Дорсальний стратальний допамін, переваги харчування та сприйняття здоров'я у людей (2014)

абстрактний

На сьогоднішній день у кількох дослідженнях досліджено нейрохімічні механізми, що підтримують індивідуальні відмінності в перевазі їжі у людини. Тут ми досліджуємо, як дорсановий смугастий дофамін вимірюється за допомогою відстежувача позитронно-емісійної томографії (ПЕТ) [18F] флуорометатирозин (FMT), корелює з прийняттям рішень, пов'язаних з харчовими продуктами, а також з індексом маси тіла (ІМТ) у здоровій вазі 16 для людей із середньою ожирінням. Ми виявляємо, що більш низький потенціал зв'язування синтезу дофаміну PET FMT корелює з більш високим ІМТ, більшим уподобанням до сприйнятих "здорових" харчових продуктів, але також більшим рейтингом здоровості для харчових продуктів. Ці дані додатково обґрунтовують роль дорсана дорсана дорсану в харчовій поведінці та проливають світло на складність індивідуальних відмінностей у перевазі їжі.

Вступ

Сучасне суспільство оточене надмірною кількістю та різноманітністю продуктів харчування, що частково сприяє зростанню надмірної ваги в США . Тим не менш, основні нейрохімічні механізми, що підтримують індивідуальні відмінності в харчових уподобаннях, недостатньо вивчені. Деякі люди, природно, грунтуються на своїх харчових уподобаннях більше на корисності для здоров'я харчових продуктів, ніж на смаковій кількості харчових продуктів, а показано, що вентромедіальна префронтальна кора (vmPFC) грає роль у цільових значеннях, пов’язаних із впливом "здоров'я" та " смак » . Крім того, існує суттєва різниця у судженнях людей щодо калорійності та сприйняття "здорової якості" продуктів харчування і дослідження показують, що сприйняті «здорові» продукти є надмірним споживанням порівняно з сприйнятими «нездоровими» продуктами, незважаючи на рівну харчову цінність , .

Показано, що дорсановий стриатальний дофамін відіграє роль у мотивації їжі як на людях, так і на тваринах , , , однак взаємозв'язок між дофаміном та бажаною їжею харчових продуктів або уподобаннями у людини не був ретельно досліджений. Крім того, дослідження, в яких використовуються ПЕТ-ліганди, які зв'язують дофамінові рецептори, показали кореляцію з ІМТ, однак у обох позитивних і негативні напрямки, і не всі дослідження знаходять значні асоціації (огляд див ). Крім того, в силу природи цих лігандів ПЕТ, які залежать від стану вивільнення ендогенного дофаміну, важко інтерпретувати зв’язки між смугастим дофаміном та ІМТ. Зв'язування рецепторів нижчого дофаміну може представляти меншу кількість існуючих смугастих рецепторів дофаміну (тобто негативний зв’язок між зв'язуванням ПЕТ та ІМТ, як виявлено у ), або більше зв'язування рецепторів дофаміну може представляти нижчий ендогенний дофаміновий вивільнення, що забезпечує більш доступні рецептори, в яких PET-ліганд міг би зв'язуватися (тобто позитивний зв'язок між зв'язуванням та ІМТ, як знайдено в ). Для доповнення попередніх досліджень, в яких були використані ліганди ПЕТ, які зв'язують дофамінові рецептори, тут ми використовували стабільне вимірювання здатності синтезу пресинаптичного дофаміну за допомогою ліганду PET [18F] флуорометатирозин (FMT), який широко вивчався на моделях людини та тварин , , , .

Мета нашого дослідження полягала в тому, щоб дослідити взаємозв'язок між дорзанальними смугастими методами синтезу дофаміну PET FMT та ІМТ та вивчити, як ці заходи синтезу дофаміну PET FMT можуть співвідноситись з індивідуальними відмінностями в харчових уподобаннях. Ми висловлювали гіпотезу, що зниження синтезу дофаміну PET FMT буде відповідати більш високим ІМТ, як це було запропоновано в попередній роботі . Ми також передбачали, що особи з нижчим ендогенним дозуванням смугастої тканини мають більшу загальну перевагу до продуктів харчування (тобто як "здорової", так і "нездорової" їжі) у порівнянні з особами з вищим стриатальним дофаміном, і що сприйняття ними продуктів здоров'я може також впливати перевагу.

