J Clin Endocrinol Metab 2007 Aug;92(8):3278-84.
Haltia LT, Viljanen A, Parkkola R, Kemppainen N, Rinne JO, Nuutila P, Kaasinen V.
แหล่ง
ภาควิชาประสาทวิทยา, มหาวิทยาลัย Turku, PO Box 52, FIN-20521 Turku, ฟินแลนด์ [ป้องกันอีเมล]
นามธรรม
นามธรรม
บริบทและวัตถุประสงค์:
โรคอ้วนเกี่ยวข้องกับความผิดปกติของการเผาผลาญอาหารหลายประการ การศึกษาล่าสุดแนะนำว่าโรคอ้วนยังส่งผลกระทบต่อการทำงานของสมองและเป็นปัจจัยเสี่ยงสำหรับโรคสมองเสื่อม การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการเพิ่มน้ำหนักและการลดน้ำหนักที่มีต่อโครงสร้างสีเทาสมองและสารขาว เราตั้งสมมติฐานว่าความแตกต่างที่เป็นไปได้ที่เห็นในสมองของผู้ที่เป็นโรคอ้วนจะหายไปหรือลดลงหลังจากช่วงเวลาการอดอาหารอย่างเข้มข้น
วิธีการ:
ในส่วนที่ 1 ของการศึกษาเราสแกนด้วยภาพเรโซแนนซ์แม่เหล็ก 16 lean (ดัชนีมวลกายเฉลี่ย, 22 kg / m2) และโรคอ้วน 30 (หมายถึงดัชนีมวลกาย, 33 kg / m2) วิชาที่มีสุขภาพดี ในส่วนที่สอง 16 ผู้ที่เป็นโรคอ้วนยังคงกินอาหารแคลอรีต่ำมากสำหรับ 6 wk หลังจากนั้นพวกเขาจะถูกสแกนอีกครั้ง ปริมาตรสสารสีขาวและสีเทาในสมองคำนวณโดยใช้รูปทรงของ Voxel
ผลการศึกษา:
ปริมาณสสารสีขาวมีมากขึ้นในผู้ที่เป็นโรคอ้วนเมื่อเทียบกับผู้ที่มีน้ำหนักน้อยในหลายพื้นที่ของสมองส่วนฐานและผู้ที่เป็นโรคอ้วนมีความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างปริมาณสสารสีขาวในโครงสร้างสมองพื้นฐานและอัตราส่วนเอวต่อสะโพก การขยายตัวของสสารสีขาวที่ตรวจพบนั้นกลับด้านบางส่วนโดยการอดอาหาร ปริมาณสสารสีเทาในภูมิภาคไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในเรื่องที่เป็นโรคอ้วนและไม่ติดมันและการอดอาหารไม่ส่งผลต่อสสารสีเทา
สรุป:
กลไกที่แม่นยำสำหรับการเปลี่ยนแปลงสสารสีขาวที่ค้นพบยังไม่ชัดเจน แต่การศึกษาในปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าโรคอ้วนและการควบคุมอาหารมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงที่ตรงกันข้ามในโครงสร้างสมอง ไม่นับว่าการขยายตัวของสารสีขาวในโรคอ้วนนั้นมีบทบาทในการสร้างระบบประสาทของโรคสมองเสื่อม
เป็นไปได้ที่จะเกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของร่างกายและเพิ่มขึ้นเกี่ยวกับอวัยวะภายในและไขมัน การสะสมของไขมันในร่างกายเชื่อมโยงกับความผิดปกติของการเผาผลาญหลายอย่างซึ่งสามารถจูงใจให้เกิดโรคเช่นโรคเบาหวานประเภท 2 ความดันโลหิตสูงโรคหลอดเลือดสมองและโรคมะเร็ง การเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทส่วนกลางในโรคอ้วนนั้นเป็นที่รู้จักกันน้อยกว่าถึงแม้ว่าการศึกษาทางระบาดวิทยาจะแนะนำการเชื่อมโยงระหว่างโรคสมองเสื่อมและโรคอ้วน น้ำหนักตัวที่เพิ่มขึ้นเป็นที่รู้กันว่าเป็นปัจจัยเสี่ยงต่อการลดลงของความรู้ความเข้าใจ (1, 2) และโรคอัลไซเมอร์ (3) และความสัมพันธ์ระหว่างโรคอ้วนและภาวะสมองเสื่อมเป็นอิสระจากเงื่อนไข comorbid อื่น ๆ (4) โรคอ้วนกลางอาจเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่สูงขึ้นของความผิดปกติของระบบประสาทอื่น ๆ เช่นโรคพาร์กินสัน (5) กลไกทางพยาธิสรีรวิทยาที่มีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนเหล่านี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจกัน แต่การเชื่อมโยงที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งระหว่างโรคอ้วนและโรคสมองเสื่อมคือการพัฒนาความต้านทานต่ออินซูลินและ / หรือโรคเบาหวาน1).
