigované na rez získaný pri 50% TR. Funkčné obrazy boli zmenené na priemer. Anatomické a funkčné obrazy boli normalizované na štandardný MNI templátový mozog implementovaný v SPM5 (ICBM152, založený na priemere 152 normálnych MRI skenov). Normalizácia viedla k veľkosti voxelu 3 mm3 pre funkčné obrázky a voxel veľkosti 1 mm3 pre štrukturálne obrazy. Funkčné obrazy boli vyhladené izotropným gaussovským jadrom 6 mm FWHM.

Na identifikáciu oblastí mozgu aktivovaných konzumáciou chutného jedla sme porovnávali odpoveď BOLD počas prijímania mliečneho koktailu v porovnaní s príjmom roztoku bez chuti. Mysleli sme, že príchod chuti do úst je skôr konzumná odmena, než keď bola chuť prehltnutá, ale uznáme, že post-ingestívne účinky prispievajú k hodnote odmeny potravín (O'Doherty a kol., 2002). Stavovo špecifické účinky pri každom voxeli boli stanovené pomocou všeobecných lineárnych modelov. Vektory onsets pre každý sledovaný prípad boli zostavené a vložené do konštrukčnej matice, takže reakcie súvisiace s udalosťami mohli byť modelované funkciou kanonickej hemodynamickej odozvy (HRF), ako je implementovaná v SPM5, pozostávajúca zo zmesi funkcií 2 gama, emulovať skorý vrchol v 5 sekundách a následný undershoot. Aby sme zohľadnili rozptyl vyvolaný prehltnutím roztokov, ako kontrolnú premennú sme zahrnuli čas lastovičky (subjekty, ktoré boli v tomto čase trénované na prehltnutie). Taktiež sme zahrnuli časové deriváty hemodynamickej funkcie na získanie lepšieho modelu údajov (Henson a kol., 2002). Druhý vysokopriepustný filter 128 (podľa konvencie SPM5) bol použitý na odstránenie nízkofrekvenčného šumu a pomalých driftov v signáli.

Jednotlivé mapy boli konštruované na porovnanie aktivácií v rámci každého účastníka pre kontrastný príjem mliečneho koktailu - príjem bez chuti. Porovnania medzi skupinami sa potom uskutočnili s použitím modelov náhodných účinkov, aby sa zohľadnila variabilita medzi účastníkmi. Odhady paradigmy boli zapísané do náhodných efektov ANOVA (X-NUMX × 2) v druhom stupni (príjem mliečneho koktailu - príjem bez príchute) podľa (skupina prírastkov hmotnosti vs. ). Význam aktivácie BOLD sa určil tak, že sa zohľadnila maximálna intenzita odozvy, ako aj rozsah odpovede. Vykonali sme prieskumy v záujmových oblastiach s použitím vrcholov v dorzálnom striate, ktoré boli identifikované skôr (Stice a kol., 2008a) ako centroidy na definovanie guľôčok priemeru 10-mm. Význam pre tieto a priori ROI bol hodnotený na štatistickom prahu P <0.005 nekorigovaný a rozsah zhlukov ≥ 3 voxely. Aby sme sa prispôsobili skutočnosti, že sme vykonali viacnásobné porovnania, hlásime hodnoty p korigované na hodnotu False Discovery Rate (FDR) (p <05).

Potvrdenie

Dôkazy naznačujú, že táto fMRI paradigma je platným meradlom individuálnych rozdielov v predvídateľnej a konzumnej potravinovej odmene (Stice a kol., 2008b). Účastníci hodnotili mliečny koks ako významný (r = .68) príjemnejšie ako riešenie bez chuti podľa vizuálnej analógovej stupnice. Hodnotenia príjemnosti mliečneho koktailu korelovali s aktiváciou v parahippokampálnom gyruse ako odpoveď na príjem mliečneho koktailu (r = .72), región, ktorý je citlivý na devalváciu potravín (Small et al., 2001). Aktivácia v regiónoch, ktoré predstavujú príjemnú potravinovú odmenu v reakcii na príjem mliečneho koktailu v tejto paradigme fMRI, korelovala (r = .84 až .91) so samohlásenou vnímanou príjemnosťou pre rôzne potraviny, ako sa hodnotí v upravenej verzii Inventarizácie potravinovej chuti (White a kol., 2002). Aktivácia v reakcii na uspokojivú potravinovú odmenu v tejto paradigme fMRI koreluje (r = .82 na .95) s tým, ako tvrdá účastníci pracujú na jedle a koľko potravín pracujú v operatívnej behaviorálnej úlohe, ktorá hodnotí jednotlivé rozdiely v posilňovaní potravín (Saelens & Epstein, 1996). Predbežná štúdia s použitím rovnakej paradigmy s vysokoškolskými ženami (N = 20) zistila, že ženy, ktoré očakávajú, že potraviny budú odmeňované, ako sa hodnotí v zozname Eating Expectancy Inventory, vykazujú väčšiu aktiváciu vo VMPFC, cingulárnom gyruse, frontálnom operkulum, amygdale a parahippocampale gyrus (η2 = .21 to .42) ako odpoveď na príjem mliečneho koktailu, ako ženy, ktoré očakávajú, že jedlo bude menej odmeňované.