Методи та матеріали

Тематика

Тридцять три здорових праворуких суб'єктів, які раніше отримали сканування синтезу дофаміну PET FMT, були запрошені брати участь у поведінковому дослідженні, представленому тут, і не отримали попередніх знань у дослідженні, лише повідомили, що це стосується вивчення складного прийняття рішень. З цих 33 суб'єкти 16 погодилися брати участь (8 M, вік 20 – 30). ІМТ ((вага в кілограмах) / (висота в метрах) ∧2)) був розрахований для всіх суб'єктів (діапазон: 20.2 – 33.4, з ожирінням 1, надмірною вагою 4 та здоровою вагою 11). У суб'єктів не було історії зловживання наркотиками, розладів харчування, основних депресій та тривожних розладів. Суб'єктів також запитували, чи є вони в дуже поганому, поганому, середньому, хорошому або відмінному стані здоров'я. Усі, як повідомляється, в середньому мають відмінне самопочуття, а в даний час не дотримуються дієт або намагаються схуднути. Соціально-економічний статус (SES) також був зібраний від осіб, які використовують спрощену міру соціального статусу Барратта (BSMSS) .

Заява з питань етики

Усі випробовувані дали письмову інформовану згоду та отримали плату за участь відповідно до інституційних вказівок місцевого комітету з етики (Каліфорнійський університет у Берклі (UCB) та Комітету Лоренса Берклі з Національної лабораторії (LBNL) з питань захисту учасників (CPHP) та Лоуренса Берклі. Дошки лабораторних досліджень (IRB). CPHP та IRB UCB та LBNL спеціально схвалили представлені тут дослідження

Збір даних та аналіз ПЕТ

ПЕТ-візуалізація та зв'язування ФМТ проводили в Національній лабораторії Лоуренса Берклі, як описано раніше . FMT - це субстрат ароматичної декарбоксилази L-амінокислоти (AADC), ферменту, що синтезує дофамін, активність якого відповідає здатності дофамінергічних нейронів синтезувати дофамін і показано, що він свідчить про здатність до синаптичного синтезу дофаміну . FMT метаболізується AADC до [18F] фторометатірамін, який окислюється до [18F] фторгідроксифенілуксусна кислота (FPAC) залишається в дофамінергічних терміналах і видно на ПЕТ-FMT-скануваннях. Таким чином, показано, що інтенсивність сигналу на ПЕТ FMT сканування порівнянна з [18F] фтордопа , у яких поглинання індикаторів має високу кореляцію (r = 0.97, p <0.003) з рівнем білка дофаміну в смужковому стані у пацієнтів, що перебувають у забої, як вимірюється методами високоефективної рідинної хроматографії (HPLC) . Більше того, порівняно з [18F] фтородопа, FMT також не є субстратом для O-метилювання і, таким чином, забезпечує зображення вищого сигналу-шуму, ніж [18F] фтордопа . Крім того, було показано, що заходи FMT безпосередньо відповідають заходам дофаміну в моделях хвороби Паркінсона на тваринах .

Сканування проводили або з 9AM-12PM, або з 1PM-4PM. Середня затримка між отриманням даних синтезу дофаміну PET FMT та даними про поведінку становила 2.37 ± 0.26 років, порівнянна із затримкою, повідомленою в попередньому дослідженні з нашої лабораторії з використанням PET FMT . Хоча ця затримка не є ідеальною, дослідження Vingerhoets et al. показало, що смугастий Ki, пов'язаний з пресинаптичним дофаміном, є відносно стабільним вимірюванням, маючи шанс 95% залишитися в межах 18% від його вихідного значення для окремих здорових суб'єктів протягом періоду 7 року. Тому заходи, пов'язані з ІРТ, порівнянні з [18F] фтордопа Вважається, що вони відображають відносно стабільні процеси (тобто здатність синтезу) і тому не особливо чутливі до невеликих змін, пов'язаних з державою. Крім того, ІМТ не суттєво відрізнявся між отриманням ПЕТ та поведінковими даними (середня зміна ІМТ: 0.13 ± 1.45, T (15) = 0.2616, p = 0.79, двосхилий парний t-тест). Крім того, для всіх суб'єктів обстежувались будь-які зміни способу життя за час після останнього тестування (тобто зміна раціону та фізичних вправ / щоденної активності, куріння або вживання алкоголю, психічного здоров'я чи медикаментозного стану). Нарешті, зміна ІМТ від часу сканування PET FMT до тестування на поведінку, а також час, що минув між ПЕТ та сканером поведінки, використовувались як змінні при аналізі даних множинної регресії.

ПЕТ-сканування проводили за допомогою ПЕТ-камери Siemens ECAT-HR (Ноксвілл, штат Техас). Приблизно 2.5 mCi високої питомої активності FMT вводили у вигляді болюсу в антекубітальну вену і отримано динамічну послідовність придбання в режимі 3D протягом загального часу сканування 89 хв. Два анатомічні зображення високої роздільної здатності (MPRAGE) були придбані у кожного учасника на сканері МРТ Siemens 1.5 T Magnetom Avanto (Сіменс, Ерланген, Німеччина), використовуючи головну котушку каналу 12 (TE / TR = 3.58 / 2120 мс; розмір вокселя = 1.0 × 1.0 × 1.0 мм, осьові зрізи 160; FOV = 256 мм; час сканування ∼9 хв.). Дві MPRAGE були усереднені, щоб отримати одне структурне зображення високої роздільної здатності, яке було використано для генерування окремих ділянок хвоста та мозочка, що представляють інтерес (ROI).

