Viktökning är associerat med reducerat striatalt svar till god mat (2010) MUMAN

Kommentar: Studien visar på människor att mat - en naturlig förstärkare - kan orsaka en minskning av dopaminreceptorer. Är internetporn mindre stimulerande än "mycket välsmakande" mat?

 

LAY ARTIKEL: Forskning undersöker en ond cykel för överätande och fetma (abstrakt nedan)

Släppt: 9 / 29 / 2010 4: 30 PM EDT
Källa: University of Texas i Austin

Nyheter - Ny forskning ger bevis på den onda cykeln som skapats när en överviktig person äter för mycket för att kompensera för minskat nöje från mat.

Feta individer har färre nöjesreceptorer och äter mycket för att kompensera, enligt en studie från University of Texas vid Austin seniorforskare och Oregon Research Institute seniorforskare Eric Stice och hans kollegor publicerade denna vecka i The Journal of Neuroscience.

Stice visar bevis på att överätningen ytterligare kan försvaga lyxmottagarnas lyhördhet (”hypofunktionell belöningskrets”), vilket ytterligare minskar belöningen som uppnåtts från överätande.
Matintag är förknippat med dopaminfrisättning. Graden av glädje som härrör från att äta korrelerar med mängden frisatt dopamin. Bevis visar att feta individer har färre dopaminreceptorer (D2) i hjärnan i förhållande till mager individer och antyder att överviktiga individer äter ätligt för att kompensera för detta belöningsunderskott.

Människor med färre av dopaminreceptorerna måste ta in mer av ett givande ämne - som mat eller droger - för att få en effekt som andra människor får med mindre.

"Även om de senaste fynden antydde att överviktiga individer kan uppleva mindre nöje när de äter, och därför äter mer för att kompensera, är detta det första framtida beviset som visar att överätningen i sig själva förstör belöningskretsarna," säger Stice, seniorforskare vid Oregon Research Institute, ett ideellt, oberoende beteendeanmälningscenter. ”Den försvagade responsen hos belöningskretsarna ökar risken för framtida viktökning på ett framåtriktat sätt. Detta kan förklara varför fetma oftast visar en kronisk kurs och är resistent mot behandling. ”

Med hjälp av Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), mätte Stices team i vilken utsträckning ett visst område i hjärnan (dorsal striatum) aktiverades som svar på individens konsumtion av en smak av chokladmjölkshake (kontra en smaklös lösning). Forskare spårade deltagarnas förändringar i kroppsmassaindex under sex månader.

Resultaten indikerade att de deltagare som fick vikt visade signifikant mindre aktivering som svar på milkshakeintaget vid sex månaders uppföljning relativt deras baslinjescanning och i förhållande till kvinnor som inte tog upp vikt.

"Detta är ett nytt bidrag till litteraturen eftersom, till vår kunskap, är detta den första framtida fMRI-studien som undersöker förändring i striatal svar på livsmedelskonsumtion som en funktion av viktförändring," sade Stice. "Dessa resultat kommer att vara viktiga när man utvecklar program för att förebygga och behandla fetma."

Forskningen genomfördes vid University of Oregon hjärnanavbildningscentrum. Stices medförfattare inkluderar Sonja Yokum, en tidigare postdoktor vid University of Texas i Austin.

Stice har studerat ätstörningar och fetma i 20 år. Denna forskning har producerat flera förebyggande program som pålitligt minskar risken för ätstörningar och fetma.

 

Studien Viktökning förknippas med reducerat triatal svar på smakrik mat.

J Neurosci. Författarmanuskript; tillgängligt i PMC Mar 29, 2011.
Publicerad i slutredigerad form som:
PMCID: PMC2967483
NIHMSID: NIHMS240878
Förläggarens slutredigerade version av den här artikeln finns gratis på J Neurosci
Se andra artiklar i PMC som citerar den publicerade artikeln.

Abstrakt

I överensstämmelse med teorin om att individer med hypo-fungerande belöningskretsar äter för mycket för att kompensera för ett belöningsunderskott, har feta och magera människor färre striatal D2-receptorer och visar mindre striatal svar på smakligt intag av mat, och lågt striatal svar på matintag förutspår framtida viktökning hos de med genetisk risk för minskad signalering av dopaminbaserad belöningskrets. Ändå indikerar djurstudier att intag av smakliga livsmedel resulterar i nedreglering av D2-receptorer, minskad D2-känslighet och minskad belöningskänslighet, vilket innebär att överätande kan bidra till minskad striatal respons. Således testade vi om överätning leder till minskad striatal responsivitet för smakligt matintag hos människor med användning av upprepade mätningar av funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI). Resultaten indikerade att kvinnor som tog upp vikt under en 6-månadersperiod visade en minskning av striatal svar på smakbar matkonsumtion relativt till viktstabila kvinnor. Sammantaget antyder resultaten att låg känslighet för belöningskretsar ökar risken för överätning och att denna överätning ytterligare kan dämpa responsen hos belöningskretsar i en framåtriktad process.