výsledky

Testovali sme, či subjekty, ktoré vykazovali> 2.5% zvýšenie BMI v priebehu 6-mesačného sledovania (N = 8, M% zmena BMI = 4.41, rozsah = 2.6 až 8.2), vykazovali zníženie aktivácie kaudátu v reakcii na relatívny príjem tým, ktorí preukázali <2% zmenu BMI (N = 12, M% zmena BMI = 05, rozsah = -0.64 až 1.7), aby sa poskytol priamy test na priori hypotéza, že prírastok hmotnosti by bol spojený so znížením striatálnej odpovede na chutné jedlo v porovnaní s účastníkmi stabilnými na váhe. Prieskumné analýzy tiež testovali, či účastníci, ktorí vykazovali> 2.5% pokles BMI (N = 6, M% zmena BMI = -4.7, rozsah: -3.1 až -6.8), vykazovali rozdielnu zmenu v striatálnej odpovedi na chutné jedlo ako účastníci, ktorí zostali na váhe stabilná alebo priberaná váha. Z hľadiska zmeny surovej hmotnosti sa to premietlo do priemernej zmeny hmotnosti o 6.4 libier pre skupinu s prírastkom hmotnosti, priemernej zmeny hmotnosti o 0.5 libry pre skupinu so stabilnou hmotnosťou a priemernej zmeny hmotnosti o -6.8 libier pre skupinu s chudnutím . Aj keď sa skupiny na začiatku nelíšili na BMI, kontrolovali sme túto premennú. Pretože sa vyskytli určité odchýlky v dennej dobe, v ktorej sa uskutočňovali základné a následné skenovania u subjektov, ktoré mohli ovplyvňovať výsledky, kontrolovali sme tiež rozdiel v čase dvoch skenov (v hodinách). Odhady parametrov z mliečneho koktailu - kontrasty bez chuti boli zadané do náhodných účinkov druhej úrovne 2 × 2 × 2 ANOVA (napr. Prírastok hmotnosti - stabilná hmotnosť) podľa (príjem mliečneho koktailu - príjem bez chuti) do (6-mesačné sledovanie - základná hodnota) .

Ako sa predpokladalo, skupina prírastku hmotnosti vykazovala významne nižšiu aktiváciu v pravom kaudáte ako odpoveď na príjem mliečneho kokteilu (12, -6, 24, Z = 3.44, FDR korigovaná p = .03, r = -.35; 9, 0, 15, Z = 2.96, FDR korigované p = .03, r = -X.26) pri sledovaní 6 mesiaca v porovnaní s východiskovým stavom v porovnaní so zmenami pozorovanými u účastníkov so stabilnou hmotnosťou (Obr. 3). Skupina na zníženie hmotnosti nepreukázala signifikantné zmeny v aktivácii v kaudáte v reakcii na príjem mliečneho koktailu v porovnaní so skupinou s prírastkom hmotnosti alebo skupinou so stabilnou hmotnosťou (Obr. 3). Na ilustráciu vzťahu medzi kontinuálnym meraním stupňa prírastku hmotnosti a veľkosťou redukcie striatálnej citlivosti na chutnú potravu sme regresovali zmenu BMI voči zmene aktivácie pravého kaudátu (12, -6, 24) pre všetkých účastníkov SPSS , ovládanie základného BMI a časového rozdielu skenovania (Obr. 4). Aby sme zistili, či zmena v pravej caudate pre tých, ktorí získali hmotnosť v porovnaní s tými, ktorí udržali váhu, bola významne väčšia ako v zrkadlovej oblasti ľavého caudate, porovnávali sme aktiváciu v pravej a ľavej caudate pomocou ROI analýzy. Vykonali sme ANOVA testovanie interakcie medzi hemisférou, časom a skupinou pre kontrast medzi aktiváciou v reakcii na príjem mliečneho kokteilu oproti roztoku bez chuti. Neexistovala žiadna významná interakcia (F (1, 18) = 0.91, p = 0.35). Takže aj keď naše analýzy odhalili významný čas interakciou skupiny v pravom kaudáte, ale nie v ľavom kaudáte, nemôžeme dospieť k záveru, že pozorovaný účinok bol významne lateralizovaný.