ROI з лівого і правого кінців і мозочка (використовуються як опорна область, як і в попередніх дослідженнях ) були намальовані вручну на анатомічному скануванні МРТ кожного учасника за допомогою FSLView (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/), як описано раніше . І надійність, і внутрішня, і внутрішня рейтинги були вище 95% (за рейтингами двох членів лабораторії). Щоб уникнути забруднення сигналу FMT від дофамінергічних ядер, в задню область мозочка були включені лише задні три чверті сірої речовини. Після спільної реєстрації в просторі PET FMT, для забезпечення високої ймовірності сірої речовини були включені лише вокселі з вищевикладеним 50% шансом лежати в ROI.

Зображення PET FMT були реконструйовані за упорядкованим алгоритмом максимізації очікування підмножини із зваженим загасанням, корекцією розсіяння, коригуванням руху та згладжуванням ядра повної ширини 4 мм, наполовину максимальної величини, використовуючи версію статистичної параметричної картографії 8 (SPM8) (www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/). Анатомічне МРТ-сканування було зареєстровано в середньому зображенні всіх вирівняних кадрів при скануванні PET FMT за допомогою FSL-FLIRT (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/, версія 4.1.2). Використання внутрішньої програми графічного аналізу, що реалізує побудову Патлака , , К.i зображення, що представляють кількість накопиченого в мозку відслідковування відносно референтної області (мозочка) , була створена стандартна практика в аналізі ПЕТ для мінімізації потенційних збитків від шуму даних ПЕТ). Кi значення були отримані окремо від лівої та правої хвостових рентабельності ROI, і асоціації обчислювалися між Ki значення, ІМТ та поведінкові заходи. Крім того, оскільки вік і стать виявляють вплив на зв'язування ІМТ , , кореляції між ФМТ та ІМТ коригували за віком та статтю (а також будь-які зміни ІМТ від часу ПЕТ-сканування до поведінкових тестів) за допомогою контрольних змінних у частковій кореляції Пірсона.

Поведінкова парадигма

Піддослідних пропонували їсти типову, але не надто важку їжу за годину до сесії тестування. З метою заохочення до виконання цього запиту були проведені сеанси тестування після типового часу прийому їжі (тобто 9AM, 2PM та 7: 30PM) та часу останнього прийому їжі. Записувались харчові продукти, спожиті до тестування, і минулий час від останнього прийому їжі до сеансу тестування, (визначено ресурсом www.caloriecount.com а також розміри страв та порцій, які підлягають самостійному звіту. Щоб голод не впливав на завдання, ми також вимірювали голод та повноту за допомогою візуальної аналогової шкали .

Було використано зображення вісімдесяти харчових продуктів, в яких суб'єктам було запропоновано оцінити продукти в окремих блоках 3 на основі 1 бажаності, 2) здоровості та смаку 3) в програмі E-Prime Professional (Psychology Software Tool, Inc., Sharpsburg, Пенсільванія, США) (див малюнок 1). Для того, щоб створити завдання з збалансованою кількістю здорових, нездорових та нейтральних харчових продуктів, спершу ми створили об’єктивну цінність для здоров’я для кожного з вісімдесяти харчових продуктів, призначивши стандартизований об'єктивний бал -3 (дуже нездоровий) до + 3 ( дуже здоровий) до кожної їжі на основі літерного сорту (від F-мінус (дуже нездоровий) до A-плюс (дуже здоровий)) та харчової інформації з он-лайн-ресурсу www.caloriecount.com. Ці літери містять декілька факторів (наприклад, калорій, грамів жиру, клітковини тощо) і вказані як он-лайн посилання на "вибір здорового харчування", як зазначено на веб-сайті. Потім ми збалансували завдання з приблизно рівним числом здорових (тобто продуктів з об'єктивними показниками 2 або 3, таких як фрукти та овочі), нейтральних (тобто продуктів з об'єктивними показниками 1 та −1, таких як солені сухарі) та нездорових продуктів (тобто продукти з негативними об'єктивними показниками −2 або −3, такі як сильно оброблені цукерки).

малюнок 1  

Завдання поведінки.