Nyckelord: fetma, striatum, fMRI, smak, belöning, viktökning

Beskrivning

Striatumet spelar en nyckelroll för att koda belöning från matintag. Matning är associerat med frisättning av dopamin (DA) i ryggstratumet och graden av frisättning av DA korrelerar med mängden glädje från att äta (Szczypka et al., 2001; Small et al., 2003). Dorsalstriatumet reagerar på intag av choklad hos magra människor och är känsligt för dess devalvering genom att mata bortom mättnad (Small et al., 2001).

Feta människor uppvisar mindre striatal D2-receptortillgänglighet än magra människor (Wang et al., 2001; Volkow et al., 2008) och feta råttor har lägre basala DA-nivåer och minskad tillgänglighet av D2-receptor än magra råttor (Orosco et al., 1996; Fetissov et al., 2002). Feta och magra människor visar mindre aktivering av streatala DA-målregioner (caudat, putamen) som svar på smakligt matintag (Stice et al., 2008b, a), men ändå visa större striatal aktivering som svar på bilder av mat (Rothemund et al., 2007; Stoeckel et al., 2008; Stice et al., 2010), vilket föreslår en dissociation mellan konsumtion av livsmedelsbelöning och incitamentens uppmärksamhet hos matkoder. Kritiskt sett har människor som uppvisade svagare striatal aktivering som svar på matintag som hade en A1 TaqIA-allel, vilket är förknippade med lägre D2 striatal receptor tillgänglighet (Noble et al., 1991; Ritchie & Noble, 2003; Tupala et al., 2003) och reducerad striatal vilande metabolism (Noble, 1997), visade förhöjd framtida viktökning (Stice et al., 2008a). Sammantaget överensstämmer dessa resultat med teorin om att individer med lägre signalförmåga i belöningskretsar äter för mycket för att kompensera för detta belöningsunderskott (Blum, 1996; Wang, 2002).

Det finns dock bevis för att konsumtion av smakliga livsmedel leder till nedreglering av DA-signalering. Regelbundet intag av livsmedel med hög fetthalt och högt socker som resulterar i viktökning leder till nedreglering av post-synaptiska D2-receptorer, minskad D2-känslighet och minskad belöningskänslighet hos gnagare (Colantuoni et al., 2001; Bello et al., 2002; Kelley et al., 2003; Johnson & Kenny, 2010). Eftersom dessa data antyder att överätande kan bidra till en ytterligare dämpning av striatalens respons på mat, genomförde vi en prospektiv upprepad mätning av funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI) för att direkt testa om överätning är förknippad med reducerad striatal aktivering som svar på smakliga livsmedel i människor.

Material och metoder

Deltagare

Deltagarna var 26 överviktiga och feta unga kvinnor (M ålder = 21.0, SD = 1.11; M BMI = 27.8; SD = 2.45). Urvalet bestod av 7% asiatiska / Stillahavsöarna, 2% afroamerikaner, 77% europeiska amerikaner, 5% indianer och 9% blandade rasarv. Deltagarna gav skriftligt medgivande. Den lokala etikgranskningspanelen godkände denna studie. De som rapporterade binge ätande eller kompensatoriska beteenden under de senaste 3 månaderna, aktuell användning av psykotropa läkemedel eller olagliga droger, huvudskada med medvetenhetsförlust eller nuvarande Axis I psykiatrisk störning utesluts. Data samlades in vid baslinjen och vid en 6-månaders uppföljning.

åtgärder

Body Mass

Kroppsmassindex (BMI = kg / m2) användes för att reflektera fett (Dietz & Robinson, 1998). Efter avlägsnande av skor och rockar mättes höjden till närmaste millimeter med användning av en stadiometer och vikten bedömdes till närmaste 0.1 kg med användning av en digital skala. Två mått på var och en erhölls och i genomsnitt. Deltagarna ombads att avstå från att äta i 3 timmar innan de genomförde antropomorfa åtgärder för standardiseringsändamål. BMI korrelerar med direkta mått på totalt kroppsfett, såsom röntgenabsorptiometri med dubbla energi (r = .80 till .90) och med hälsoåtgärder såsom blodtryck, ogynnsamma lipoproteinprofiler, aterosklerotiska lesioner, seruminsulinnivåer och diabetes mellitus (Dietz & Robinson, 1998).

