Порівняння специфічного зв'язування рецепторів D2 у ожирених і нормальних осіб з використанням PET з (N- [11C] метил) бенперидолом (2013)

. Авторський рукопис; доступний у PMC 2014 Листопад 1.

Синапс. 2013 листопада; 67 (11): 748 – 756.

Опубліковано онлайн 2013 травня 30. doi:  10.1002 / syn.21680

PMCID: PMC3778147

NIHMSID: NIHMS511440

абстрактний

Попередні дослідження візуалізації ПЕТ продемонстрували неоднозначні результати щодо доступності рецепторів дофаміну D2 / D3 у ожиріння щодо людей, які не страждають ожирінням. Неспецифічні радіоліганди D2 / D3 не дозволяють проводити роздільну оцінку підтипів рецепторів D2 (D2R) та рецепторів D3 (D3R) сімейства рецепторів D2, які можуть грати різну роль у поведінці і по-різному розподіляються по мозку. Ці радіоліганди також витісняються ендогенним дофаміном, що бентежить інтерпретацію відмінностей у наявності рецепторів з різними рівнями вивільнення дофаміну. У цьому дослідженні було використано ПЕТ-зображення із D2R-селективним радіолігандом (N-[11C] метил) бенперидол ([11C] NMB), який не витісняється ендогенним дофаміном, для оцінки специфічного зв'язування D2R (BPND) та його відношення до індексу маси тіла (ІМТ) та віку в нормальній вазі 15 (середній ІМТ = 22.6 кг / м2) і 15 страждають ожирінням (середній ІМТ = 40.3 кг / м.)2) чоловіки та жінки. Суб'єкти з хворобами або приймали ліки, що перешкоджають дофаміновій сигналізації, були виключені. Смугастий D2R BPND розраховували за допомогою графічного методу Логана з мозочком як опорною областю. D2R BPND Оцінки були вищими у пацієнтів та хвостатих по відношенню до нуклеусів ядер, але не відрізнялися між групами нормальної ваги та ожирінням. Значення ІМТ не співвідносилися з D2R BPND. Вік негативно співвідносився з показниками D2R АДND в обох групах. Ці результати говорять про те, що змінене специфічне зв'язування D2R не бере участь у патогенезі ожиріння як такого, що підкреслює необхідність проведення додаткових досліджень, що оцінюють взаємозв'язок між D3R, зворотним захопленням дофаміну або ендогенним вивільненням дофаміну та ожирінням людини.

Ключові слова: дофамін, ожиріння, НМБ

ВСТУП

Ожиріння є основною проблемою для здоров'я у всьому світі і пов'язане з серйозними медичними захворюваннями та економічними наслідками (). Ожиріння може бути нейробіологічно та поведінково подібним до наркоманії, оскільки вони пов'язані з подібними змінами дофамінергічної передачі в моделях гризунів (). Дослідження на людях показують, що наркоманія пов'язана зі зниженою доступністю дофамінових рецепторів дофаміну D2 / D3, як оцінюють in vivo за допомогою ПЕТ-зображень (; Volkow et al., 1996; ; ). Однак зв’язок між ожирінням та дофамінергічною системою у людей залишається неясним через суперечливі результати серед досліджень ПЕТ. Зокрема, кілька груп (; ; ) виявили, що ожиріння пов'язане зі зниженням в той час виявили збільшення наявної смугастої D2 / D3 рецептора.

Складність оцінювання смугастої дофамінергічної сигналізації може сприяти невідповідним результатам досліджень людей з нормальною вагою та ожирінням. Дослідження візуалізації ПЕТ та СПЕКТ доступності рецепторів D2 / D3 при ожирінні [11C] раклоприд (; ), [18F] Fallypride () і [123I] IBZM (). Ці радіоліганди мають важливі обмеження. По-перше, ці радіоліганди не розрізняють підтипи рецепторів D2 (D2R) та D3 (D3R) сімейства рецепторів дофаміну D2 (; ; ). D2R і D3R мають різні, хоча дещо перекриваються, розподіли по всьому мозку людини () і, таким чином, можуть мати окремі функціональні ролі у поведінці, пов'язаному з винагородою. По-друге, вивільнення ендогенного дофаміну зменшує специфічне зв'язування [11C] раклоприд, [18F] Fallypride або [123I] IBZM (; ; ), що робить ці радіоліганди корисними для вимірювання ендогенного вивільнення дофаміну, але заплутаного тлумачення доступності D2 / D3 рецепторів у попередніх дослідженнях.

На підставі доказів зниження зменшеного специфічного зв'язування D2R та зменшення доступності D2 / D3 рецепторів у ожирілих гризунів () та зниження доступності D2 / D3 рецепторів у людей з ожирінням (; ; ), ми висунули гіпотезу, що стрійне специфічне зв'язування D2R зменшиться у ожиріння щодо чоловіків та жінок із нормальною вагою. Ми ретельно контролювали вік і виключали тих, хто мав психічні та діабетичні стани, пов’язані з дофамінергічною дисфункцією (; ). Ми використовували радіоліганд (N-[11C] метил) бенперидол ([11C] NMB), який має унікальні властивості, що зв'язують рецептори. NMB є більш ніж 200 разів вибірковим для D2R, ніж D3R () і є специфічним для D2R щодо інших типів рецепторів мозку (; , ; ). Крім того, НМБ не витісняється вивільненням ендогенного дофаміну (), що дозволяє оцінити специфічне зв'язування D2R, необгрунтоване синаптичною концентрацією дофаміну. Зауважте, що NMB може бути позначений як будь-яким 11З або 18F без зміни молекулярної структури ліганду D2 (; ). Таким чином, [11C] NMB і [18F] NMB не є аналогами, але є хімічно (і тому фармакологічно) ідентичними і відрізняються лише тим, що маркуються 11З або 18F відповідно.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ

Учасниками

П’ятнадцять нормальної ваги (ІМТ 18.9 - 27.7 кг / м2; вік 22.4 - 39.9 років; 4 чоловіки) і 15 страждають ожирінням (ІМТ 33.2 - 47 кг / м2; вік 25.4 - 40.9 років; У цьому дослідженні брали участь чоловіки та жінки 3 (Таблиця 1). Усі потенційні учасники пройшли комплексну медичну оцінку, включаючи історію хвороби та фізичний огляд, рутинні аналізи крові, гемоглобін A1C та пероральний тест на толерантність до глюкози (OGTT). Ті, у кого в анамнезі виявлено діабет в анамнезі, A1C ≥ 6.5% (48 ммоль / моль) або результати OGTT, які демонстрували порушення рівня глюкози натще, порушення толерантності до пероральної глюкози або діабет (≥ 200 мг / дл, ()) були виключені. Також учасників обстежували на предмет неврологічних та психіатричних станів шляхом неврологічного обстеження, психіатричного інтерв'ю (Структуроване клінічне інтерв'ю для DSM-IV (SCID, ), Інвентаризація депресії Бека (BDI-II, Beck et al., 1996), скорочена шкала інтелекту (WASI, ) та частина A Контрольного списку симптомів самозвіту для дорослих СДВГ (ASRS-v1.1, ). Особи з діагнозом: психоз, манія, залежність від речовин, важка депресія, соціальна фобія, розлади харчової поведінки та панічний розлад, паркінсонізм, рівень IQ <80 або які-небудь психічні або неврологічні захворювання (наприклад, зловживання наркотиками, хвороба Паркінсона, синдром Туретта, інсульт) впливають на інтерпретацію даних були виключені з дослідження. Особи, які курили, були вагітними або годували груддю, перебували в постменопаузі, приймали ліки, які могли вплинути на результати дослідження, такі як лікування агоністами дофаміну або антагоністами (наприклад, антипсихотиками або метоклопрамідом). Усі учасники підписали поінформовані згоди перед тим, як брати участь у дослідженні, яке було схвалено Управлінням з захисту людських досліджень Вашингтонського університету.

Таблиця 1 

Характеристика учасників

Радіофармацевтичний препарат

Синтез [11C] NMB - це автоматизована адаптація опублікованого методу (, ). [11С] СО2 було вироблено через 14N (p, α)11Реакція C на циклотрон Вашингтонського університету JSW BC-16 / 8 і перетворена на [11С] СН3Я використовую GE PETtrace MeI MicroLab (). [11С] СН3I, бенперидол і основа нагрівали до 90 ° C протягом 10 хв., І [11C] NMB виділяють за допомогою зворотної фази препаративної ВЕРХ. Для переформування ліків використовували твердофазну технологію вилучення для отримання [11C] NMB в етанолі 10% у хлориді натрію для ін'єкцій, USP. Продукт був термічно стерилізований (0.2 мкм-фільтр), мав радіохімічну чистоту ≥ 95% та питому активність ≥ 1066 Ci / ммоль (39 TBq / ммоль).

Придбання ПЕТ

[11C] NMB (6.4 - 18.1 мКі) вводили внутрішньовенно протягом 20 с через пластиковий катетер, введений у вену руки. Для кожного суб’єкта вводили <7.3 мкг неміченого NMB. ПЕТ-сканування проводили за допомогою Siemens / CTI ECAT EXACT HR +, який має 32 кільця елементів детектора BGO і отримує 63 одночасних зрізи з інтервалом 2.4 мм з осьовим FOV 15.5 см. Три висувні 68Джерела стрижня використовуються для сканування передачі для вимірювання окремих факторів загасання. Трансаксіальне та осьове просторове роздільне значення в центрі зрізу - 4.3 мм і 4.1 мм повна ширина наполовину максимуму (FWHM) у режимі 3D (). Дані про викиди збирали у режимі 3D протягом 2 годин із загальною кількістю кадрів 30: 3 @ 1 хв, 4 @ 2 хв, 3 @ 3 хв, 20 @ 5 хв. ПЕТ-скани були реконструйовані за допомогою фільтруваної задньої проекції із відсіченим нахилом фільтра на частоті Найкіста та включали корекцію ослаблення, розсіювання та частоти.

Отримання МРТ

Всі учасники пройшли МРТ-сканування в сканері Siemens MAGNETOM Tim Trio 3T, використовуючи послідовність MPRAGE 3-D (TR = 2400 мс, TE = 3.16 мс, кут перевертання = 8, 176 сагітально орієнтовані кадри, FOV = 256 мм; вокселі = 1 × 1 × 1 мм).

Аналіз на основі рентабельності інвестицій (ROI)

Для кожного учасника динамічні кадри ПЕТ-зображень були спільно зареєстровані між собою та в зображенні MPRAGE учасника, як описано (). Дані, визначені МР, ROI та дані ПЕТ були перекомпоновані в атласному просторі Talairach до (2 мм)3 ().

Три двосторонні смугасті регіони, що представляють інтерес (ROI) (путамен, хвостатий і ядерний нагромадження) та мозочок (референтна область) були ідентифіковані на MPRAGE кожного учасника за допомогою FreeSurfer (доступний на http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu). Для мінімізації ефектів часткового обсягу пумед і хвостаті області еродовані одним поверхневим вокселем за допомогою гауссового згладжуючого фільтра в поєднанні з порогом, в результаті чого з поверхонь цих областей видаляється 2 мм (). Nucleus accumbens була недостатньо великою, щоб розмити.