ดังนั้นการศึกษาเกี่ยวกับโรคสมองเสื่อมสนับสนุนความคิดที่ว่าโรคอ้วนมีผลกระทบเชิงลบต่อการทำงานของสมองและมีการศึกษาของมนุษย์แสดงให้เห็นความแตกต่างในการทำงานของสมองระหว่างคนอ้วนที่มีสุขภาพดีและบุคคลที่มีสุขภาพดี การศึกษาการถ่ายภาพด้วยเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) และการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ใช้งานได้ (fMRI) พบว่าโรคอ้วนมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงในการไหลเวียนของเลือดในสมองและระบบประสาท การศึกษา PET ด้วย [11C] raclopride ได้แสดงให้เห็นว่าความพร้อมใช้งานของตัวรับสมอง dopamine D2 ของบุคคลที่เป็นโรคอ้วนมากลดลงตามสัดส่วนดัชนีมวลกาย (BMI) (6) การศึกษาโดยใช้ PET และมาตรการของการไหลเวียนของเลือดในสมองในระดับภูมิภาคได้แสดงให้เห็นถึงการตอบสนองของสมองที่แตกต่างกันต่อการอิ่มตัวในคนอ้วนและคนผอม7, 8) และการศึกษา fMRI แสดงให้เห็นว่าการกลืนกลูโคสในช่องปากทำให้เกิดการยับยั้งสัญญาณ fMRI ในส่วนของมลรัฐและการตอบสนองการยับยั้งกลางนี้ถูกลดทอนอย่างเด่นชัดในอาสาสมัครที่เป็นโรคอ้วน (9) การศึกษาอื่น ๆ ของ fMRI เผยให้เห็นจำนวนของพื้นที่กระตุ้นสมองในผู้ที่ดื่มสุรามาก (เมื่อเทียบกับผู้ที่ดื่มแบบไม่ต่อเนื่องแบบลีนและผู้ที่รับประทานแบบไม่ติดมันและไม่อ้วน) เพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าทางสายตาและการได้ยิน10) นอกจากนี้การศึกษาก่อนหน้าหนึ่งที่มีการฉายรังสีเอกซ์โฟตอนเดี่ยวแสดงให้เห็นว่าการสัมผัสกับอาหารมีความสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของการไหลเวียนของเลือดในสมองในภูมิภาคของคอร์ติคอลขมับและขม่อมข้างขวาในผู้หญิงอ้วน11) การศึกษาเชิงโครงสร้างเมื่อเร็ว ๆ นี้ด้วยการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) และสัณฐานวิทยาแบบ voxel (VBM) ระบุว่าบุคคลที่เป็นโรคอ้วนมีปริมาณสสารสีเทาในสมองที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญใน gyrus postcentral, operculum หน้าผาก, putamen และ gyrus หน้าผากกลาง ของผู้เรียนแบบลีนและค่าดัชนีมวลกายในคนที่เป็นโรคอ้วน (แต่ไม่ลีน) มีความสัมพันธ์ในทางลบกับปริมาณสีเทาของ gyrus ที่อยู่ด้านหลังซ้าย12) นอกจากนี้ยังพบความแตกต่างของปริมาตรสสารสีขาวในบริเวณใกล้เคียงของสไตรตัมซึ่งวัตถุที่เป็นโรคอ้วนมีปริมาณมากกว่าสสารที่ไม่ติดมัน
การศึกษาการถ่ายภาพสมองส่วนใหญ่ของโรคอ้วนเป็นการเปรียบเทียบกลุ่มแบบสแตติก บ่อยครั้งที่กลุ่มถูกแยกจากกันตามค่าดัชนีมวลกายและตัวแปรระบบประสาทส่วนกลางที่เลือก เช่น การไหลเวียนของเลือดในภูมิภาคตัวรับโดปามีนหรือปริมาตรสสารสีเทาถูกศึกษาในลักษณะตัดขวาง ตามความรู้ของเราไม่มีการวิเคราะห์การทำงานของสมองตามยาวในโรคอ้วน ในการศึกษาครั้งนี้เรามีความสนใจในผลกระทบของการเพิ่มและลดน้ำหนักต่อโครงสร้างสีเทาและขาวของสมองมนุษย์ ฟอสโฟไลปิดเป็นองค์ประกอบสำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทและ glial และมีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงและการสังเคราะห์เยื่อและการส่งสัญญาณ (13) เมแทบอลิซึมของสมองฟอสโฟลิปิดเป็นกระบวนการที่ไม่หยุดนิ่งซึ่งได้รับผลกระทบจากความเข้มข้นในพลาสมาของกรดไขมันอิสระ เกี่ยวกับ 5% ของกรดไขมันที่ถูกตัดออกจากเลือดเมื่อมันผ่านเข้าสู่สมองของหนูและการสกัดจะเป็นอิสระจากการไหลเวียนของเลือดในสมอง (13) โรคอ้วนมาพร้อมกับกรดไขมันอิสระที่มากเกินไปในพลาสม่าทำให้เกิดการสะสมไขมันใน adipocytes รวมถึงอวัยวะต่างๆ ดังนั้นเราตั้งสมมติฐานว่าบุคคลที่เป็นโรคอ้วนอาจมีความแตกต่างในการเผาผลาญไขมันในสมองและเพิ่มการสะสมไขมันในสารสีขาวและสิ่งนี้อาจมีผลต่อปริมาณสารสีขาว
การศึกษาได้รับการออกแบบให้ประกอบด้วยสองส่วน: 1) การเปรียบเทียบสมองแบบ cross-sectional ของคนอ้วนและผอมและการวิเคราะห์สหสัมพันธ์และ 2) การติดตามสมองตามยาวของสมองส่วนบุคคลหลังจากการสูญเสียน้ำหนักอย่างรวดเร็วขนาดใหญ่ ในส่วนที่ 1 เราตรวจสอบความแตกต่างของปริมาตรสสารสีเทาและสีขาวในสมองระหว่างบุคคลที่มีรูปร่างผอมและอ้วน ในส่วนที่สองประชากรย่อยของบุคคลที่เป็นโรคอ้วน (n = 16) จากส่วนแรกเริ่มควบคุมอาหารที่มีแคลอรี่ต่ำมาก (VLCD) สำหรับ 6 wk และการสแกนสมองครั้งที่สองตามมาหลังจากพวกเขาลดน้ำหนักโดยเฉลี่ย 12 % การอดอาหารเป็นที่ทราบกันดีว่ามีผลดีเช่นอินซูลินไวและไขมันในพลาสมาในคนอ้วน14) และการลดน้ำหนักยังสัมพันธ์กับการลดระดับ leptin ในพลาสมา (15) สมองในฐานะเนื้อเยื่อที่อุดมไปด้วยไขมันอาจได้รับผลกระทบจากการลดน้ำหนัก เราทดสอบว่าการลดน้ำหนักสามารถลดปริมาณสมองในผู้ที่อ้วนหรือไม่สอดคล้องกับการลดไขมันในร่างกายทั้งหมดหรือไม่
วิชาและวิธีการ
วิชาและการออกแบบการศึกษา
ส่วนที่ I.