Спочатку суб'єктам було запропоновано оцінити ступінь, до якого вони "бажали" або "хотіли" кожен елемент (шкала 1 (сильно не хочу)) до 4 (сильно хочу)), що в тексті позначається як "бажаний", термін відповідає літературі . Продукт харчування з’явиться, і суб'єкту доведеться відповісти до 4 секунд, і вони оцінили всі вісімдесят продуктів харчування, перш ніж продовжувати наступні блоки "здоров'я" та "смак" (див. Нижче). Тому що люди мають здатність модулювати вибір їжі, базуючись не лише на смаку певної їжі, але й на сприйнятті здоровості , ми лише попросили суб'єкта оцінити, наскільки вони хочуть їжі або вважають їжу бажаною, і блок переваг завжди був представлений першим. Намагаючись зафіксувати, наскільки суб’єкт насправді віддав перевагу представленим харчовим продуктам, суб'єктів поінформували, що отримають харчовий продукт із завдання в кінці тестування, виходячи з оцінок "бажаності". Випробувані також не знали у другому та третьому блоках (описаних нижче), їх попросять судити про те, наскільки здоровими та смачними вони знайшли кожен продукт харчування.

У другому блоці випробувані оцінили, наскільки вони сприймають вісімдесят харчових продуктів як здорові або нездорові (−3 для дуже нездорових, а 3 для дуже здорових), а в третьому блоці - як смачно вони знайшли вісімдесят продуктів харчування (−3 для не зовсім смачно 3 для дуже смачного). Порядок цих блоків був послідовним для всіх суб'єктів, оскільки ми не хотіли впливати на показники здоров'я в потенційному ефекті порядку. Суб'єктам було поінформовано, що оцінки здоров'я та смаку не впливатимуть на предмет, який вони отримають, грунтуючись на їх відповідях у блоці «бажаність». Ми вибрали шкалу балів 6 для значень здоров’я та смаку, щоб дозволити ширший діапазон вимірювання сприйняття смаку / здоров’я, включаючи "нейтральний" рейтинг, що відповідає −1 та + 1, тоді як шкала балів 4 у базі бажаності / переваги відображатиме лише вподобані або невподобані харчові продукти. Загальне завдання тривало приблизно 25 хв. В кінці завдання випробовували запитували, чи були предмети харчування, незнайомі, які могли призвести до невідповіді. Усі випробувані повідомили про знайомство з продуктами харчування, а всі предмети отримали оцінку за всі три блоки усіма предметами.

Показано, що дофамін у спинному стриатумі сильно асоціюється в мотивації до їжі , , . Смакове сприйняття також дуже корелює з бажаністю їжі, оскільки більшість людей віддають перевагу продуктам, які вони також вважають смачними . Оскільки існує багато комбінацій блоків уподобань, смаку та здоров’я, які можна було б вивчити, щоб усунути багаторазове порівняння та потенціал помилкових кореляцій, на основі цієї літератури ми дослідили кількість харчових продуктів, які були самооцінені як 1) , смачне і сприймається як "здорове" та 2) вважають за краще, смачним і сприймається як "нездорове". (Кращі предмети, оцінені як 3 або 4 у блоці «бажаності»; смачні предмети, оцінені як 2 або 3 у блоці «смачність»; сприймаються як «здорові» предмети, оцінені як 2 або 3 і сприймаються як «нездорові» предмети, оцінені як −2 або −3 у блоці „здоров’я”. Пост-аналіз також досліджував співвідношення сприйнятих "здорових" -до-"нездорових" харчових продуктів, кількість переважних сприйнятих "здорових" харчових продуктів, які насправді об'єктивно не оцінюються як здорові (тобто переважні предмети, які індивід оцінив як здорові мінус предмети, які суб'єкт оцінювали як переважні, які насправді були здоровими, як це визначено визначеним об'єктивним показником здоров'я. (Наприклад, якщо суб'єкт оцінив "сухарики" як переважне сприйняте здорову їжу зі здоровою оцінкою 3 (дуже здоровою), і присвоєний об'єктивний показник здоров'я становив 1 (нейтрально-здоровий), це вважатиметься бажаною здоровою їжею, яка насправді не є здоровою) .Зарахували також середні калорії для бажаних продуктів від кожного окремого суб'єкта.