obr 3    

Koronálny rez vykazujúci menšiu aktiváciu v pravom kaudáte (12, -6, 24, Z = 3.44, pFDR = 03, P <05) v skupine s prírastkom hmotnosti (N = 8; prírastok ≥ 2% BMI) oproti hmotnosti stabilná skupina (N = 12; zmena BMI ≤ 2%) počas príjmu kokteilov ...
obr 4    

Rozptylový graf zobrazujúci zmenu aktivácie pravého kaudátu počas príjmu mliečneho koktailu - príjem bez chuti pri následnom sledovaní 6 mesiaca v porovnaní so základnou hodnotou ako funkcia zmeny v% BMI.

Diskusia

Výsledky naznačujú, že prírastok hmotnosti bol spojený so znížením aktivácie striatu v reakcii na príjemnú potravu v porovnaní s východiskovou odpoveďou, čo je nový príspevok k literatúre, pretože ide o prvú prospektívnu štúdiu fMRI, ktorá skúma zmenu striatálnej odozvy na spotrebu potravín. funkcia zmeny hmotnosti. Tieto zistenia sú výsledkom experimentov, ktoré naznačujú, že strava s vysokým obsahom tuku a s vysokým obsahom cukru vedie k zníženiu signálnej kapacity obvodov odmeňovania založených na DA a citlivosti odmien u hlodavcov (Colantuoni a kol., 2001; Bello a spol., 2002; Kelley a kol., 2003; Johnson & Kenny, 2010). Tieto zistenia tiež súvisia s dôkazmi, že úbytok hmotnosti spôsobený liečbou spôsobuje zvýšenú dostupnosť receptora D2 u ľudí (Steele a kol., 2010) a upreguláciu génov, ktoré riadia signálnu kapacitu DA u myší (Yamamoto, 2006). Tieto údaje spoločne naznačujú, že prejedanie prispieva k zníženiu striatálnej reakcie na chutné potraviny.

Vyššie uvedené zistenia v spojení s dôkazom, že nízka striatálna citlivosť na chutné potraviny zvyšuje riziko budúceho prírastku hmotnosti v kombinácii s genotypmi spojenými so zníženou signálnou kapacitou obvodov odmeňovania založených na DA (Stice a kol., 2008a) znamená, že môže existovať a doprednej Proces zraniteľnosti, pri ktorom nízka počiatočná striatálna citlivosť na jedlo môže zvýšiť riziko prejedania sa, čo prispieva k down-regulácii D2 receptora a tupej striatálnej odpovedi na potravu, čím sa ďalej zvyšuje riziko budúceho prejedania a následného nárastu hmotnosti. Ak by tento model predpovede vzťahu striatálnej citlivosti k potravinám a replikáciám prejedania v nezávislých štúdiách naznačoval, že budúci výskum by mal vyhodnotiť behaviorálne a farmakologické intervencie, ktoré zvyšujú receptory D2 a signalizačnú kapacitu v obvodoch odmeňovania založených na DA ako prostriedku prevencia alebo liečba obezity. Tento pracovný model by tiež znamenal, že programy prevencie a zdravotná politika by sa mali snažiť o zníženie príjmu potravín s vysokým obsahom tuku / cukru počas vývoja, aby sa predišlo ďalšiemu otupovaniu striatálnej reakcie na potraviny a zníženiu rizika budúceho nárastu hmotnosti u zraniteľných skupín obyvateľstva.