fMRI-paradigm

Deltagarna ombads att konsumera sina regelbundna måltider, men att avstå från att äta eller dricka (inklusive koffeinhaltiga drycker) under 4-6 timmar före deras avbildningssession för standardisering. Vi valde denna berövningsperiod för att fånga hungertillståndet som de flesta individer upplever när de närmar sig sin nästa måltid, vilket är en tid då individuella skillnader i matbelöning logiskt skulle påverka kaloriintaget. Deltagarna avslutade paradigmet mellan 11: 00 och 13: 00 eller 16: 00 och 18: 00. Även om vi försökte genomföra baslinje- och uppföljningsscanningar på samma tid på dagen, på grund av schemaläggningsbegränsningar, utförde endast 62% av deltagarna sin andra skanning inom 3 timmar efter den tid de slutförde sin baslinjescanning (M skillnad i tid för skanningar = 3.0 timmar, intervall =. 5 till 6.0 timmar). Deltagarna var bekanta med fMRI-paradigmet genom att öva på en separat dator innan de skannade.

Milkshake-paradigmet utformades för att undersöka aktivering som svar på konsumtion och förväntad konsumtion av smakliga livsmedel (Fig 1), även om denna rapport enbart fokuserade på den förra. Stimuli presenterades i 5 separata skanningskörningar. Stimuli bestod av två bilder (glas milkshake och glas vatten) som signalerade leveransen av antingen 2 ml chokladmilkshake eller en smaklös lösning. Ordningsföljden randomiserades mellan deltagarna. Chokladmilkshaken bestod av 0.5 skopor Häagen-Daz vaniljglass, 4 koppar 1.5% mjölk och 2 matskedar Hersheys chokladsirap. Den kalorifria smaklösa lösningen, som utformades för att efterlikna salivens naturliga smak, bestod av 2 mM KCl och 25 mM NaHCO3. Vi använde konstgjord saliv eftersom vatten har en smak som aktiverar smakbarken (Zald & Pardo, 2000). Bilder presenterades i 2 sekunder med MATLAB. Smakleverans inträffade 7-10 sekunder efter köns början och varade i 5 sekunder. Varje intressehändelse varade i 5 sekunder. Varje körning bestod av 20 händelser med intag av milkshake och 20 händelser med smaklöst intag av lösningar. Vätskor levererades med hjälp av programmerbara sprutpumpar (Braintree Scientific BS-8000) kontrollerade av MATLAB för att säkerställa konsekvent volym, hastighet och tidpunkt för smakleverans. Sextio ml sprutor fyllda med chokladmilkshake och smaklös lösning anslöts via Tygonslang genom en vågledare till ett grenrör som är fäst vid huvudspolen i MR-skannern. Grenröret passade in i deltagarnas mun och levererade smaken till ett konsekvent segment av tungan (Fig 2). Denna procedur har framgångsrikt använts tidigare för att leverera vätskor i skannern och har beskrivits i detalj någon annanstans (Stice et al., 2008b). Deltagarna fick instruktionen att svälja när de såg "svala" -koden. Bilder presenterades med en digital projektor / omvänd skärmvisningssystem till en skärm i MRI-skannerns bakre ände och var synliga via en spegel monterad på huvudspolen.

Fig 1    

Exempel på timing och beställning av presentation av bilder och drycker under körningen.
Fig 2    

Det gustatory grenröret är förankrat vid bordet. Nya slangar och sprutor används för varje individ och munstycket rengörs och steriliseras mellan användningen.

Avbildning och statistisk analys

Skanning utfördes av en Siemens Allegra 3 Tesla endast head-MR-skanner. En vanlig fågelburspole användes för att skaffa data från hela hjärnan. En vakuumkudde med termoskum och ytterligare stoppning användes för att begränsa huvudrörelsen. Totalt samlades 152-skanningar under var och en av de funktionella körningarna. Funktionella genomsökningar använde en T2 * -viktad gradient enkelfotad eko-planaravbildning (EPI) -sekvens (TE = 30 ms, TR = 2000 ms, vippvinkel = 80 °) med en planupplösning på 3.0 × 3.0 mm2 (64 × 64-matris; 192 × 192 mm2 synfält). För att täcka hela hjärnan erhölls 32 4mm-skivor (interfolierad förvärv, inget hopp) längs AC-PC: s tvärgående, sneda plan såsom bestämdes av midsagittalsektionen. Strukturella genomsökningar samlades med användning av en inversionsåtervinning T1 viktad sekvens (MP-RAGE) i samma orientering som de funktionella sekvenserna för att tillhandahålla detaljerade anatomiska bilder i linje med de funktionella skanningarna. Strukturella MR-sekvenser med hög upplösning (FOV = 256 × 256 mm)2, 256 × 256-matris, tjocklek = 1.0 mm, skivnummer ≈ 160) förvärvades.