การศึกษารวมถึงโรคอ้วน 30 (ผู้ชาย 12 และผู้หญิง 18) และ 16 ยัน (วิชาแปดชายและหญิงแปด) บุคคลแบบลีนถูกกำหนดให้เป็นผู้ที่มีค่าดัชนีมวลกายน้อยกว่า 26 kg / m2 และเป็นโรคอ้วนที่มี BMI มากกว่า 27 kg / m2. ผู้ป่วยที่มีความผิดปกติของการรับประทานอาหาร, โรคเมตาบอลิ, โรคหัวใจและหลอดเลือด, ก่อนหน้าหรือปัจจุบันการทำงานของตับหรือไตผิดปกติ, โรคโลหิตจางหรือการรักษา corticosteroid ในช่องปากได้รับการยกเว้น ลักษณะทางกายภาพและเมแทบอลิซึมหลักของตัวแบบถูกนำเสนอในตาราง 1⇓. บุคคลที่เป็นโรคอ้วนมีระดับความเข้มข้นของพลาสมาในการอดอาหารที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของน้ำตาลกลูโคสอินซูลินเลปตินและกรดไขมันอิสระ (ตาราง 1⇓) ได้รับความยินยอมเป็นลายลักษณ์อักษรหลังจากได้อธิบายวัตถุประสงค์และความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการศึกษาแก่อาสาสมัคร โปรโตคอลการศึกษาได้รับการอนุมัติโดยคณะกรรมการจริยธรรมของเขตการดูแลสุขภาพทางตะวันตกเฉียงใต้ของฟินแลนด์และดำเนินการตามหลักการของการประกาศของเฮลซิงกิ
ลักษณะทางประชากรหลักและค่าห้องปฏิบัติการ (หลังอดอาหาร) ของอาสาสมัครที่ศึกษา
ส่วนที่สอง
ผู้ที่เป็นโรคอ้วนสิบหกคน (ชายสี่คนและผู้หญิง 12) จากส่วนที่ฉันเข้าร่วมในส่วนที่สองในระหว่างที่พวกเขาได้รับการกำหนด VLCD (ตารางที่ 2⇓) อาหารทุกวันถูกแทนที่ด้วยผลิตภัณฑ์ VLCD เป็นระยะเวลาหนึ่ง 6 wk (Nutrifast; Leiras Finland, Helsinki, Finland) (2.3 MJ, 4.5 g ไขมัน, โปรตีน 59 g และคาร์โบไฮเดรต 72 g ต่อวัน) มีการเพิ่มเข้าไปใน Nutrifast แล้วผู้ทดลองดื่มน้ำอย่างน้อยวันละ 2 ลิตรหรือน้ำอัดลมฟรี ไม่อนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงในการออกกำลังกาย อาหารควบคุมโดยพยาบาลการศึกษาที่มีความเชี่ยวชาญด้านโภชนาการเป็นประจำ หลังจากอาหารมีระยะเวลาการกู้คืน 1-wk ด้วยอาหาร normocaloric เพื่อหลีกเลี่ยงสถานะ catabolic MRI การวัดสัดส่วนของร่างกายและการประเมินทางห้องปฏิบัติการซ้ำแล้วซ้ำอีกหลังจากระยะเวลาการกู้คืน ประเมินมวลเนื้อเยื่อไขมันในพื้นที่ท้องที่ระดับแผ่นดิสก์ intervertebral L2 / L3 ก่อนและหลังการอดอาหารโดยใช้วิธี MRI ที่ได้มาตรฐาน (16).
การวิเคราะห์ภาพและข้อมูล
MRIs นั้นได้รับจากเครื่องสแกนเนอร์ฟิลิปส์ Gyroscan Intera 1.5 T CV Nova (Philips, Best, The Netherlands) ชุดข้อมูลเขตข้อมูลก้อง (FFE) สามมิติแบบสะท้อนทั้งสมองได้รับมาในระนาบตามขวาง (การทำซ้ำเวลา = 1 msec, echo เวลา = 25 msec, มุมพลิก = 5, จำนวนการกระตุ้น (NEX) = 30, และมุมมอง = 1 × 256 มม2) ให้ผลผลิตอย่างน้อย 160 ที่ต่อเนื่องกันผ่านส่วนหัว รูปภาพถูกถ่ายโอนไปยังคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและแปลงเป็นรูปแบบวิเคราะห์โดยใช้ MRIconvert (http://lcni.uoregon.edu/∼jolinda/MRIConvert/) และวิเคราะห์โดยใช้ SPM2 (Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK; http // www.fil.ion.ucl.ac.uk / SPM) และ Matlab 6.5 (The MathWorks, Natick, MA) โพรโทคอล VBM ที่เหมาะสมถูกนำไปใช้กับรูปภาพ (17) ก่อนการวิเคราะห์ VBM การประเมินภาพทางคลินิกของภาพ MR ได้ดำเนินการโดยนักประสาทวิทยาที่มีประสบการณ์ (RP) ผู้สูงอายุที่มีภาวะผอมบางคนมีกล้าม lacunar ขนาดเล็กอยู่ใกล้เยื่อหุ้มสมองด้านซ้าย ไม่พบการค้นพบที่มีนัยสำคัญทางคลินิกอื่น ๆ ในวิชาใด ๆ
แม่แบบ
แม่แบบที่กำหนดเองถูกสร้างขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกในการปรับมาตรฐานและการแบ่งส่วนของการสแกน MRI ของวัตถุที่เป็นโรคอ้วนและไม่ติดมัน การสร้างเทมเพลตดำเนินการโดยใช้ส่วนขยายกล่องเครื่องมือเพื่ออัลกอริทึมการแบ่งส่วนของ SPM2 (Christian Gaser, มหาวิทยาลัยเจนา, เจนา, เยอรมนี; http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm/) เทมเพลตถูกสร้างขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของการสแกน MRI ปัจจุบันอาจแตกต่างจากเทมเพลตที่มีอยู่ข้อมูลประชากรของประชากรปัจจุบันอาจแตกต่างจากที่ใช้ในการสร้างเทมเพลตที่มีอยู่และสแกนเนอร์แต่ละเครื่องแนะนำ nonuniformities เทมเพลตจึงถูกสร้างขึ้นในความพยายามที่จะลดความเป็นไปได้ที่จะมีอคติต่อกลุ่มหนึ่งในระหว่างการฟื้นฟูพื้นที่ (18).