Je však dôležité uznať, že táto štúdia a predchádzajúca štúdia, ktorá predpovedala prírastok hmotnosti (Stice a kol., 2008a) sa zúčastnili účastníci, ktorí už mali nadváhu základným hodnotením. Je teda možné, že prejedanie už prispelo k otupenej striatálnej odpovedi na potravu. Bolo by užitočné preskúmať schopnosť regiónov s odmenou na príjem potravy medzi chudými jedincami s vysokým a nízkym rizikom budúceho prírastku hmotnosti, aby sa lepšie charakterizovali akékoľvek abnormality, ktoré existujú pred nezdravým prírastkom hmotnosti. Je tiež dôležité poznamenať, že hypocitlivosť obvodov odmeňovania na príjem potravy je len jednou z množstva etiologických procesov, ktoré pravdepodobne zvyšujú riziko obezity a ďalej že obezita je heterogénny stav, ktorý môže mať kvalitatívne odlišné etiologické cesty (Davis a kol., 2009).

Je dôležité zvážiť obmedzenia tejto štúdie. Po prvé, neprevádzkujeme priamo fungovanie DA, takže môžeme len špekulovať, že zmeny v DA signalizácii prispievajú k pozorovanej zmene striatálnej citlivosti. Avšak, Hakyemez a kol. (2008) potvrdili, že existuje pozitívny vzťah medzi perorálnym uvoľňovaním DA z d-amfetamínu vo ventrálnom striate, hodnoteným pozitrónovou emisnou tomografiou (PET) a aktiváciou BOLD hodnotenou prostredníctvom fMRI v rovnakej oblasti počas predvídania (motorická príprava na získanie) peňažná odmena (r = .51), paralelné výsledky z inej štúdie PET / fMRI (Schott a kol., 2008). Po druhé, neuskutočnili sme meranie hmotnosti v rovnakom čase dňa pre účastníkov na základnom a 6-mesačnom následnom hodnotení, ktoré by mohlo priniesť chybu v našom modelovaní zmeny hmotnosti. Od posledného jedla sme však štandardizovali čas tým, že sme požiadali účastníkov, aby sa zdržali akéhokoľvek druhu príjmu potravy alebo nápojov (iných ako voda) po dobu 3 hodín pred vážením. Tiež sme zistili, že BMI preukázala vysokú 1-mesačnú test-retest spoľahlivosť (r = .99) v predchádzajúcej štúdii, ktorá tiež neuskutočnila meranie hmotnosti v rovnakom čase dňa na začiatku a následné hodnotenie (Stice, Shaw, Burton a Wade, 2006). Po tretie, nemohli sme potvrdiť, že účastníci sa skutočne zdržali konzumácie 4-6 hodín pred skenovaním fMRI, čo mohlo spôsobiť zbytočnú odchýlku.

Na záver, súčasné výsledky v kombinácii s predchádzajúcimi zisteniami naznačujú, že nízka citlivosť obvodov odmeňovania na báze DA na príjem potravy môže zvýšiť riziko prejedania a ďalej, že toto prejedanie vedie k ďalšiemu útlmu v odozve obvodov odmien, čím sa zvyšuje riziko pre budúceho nárastu hmotnosti vpred. Tento pracovný model môže vysvetliť, prečo obezita typicky vykazuje chronický priebeh a je odolná voči liečbe.