Data förbehandlades och analyserades med användning av SPM5 (Wellcome Department of Imaging Neuroscience, London, UK) i MATLAB (Mathworks, Inc., Sherborn, MA) (Worsley och Friston, 1995). Bilder korrigerades med tidsförvärv till den skiva som erhölls vid 50% av TR. Funktionella bilder anpassades till medelvärdet. Anatomiska och funktionella bilder normaliserades till den normala MNI-mallhjärnan implementerad i SPM5 (ICBM152, baserat på ett genomsnitt av 152 normala MR-scanningar). Normalisering resulterade i en voxelstorlek på 3 mm3 för funktionella bilder och en voxelstorlek på 1 mm3 för strukturella bilder. Funktionella bilder jämnades ut med en 6 mm FWHM isotropisk gaussisk kärna.

För att identifiera hjärnregioner aktiverade genom konsumtion av smakliga livsmedel kontrasterade vi BOLD svar under mottagande av milkshake mot mottagande av smaklös lösning. Vi ansåg ankomsten av en smak i munnen som en fullständig belöning, snarare än när smaken svalde, men erkänner att effekter efter förtäring bidrar till matens belöningsvärde (O'Doherty et al., 2002). Tillståndsspecifika effekter vid varje voxel uppskattades med användning av allmänna linjära modeller. Vektorer av början för varje händelse av intresse kompilerades och infördes i designmatrisen så att händelsrelaterade svar kunde modelleras av den kanoniska hemodynamiska svarfunktionen (HRF), som implementerades i SPM5, bestående av en blandning av 2 gamma-funktioner som emulera den tidiga toppen vid 5 sekunder och den efterföljande underströmningen. För att redogöra för den varians som inducerats genom att svälja lösningarna inkluderade vi tiden för sväljningssignalen (försökspersonerna tränades att svälja vid denna tidpunkt) som en kontrollvariabel. Vi inkluderade också temporära derivat av den hemodynamiska funktionen för att få en bättre modell av data (Henson et al., 2002). Ett 128 sekunders högpassfilter (per SPM5-konvention) användes för att avlägsna lågfrekvensbrus och långsamma drivningar i signalen.

Individuella kartor konstruerades för att jämföra aktiveringarna inom varje deltagare för kontrastmilkshake-kvittot - smaklöst kvitto. Jämförelser mellan grupperna genomfördes sedan med användning av slumpmässiga effektsmodeller för att redovisa variationer mellan deltagarna. Paradigmberäkningar infördes i en andra nivå 2 × 2 slumpmässiga effekter ANOVAs (milkshake kvitto - smaklöst kvitto) av (viktökningsgrupp kontra viktstabil grupp eller viktökningsgrupp kontra viktminskningsgrupp eller viktstabil grupp kontra viktminskningsgrupp ). Betydelsen av BOLD-aktivering bestämdes genom att beakta både den maximala intensiteten för ett svar såväl som omfattningen av svaret. Vi utförde regioner av intresse-sökningar med hjälp av toppar i det tidigare identifierade ryggstratum (Stice et al., 2008a) som centroider för att definiera sfärer med 10-mm. Betydelsen för dessa priori ROI: er bedömdes vid en statistisk tröskel på P <0.005 okorrigerad och klusterutbredning ≥ 3 voxels. För att justera för det faktum att vi genomförde flera jämförelser rapporterar vi korrigerade p-värden för falsk upptäckt (FDR) korrigerade (p <.05).

Validering

Bevis tyder på att detta fMRI-paradigm är ett giltigt mått på individuella skillnader i föregripande och fulländande matbelöning (Stice et al., 2008b). Deltagarna bedömde milkshake som signifikant (r = .68) trevligare än den smaklösa lösningen per en visuell analog skala. Trevlighetsklassificering av milkshake korrelerade med aktivering i parahippocampal gyrus som svar på milkshake-mottagande (r = .72), en region som är känslig för devalveringen av livsmedel (Small et al., 2001). Aktivering i regioner som representerar fulländad matbelöning som svar på milkshake-mottagande i detta fMRI-paradigm korrelerat (r = .84 till .91) med självrapporterad upplevd behaglighet för olika livsmedel, bedömd med en anpassad version av Food Craving Inventory (White et al., 2002). Aktivering som svar på fulländad matbelöning i detta fMRI-paradigm korrelerar (r = .82 till .95) med hur hårda deltagare arbetar för mat och hur mycket mat de arbetar för i en operativ beteendeuppgift som bedömer individuella skillnader i matförstärkning (Saelens & Epstein, 1996). En preliminär studie som använde samma paradigm med högskolekvinnor (N = 20) fann att kvinnor som förväntar sig att mat skulle vara givande, som bedömts med Eating Expectancy Inventory, visar större aktivering i VMPFC, cingulera gyrus, frontal operculum, amygdala och parahippocampal gyrus (η2 = .21 till .42) som svar på kvitton på milkshake än gjorde kvinnor som förväntar sig att maten skulle vara mindre givande.