ปรับ VBM ให้เหมาะสม
หลังจากสร้างเทมเพลตเฉพาะสำหรับการศึกษาแล้วโปรโตคอลที่ได้รับการปรับใช้จะถูกนำไปใช้กับข้อมูลดั้งเดิม (17) โพรโทคอล VBM ที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีที่สุดช่วยปรับปรุงการเรนเดอร์เชิงพื้นที่ด้วยการใช้อิมเมจสสารสีเทาและเทมเพลตสสารสีเทาแทนอิมเมจ T1 เชิงกายวิภาค โปรโตคอลที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมยังเกี่ยวข้องกับการล้างพาร์ติชันด้วยการใช้การทำงานทางสัณฐานวิทยาและการดัดแปลงทางเลือกของพาร์ติชั่นเพื่อรักษาจำนวนสัญญาณทั้งหมด เนื่องจากเราส่วนใหญ่ให้ความสนใจในความแตกต่างของปริมาตรในโรคอ้วนมากกว่าความแตกต่างของความเข้มข้นเราจึงเลือกใช้การมอดูเลตเพิ่มเติมในโปรโตคอล VBM ของเรา การตัดการฟื้นฟูสภาพเชิงพื้นที่คือ 25 mm ใช้การทำให้เป็นมาตรฐานแบบไม่เชิงเส้นกลางและโปรโตคอลที่เกี่ยวข้องกับการทำซ้ำ 16 แบบไม่เชิงเส้น ภาพมอดูเลตถูกปรับให้เรียบด้วยความกว้างเต็ม 12-mm ที่เคอร์เนล Gaussian isotropic ครึ่งหนึ่ง (FWHM) สูงสุด ในการศึกษาก่อนหน้านี้ VBM ที่เหมาะสมได้รับการตรวจสอบอย่างถูกต้องและเทคนิคการจำแนกเนื้อเยื่อที่ใช้ใน VBM ให้ผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้สูง (17).
การวิเคราะห์ทางชีวเคมี
ความเข้มข้นของกลูโคสในพลาสมาถูกตรวจสอบซ้ำโดยวิธีกลูโคสออกซิเดส (Analox GM9 analyser, Analox Instruments, London, UK) Glycosylated hemoglobin ทำการตรวจวัดด้วยโครมาโตกราฟีของเหลวโปรตีนอย่างรวดเร็ว (MonoS; Pharmacia, Uppsala, Sweden) ความเข้มข้นของอินซูลินในพลาสมาถูกวัดโดย fluoroimmunoassays สองแอนติบอดี (Autodelfia; Wallac, Turku, Finland) วัดปริมาณโคเลสเตอรอลรวมและไลโปโปรตีนชนิดความหนาแน่นสูงในซีรั่มโดยใช้วิธีเอนไซม์มาตรฐาน (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany) ด้วยเครื่องวิเคราะห์อัตโนมัติ (Hitachi 704; Hitachi, Tokyo, Japan) คำนวณระดับของไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำในซีรั่มตามสมการ Friedewald (19) กรดไขมันอิสระในซีรั่มถูกกำหนดโดยวิธีเอนไซม์ (วิธี acyl-CoA synthase-acyl-CoA oxidase peroxidase; Wako Chemicals, Neuss, ประเทศเยอรมนี) วิเคราะห์ leptin พลาสมาด้วย RIA (Linco, St. Charles, MO) ในส่วนที่ 1 ข้อมูลจากการทดสอบเลือดรอบเอวและอัตราส่วนเอวต่อสะโพกไม่สามารถหาได้จากผู้ป่วยที่มีน้ำหนักตัวน้อยสี่คนและข้อมูล leptin ขาดหายไปจากคนอ้วนคนหนึ่ง
การวิเคราะห์ทางสถิติ
วิเคราะห์ข้อมูลที่ราบรื่นและถูกปรับโดยใช้การแมปพารามิเตอร์เชิงสถิติ (SPM2) โดยใช้โมเดลเชิงเส้นทั่วไป การเปลี่ยนแปลงปริมาตรถูกทดสอบโดยการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับการปรับ เนื่องจากในระหว่างการมอดูเลตเรารวมการแก้ไขสำหรับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่เกิดจากการปรับสภาพเชิงพื้นที่ดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะรวมปริมาตร intracranial (TIV) เป็น covariate เพื่อลบความแปรปรวนใด ๆ เนื่องจากความแตกต่างของขนาดหัว TIV คำนวณโดยใช้ฟังก์ชัน get_globals ของ SPM2 จำนวนของ voxels ในแต่ละช่องเนื้อเยื่อถูกคำนวณและหาผลรวม
สำหรับการวิเคราะห์ทางสถิติ voxels ที่มีค่าสสารสีเทาหรือสีขาวน้อยกว่า 0.1 ถูกแยกออกเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากขอบที่เป็นไปได้รอบขอบระหว่างสสารสีเทาและสีขาว ความแตกต่างระหว่างกลุ่มที่เป็นโรคอ้วนและไม่ติดมันถูกทดสอบด้วยการวิเคราะห์ความแปรปรวนร่วมโดยใช้เพศและ TIV เป็นปัจจัยร่วมที่แปรปรวน การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างมาตรการทางกายภาพ / เมแทบอลิซึมและปริมาณสสารสีขาว / เทาในสมองถูกดำเนินการด้วยการวิเคราะห์การถดถอยหลายครั้งโดยใช้เพศและ TIV เป็นปัจจัยร่วมที่แปรปรวน ผลกระทบของการอดอาหารต่อสารสีขาวและสีเทาทดสอบด้วยการจับคู่ t การทดสอบภายใน SPM2 การวิเคราะห์สหสัมพันธ์สำหรับตอนที่ 2 ทำได้โดยการถดถอยอย่างง่ายโดยการคำนวณภาพเดลต้า (สแกน 1 - สแกน 2) และค่าเดลต้าสำหรับการวัดทางกายภาพและเมแทบอลิซึม เกณฑ์ความสูงในการวิเคราะห์ SPM ตั้งไว้ที่ P = 0.01 และขอบเขตการ จำกัด 50 voxels โปรแกรมอรรถประโยชน์ของอวกาศ MNI (Sergey Pakhomov, Russian Academy of Sciences, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก, รัสเซีย) ส่วนขยายของ SPM ถูกนำมาใช้เพื่อตีความ SPM และกำหนดฉลากกายวิภาคที่เหมาะสม ระดับของนัยสำคัญทางสถิติถูกกำหนดไว้ที่ระดับ voxel ที่แก้ไขแล้ว P <0.01 [แก้ไขสำหรับการเปรียบเทียบหลายรายการโดยใช้อัตราการค้นพบที่ผิดพลาด (FDR)] ข้อมูลถูกนำเสนอเป็นวิธีการ (sd) เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น
ผลสอบ
ปริมาตรของสมองในระดับภูมิภาคในวิชาที่ไม่ติดมันและเป็นโรคอ้วน (ตอนที่ 1)
ปริมาณสสารสีขาวในสมองที่สัมพันธ์กันมากขึ้นพบได้ในผู้ที่เป็นโรคอ้วนเมื่อเปรียบเทียบกับผู้ป่วยที่มีภาวะลีนในหลายภูมิภาค: ไจโรไจโรกลางและผู้น้อย กระสวย parahippocampal gyrus; ก้านสมอง และซีเบลลัมลัม (พบทั้งสองข้าง) (รูปที่ 1⇓, A และ B) ในแผนที่สมอง SPM, voxels ที่ต่อเนื่องกันซึ่งมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในปริมาตรสสารสีขาวสัมพัทธ์ซึ่งรวมกันเป็นสองกลุ่ม [35,901 voxels, voxel สูงสุด (ที่ 6 mm, −23 mm, −29 mm), แก้ไข FDR P = 0.006; 16,228 voxels, voxel สูงสุด (ที่ −52 mm, −18 mm, −28 mm), แก้ไข FDR P = 0.006] (ตาราง 3⇓) อาสาสมัครแบบลีนไม่ได้มีปริมาณสารสีขาวมากขึ้นเมื่อเทียบกับอาสาสมัครที่เป็นโรคอ้วนในพื้นที่สมองใด ๆ ความหมาย (sd) ปริมาณสารสีขาวทั่วโลกคือ 0.486 ลิตร (0.063) ในวัตถุที่เป็นโรคอ้วนและ 0.458 ลิตร (0.044) ในวัตถุที่ไม่ติดมัน (แก้ไข TIV P = 0.14)
A, ภูมิภาคที่ผู้เป็นโรคอ้วนมีปริมาณสารสีขาวมากกว่าเมื่อเทียบกับกลุ่มที่ไม่ติดมัน สถิติแผนที่พารามิเตอร์ถูกวางแผนโดยเฉลี่ย T1 MRI ของตัวอย่างการศึกษาทั้งหมด (n = 46) แถบสี หมายถึงค่าทางสถิติ T สังเกตการกระจายแบบสมมาตรของกลุ่มในกลีบขมับและก้านสมอง การค้นพบที่สำคัญถูกนำเสนอแก้ไข FDR P = 0.006 B, ปริมาตรสสารสีขาวของตัวผู้ (สี่เหลี่ยม) และเพศหญิง (วงกลม) วัตถุที่อยู่ในกระจุกที่ครอบครองส่วนต่าง ๆ ของกลีบขมับซ้ายและขาซ้าย (16,228 voxels) แทนการทำงานของอัตราส่วนเอวต่อสะโพก สังเกตปริมาณสสารสีขาวที่ต่ำกว่าในวัตถุด้วยอัตราส่วนเอวต่อสะโพกที่ต่ำลง
ที่ตั้งของความแตกต่างระดับภูมิภาคที่สำคัญในปริมาณสสารสีขาวในส่วนที่ 1 และส่วนที่สองของการศึกษา
ความสัมพันธ์เชิงบวกถูกพบระหว่างปริมาณสสารสีขาวและอัตราส่วนเอวต่อสะโพกในกลุ่มที่เป็นโรคอ้วนในสมองกลีบขมับก้านสมองและซีเบลลัม (ดังกล่าวข้างต้น) นอกจากนี้ยังพบความสัมพันธ์แบบเดียวกันในส่วนของ limbic และท้ายทอย lobes (lentiform nucleus และ gyps ท้ายทอยกลาง) พื้นที่เหล่านี้ก่อตัวเป็นสองกลุ่มที่มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญ [59,340 voxels, voxel สูงสุด (ที่ N33 mm, −53 mm, −47 mm), แก้ไข FDR แล้ว P = 0.008; 7,269 voxels, voxel สูงสุด (ที่ 43 mm, −48 mm, −21 mm), แก้ไข FDR P = 0.008] อายุไม่มีความสัมพันธ์กับอัตราส่วนเอวต่อสะโพกอย่างมีนัยสำคัญ (r = 0.21, P = 0.28) การตรวจพบความสัมพันธ์เชิงบวกอื่นในผู้ที่เป็นโรคอ้วนระหว่างปริมาณสสารขาวและความเข้มข้นของกรดไขมันอิสระในซีรัม สิ่งนี้มีความสำคัญในกระจุกที่ครอบครองชิ้นส่วนของกลีบขมับซ้ายและท้ายทอย (10,682 voxels, voxel สูงสุด (ที่ −43 mm, −49 mm, −18 mm), แก้ไข FDR ได้ P = 0.004] ไม่มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างปริมาณสสารสีขาวและค่าดัชนีมวลกาย ในกลุ่มแบบลีนไม่มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างมาตรการทางกายภาพหรือเมแทบอลิซึมและปริมาณในระดับภูมิภาค
ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติในปริมาณสสารสีเทาระหว่างกลุ่มที่เป็นโรคอ้วนและกลุ่มที่ไม่ติดมันแม้ว่าผู้เรียนแบบลีนจะมีระดับของสสารสีเทาในระดับที่สูงกว่าในบางพื้นที่ของสมองบางแห่งเช่น แก้ไข FDR แล้ว P = 0.025) ความหมาย (sd) ปริมาณสสารสีเทาทั่วโลกคือ 0.752 ลิตร (0.070) ในวัตถุที่เป็นโรคอ้วนและ 0.734 ลิตร (0.074) ในวัตถุที่ไม่ติดมัน (แก้ไข TIV P = 0.79)
ผลของการอดอาหาร (ตอนที่ II)
หกสัปดาห์ของการอดอาหาร VLC ทำให้น้ำหนักตัวลดลงอย่างมีนัยสำคัญในผู้ที่เป็นโรคอ้วน [11 (3.4) กิโลกรัมช่วง 6.6 – 19 กิโลกรัม] และการลดลงของมวลไขมันและอวัยวะภายในอวัยวะในช่องท้อง (ตาราง 2⇓) การลดน้ำหนักนั้นสัมพันธ์กับการลดลงของความดันโลหิต, โคเลสเตอรอล, เลปตินและฮีโมโกลบินฮีโมโกลบิน (ตาราง 2⇓) แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในการตรวจระดับน้ำตาลในเลือดและอินซูลินในพลาสมา
ผลของการอดอาหารต่อการวัดทางกายภาพและค่าห้องปฏิบัติการ (หลังอดอาหาร)
การลดปริมาณสารสีขาวทั่วโลก: 0.498 ลิตร (0.051) ก่อนหน้าและ 0.488 ลิตร (0.048) หลังจากการอดอาหาร (P = 0.002) ปริมาตรสสารสีขาวในภูมิภาคลดลงในกลีบขมับซ้าย (ฟิวชั่น gyrus; parahippocampal gyrus; และด้อยกว่า, อยู่ตรงกลาง, และ gyri ชั่วขณะที่เหนือกว่า) [12,026 voxels ที่ต่อเนื่องกัน, voxel สูงสุด (ที่ −46, −6 และ −31 mm) P = 0.009] (รูปที่ 2⇓, A และ B และตาราง 3⇑) นอกจากนี้การลดสสารสีขาวถึงระดับนัยสำคัญของแนวโน้มในกลุ่มอื่น ๆ (แก้ไข FDR P ค่าระหว่าง 0.03 และ 0.07) ไม่มีโครงสร้างสมองใดที่แสดงให้เห็นถึงปริมาณสสารสีขาวที่เพิ่มขึ้นหลังจากการอดอาหาร การเปลี่ยนแปลงของวัตถุสีเทาระดับโลกหรือระดับภูมิภาคนั้นไม่มีนัยสำคัญ (P > 0.28)
A พื้นที่สมองซึ่งผู้ที่เป็นโรคอ้วนพบว่ามีการลดลงของปริมาณสสารสีขาวหลังจาก 6 wk ของการอดอาหาร สถิติแผนที่พารามิเตอร์ถูกพล็อตโดยเฉลี่ย T1 MRI ของตัวอย่างย่อยการอดอาหาร (n = 16) แถบสี หมายถึงค่าทางสถิติ T, FDR ถูกแก้ไข P = 0.009 B, ผลของการลดน้ำหนักในแต่ละสสารสีขาวในคลัสเตอร์แสดงใน A สแควร์สาขาวิชาเพศชาย; วงกลมวิชาหญิง
การสนทนา
การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าผู้ที่เป็นโรคอ้วนมีปริมาณสสารสีขาวมากขึ้นในหลาย ๆ พื้นที่ของสมองส่วนฐาน เมื่อผู้ที่เป็นโรคอ้วนได้รับการรักษาด้วย VLCD สำหรับ 6 wk จะพบว่าปริมาณสสารสีขาวทั่วโลกลดลงและปริมาณสสารสีขาวในภูมิภาคในกลีบขมับซ้ายพบ ปริมาณสสารสีเทาทั่วโลกและระดับภูมิภาคมีความคล้ายคลึงกันระหว่างกลุ่มและไม่เปลี่ยนแปลงโดยการอดอาหาร
ปริมาณสสารสีขาวที่เพิ่มขึ้นเพิ่งถูกตรวจพบในบริเวณใกล้เคียงกับ striatum ของผู้ที่เป็นโรคอ้วนอย่างรุนแรง (BMI 39.4) (12) ในการศึกษานั้นปริมาณสสารสีเทาลดลงในผู้ที่เป็นโรคอ้วนในหลาย ๆ พื้นที่ของสมองและมีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่าง BMI และปริมาณสสารที่เป็นสีเทาในรูม่านตาด้านซ้ายในคนอ้วน เราไม่ได้ตรวจพบความแตกต่างของสสารสีเทาอย่างมีนัยสำคัญระหว่างผู้ที่มีน้ำหนักน้อยและผู้ที่เป็นโรคอ้วนถึงแม้ว่าจะมีพื้นที่สมองหลายแห่งที่ผู้ที่เป็นโรคอ้วนแสดงให้เห็นว่าสสารสีเทาระดับต่ำP = 0.025) เพราะวิชาในการศึกษาปัจจุบันมีน้ำหนักตัวน้อยกว่าคนที่อยู่ในการศึกษาก่อนหน้า (12) เป็นไปได้ว่าโรคอ้วนเรื้อรังที่มีความรุนแรงมากขึ้นจะส่งผลต่อสสารสีเทาร่วมกับสสารสีขาว