Poďakovanie

Táto štúdia bola podporená grantmi NIH: R1MH64560A DK080760

Referencie

  1. Bello NT, Lucas LR, Hajnal A. Opakovaná prístupnosť sacharózy ovplyvňuje hustotu receptora dopamínu D2 v striate. Neuroreport. 2002, 13: 1575-1578. [Článok bez PMC] [PubMed]
  2. Blum K, Sheridan PJ, Wood RC, Braverman ER, Chen TJ, Cull JG, Comings DE. D2 dopamínový receptorový gén ako determinant syndrómu nedostatočnej odmeny. JR Soc Med. 1996, 89: 396-400. [Článok bez PMC] [PubMed]
  3. Colantuoni C, Schwenker J, McCarthy J, Rada P, Ladenheim B, Cadet JL, Schwartz GJ, Moran TH, Hoebel BG. Nadmerný príjem cukru mení väzbu na dopamínové a mu-opioidné receptory v mozgu. Neuroreport. 2001, 12: 3549-3552. [PubMed]
  4. Davis a kol. Dopamín pre „chcieť“ a opioidy na „sympatie“: Porovnanie obéznych dospelých a bez prejedania sa. Obezita. 2009, 17: 1220-1225. [PubMed]
  5. Dietz WH, Robinson TN. Použitie indexu telesnej hmotnosti (BMI) ako miery nadváhy u detí a dospievajúcich. J Pediatr. 1998, 132: 191-193. [PubMed]
  6. Fetissov SO, Meguid MM, Sato T, Zhang LH. Expresia dopaminergných receptorov v hypotalame chudobných a obéznych potkanov Zucker a príjmu potravy. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2002, 283: R905-910. [PubMed]
  7. Hakyemez HS, Dagher A, Smith SD, Zald DH. Prenos striatálneho dopamínu u zdravých ľudí počas pasívnej úlohy peňažnej odmeny. Neuroimage. 2008, 39: 2058-2065. [PubMed]
  8. Henson RN, Price CJ, Rugg MD, Turner R, Friston KJ. Detekcia latentných rozdielov v reakciách BOLD súvisiacich s udalosťami: aplikácia na slová verzus nehovorové a počiatočné verzus opakované tváre. Neuroimage. 2002, 15: 83-97. [PubMed]
  9. Johnson PM, Kenny PJ. Dopamínové receptory D2 v závislosti od závislosti a dyspulzívne stravovanie u obéznych potkanov. Nature Neuroscience. 2010, 13: 635-641. [Článok bez PMC] [PubMed]
  10. Kelley AE, Will MJ, Steininger TL, Zhang M, Haber SN. Obmedzená denná konzumácia vysoko chutného jedla (čokoláda Ensure®) mení expresiu génu striekálneho enkefalínu. Eur J Neurosci. 2003, 18: 2592-2598. [PubMed]
  11. Noble EP, Blum K, Ritchie T, Montgomery A, Sheridan PJ. Alelická asociácia génu dopamínového receptora D2 s charakteristikami receptora viažuceho alkoholizmus. Arch Gen Psychiatry. 1991, 48: 648-654. [PubMed]
  12. Noble EP, Gottschalk LA, Fallon JH, Ritchie TL, Wu JC. D2 polymorfizmus dopamínového receptora a regionálny metabolizmus glukózy v mozgu. Am J Med Genet. 1997, 74: 162-166. [PubMed]
  13. O'Doherty JP, Deichmann R, Critchley HD, Dolan RJ. Neurálne odpovede počas očakávania primárnej odmeny chuti. Neurón. 2002, 33: 815-826. [PubMed]
  14. Orosco M, Rouch C, Nicolaïdis S. Rostromedial hypotalamický monoamín sa mení v reakcii na intravenózne infúzie inzulínu a glukózy u voľne kŕmených obéznych potkanov Zucker: štúdia mikrodialýzy. Chuti do jedla. 1996, 26: 1-20. [PubMed]
  15. Ritchie T, Noble EP. Asociácia siedmich polymorfizmov D2 dopamínového receptorového génu s vlastnosťami viazania mozgového receptora. Neurochem Res. 2003, 28: 73-82. [PubMed]
  16. Rothemund Y, Preuschhof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, Flor H, Klapp BF. Diferenciálna aktivácia dorzálneho striata pomocou vysokokalorických vizuálnych potravinových stimulov u obéznych jedincov. Neuroimage. 2007, 37: 410-421. [PubMed]
  17. Saelens BE, Epstein LH. Posilňujúca hodnota potravín u obéznych a neobéznych žien. Chuti do jedla. 1996, 27: 41-50. [PubMed]