Resultat

Vi testade om försökspersoner som visade> 2.5% ökning av BMI under 6-månadersuppföljningen (N = 8, M% BMI-förändring = 4.41, intervall = 2.6 till 8.2) uppvisade en minskning av caudataktivering som svar på milkshakeintaget relativt till dem som visade <2% BMI-förändring (N = 12, M% BMI-förändring = 05, intervall = -0.64 till 1.7) för att ge ett direkt test av a priori hypotesen att viktökning skulle vara associerad med en minskning av striatalt svar på välsmakande mat i förhållande till viktstabila deltagare. Explorativa analyser testade också om deltagare som visade en> 2.5% minskning av BMI (N = 6, M% BMI-förändring = -4.7, intervall: -3.1 till -6.8) uppvisade differentiell förändring i striatalt svar på välsmakande mat än deltagare som förblev vikt stabil eller upp i vikt. När det gäller rå viktförändring, översattes detta till en genomsnittlig viktförändring på 6.4 kg för viktökningsgruppen, en genomsnittlig viktförändring på 0.5 kg för den viktstabila gruppen och en genomsnittlig viktförändring på -6.8 kg för viktminskningsgruppen . Även om grupperna inte skilde sig åt på BMI vid baslinjen kontrollerade vi för denna variabel. Eftersom det fanns en viss variation i tiden på dagen då baslinjen och uppföljningsskanningarna utfördes mellan försökspersoner som kan ha påverkat resultaten, kontrollerade vi också skillnaden i tid för de två skanningarna (i timmar). Parameteruppskattningar från milkshake - smaklösa kontraster infördes i en andra nivå 2 × 2 × 2 slumpmässiga effekter ANOVA (t.ex. viktökning - viktstabil) genom (mottagning av milkshake - smaklöst mottagande) efter (6-månaders uppföljning - baslinje) .

Såsom antagits visade viktökningsgruppen signifikant mindre aktivering i höger caudat som svar på milkshakeintag (12, -6, 24, Z = 3.44, FDR korrigerat p =. 03, r = -.35; 9, 0, 15, Z = 2.96, FDR korrigerade p = .03, r = -.26) vid uppföljning av 6 månader jämfört med baslinjen relativt förändringar observerade i viktstabila deltagare (Fig 3). Viktminskningsgruppen visade inte signifikanta förändringar i aktivering i caudatet som svar på milkshakeintaget jämfört med viktökningsgruppen eller den viktstabila gruppen (Fig 3). För att illustrera förhållandet mellan det kontinuerliga måttet på graden av viktökning och storleken på minskningen av striatalens responsivitet på smaklig mat, regresserade vi förändring i BMI mot förändring i höger caudat (12, -6, 24) aktivering för alla deltagare i SPSS , kontrollera för baslinje BMI och skanna tidsskillnad (Fig 4). För att avgöra om förändring i höger caudat för de som tog upp vikt jämfört med de som bibehöll vikt var betydligt större än i spegelområdet för vänster caudat jämförde vi aktiveringen i höger och vänster caudat med ROI-analys. Vi genomförde en ANOVA som testade interaktionen mellan halvklot, tid och grupp för kontrasten mellan aktivering som svar på mottagandet av milkshake kontra smaklös lösning. Det fanns ingen signifikant interaktion (F (1, 18) = 0.91, p = 0.35). Även om våra analyser avslöjade en betydande tid genom gruppinteraktion i höger caudat, men inte vänster caudat, kan vi inte dra slutsatsen att den observerade effekten var signifikant lateraliserad.

Fig 3    

Koronal sektion som visar mindre aktivering i rätt caudat (12, -6, 24, Z = 3.44, pFDR = .03, P <.05) i viktökningsgruppen (N = 8; ≥2% BMI-vinst) kontra vikten stabil grupp (N = 12; ≤2% BMI-förändring) vid mottagning av milkshake .
Fig 4    

Spridningsdiagram som visar förändring i höger caudataktivering under milkshake-mottagande - smaklöst mottagande vid 6-månaders uppföljning jämfört med baslinjen som en funktion av förändring i% BMI.