Статистичний аналіз

Поетапна множинна лінійна регресія була використана для перевірки взаємозв'язку між двома окремими залежними змінними: 1) переважними, смачними та сприйманими здоровими та 2) кращими, смачними та сприйманими нездоровими продуктами харчування та незалежними змінними: правою точкою значення PET FMT, залишили помірні значення ПМТ ПЕТ, ІМТ, вік, стать, соціально-економічний статус, будь-які зміни ІМТ між ПЕТ та поведінковим тестуванням та часом, що минув між ПЕТ та поведінковим тестуванням у SPSS версії 19 (IBM, Чикаго, Іллінойс, США), з включення незалежної змінної до моделі, встановленої при p <0.05 і виключеної при p> 0.1. Співвідношення "здоровий" до "нездоровий" високо корелювало із залежною змінною бажаних сприйманих "здорових" предметів (r = 0.685, p <0.003), а отже, ми не змогли ввести цю змінну в модель. Однак часткові кореляційні зв'язки Пірсона, виправлені на вік, стать та будь-які зміни ІМТ, використовувались для перевірки прямих взаємозв'язків між ПЕТ-хвостом правої хвостатої частини та 1) ІМТ, 2) сприйнятим співвідношенням "здоровий" - "нездоровий" і 3) середніми калоріями переважних елементів, проведених з SPSS версії 19 (IBM, Чикаго, штат Іллінойс, США). Ми також додатково перевірили взаємозв'язок між значеннями синтезу дофаміну в ПЕТ FMT, кількістю бажаних "здорових" продуктів харчування, які не були оцінені як здорові за розрахунковим балом, і бажаних предметів, які були оцінені як здорові за розрахунковим балом за крок мудра модель множинної регресії. (Кількість переважно сприйманих «здорових» продуктів харчування, не оцінених як здорові за розрахунковим балом, та бажаних продуктів, оцінених як здорові за розрахунковим балом, не суттєво корелювали (r = 0.354, p = 0.23). Ми також перевірили, чи було взаємозв'язок між зміною ІМТ та залежними змінними: ліва та права хворобливі значення ПМТ ПЕТ, СЕС, вік, стать, час між візуалізацією ПЕТ та поведінковим тестуванням, кількість переважних сприйманих «здорових» продуктів та бажаних сприйманих «нездорових» продуктів за допомогою кроку Дані відображаються у вигляді r-значень Пірсона.

результати

Зв'язок між значеннями синтезу дофаміну PET FMT та ІМТ

Ми вперше перевірили, чи існує значна залежність між значеннями синтезу дофаміну хвостатого ПМ FMT та вимірюваннями ІМТ для осіб 16 (середньо-середньо-середньотяжкої ваги / ожиріння). Ми виявили значну негативну кореляцію між значеннями синтезу дофаміну хвостатого PET FMT та ІМТ, при цьому більш високі показники ІМТ мають нижчий синтез дофаміну (Малюнок 2A: PET FMT необроблені зображення вищих (лівих) та нижчих (правих) індикаторів ІМТ; Малюнок 2B: правий хвостатий, r = −0.66, p = 0.014, лівий хвост: r = −0.22, p = 0.46 (не значимо (нс)), контрольований за віком, статтю та будь-якими змінами ІМТ від сканування синтезу дофаміну PET FMT до тестування на поведінку ).

малюнок 2  

Дорсальний смугастий дофамін та ІМТ.

Зв'язок між значеннями синтезу дофаміну PET FMT та перевагою їжі

Суб'єкти оцінювали вісімдесят харчових продуктів в окремих блоках 3 на основі сприйняття 1) бажаності, 2) здоровості та 3) смачності кожного харчового продукту (див. малюнок 1). Приблизно 50% предметів були здоровими та нездоровими, як це визначено інформацією про стан здоров'я (Див Методи та матеріали). Показано, що дофамін у спинному стриатумі сильно асоціюється в мотивації до їжі , , , тоді як гедонічні властивості їжі опосередковуються через інші нейронні механізми , . Однак сприйняття смаку дуже корелює з бажаністю їжі, оскільки більшість людей віддають перевагу продуктам, які вони також вважають смачними . Тут ми також виявляємо, що сприйняття та уподобання смаку мають високу кореляцію, оскільки переважні предмети також оцінюються як смачні (r = 0.707, p <0.002).

Тому для вивчення того, як сприйняття здоров’я може впливати на прийняття рішень, пов’язаних з їжею, ми використали поступову множинну лінійну регресію для моделювання взаємозв’язків між залежною змінною кількості продуктів харчування, оцінених як бажані, смачні та сприймаються здоровими, та незалежними змінними ФМТ у лівій та правій хвостатій, ІМТ, вік, стать, СЕС, зміна ІМТ від часу ПЕТ-сканування до поведінкового тестування та часу, що минув від часу ПЕТ до поведінкового тестування. Значення правильного хвостатого синтезу дофаміну в ПЕТ FMT суттєво сприяють регресійній моделі кількості бажаних смачних продуктів, які сприймаються як здорові (Бета: -0.696; t (15) = -3.625, p <0.003, малюнок 3), тоді як усі інші незалежні змінні були виключені з моделі як незначущі (t (15) <1.216, p> 0.246). Ми також перевірили гіпотезу про те, що кількість бажаних, сприйманих "нездорових" елементів також буде показувати зв'язок із цими незалежними змінними, але жодна незалежна змінна не була введена в модель як така значна (F <2.7, p> 0.1). Таким чином, люди з нижчими значеннями синтезу дофаміну в ПЕТ FMT мають більші переваги щодо сприйманих «здорових», але не сприйманих «нездорових» продуктів харчування.