Рентабельність інвестицій було відтворено в тому ж просторі атласу Талайраха, що і зображення ПЕТ. Криві коригуваної розпадом тканинних кривих потім були вилучені з даних динамічного ПЕТ для кожного учасника. Специфічний потенціал зв'язування D2R (BP)ND) розраховували для кожної рентабельності інвестицій, використовуючи графічний метод Логана з мозочком як опорний регіон () як попередньо підтверджено для [18F] NMB з кінетичною моделлю відслідковування відсіку 3 та графічним методом, що вимагає артеріального введення (; ). Метод Логана підходить для цього аналізу, оскільки мозочок має незначне специфічне зв'язування для НМБ у здорових суб'єктів () і малоймовірно, що у ожирілих суб'єктів було б розроблено конкретні сайти зв'язування в мозочку. Крім того, навіть якщо існують відмінності у групи ожиріння у поглинанні [11C] NMB в мозочок, такий як зміни місцевого кровотоку, проникність мозку через бар'єр крові або неспецифічне зв'язування, основне припущення підходу до референтної області Логана передбачає, що ці зміни, схожі на неспецифічне зв'язування, також відбуваються в цільова рентабельність інвестицій для цієї предметної групи або окремої людини. Таким чином розраховується ВРND враховує цю варіацію. Нахили були отримані з точок графіку Логана для даних, отриманих 60 – 120 хв після [11C] ін'єкція NMB. ВРNDбули усереднені для лівого та правого хвостатого, путамена та ядерного накопичення, щоб мінімізувати регіональне порівняння, і оскільки жодні докази не свідчать про те, що ці висновки будуть асиметричними.

Аналіз на основі Voxel

Проведений аналіз на основі вокселя для виявлення можливих відмінностей у специфічній зв'язуванні D2R між групами нормальної ваги та ожирінням, які не були виявлені за допомогою аналізів на основі ROI, як у (). Вільно доступне програмне забезпечення PVEOUT (https://nru.dk/pveout/index.php) та спільно зареєстровані структурні зображення MR для кожного суб'єкта використовувались для корекції ефектів часткового обсягу (PVE) за допомогою опублікованого методу (; ). [11C] Зображення ПМ ПМ, виправлене на ПВЕ, було зроблено для кожної людини. ВРND карти вокселів були зроблені для кожного суб'єкта за допомогою цих зображень та порівнювались у групах нормальної ваги та ожиріння на рівні вокселів за допомогою SPM8 (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm).

Статистичний аналіз

Нормальність розподілу для безперервних змінних оцінювали за допомогою омнібусних тестів нормальності Д'Агостіно та Пірсона в групах нормальної ваги та ожиріння окремо. Етнічну приналежність та розподіл статі між нормальною вагою та групами ожиріння оцінювали за допомогою тестів хі-квадрат. Щоб виключити можливість того, що різний розподіл етнічної приналежності серед людей із нормальною вагою та ожирінням впливатиме на результати, характеристики учасників та поперечний артеріальний АТND оцінки порівнювали між кавказькими та афроамериканськими людьми із ожирінням та студентами, які навчались між студентами t-тести або уніваріантні загальні лінійні моделі (GLM), що використовують вік як коваріат. ІМТ, вік, рівень освіти, показники BDI та ASRS частини A порівнювали між групами та студентами між суб'єктами t-тести, або, у випадку ненормальних розподілів, непараметричні Манна-Вітні U-тести. ВРND Оцінки для путаменів, хвостатих та ядерних середовищ порівнювали між групами з повторними показниками ГЛМ, використовуючи вік як коваріат. Прагнучи бути узгодженим з рентабельністю інвестицій у подібних дослідженнях (; ) ми також порівнювали комбіновану смугасту кров’яний тискND Рентабельність (середня кількість пупок та хвостата ВР)ND значення) між групами з універсальною ГЛМ, що контролює вік. Взаємозв'язки між ІМТ, віком і D2R АДND були розраховані за допомогою Пірсона r або Спирсмена ро для кожної рентабельності інвестицій. Для аналізу SPM8 на основі вокселів групи порівнювали з групами Стьюдента t-тести, що використовують вік як коваріат. Результати вважалися значущими при α ≤ 0.05.

Аналізи живлення

Потужність нашого дослідження для виявлення відмінностей у D2R BPND оцінки між групами нормальної ваги та ожирінням, а також для виявлення кореляційних зв'язків між D2R BPND Оцінки та ІМТ у групі ожиріння розраховували на основі результатів попередніх досліджень наявності рецепторів D2 / D3 (; ; ) та власне використання G * Power 3, доступне за адресою http://www.psycho.uni-duesseldorf.de/abteilungen/aap/gpower3 (). Розміри ефектів для відмінностей у смугастій доступності D2 / D3 рецепторів між групами, що не страждають ожирінням та ожирінням, використовуючи [11C] раклоприд () і [123I] IBZM () оцінювались у 1.35 та 1.13 (Коен d), відповідно. Припускаючи подібні ефекти в нашому дослідженні, розмір вибірки 15 осіб у групі мав потужність між 0.85 та 0.95 для виявлення відмінностей цих розмірів ефектів між групами нормальної ваги та ожирінням. Кореляція між наявністю смугастих D2 / D3 рецепторів та ІМТ у групі ожиріння −0.84 з використанням [11C] раклоприд () і 0.5 – 0.6, використовуючи [18F] Fallypride (). Наш розмір вибірки мав потужність 0.5 – 0.97 для виявлення цих середніх та великих ефектів.

РЕЗУЛЬТАТИ

Оцінка нормальності

Усі безперервно залежні заходи мали нормальний розподіл в обох групах (p ≥ 0.07 для всіх тестів), крім BDI (p = 0.01) та ASRS, частина A (p <0.05) бали в групі з нормальною вагою та віком у групі з ожирінням (p = 0.05). Отже, ці змінні розглядалися як нормально розподілені в наступних аналізах.

Характеристика учасника та смугаста АДND оцінки за етнічною приналежністю та статтю

Розподіл етнічної приналежності між групами нормальної ваги та ожирінням значно відрізнявся (χ2(2) = 6.2, p = 0.05, Таблиця 1), тоді як розподіл за статтю не відбувся (χ2(1) = 0.19, p = 0.67). ІМТ, вік та роки освіти не відрізнялися між ожирілими кавказькими та афроамериканськими суб'єктами (p ≥ 0.2). Контролюючи вік, фактор, який, як відомо, негативно співвідноситься з наявністю смугастих рецепторів дофаміну та специфічним зв'язуванням (; ; ; ), стриральна ВРND не відрізнялися між кавказцями та афроамериканцями у групі ожиріння (p ≥ 0.14 для всіх порівнянь). Для подальшого визначення того, чи були різними статеві та етнічні відмінності, маскували зв’язок між ожирінням та смугастим АДND, одноваріантний ГЛМ аналіз коваріаційного віку, проводився для кожної смугастої області у жінок-кавказців. Кавказькі жінки із нормальною вагою та ожирінням не відрізнялися за смугастим АДND для будь-якого регіону (p ≥ 0.19 для всіх аналізів). Крім того, ІМТ не співвідносився з АДND для будь-якого регіону в нормальній вазі (p ≥ 0.29, контролюючи вік) або ожиріння (p ≥ 0.11, контроль за віком) Кавказькі жінки. Тому в решті аналізів гендер та етнічна приналежність не контролювались.

Характеристика учасника

Ожирілі та нормально вагові учасники не відрізнялися за віком (U28 = 78, p = 0.16), рівень освіти (t28 = −1.58, p = 0.13), BDI (U28 = 78, p = 0.16), WASI IQ (t28 = −1.82, p = 0.08) або ASRS, частина A (U28 = 93.5, p = 0.44) балів.

[11C] НМБ ВРND

Групи з нормальною вагою та ожирінням не відрізнялися загальним показником D2R АДND оцінки (основний ефект групи, F1,27 = 0.12, p = 0.73; Рис. 1A, C, Таблиця 2). Як і очікувалося (), відбувся головний ефект регіону (F2,54 = 30.88, p <0.0001), в якому путамен АТND оцінки були вищими, ніж у хвостатих (p <0.05) та nucleus accumbens (p <0.0001). Каудат АТND оцінки також були вищими, ніж оцінки ядерних ядер (p <0.0001, Рис. 1A). Не було взаємодії між групою та регіоном (взаємодія групи × регіон, F2, 54 = 0.86, p = 0.43, Рис. 1A, C). Комбінована середня смугаста АДND оцінки доступності D2R не відрізнялися між групами нормальної ваги та ожирінням (F1,27 = 0.23, p = 0.63; Рис. 1B, C, Таблиця 2). Повторний і середній смугастий АДНЗ для одного ожирілого учасника були стандартні відхилення 2.42 і 2.24 вище середнього. Тому описані вище аналізи проводили, виключаючи цю тему, і, аналогічно, не виявляли відмінностей у смугастій АДND між групами нормальної ваги та ожирінням (основний ефект групи, F1,26 = 0.05, p = 0.82 для повторних заходів GLM; F1,26 = 0, p = 0.98 для одновимірного GLM).

малюнок 1 

Стрийне D2R-специфічне зв'язування не відрізняється між ожирінням та нормальною вагою
Таблиця 2 

Смугастий АДND оцінки

Аналіз на основі Voxel

Не було відмінностей між групами у D2R BPND після багаторазового виправлення порівнянь, включений чи не потенційний айзер в аналіз (p > 0.05 для всіх кластерів).

[11C] НМБ ВРND через ІМТ

ІМТ не співвідносився з D2R АДND оцінки будь-якої індивідуальної рентабельності інвестицій або комбінованого стриатуму в групі нормальної ваги (p ≥ 0.46) або група з ожирінням (p ≥ 0.27; Рис. 2, A – D, Таблиця 3). Виключаючи потенційну сторонність, хвостата ВРND була позитивно корельована з ІМТ в ожирінні (r11 = 0.58, p <0.05, 95% -ний довірчий інтервал, 0.08--0.85), але не було значущої залежності між ІМТ та іншими смуговими регіонами (p ≥ 0.1).

малюнок 2 

Стрияльне специфічне зв'язування D2R не пов'язане з ІМТ у людей з ожирінням або нормальної ваги
Таблиця 3 

Часткові співвідношення Пірсона (r) Між ІМТ і Стриатальним АДND, Контролінг за віком

[11C] НМБ ВРND у віці

У суб'єктів із нормальною вагою та ожирінням вік негативно корелювався з D2R АДND кошториси для путмен (p <0.05 для кожної кореляції), але не хвостатий, nucleus accumbens або комбінований стриатум (p ≥ 0.09, Рис. 3A – D, Таблиця 4). За винятком ожиріння, описаного в попередньому розділі, як потенційний виразник, вік не був суттєво корельований зі смугастим АДND у групі ожиріння (p ≥ 0.07).

малюнок 3 

Стрияльне D2R-специфічне зв'язування пов'язане з віком у людей з нормальною вагою та ожирінням
Таблиця 4 

Співвідношення Спірмена (ро) Між віком і смугастим АДND

ОБГОВОРЕННЯ

Ми не виявили різниці у стритальному специфічному зв'язуванні з D2R, як оцінено за [11C] НМБ ВРND, між людьми з нормальною вагою та ожирінням. Ми використовували унікальний ПЕТ радіоліганд [11C] NMB, тому ці вимірювання не були збентежені зв'язуванням D3R або ендогенним вивільненням дофаміну (; ). Крім того, наші результати не були збентежені виключеними супутніми умовами, які можуть впливати на специфічне зв'язування рецепторів дофаміну, таких як діабет, неврологічні захворювання або порушення психіатричних та наркотичних речовин (, ).

Навряд чи вдалося знайти різницю в специфічній зв'язуванні D2R між групами нормальної ваги та ожирінням через недостатній розмір вибірки. На основі результатів попередніх досліджень (; ; ), кількість досліджуваних, залучених до нашого дослідження, забезпечила потужність, достатню для виявлення розмірів середнього та великого ефекту як для порівнянь між групами, так і для кореляції специфічного зв'язування D2R з ІМТ. Слід зазначити, що розміри нашої групи є більшими або рівними розмірам у кількох попередніх досліджень ДЖНУМХ / D2 ПЕТ на ожиріння (: n = 15 / група; : n = 8 – 14 / група; : n = 10 / група). Наші результати свідчать про те, що, коли відповідні побічні захворювання виключені, специфічне зв'язування рецепторів D2 не несе відповідальності за раніше відмічені відмінності у доступності D2 / D3 у ожирінні (; ; ; ). Слід вивчити інші аспекти дофамінової сигналізації, такі як D3R рецептори, ендогенне вивільнення дофаміну, зворотне захоплення за допомогою транспортера допаміну або другої системи обміну повідомленнями.