Diskussion

Resultaten indikerar att viktökning var förknippad med en minskning av striatal aktivering som svar på smakligt matintag relativt baslinjesvar, vilket är ett nytt bidrag till litteraturen eftersom detta är den första framtida fMRI-studien för att undersöka förändring i striatal svar på livsmedelskonsumtion som en funktion av viktförändring. Dessa fynd utvidgar resultaten från experiment som indikerar att dieter med hög fetthalt och högt socker resulterar i en minskning av signalskapaciteten för DA-baserade belöningskretsar och belöningskänslighet hos gnagare (Colantuoni et al., 2001; Bello et al., 2002; Kelley et al., 2003; Johnson & Kenny, 2010). Dessa fynd överensstämmer också med bevis på att behandlingsinducerad viktminskning ger ökad tillgänglighet av D2-receptor hos människor (Steele et al., 2010) och uppreglering av gener som styr DA-signaleringskapacitet hos möss (Yamamoto, 2006). Sammantaget tyder dessa data på att överätande bidrar till en minskning av striatalens svar på smakliga livsmedel.

Ovanstående fynd tagna i samband med bevis på att låg striatal responsivitet för smakliga livsmedel ökar risken för framtida viktökning om det kombineras med genotyper associerade med reducerad signalförmåga hos DA-baserade belöningskretsar (Stice et al., 2008a) antyder att det kan finnas en feed-forward en sårbarhetsprocess, varvid låg initial striatal respons på mat kan öka risken för överätande, vilket bidrar till D2-receptorens nedreglering och avstängd striatal respons på mat, vilket därmed ytterligare ökar risken för framtida överätande och därmed viktökning. Om denna framåtriktade modell av sambandet mellan striatalens respons på mat och överätande replikeringar i oberoende studier skulle det antyda att framtida forskning bör utvärdera beteendemässiga och farmakologiska insatser som ökar D2-receptorer och signalförmåga i DA-baserade belöningskretsar som ett sätt att förebygga eller behandla fetma. Denna arbetsmodell skulle också innebära att förebyggande program och hälsopolitiken bör sträva efter att minska intaget av livsmedel med hög fetthalt / socker under utvecklingen för att undvika en ytterligare avskräckning av striatalens respons på mat och minska risken för framtida viktökning i utsatta befolkningar.

Det är dock viktigt att erkänna att den aktuella studien och den tidigare studien som förutspådde viktökning (Stice et al., 2008a) involverade deltagare som redan var överviktiga av basvärderingen. Således är det möjligt att överätande redan hade bidragit till ett trubbigt striatal svar på mat. Det skulle vara användbart att undersöka belöningsregionernas respons på livsmedelsmottagning hos mager individer med hög och låg risk för framtida viktökning för att bättre karakterisera eventuella avvikelser som förekommer före ohälsosam viktökning. Det är också viktigt att notera att belöningskretsers hypo-känslighet för matintag endast är en av en mängd etiologiska processer som sannolikt ökar risken för fetma och vidare att fetma är ett heterogent tillstånd som kan ha kvalitativt distinkta etiologiska vägar (Davis et al., 2009).

Det är viktigt att beakta begränsningarna i denna studie. Först bedömde vi inte direkt DA: s funktion, så vi kan bara spekulera i att förändringar i DA-signalering bidrar till den observerade förändringen i striatalansvar. Dock, Hakyemez et al. (2008) bekräftade att det finns ett positivt samband mellan oral d-amfetamininducerad DA-frisättning i det ventrale striatum bedömt via positronemissionstomografi (PET) och BOLD aktivering bedömd via fMRI i samma region under förväntan (motorisk förberedelse för att erhålla) monetär belöning (r = .51), parallella resultat från en annan PET / fMRI-studie (Schott et al., 2008). För det andra genomförde vi inte viktmätningar på samma tid på dagen för deltagare vid baslinjen och 6-månaders uppföljningsbedömningar, vilket kan ha infört fel i vår modellering av viktförändring. Ändå standardiserade vi tiden sedan förra måltiden genom att be deltagarna att avstå från alla typer av intag av mat eller dryck (annat än vatten) under 3 timmar innan de vägdes. Vi fann också att BMI visade hög 1-månaders test-retest-tillförlitlighet (r =. 99) i en tidigare studie som likaledes inte utförde viktmätningar vid samma tidpunkt på dagen vid baslinjen och uppföljningsbedömningen (Stice, Shaw, Burton, & Wade, 2006). För det tredje kunde vi inte bekräfta att deltagarna faktiskt avstod från att äta under 4-6 timmar innan fMRI-skanningarna, vilket kan ha infört onödig variation.