малюнок 3  

Дорсальний смугастий дофамін та харчова поведінка.

Зв'язок між значеннями синтезу дофаміну PET FMT та сприйняттям харчових продуктів здоров’ям

Ми висунули гіпотезу, що залежність між значеннями синтезу дофаміну хвостатого PET FMT та перевагою сприйнятих "здорових" предметів може бути обумовлена ​​індивідуальними відмінностями у сприйнятті харчових продуктів, сприйнятих здоров'ям. Хоча ми розробили цю задачу з приблизним співвідношенням здорових та нездорових харчових продуктів 1∶1, у людей значно різнилося їхнє сприйняття здоровості продуктів, співвідношення здорових до нездорових предметів - від 1.83∶1 до 0.15∶1. Тому, як пост-хок-аналіз, ми дослідили взаємозв'язок між синтезом дофаміну правого хвостатого ПММ-FMT та співвідношенням сприйнятого «здорового» до «нездорових» елементів та виявили значну негативну кореляцію (r = −0.534, p = 0.04) , з нижчими значеннями синтезу дофаміну PET-FMT дофаміну, що відповідають більшої кількості предметів, сприйнятих як "здорові" порівняно з "нездоровими".

Тому ми використовували ступінчасту багаторазову лінійну регресію для дослідження взаємозв'язку між синтезом дофаміну хвостатого PET FMT та перевагою сприйнятих здорових, але не фактично здорових продуктів (як визначено об'єктивно розрахованою оцінкою, див. Методи), і перевагу здоровій їжі, що визначається об’єктивним розрахунковим балом. Ми виявили значну взаємозв'язок між значеннями синтезу дофаміну хвостового ПЕТ FMT та перевагою здорових, але не справжніх здорових продуктів (Бета: -0.631, t (15) = -3.043, р <0.01), але відсутність значної взаємозв'язку між допаміном хвостого ПЕТ ФМТ Значення синтезу та переваги для фактично розрахованих здорових продуктів харчування (t (15) = -1.54, p> 0.148), що вказує на перевагу надмірно сприйнятою "здоровою" їжею, що сильніше корелює у осіб нижчого рівня ФМТ. Крім того, не було значущої взаємозв'язку між значеннями синтезу дофаміну хворого PET FMT та середніми калоріями бажаних продуктів (r = 0.288, p> 0.34), що вказує на те, що особи з нижчим синтезом допаміну PET FMT не відрізнялися за калорійністю переважних продуктів харчування.

Ми також не виявили жодної залежності між зміною ІМТ та значень синтезу допаміну ПЕТ ФМТ, СЕС, віком, статтю, часом між візуалізацією ПЕТ та поведінковим тестуванням, кількістю переважно сприйманих «здорових» продуктів харчування або бажаних «нездорових» продуктів харчування (p> 0.1).

Час сеансу тестування, час, що минув з часу останнього прийому їжі, і кількість з'їдених калорій за останній прийом їжі не суттєво корелювали з будь-якими поведінковими заходами (p> 0.13). Заходи щодо голоду та повноти також не корелювали з жодним із поведінкових заходів (р> 0.26).

Обговорення

Метою цього дослідження було дослідити взаємозв’язок між ендогенним синтезом дофаміну в хвостаті, ІМТ та поведінкою, пов’язаною з їжею. Ми виявили, що нижчий синтез дофаміну каудату, вимірюваний синтезом дофаміну PET FMT, корелює з 1), більший ІМТ та 2), більший перевага для сприйнятих «здорових» продуктів. Ми також виявили взаємозв'язок між нижчими значеннями синтезу дофаміну PET-FMT дофаміну та більшим завищенням здоровості харчових продуктів, а також суттєвим співвідношенням з більшою перевагою сприйнятих «здорових» продуктів, які насправді не були здоровими. Ми не виявили суттєвого зв'язку між синтезом дофаміну PET FMT та середньою калорійністю бажаних харчових продуктів.