Вибірковість [11C] NMB для D2R родини рецепторів D2 над D3R () може пояснити відмінності між нашими результатами та попередніми дослідженнями. РЕТ-радіоліганди, які використовувались у попередніх дослідженнях ожиріння, таких як [11C] раклоприд (; ) і [18F] Fallypride () та радіоліганду SPECT [123I] IBZM () не розрізняють добре між підтипами D2 та D3 (; ; ). Якщо специфічне для D3R зв'язування змінюється при ожирінні, це може пояснити різницю між нашими висновками та іншими дослідженнями з неспецифічними D2 / D3 радіолігандами. D2R трапляються на високих рівнях в дорсальній смузі, ядерних ядрах, надшлуночкових підкіркових та кортикальних областях, тоді як D3R присутні у високих рівнях у вентральній (на відміну від латеральної) хвостаті та путамені, оболонці ядра приєднується та інших лімбічних областях () і, отже, може відігравати більшу роль у функції винагороди. Хоча D3R явно є фактором пошуку наркоманії та звикання до гризунів та приматів нелюдських () з деякими сугестивними доказами у людей () є неоднозначні та обмежені докази щодо ролі смугастого D3R у гризуна () і людські (; ) ожиріння. Дані нашого дослідження та попередніх звітів підкреслюють потенційну важливість D3R при ожирінні та необхідність у подальших дослідженнях із застосуванням селективного ПЕТ радіоліганду D3R.

Зміщуваність радіолігандів ПЕТ ендогенним дофаміном також може сприяти різниці між нашими результатами та результатами попередніх досліджень. [11C] NMB не витісняється ендогенним дофаміном (), але [11C] раклоприд, [18F] Fallypride і [123I] IBZM є (; ; ). Таким чином, якщо ожиріння пов'язане зі збільшенням смугастого позаклітинного вмісту дофаміну внаслідок збільшення вивільнення дофаміну або зменшення поглинання, то [11C] раклоприд, [18F] Fallypride і [123I] Дослідження IBZM можуть виявити зменшення доступності рецепторів D2 / D3 в стриматі, внаслідок переміщення, в той час як [11C] НМБ не буде. Зміни в рівнях позаклітинного дофаміну при ожирінні були досліджені побічно у людей. Дані досліджень фМР, проведених на людях, свідчать про більшу активацію смугастої тканини у відповідь на харчові продукти сигнали (тобто візуальні зображення висококалорійної їжі) у ожирінні, ніж у людей, які не страждають ожирінням (), але притуплена смугаста активація у відповідь на споживання сильно приємної їжі, яка негативно співвідносила ІМТ у людей з ожирінням (). Отже, дані людських досліджень свідчать про те, що смугаста система надмірно активізована у людей із зайвою вагою та страждаючих ожирінням у відповідь на харчові подразники, але неадекватна під час споживання їжі, що спокуслива. Основна перевага використання [11C] NMB в PET для вимірювання D2R полягає в тому, що він не чутливий до перехідних змін синаптичної концентрації дофаміну. Однак ці зміни можуть мати відношення до ожиріння. Зважаючи на те, що активація смугастої тканини дуже динамічна і залежить від поведінки індивіда з часом (наприклад, реакція на їжу подразники проти їжі отримання), майбутні дослідження потребують вирішення цих можливостей шляхом вимірювання вивільнення ендогенного дофаміну в різних умовах насичення з використанням .лігандів, які витісняються ендогенним дофаміном (наприклад [11С] раклоприд)] ..

Можливим обмеженням цього дослідження є те, що як чоловіки, так і жінки декількох етносів були включені в якості суб'єктів. Можливо, що мінливість, обумовлена ​​цими факторами, може вплинути на результати, про які повідомляється тут. Дослідження не було розроблено та не змогло визначити, чи є статистично значущі відмінності у специфічних рівнях зв'язування D2R між чоловіками та жінками або між різними етнічними групами. Однак рівні специфічних для D2R зв'язків не відрізнялися між кавказькими та афроамериканцями у групі ожиріння або між кавказькими жінками нормальної ваги та ожирінням. У попередніх ПЕТ дослідженнях щодо наявності рецепторів D2 / D3 при ожирінні не було повідомлено про гендерні відмінності за базовою лінією (; ) або в більшому [11C] ПМ-ПЕТ дослідження здорових чоловіків і жінок (). Тому малоймовірно, що етнічна приналежність та гендерні відмінності сприяли нашим висновкам. Крім того, малоймовірно, що відмінності між нашим дослідженням та іншими за характеристиками предмета (наприклад, ІМТ, стать чи вік) пояснюють відмінності в результатах. Наше дослідження було націлене на ожиріння з діапазоном ІМТ 30 - 50 кг / м2, щоб забезпечити, що люди відповідають критеріям ожиріння, але також уникнуть основних захворювань на здоров'я та вік і все ще входять у межі сканерів (середній показник ожиріння ІМТ = 40.3 кг / м2; діапазон = 33.2 - 47 кг / м2). Інші дослідження орієнтовані на людей із подібними (: середній показник ожиріння ІМТ = 40 кг / м2, діапазон недоступний) або нижчий ІМТ (: середня надмірна вага / ожиріння ІМТ = 33 кг / м2, діапазон недоступний), але одне дослідження мало більш високий і лише частково перекриває діапазон ІМТ (: середній показник ожиріння ІМТ = 46.8 кг / м2, діапазон = 38.7 - 61.3 кг / м2; : середній показник ожиріння ІМТ = 51 кг / м2, діапазон = 42 – 60 кг / м2). Відмінності специфічного зв'язування з D2R можуть бути виявлені лише у більш важко ожирілих осіб. Однак результати та буде заперечувати проти цього поняття. Цікаво, що в але протилежний висновкам у , специфічне зв'язування каудату D2R було позитивно корельованим з ІМТ групи, що страждає ожирінням, при контролі за віком та виключаючи потенційну сторону. Можливо, що зниження рівня ендогенного дофаміну та підвищення ІМТ у осіб, які страждають ожирінням, сприяють підвищенню D2R у хвостаті, як це спостерігалось у .