Sammanfattningsvis tyder på att de nuvarande resultaten som tagits i kombination med tidigare fynd tyder på att låg respons hos DA-baserade belöningskretsar för livsmedelsintag kan öka risken för överätning, och vidare att denna överätning resulterar i en ytterligare dämpning i belöningskretsans responsivitet, och därmed ökar risken för framtida viktökning på ett framåtriktat sätt. Denna arbetsmodell kan förklara varför fetma vanligtvis visar en kronisk kurs och är resistent mot behandling.

Erkännanden

Denna studie stöds av NIH-bidrag: R1MH64560A DK080760

Referensprojekt

  1. Bello NT, Lucas LR, Hajnal A. Upprepad sackarosåtkomst påverkar dopamin D2-receptorensitet i striatumet. Neuroreport. 2002; 13: 1575-1578. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  2. Blum K, Sheridan PJ, Wood RC, Braverman ER, Chen TJ, Cull JG, Comings DE. D2-dopaminreceptorgenen som en avgörande faktor för belöningsbristsyndrom. JR Soc Med. 1996; 89: 396-400. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  3. Colantuoni C, Schwenker J, McCarthy J, Rada P, Ladenheim B, Cadet JL, Schwartz GJ, Moran TH, Hoebel BG. Överdriven sockerintag förändrar bindning till dopamin och mu-opioidreceptorer i hjärnan. Neuroreport. 2001; 12: 3549-3552. [PubMed]
  4. Davis et al. Dopamin för "vill" och opioider för "gilla": En jämförelse av överviktiga vuxna med och utan binge ätande. Fetma. 2009; 17: 1220-1225. [PubMed]
  5. Dietz WH, Robinson TN. Användning av kroppsmassaindex (BMI) som ett mått på övervikt hos barn och ungdomar. J Pediatr. 1998; 132: 191-193. [PubMed]
  6. Fetissov SO, Meguid MM, Sato T, Zhang LH. Uttryck av dopaminerga receptorer i hypotalamus hos mager och feta Zucker-råttor och matintag. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2002; 283: R905-910. [PubMed]
  7. Hakyemez HS, Dagher A, Smith SD, Zald DH. Striatal dopaminöverföring hos friska människor under en passiv monetär belöningsuppgift. Neuroimage. 2008; 39: 2058-2065. [PubMed]
  8. Henson RN, Price CJ, Rugg MD, Turner R, Friston KJ. Upptäcka latensskillnader i händelsrelaterade BOLD-svar: tillämpning på ord kontra nonwords och initiala kontra upprepade ansiktspresentationer. Neuroimage. 2002; 15: 83-97. [PubMed]
  9. Johnson PM, Kenny PJ. Dopamin D2-receptorer i beroende-liknande belöningsdysfunktion och tvångsmat äta hos feta råttor. Naturneurovetenskap. 2010; 13: 635-641. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  10. Kelley AE, Will MJ, Steininger TL, Zhang M, Haber SN. Begränsad daglig konsumtion av en mycket välsmakande mat (choklad försäkra (R)) förändrar striatal enkefalin-genuttryck. Eur J Neurosci. 2003; 18: 2592-2598. [PubMed]
  11. Noble EP, Blum K, Ritchie T, Montgomery A, Sheridan PJ. Allelisk associering av D2-dopaminreceptorgenen med receptorbindande egenskaper vid alkoholism. Arch Gen Psychiatry. 1991; 48: 648-654. [PubMed]
  12. Noble EP, Gottschalk LA, Fallon JH, Ritchie TL, Wu JC. D2 dopaminreceptorpolymorfism och regional regional glukosmetabolism i hjärnan. Am J Med Genet. 1997; 74: 162-166. [PubMed]
  13. O'Doherty JP, Deichmann R, Critchley HD, Dolan RJ. Neurala svar under förväntan på en primär smakbelöning. Nervcell. 2002; 33: 815-826. [PubMed]
  14. Orosco M, Rouch C, Nicolaïdis S. Rostromedial hypothalamisk monoamin förändras som svar på intravenösa infusioner av insulin och glukos i fritt matande feta Zucker-råttor: en mikrodialysstudie. Aptit. 1996; 26: 1-20. [PubMed]
  15. Ritchie T, Noble EP. Förening av sju polymorfismer av D2-dopaminreceptorgenen med hjärnreceptorbindande egenskaper. Neurochem Res. 2003; 28: 73-82. [PubMed]
  16. Rothemund Y, Preuschhof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, Flor H, Klapp BF. Differensiell aktivering av ryggstriatumet med visuell matstimulering med hög kalori hos feta individer. Neuroimage. 2007; 37: 410-421. [PubMed]