Дослідження показують, що перевага та надмірне споживання нездорової їжі є двома з багатьох учасників збільшення ваги та підвищення ІМТ (Центри контролю та профілактики захворювань; http://www.cdc.gov/obesity/index.html). Цікаво, що ми виявили нижній дорсановий смугастий синтез дофаміну, корельований з більшою кількістю бажаних, сприйнятих "здорових" харчових продуктів. Хоча це співвідношення не може означати причинно-наслідкового зв’язку, цей висновок дозволяє припустити, що ендогенні відмінності в дорсальному смугастому синтезі дофаміну можуть частково грати роль в індивідуальних відмінностях щодо переваги їжі. Тут ми пропонуємо, що більш низькі значення синтезу дофаміну PET-FMT дофаміну представляють нижчий тонічний дофамін, що у відповідь на сприятливі подразники дає можливість більшого фазового розриву і, можливо, змінили чутливість до продуктів. Aв додатковому порядку ці відмінності дорзанального смугастого дофаміну можуть впливати на обробку смакових подразників у соматосенсорній корі, оскільки попереднє дослідження показало змінену активацію як в дорсальній смугастій, так і в сомотосенсорній областях при прийомі їжі у людей, чутливих до ожиріння. . Нижній дорсаліновий стриатальний дофамін також може спричинити різницю у сполученні між дорсальним стриатумом та дорсолатеральною префронтальною корою (DLPFC), як це запропоновано нашими останніми висновками . Tтому ми гіпотезуємо, що пов'язані з дофаміном дорсальні смугасті механізми можуть впливати на відмінності сприйняття здоров’я через зв'язок із соматосенсорною обробкою (тобто зміненими властивостями смакових відчуттів) або, можливо, зв’язок із DLPFC, що, як показано, грає роль у надмірній оцінці попереднього переважного вибору предметів . Функціональна магнітно-резонансна томографія (fMRI) може з'ясувати ці потенційні механізми індивідуальних відмінностей у харчових уподобаннях та завищення цінностей для здоров'я.

Спочатку ми прогнозували, що у людей із нижньою дорзановою смугастою дофаміном буде більше загальних переваг до їжі (тобто віддавати перевагу більшої кількості предметів, що самооцінюються як «здорові» та «нездорові»), порівняно з особами з вищим дорсальним стриатальним дофаміном. Однак, іншим висновком нашого дослідження було те, що переоцінка здоровості продуктів (тобто підвищеного почуття здоровості), але не калорійність бажаних харчових продуктів або перевагу об'єктивно визначених продуктів здорового харчування значною мірою були пов'язані з ендогенними дорсальні стриатальні дофамінові заходи. Отже, одним із пояснень наших висновків про значний взаємозв’язок лише із „здоровою” їжею, яка сприймається, може бути те, що продукти, які сприймаються як „здорові”, є більш виправданими, як кращі. Особливо це може бути так, оскільки наше дослідження спеціально проводилось після їжі випробовуваних, коли загальне бажання їжі повинно бути мінімальним. Отже, випробовувані мали більшу перевагу надмірно оціненою «здоровою» їжею, навіть незважаючи на те, що в той час вони були ситими і не голодними. Подальші дослідження, що вивчають взаємозв'язок між ендогенним дофаміном стриату та харчовими уподобаннями в голодних та насичених штатах, ще більше підтвердять цю гіпотезу.

Можна також стверджувати, що сприйняття здоров'я потребує опромінення та досвіду з харчовими продуктами, щоб отримати відчуття користі для здоров'я, і, можливо, випадки, що різниця в дієті вплинули або змінили основні дорсанові смугасті синтези дофаміну. Крім того, відмінності в ознайомленні з харчовими продуктами могли пояснити різницю в харчових уподобаннях або переоцінку продуктів як здорових. Однак в кінці завдання випробувані повідомили, що вони знайомі з усіма продуктами харчування (див Методи). Хоча ми не досліджували відмінності в харчуванні, ми навмисно перевіряли суб'єктів, які не дотримувалися дієти на момент дослідження. Крім того, всі досліджувані були молодими (віковий діапазон 19 – 30), не маючи жодних анамнез харчових розладів, і оцінювали себе як середні до відмінного здоров'я. Ми також оцінили соціально-економічний статус і не виявили впливу. Однак існують й інші впливи навколишнього середовища на харчові переваги, які, крім стриатального дофаміну, можуть бути досліджені в наступних дослідженнях.

Ми гіпотезуємо, що тонкі індивідуальні відмінності у сприйнятті здоров'я можуть сприяти збільшенню ІМТ з часом, оскільки повідомлялося, що незначне збільшення споживання калорій щодня (сприймається як «здорове» чи «нездорове») сприяє загальному набору ваги. . Хоча ми не виявили зв'язку між ІМТ та сприйняттям здоров’я, можливо, при більшому діапазоні ІМТ, завищений показник здоровості харчових продуктів може бути більш вираженим у суб'єктів із більшим ІМТ. Наша відсутність значущих висновків між ІМТ та поведінкою, пов'язаною з харчовими продуктами, також може свідчити про те, що ендогенний смугастий дофамін більш тісно пов'язаний з поведінкою, пов’язаною з харчовими продуктами, ніж сам ІМТ як фенотип, оскільки ІМТ впливає на різні складні фактори і може бути не найкращим предиктором поведінки або нейровізуальних висновків (див для перегляду). Ми також не знайшли жодних прогнозів зміни ІМТ за час, що минув між придбанням ПЕТ та поведінковим тестуванням, хоча зміна ІМТ для суб'єктів була невеликою і не суттєво відрізнялася між часовими точками. Однак майбутні дослідження, що використовують заходи синтезу дофаміну PET FMT, поряд із уподобаннями їжі та сприйняттям здоров’я, у популяції з більшими коливаннями ІМТ становлять великий інтерес.