Нарешті, наші учасники із нормальною вагою та ожирінням були молодшими (віковий діапазон із нормальною вагою: 22.4 - 39.9 років; ожирінням: 25.4 - 40.9 років), ніж у (діапазон: 25 – 54 років), (діапазон = 20 - 60 років) та (середній вік = 40 років, діапазон недоступний). Вік негативно пов’язаний із стритальною доступністю D2 / D3 рецепторів, виміряною [11C] раклоприд, [18F] Fallypride і [123I] IBZM (; ; ) та з специфічним зв'язуванням D2R, виміряним [11C] НМБ (), яке було виявлено в поточному дослідженні в обох групах для putamen. На відміну від цього, ми не знайшли значного зв’язку між специфічним зв'язуванням D2R та віком для інших смугастих областей. Ймовірно, це пов'язано з дещо вузьким вивченим віковим діапазоном, який був вибраний навмисно, щоб виключити вік як заплутаний фактор ВРND кошторис.

Наші результати висвітлюють роль стриатозної дофамінергічної сигналізації у ожирінні, демонструючи, що базове специфічне зв'язування підтипу стриптичного D2 рецептора сімейства рецепторів D2 не відрізняється між дорослими із нормальною вагою та ожирінням. Оскільки люди з діабетом були виключені з цього дослідження, залишається невідомим, чи може D2R відігравати роль у зв’язку між діабетом та ожирінням. Необхідні додаткові дослідження, щоб відповісти на це питання та краще зрозуміти внесок смугастої дофамінергічної передачі та специфічного D3R зв'язування в дофамінергічну сигналізацію у людей з нормальною вагою та ожирінням.

ПОДЯКА

Це дослідження було підтримано Національним інститутом здоров'я - грант NIDDK R01 DK085575-03 (SAE, ECB, SAR, TH), T32 DA007261 (SAE, JVA-D., DMG), DK 37948, DK 56341 (Nutrition Obesity Research Center ), NS41509, NS075321, NS058714 та UL1 TR000448 (премія клінічної та трансляційної науки).

Автори дякують Хезер М. Лугар, магістр, Джеррель Р. Рутлін, бакалавр та Йоганна М. Хартлєйн, MSN за їх внесок у дослідження.

Виноски

 

Автори не повідомляють конфліктів інтересів.

 