  17. Saelens BE, Epstein LH. Förstärkning av värdet på mat hos överviktiga och icke-feta kvinnor. Aptit. 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. Mesolimbiska funktionella magnetiska resonansavbildningsaktiveringar under belöningsförväntning korrelerar med belöningsrelaterade ventral striatal frisättning av dopamin. Journal of Neuroscience. 2008; 28: 14311-14319. [PubMed]
  19. Liten DM, Jones-Gotman M, Dagher A. Matning-inducerad dopaminfrisättning i ryggstriatum korrelerar med måltidernas behaglighet hos friska mänskliga frivilliga. Neuroimage. 2003; 19: 1709-1715. [PubMed]
  20. Liten DM, Zatorre RJ, Dagher A, Evans AC, Jones-Gotman M. Förändringar i hjärnaktivitet i samband med att äta choklad: från nöje till aversion. Hjärna. 2001; 124: 1720-1733. [PubMed]
  21. Steele KE, Prokopowicz GP, Schweitzer MA, Magunsuon TH, Lidor AO, Kuwabawa H, Kumar A, Brasic J, Wong DF. Förändringar av centrala dopaminreceptorer före och efter gastrisk bypass-operation. Obes Surg. 2010; 20: 369-374. [PubMed]
  22. Stice E, Shaw E, Burton E, Wade E. Dissonans och hälsoprogram för att förebygga ätstörningar: En randomiserad effektivitetsstudie. Journal of Abnormal Psychology. 2006; 74: 263-275. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  23. Stice E, Spoor S, Bohon C, Small DM. Förhållandet mellan fetma och trubbigt striatal svar på mat modereras av TaqIA A1-allelen. Vetenskap. 2008a; 322: 449-452. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  24. Stice E, Spoor S, Bohon C, Veldhuizen MG, Small DM. Relation mellan belöning från matintag och förväntat matintag till fetma: en funktionell avbildning av magnetisk resonansavbildning. J Abnorm Psychol. 2008b; 117: 924-935. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  25. Stice E, Yokum S, Bohon C, Marti N, Smolen S. Belöningskretsans respons på mat förutsäger framtida ökningar av kroppsmassa: moderering av DRD2 och DRD4. Neuroimage. 2010; 50: 1618-1625. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  26. Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, 3rd, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE. Utbredd belöningssystem aktivering i överviktiga kvinnor som svar på bilder av kalorimatar. Neuroimage. 2008; 41: 636-647. [PubMed]
  27. Szczypka MS, Kwok K, Brot MD, Marck BT, Matsumoto AM, Donahue BA, Palmiter RD. Dopaminproduktionen i caudate putamen återställer utfodring av möss med dopaminbrist. Nervcell. 2001; 30: 819-828. [PubMed]
  28. Tupala E, Hall H, Bergström K, Mantere T, Räsänen P, Särkioja T, Tiihonen J. Dopamine D2-receptorer och transportörer i typ 1 och 2 alkoholister uppmätta med mänsklig helkropps autoradiografi. Hum hjärnan kartläggning. 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. Låg dopamin striatal D2-receptorer är associerade med prefrontal metabolism i feta ämnen: möjliga bidragande faktorer . Neuroimage. 2008; 42: 1537-1543. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  30. Wang GJ, Volkow ND, Fowler JS. Dopamins roll i motivation för mat hos människor: konsekvenser för fetma. Expert Opin Ther Mål. 2002; 6: 601-609. [PubMed]
  31. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, Netusil N, Fowler JS. Hjärndopamin och fetma. Lansett. 2001; 357: 354-357. [PubMed]
  32. White MA, Whisenhunt BL, Williamson DA, Greenway FL, Netemeyer RG. Utveckling och validering av livsmedelsbegäran. Obes Res. 2002; 10: 107-114. [PubMed]
  33. Worsley KJ, Friston KJ. Analys av fMRI-tidsserier återbesökt – igen. Neuroimage. 1995; 2: 173–181. [brev; kommentar] [PubMed]
  34. Yamamoto T. Neurala underlag för bearbetning av kognitiva och affektiva smaksaspekter i hjärnan. Arch Histol Cytol. 2006; 69: 243-255. [PubMed]
  35. Zald DH, Pardo JV. Kortikal aktivering inducerad av intraoral stimulering med vatten hos människor. Chem Senses. 2000; 25: 267-275. [PubMed]