ในการศึกษาปัจจุบันปริมาณสสารสีขาวที่มากขึ้นในกลุ่มโรคอ้วนพบในภูมิภาคทวิภาคีที่ฐานและการขยายตัวของสสารสีขาวนั้นสัมพันธ์กับอัตราส่วนเอวต่อสะโพกที่เพิ่มขึ้น (แก้ไขเพศ) แต่ไม่ใช่ค่าดัชนีมวลกาย การศึกษาจำนวนมากได้แสดงให้เห็นว่าการกระจายไขมันในร่างกายมากกว่าปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญ (20, 21, 22) อัตราส่วนเอวต่อสะโพกดูเหมือนจะดีกว่าค่าดัชนีมวลกายในการประเมินความเสี่ยงสำหรับโรคหัวใจและหลอดเลือดและความผิดปกติของการเผาผลาญในผู้หญิงก่อนและหลังวัยหมดประจำเดือน23) นอกจากนี้ยังมีหลักฐานจากการศึกษาขนาดใหญ่เมื่อเร็ว ๆ นี้ (n = 27,007) อัตราส่วนเอวต่อสะโพกที่เพิ่มข้อมูลการพยากรณ์โรคเกี่ยวกับความเสี่ยงโรคหัวใจและหลอดเลือดในผู้หญิงทุกระดับของ BMI และผู้ชายที่มีน้ำหนักปกติ (24) ในการศึกษาปัจจุบันเราเห็นความสัมพันธ์เชิงบวกที่ถูกต้องทางเพศที่ถูกต้องระหว่างอัตราส่วนเอวต่อสะโพกและปริมาณสสารสีขาว สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสสารขาวในสมองอาจมีความสัมพันธ์กับการสะสมของไขมันในช่องท้องมากกว่าไขมันในร่างกาย ต่อ se. อย่างไรก็ตามในสมองขนาดของกลุ่มใหญ่ที่มีขนาดใหญ่แสดงให้เห็นว่าความสัมพันธ์อาจจะกว้างกว่าและเฉพาะเจาะจงน้อยลง การตีความหนึ่งอาจเป็นไปได้ว่าการเพิ่มขึ้นของไขมันอวัยวะภายในมีความสัมพันธ์กับการสะสมของไขมันในไมอีลินส่วนกลางตลอดทั้งสมอง
การศึกษาในปัจจุบันยังแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างความเข้มข้นของกรดไขมันอิสระในซีรั่มและปริมาณสารสีขาวในสมองในสมองกลีบขมับซ้ายและท้ายทอยในอาสาสมัครที่เป็นโรคอ้วนและอาสาสมัครที่เป็นโรคอ้วนพบว่ามีกรดไขมันอิสระ ดังนั้นคำอธิบายสำหรับความแตกต่างของสารสีขาวในความอ้วนอาจเป็นการเผาผลาญไขมันที่ผิดปกติและการสะสมในสมอง การศึกษาก่อนหน้านี้กับหนูได้แสดงให้เห็นว่าการเผาผลาญของ hypothalamic ของกรดไขมันสามารถปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการให้อาหารและระดับ hypothalamic ของสายยาวไขมัน acyltransferase-coenzyme A สามารถเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่ม esterification ของหมุนเวียนหรือไขมันกลางและ / หรือโดยการยับยั้งท้องถิ่น ออกซิเดชันของไขมัน (25) ผลการศึกษาในปัจจุบันพร้อมกับผลการศึกษาจากสัตว์แนะนำว่ากรดไขมันส่วนเกินในโรคอ้วนอาจส่งผลให้การเผาผลาญไขมันในพยาธิสภาพในสมองและสิ่งนี้อาจมีผลต่อปริมาณสารสีขาวในสมองและการทำงานของสมองในการควบคุมอาหาร การหดตัว ในทางกลับกันแม้ว่าความแตกต่างของปริมาณที่ตรวจพบนั้นเป็นไปตามสมมติฐานการศึกษา แต่พวกเขาไม่ได้พิสูจน์โดยตรงว่าโรคอ้วนนั้นมาพร้อมกับการสะสมไขมันในสมอง เพื่อยืนยันสมมติฐานการศึกษาในอนาคตควรมีหลักฐานเพิ่มเติมว่าการเผาผลาญกรดไขมันในสมองเปลี่ยนแปลงในคนอ้วน
ควรสังเกตว่าถึงแม้ว่า VBM สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงระดับเสียงของภูมิภาคได้อย่างถูกต้อง แต่ก็ไม่ได้ให้เบาะแสใด ๆ เกี่ยวกับเอเจนต์เชิงสาเหตุ การขยายตัวของปริมาณสารสีขาวในโรคอ้วนจึงไม่จำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับเนื้อเยื่อไขมันหรือไมอีลิน ในทางทฤษฎีสถานะความชุ่มชื้นส่วนบุคคลอาจมีผลต่อปริมาณสสารสีขาวเนื่องจากการขาดการรับน้ำของ 16 h ได้รับการรายงานเพื่อลดปริมาณสมองโดย 0.55% (26) อย่างไรก็ตามกลุ่มผู้ป่วยที่มีน้ำหนักน้อยและเป็นโรคอ้วนทำตามคำแนะนำการอดอาหารที่เหมือนกันก่อนการสแกน MRI และมีค่าฮีมาโตคริตในเลือดปกติ (และที่คล้ายกัน) (หมายถึง 41% ในกลุ่มที่ไม่ติดมัน 42% ในกลุ่มโรคอ้วน) ประการที่สองการค้นพบนี้เลือกสรรในระดับภูมิภาคและตั้งอยู่ส่วนใหญ่ในภูมิภาคสมองฐาน ในส่วนของการแทรกแซงผู้ที่เป็นโรคอ้วนได้รับอาหาร 1-wk normocaloric ก่อนการสแกน MRI ครั้งที่สองซึ่งคาดว่าจะทำให้สมดุลของของเหลวเป็นปกติ พวกเขายังมีค่าฮีมาโตคริตเลือดปกติก่อนและหลังการอดอาหาร (39) เมื่อเทียบกับ 37% ตามลำดับ) บอกว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในสถานะความชุ่มชื้น