Посилання

  • Стандарти медичної допомоги при діабеті Американської діабетичної асоціації - 2010. Догляд за діабетом. 2010; 33: S11 – S61. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Antenor-Dorsey JA, Markham J, Moerlein SM, Videen TO, Perlmutter JS. Валідація моделі еталонної тканини для оцінки дофамінергічного D2-подібного рецепторного зв'язування з [18F] (N-метил) бенперидолом у людини. Nucl Med Biol. 2008; 35: 335 – 341. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Антоніні А, Лейндерс К.Л. Дофамінові D2 рецептори в нормальному мозку людини: Ефект віку, вимірюваний позитронно-емісійною томографією (PET) та [11C] -раклопридом. Енн Нью-Йорк Акад. Наук. 1993; 695: 81 – 85. [PubMed]
  • Арнетт CD, Shiue CY, Wolf AP, Fowler JS, Logan J, Watanabe M. Порівняння трьох маркованих нейролептичними препаратами бутирофенону з маркуванням 18F у бабуїні з використанням позитронно-емісійної томографії. J Neurochem. 1985; 44: 835 – 844. [PubMed]
  • Болье Ж.М., Гайнетдінов Р.Р. Фізіологія, сигналізація та фармакологія дофамінових рецепторів. Pharmacol Rev. 2011; 63: 182 – 217. [PubMed]
  • Beck AT, Steer RA, Brown G. Посібник з Інвентаризації депресій Бека-II. Психологічна корпорація; Сан-Антоніо, Техас: 1993.
  • Blum K, Chen AL, Giordano J, Borsten J, Chen TJ, Hauser M, Simpatico T, Femino J, Braverman ER, Barth D. Захоплюючий мозок: Усі дороги ведуть до допаміну. J Психоактивні ліки. 2012; 44: 134 – 143. [PubMed]
  • Boileau I, Payer D, Houle S, Behzadi A, Rusjan PM, Tong J, Wilkins D, Selby P, George TP, Zack M, Furukawa Y, McCluskey T, Wilson AA, Kish SJ. Більш високе зв’язування ліганду, що віддає перевагу рецептору дофаміну D3 [11C] - (+) - пропіл-гексагідро-нафто-оксазин у споживачів полімедицину метамфетаміну: дослідження позитронно-емісійної томографії. J Neurosci. 2012; 32: 1353 – 1359. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Brix G, Zaers J, Adam LE, Bellemann ME, Ostertag H, Trojan H, Haberkorn U, Doll J, Oberdorfer F, Lorenz WJ. Оцінка продуктивності ПЕТ-сканера для цілого тіла за допомогою протоколу NEMA. Національна асоціація виробників електроенергії J Nucl Med. 1997; 38: 1614 – 1623. [PubMed]
  • Brucke T, Wenger S, Asenbaum S, Fertl E, Pfafflmeyer N, Muller C, Podreka I, Angelberger P. Dopamine D2-рецептор візуалізації та вимірювання за допомогою SPECT. Adv Neurol. 1993; 60: 494 – 500. [PubMed]
  • ДеФронцо РА. Бромокриптин: симпатолітичний, агоніст D2-дофаміну для лікування діабету типу 2. Догляд за діабетом. 2011; 34: 789 – 794. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • де Йонг JW, Vanderschuren LJ, Adan RA. До тваринного моделі харчової залежності. Факти об'яв. 2012: 5: 180 – 195. [PubMed]
  • de Weijer BA, van de Giessen, van Amelsvoort TA, Boot E, Braak B, Janssen IM, Van de Laar A, Fliers E, Serlie MJ, Booij J. Доступність нижнього смугастого дофаміну D2 / D3 рецепторів при ожирінні порівняно з нежиттю предметів. EJNMMI Res. 2011; 1: 37. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Dewey SL, Smith GS, Logan J, Brodie JD, Fowler JS, Wolf AP. Стрияльне зв'язування PET-ліганду 11C-раклоприду змінюється препаратами, що змінюють рівень синаптичного дофаміну. Синапс. 1993; 13: 350 – 356. [PubMed]
  • Доддс CM, O'Neill B, Beaver J, Makwana A, Bani M, Merlo-Pich E, Fletcher PC, Koch A, Bullmore ET, Nathan PJ. Вплив антагоніста рецептора дофаміну D3 GSK598809 на реакції мозку на нагородження зображеннями продуктів харчування у людей, які їдять надмірну вагу та страждають ожирінням. Апетит. 2012; 59: 27–33. [PubMed]
  • Dunn JP, Kessler RM, Feurer IK, Volkow ND, Patterson BW, Ansari MS, Li R, Marks-Shulman P, Abumrad NN. Зв'язок потенціалу зв'язування рецепторів допаміну типу 2 з нейроендокринними гормонами натще і чутливістю до інсуліну при ожирінні людини. Догляд за діабетом. 2012; 35: 1105 – 1111. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Ейзенштейн С.А., Коллер Дж. М., Піккірілло М, Кім А, Антенор-Дорсі Дж. А., Віден Т.О., Снайдер А.З., Карімі М., Мерлейн С.М., Чорний К.Д.18F] (N-метил) бенперидол з використанням ПЕТ. Синапс. 2012; 66: 770 – 780. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Elsinga PH, Hatano K, Ishiwata K. ПЕТ-відсліджувачі для візуалізації дофамінергічної системи. Curr Med Chem. 2006; 13: 2139 – 2153. [PubMed]
  • Faul F, Erdfelder E, Lang AG, Buchner A. G * Power 3: гнучка програма статистичного аналізу енергії для соціальних, поведінкових та біомедичних наук. Методи Бехав Рес. 2007; 39: 175 – 191. [PubMed]
  • Haltia LT, Rinne JO, Merisaari H, Maguire RP, Savontaus E, Helin S, Nagren K, Kaasinen V. Вплив внутрішньовенної глюкози на дофамінергічну функцію в мозку людини в природних умовах. Синапс. 2007; 61: 748 – 756. [PubMed]
  • Harri M, Mika T, Jussi H, Nevalainen OS, Jarmo H. Оцінка методів корекції ефекту часткового обсягу емісійної позитронної емісійної томографії: Кількісне визначення та відтворюваність. J Med Phys. 2007; 32: 108 – 117. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Hershey T, Black KJ, Carl JL, McGee-Minnich L, Snyder AZ, Perlmutter JS. Тривале лікування та тяжкість захворювання змінюють реакції мозку на леводопу при хворобі Паркінсона. J Neurol Нейрохірургічна психіатрія. 2003; 4: 844–851. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Hietala J, West C, Syvalahti E, Nagren K, Lehikoinen P, Sonninen P, Ruotsalainen U. Стритальні характеристики зв'язування рецепторів дофаміну D2 in vivo у пацієнтів із алкогольною залежністю. Психофармакологія (Берл) 1994; 116: 285 – 290. [PubMed]
  • Карімі М, Moerlein SM, Videen TO, Luedtke RR, Taylor M, Mach RH, Perlmutter JS. Зниження зв'язування смугастих рецепторів дофаміну при первинній осередковій дистонії: дефект D2 або D3? Mov Розбрат. 2011; 26: 100 – 106. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Kessler RC, Adler L, Ames M, Demler O, Faraone S, Hiripi E, Howes MJ, Jin R, Secnik K, Spencer T, Ustun TB, Walters EE. Шкала самозвіту Світової організації охорони здоров’я для СДВГ для дорослих (ASRS) Pshol Med. 2005; 35: 245 – 256. [PubMed]