  18. Schott BH, Minuzzi L, Krebs RM, Elmenhorst D, Lang M, Winz OH, Seidenbecher CI, Coenen HH, Heinze HJ, Zilles K, Duzel E, Bauer A. Mesolimbické funkčné zobrazenia magnetickej rezonancie počas predvídania odmeny korelujú s odmenami súvisiacimi s odmenou uvoľňovanie ventrálneho striatálneho dopamínu. Journal of Neuroscience. 2008, 28: 14311-14319. [PubMed]
  19. Malé DM, Jones-Gotman M, Dagher A. Uvoľňovanie dopamínu vyvolané kŕmením v chrbticovom striate koreluje s hodnotením príjemnosti jedla u zdravých dobrovoľníkov. Neuroimage. 2003, 19: 1709-1715. [PubMed]
  20. Malé DM, Zatorre RJ, Dagher A, Evans AC, Jones-Gotman M. Zmeny v mozgovej aktivite súvisiacej s konzumáciou čokolády: od radosti k averzii. Brain. 2001, 124: 1720-1733. [PubMed]
  21. Steele KE, Prokopowicz GP, Schweitzer MA, Magunsuon TH, Lidor AO, Kuwabawa H, Kumar A, Brasic J, Wong DF. Zmeny centrálnych dopamínových receptorov pred a po operácii bypassu žalúdka. Obes Surg. 2010, 20: 369-374. [PubMed]
  22. Stice E, Shaw E, Burton E, Wade E. Programy prevencie porúch stravovania a zdravej hmotnosti: Náhodná štúdia účinnosti. Journal of Abnormal Psychology. 2006, 74: 263-275. [Článok bez PMC] [PubMed]
  23. Stice E, Spoor S, Bohon C, Malá DM. Vzťah medzi obezitou a otupenou striatálnou odpoveďou na potravu je moderovaný alelou TaqIA A1. Science. 2008; 322: 449-452. [Článok bez PMC] [PubMed]
  24. Stice E, Spoor S, Bohon C, Veldhuizen MG, Malá DM. Vzťah odmeňovania od príjmu potravy a predpokladaného príjmu potravy k obezite: funkčná štúdia magnetickej rezonancie. J Abnorm Psychol. 2008b; 117: 924-935. [Článok bez PMC] [PubMed]
  25. Stice E, Yokum S, Bohon C, Marti N, Smolen S. Odpoveď na odmeňovanie obvodov na potraviny predpovedá budúce zvýšenie telesnej hmotnosti: zmierňujúce účinky DRD2 a DRD4. Neuroimage. 2010, 50: 1618-1625. [Článok bez PMC] [PubMed]
  26. Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, 3rd, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE. Rozšírená aktivácia systému odmeňovania u obéznych žien v reakcii na snímky s vysokým obsahom kalórií. Neuroimage. 2008, 41: 636-647. [PubMed]
  27. Szczypka MS, Kwok K, Brot MD, Marck BT, Matsumoto AM, Donahue BA, Palmiter RD. Produkcia dopamínu v caudate putamen obnovuje kŕmenie u myší s deficitom dopamínu. Neurón. 2001, 30: 819-828. [PubMed]
  28. Tupala E, Hall H, Bergström K, Mantere T, Räsänen P, Särkioja T, Tiihonen J. Dopamínové receptory a transportéry D2 v alkoholoch typu 1 a 2, merané autorádiografiou ľudskej celej hemisféry. Hum Brain Mapping. 2003, 20: 91-102. [PubMed]
  29. Volkow ND, Wang GJ, Telang F, Fowler JS, Thanos PK, Logan J, Alexoff D, Ding YS, Wong C, Ma Y, Pradhan K. Nízke dopamínové striatálne receptory D2 sú spojené s prefrontálnym metabolizmom u obéznych subjektov: možné faktory prispievajúce , Neuroimage. 2008, 42: 1537-1543. [Článok bez PMC] [PubMed]
  30. Wang GJ, Volkow ND, Fowler JS. Úloha dopamínu v motivácii pre potraviny u ľudí: dôsledky pre obezitu. Expert Opin Ther Targets. 2002, 6: 601-609. [PubMed]
  31. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, Netusil N, Fowler JS. Mozog dopamín a obezita. Lancet. 2001, 357: 354-357. [PubMed]
  32. White MA, Whisenhunt BL, Williamson DA, Greenway FL, Netemeyer RG. Vývoj a overovanie zásob potravín. Obes Res. 2002, 10: 107-114. [PubMed]
  33. Worsley KJ, Friston KJ. Analýza časových radov fMRI sa znovu vracia. Neuroimage. 1995; 2: 173–181. [list; komentár] [PubMed]
  34. Yamamoto T. Neurálne substráty na spracovanie kognitívnych a afektívnych aspektov chuti v mozgu. Arch Histol Cytol. 2006, 69: 243-255. [PubMed]
  35. Zald DH, Pardo JV. Kortikálna aktivácia vyvolaná intraorálnou stimuláciou vodou u ľudí. Chem Senses. 2000, 25: 267-275. [PubMed]