การอดอาหารเป็นที่รู้จักกันในการปรับปรุงความไวของอินซูลินและระดับไขมันในเลือด (14) จึงป้องกัน comorbidities ที่เกี่ยวข้องกับโรคอ้วน ผลของการอดอาหารต่อโครงสร้างสมองยังไม่ได้รับการศึกษามาก่อน การลดลงของสารสีขาวเกิดจากการอดอาหารในส่วนที่ II ของการศึกษาปัจจุบันรวมกับผลของส่วนที่ 1 แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มของน้ำหนักเรื้อรังและการลดน้ำหนักอย่างรวดเร็วนั้นเชื่อมโยงกับสารสีขาวในสมอง มันเกินขอบเขตของการศึกษานี้เพื่อตรวจสอบความสำคัญทางคลินิกของการเปลี่ยนแปลงปริมาณสสารขาวในโรคอ้วน เราไม่สามารถตอบได้ว่าการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสมองที่รายงานเป็นหลักหรือรอง อย่างไรก็ตามบนพื้นฐานของการ จำกัด การค้นพบในสสารสีขาวที่อุดมไปด้วยไมอีลิน (ที่มีการเก็บรักษาของวัตถุสีเทา) เราคาดการณ์ว่าการเปลี่ยนแปลงที่แสดงนั้นเป็นเรื่องรองซึ่งสะท้อนถึงการสะสมไขมัน เราล้มเหลวในการเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงของสารสีขาวในการควบคุมอาหารเพื่อการเปลี่ยนแปลงทางร่างกายหรือการเผาผลาญแม้ว่าจะมีความสัมพันธ์ระดับแนวโน้มระหว่างการลดสารสีขาวและการสูญเสียไขมันอวัยวะภายในช่องท้อง (เมื่อเทียบกับไขมัน sc) อย่างไรก็ตามผลลัพธ์ไม่ได้ชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงสสารสีขาวกลางเป็นเหตุการณ์ที่แยกได้ในการเพิ่มน้ำหนักและการสูญเสียน้ำหนัก แต่ค่อนข้างที่ประชากรย่อยของ 30 ที่เป็นโรคอ้วน (ตอนที่ 1) และ 16 ที่เป็นโรคอ้วน (ตอนที่ II) อาจมีขนาดเล็กเกินไป สำหรับการวิเคราะห์ความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ ในที่สุดเนื่องจากข้อผิดพลาดในการลงทะเบียนและการปรับให้ราบเรียบเป็นไปได้ว่าถึงแม้ว่าความแตกต่างที่สังเกตได้ส่วนใหญ่จะสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของสารสีขาว แต่ก็ไม่สามารถยกเว้นได้ว่ามีสัญญาณสสารสีเทารวมอยู่ในสัญญาณทั้งหมด
เพื่อสรุปเราได้นำเสนอข้อมูลที่บ่งชี้ว่าโรคอ้วนมีความเกี่ยวข้องกับการขยายตัวของปริมาณสารสีขาวสมอง ความสัมพันธ์ที่สำคัญที่สุดระหว่างอัตราส่วนเอวต่อสะโพกกับสสารสีขาว ในการวิเคราะห์ระยะยาวผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการหดตัวของสสารสีขาวในสมองหลังจากการอดอาหารระยะสั้น แม้ว่าการศึกษาทางระบาดวิทยาได้แสดงให้เห็นว่าความเสี่ยงของโรคสมองเสื่อมจะเพิ่มขึ้นในผู้ที่เป็นโรคอ้วน แต่ความสำคัญทางคลินิกของการเปลี่ยนแปลงสารสีขาวในเรื่องโรคอ้วนและการควบคุมอาหารยังไม่ชัดเจน การศึกษาในอนาคตสามารถออกแบบมาเพื่อตรวจสอบบทบาทของการสะสมไขมันกลางและความผิดปกติของสารสีขาวในการเสื่อมของระบบประสาท
กิตติกรรมประกาศ
เราขอขอบคุณดร. พอลแมกไกวร์ (มหาวิทยาลัยโกรนินเกนโกรนิงเกนประเทศเนเธอร์แลนด์) สำหรับความช่วยเหลืออันมีค่าในการวิเคราะห์ภาพ เราขอขอบคุณพนักงานของ Turku PET Center สำหรับความช่วยเหลือที่มีทักษะในการสอบ
เชิงอรรถ
งานนี้ได้รับการสนับสนุนจาก Academy of Finland (Decision 104334), โรงพยาบาลกลาง Turku University และมูลนิธิ Turku University Foundation
ข้อมูลการเปิดเผย: LTH, AV, RP, NK, JOR, PN และ VK ไม่มีอะไรที่จะต้องประกาศ
เผยแพร่ครั้งแรกทางออนไลน์พฤษภาคม 29, 2007
ตัวย่อ: BMI, ดัชนีมวลกาย; FDR อัตราการค้นพบที่ผิดพลาด fMRI, MRI ทำงาน; MRI, การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก; สัตว์เลี้ยง, เอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน; TIV, ปริมาณในกะโหลกศีรษะทั้งหมด; VBM, voxel-based morphometry; VLCD อาหารแคลอรี่ต่ำมาก
- ที่ได้รับ พฤศจิกายน 13, 2006
- ได้รับการยอมรับ อาจ 23, 2007
อ้างอิง
บทความที่อ้างถึงบทความนี้
;