  • Laruelle M, Abi-Dargham A, van Dyck CH, Rosenblatt W, Zea-Ponce Y, Zoghbi SS, Baldwin RM, Charney DS, Hoffer PB, Kung HF, Innis RB. СПЕКТНІ ЗОБРАЖЕННЯ СТРАТАЛЬНОГО ДОПАМІНУ після виходу амфетаміну. J Nucl Med. 1995; 36: 1182 – 1190. [PubMed]
  • Логан Дж., Фаулер Ю.С., Волков Н.Д., Ван Г.Я., Дін Ю.С. Об'ємні співвідношення розподілу без забору крові з графічного аналізу даних ПЕТ. J Метабр крові Cereb. 1996: 16: 834 – 840. [PubMed]
  • Moerlein SM, Banks WR, Parkinson D. Виробництво фтору-18-маркованого (N-метил) бенперидолу для ПЕТ-дослідження зв'язування мозкових дофамінергічних рецепторів. Appl Radiat Isot. 1992; 43: 913 – 917. [PubMed]
  • Moerlein SM, LaVenture JP, Gaehle GG, Robben J, Perlmutter JS, Mach RH. Автоматизоване виробництво N - ([11C] метил) бенперидол для клінічного застосування. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2010; 37: S366.
  • Moerlein SM, Perlmutter JS, Markham J, Welch MJ. В природних умовах кінетика для [18F] (N-метил) бенперидолу: Новий ПЕТ-маркер для оцінки дофамінергічного зв'язування D2-рецепторів. J Цереб метаболізм крові. 1997; 17: 833 – 845. [PubMed]
  • Moerlein SM, Perlmutter JS, Welch MJ. Специфічне, оборотне зв'язування [18F] бенперидолу з бабіонними D2 рецепторами: ПЕТ-оцінка покращеного 18F-міченого ліганду. Nucl Med Biol. 1995; 22: 809 – 815. [PubMed]
  • Moerlein SM, Perlmutter JS, Welch MJ. Радіосинтез (N- [11C] метил) бенперидол для ПЕТ-дослідження зв'язування D2-рецепторів. Radiochem Acta. 2004; 92: 333 – 339.
  • Mukherjee J, Yang ZY, Brown T, Lew R, Wernick M, Ouyang X, Yasillo N, Chen CT, Mintzer R, Cooper M. Попередня оцінка зв'язування екстрастратального дофамінового D-2 рецептора в мозку гризуна та нелюдських приматів з використанням високомобільних спорідненість радіоліганду, 18F-fallypride. Nucl Med Biol. 1999; 26: 519 – 527. [PubMed]
  • Натан Пі Джей, О'Ніл Б.В., Могг К, Бредлі Б.П., Бівер Дж, Бані М, Мерло-Піч Е, Флетчер ПК, Свірскі Б, Кох А, Доддс CM, Булмор ЕТ. Ефекти дофаміну D3 антагоніст рецепторів GSK598809 щодо уважного зміщення приємних харчових продуктів у людей з надмірною вагою та ожирінням. Int J Neuropsychopharmacol. 2012; 15: 149 – 161. [PubMed]
  • Ньюмен А.Х., Блейлок Б.Л., Надер М.А., Бергман Дж., Сіблі ДР, Скольник П. Відкриття ліків для залежності: Переклад гіпотези рецептора дофамінового рецептора D3. Biochem Pharmacol. 2012; 84: 882 – 890. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Quarentelli M, Berkouk K, Prinster A, Landeau B, Svarer C, Balkay L, Alfano B, Brunetti A, Baron JC, Salvatore M. Комплексне програмне забезпечення для аналізу досліджень PET / SPECT мозку з корекцією частково-об'ємного ефекту. J Nucl Med. 2004; 45: 192 – 201. [PubMed]
  • Ріккарді Р, Лі R, Ансарі MS, Zald D, Парк S, Дауант В, Андерсон S, Дуп М, Вудвард N, Шенберг Е, Шмідт D, Болдуін R, Кесслер Р. Зміщення, спричинене амфетаміном [18F], Fallypride в смузі та позашлункові регіони у людини. Нейропсихофармакологія. 2006; 31: 1016 – 1026. [PubMed]
  • Sandell J, Langer O, Larsen P, Dolle F, Vaufrey F, Demphel S, Crouzel C, Halldin C. Поліпшена специфічна активність радіоліганду PET [11C] FLB 457 за допомогою медичної системи GE мікролабораторії PETtrace MeI. J Lab Comp Radiofharm. 2000; 43: 331 – 338.
  • Shamseddeen H, Getty JZ, Hamdallah IN, Ali MR. Епідеміологія та економічний вплив ожиріння та діабету типу 2. Surg Clin Clin Am. 2011; 91: 1163 – 1172. [PubMed]
  • Steiner JL, Tebes JK, Sledge W, Walker ML. Порівняння структурованого клінічного інтерв'ю для DSM-III-R та клінічних діагнозів. J Nerv Ment Dis. 1995; 183: 365 – 369. [PubMed]
  • Stice E, Yokum S, Blum K, Bohon C. Збільшення ваги пов’язане зі зниженою смугастою реакцією на смачну їжу. J Neurosci. 2010; 30: 13105 – 13109. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, 3rd, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE. Широко розповсюджена система нагородження у жінок з ожирінням у відповідь на фотографії з висококалорійною їжею. Нейроімідж. 2008; 41: 636 – 647. [PubMed]
  • Suehiro M, Dannals RF, Scheffel U, Stathis M, Wilson AA, Ravert HT, Villemagne VL, Sanchez-Roa PM, Wagner HN., Jr in vivo, маркування рецептора дофаміну D2 N-11C-метил-бенперидолом. J Nucl Med. 1990; 31: 2015 – 2021. [PubMed]
  • Thanos PK, Michaelides M, Ho CW, Wang GJ, Newman AH, Heidbreider CA, Ashby CR, Jr, Gardner EL, Volkow ND. Вплив двох високоселективних антагоністів рецепторів дофаміну D3 (SB-277011A та NGB-2904) на самостійне введення їжі в моделі ожиріння гризунів. Фармакол Біохім Бехав. 2008; 89: 499 – 507. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Videbaek C, Toska K, Scheideler MA, Paulson OB, Moos Knudsen G. SPECT tracer [(123) I] IBZM має схожу спорідненість з рецепторами дофаміну D2 та D3. Синапс. 2000; 38: 338 – 342. [PubMed]
  • Volkow ND, Chang L, Wang GJ, Fowler JS, Ding YS, Sedler M, Logan J, Franceschi D, Gatley J, Hitzemann R, Gifford A, Wong C, Pappas N. Низький рівень дофаміну мозку D2 рецептори зловмисників метамфетаміну: асоціація з метаболізмом в орбітофронтальній корі. Am J Психіатрія. 2001; 158: 2015 – 2021. [PubMed]
  • Volkow ND, Fowler JS, Wang GJ, Hitzemann R, Logan J, Schlyer DJ, Dewey SL, Wolf AP. Зниження доступності дофамінових рецепторів D2 пов'язане зі зменшенням фронтального метаболізму у осіб, які вживають кокаїн. Синапс. 1993: 14: 169 – 177. [PubMed]
  • Volkow ND, Wang GJ, Telang F, Fowler JS, Thanos PK, Logan J, Alexoff D, Ding YS, Wong C, Ma Y, Pradhan K. Низький дофаміновий стритальний D2 рецептори асоціюються з префронтальним метаболізмом у ожирілих осіб. Нейроімідж. 2008; 42: 1537 – 1543. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  • Ванг Дж. Дж., Волков Н.Д., Фоулер Дж. С., Логан Дж., Абумрад Н.Н., Хітземан Р.Д., Паппас Н.С., Паскані К. Доступність рецептора D2 допаміну у суб'єктів, що залежать від опіатів, до та після відміни, осадженого налоксоном. Нейропсихофармакологія. 1997; 16: 174 – 182. [PubMed]
  • Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, Netusil N, Fowler JS. Мозковий допамін і ожиріння. Lancet. 2001: 357: 354 – 357. [PubMed]
  • Wechsler D. Wechsler Скорочена шкала інтелекту (WASI) Harcourt Assessment; Сан-Антоніо, Техас: 1999.