Для доповнення попередніх досліджень, в яких використовувались PET-ліганди, які зв'язують дофамінові рецептори, ми використали міру здатності до синтезу дофаміну та показали, що нижчий синтез дофаміну в дорсальному стриатумі (тобто каудаті) відповідає більш високим ІМТ. Хоча слід зазначити, що через характер поперечного перерізу нашого дослідження ми не можемо остаточно встановити причинно-наслідковий зв’язок із нижчими значеннями синтезу дофаміну допаринового смугастого ФМТ, що відповідають більшим ІМТ. Однак, у нашому дослідженні були використані люди із здоровою вагою до середньо надмірної ваги / ожиріння (тобто нежиттєздатні ожиріння), і тому наші результати можуть свідчити про те, що досинальні допінальні дозинові дорзальні заходи можуть відповідати схильності до ожиріння. З іншого боку, також може бути так, що зниження рівня пресинаптичного дофаміну в хвостаті відбулося у відповідь на помірно більші ІМТ, оскільки було показано, що дофамінергічна сигналізація знижується у відповідь на надмірне споживання їжі на тваринних моделях. , , а надмірне споживання їжі, як правило, пов'язане із збільшенням ваги, що призводить до підвищення ІМТ. Хоча в нашому дослідженні ми використовували людей з обмеженим діапазоном ІМТ, що, можливо, розглядається як обмеження дослідження, ми насправді вважаємо результати ще більш переконливими в тому, що існує зв'язок між синтезом дофаміну PET FMT та ІМТ, не враховуючи захворювань, страждаючих ожирінням. Більше того, хоча розмір нашої вибірки (n = 16) був більшим або порівнянним з іншими розмірами вибірки в дослідженнях PET FMT (, , ), тиражування наших висновків з більшим розміром вибірки та більш широким діапазоном ІМТ ще більше підтвердить наші результати та може виявити більші переваги щодо нездорових харчових продуктів, що співвідносяться із меншими значеннями синтезу дофаміну PET FMT, які не були виявлені в нашому дослідженні.

Підсумовуючи це, хоча інші нейромедіаторні системи беруть участь у харчуванні та регулюванні ваги , наше дослідження виявляє роль дорсана дорсанального допаміну в харчових уподобаннях, а також у сприйнятті їжею здоров'я людини у людини. Майбутні перспективні дослідження, що використовують заходи, пов'язані з дофаміном ПЕТ, представляють великий інтерес для дослідження того, як ендогенний дофамін, а також індивідуальні відмінності поведінки, пов'язані з їжею, можуть співвідноситись із коливанням маси тіла у людини.

Заява про фінансування

Цю роботу щедро фінансували гранти NIH DA20600, AG044292 і F32DA276840, а також стипендіати «Таніта». Фінансисти не брали ніякої ролі в розробці дослідження, збору та аналізу даних, ухваленні рішення про публікацію або підготовці рукопису.

посилання

1. Swinburn BA, Sacks G, Hall KD, McPherson K, Finegood DT та ін. (2011) Глобальна пандемія ожиріння: формується глобальними драйверами та місцевим середовищем. Ланцет 378: 804 – 814 [PubMed]
2. Заєць TA, Camerer CF, Rangel A (2009) Самоконтроль при прийнятті рішень включає модуляцію системи оцінки vmPFC. Science 324: 646 – 648 [PubMed]
3. Provencher V, Polivy J, Herman CP (2009) Сприйнята здоровість їжі. Якщо це здорово, ви можете їсти більше! Апетит 52: 340–344 [PubMed]
4. Гравій К, Дусет Е, Герман К.П., Померлео С., Бурла А.С. та ін. (2012) "Здоровий", "дієта" або "гедонічний". Як претензії на харчування впливають на сприйняття їжі та прийом їжі? Апетит 59: 877 – 884 [PubMed]
5. Johnson PM, Kenny PJ (2010) Дофамінові D2-рецептори в наркоманії, як дисфункція винагород, і компульсивне харчування у ожирілих щурів. Nat Neurosci 13: 635 – 641 [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
6. Szczypka MS, Kwok K, Brot MD, Marck BT, Matsumoto AM, et al. (2001) Виробництво дофаміну в хвостатих каскадах відновлює годування мишей з дефіцитом дофаміну. Нейрон 30: 819 – 828 [PubMed]
7. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD (2011) Нагорода, дофамін та контроль прийому їжі: наслідки для ожиріння. Тенденції Cogn Sci 15: 37 – 46 [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
8. Dunn JP, Kessler RM, Feurer ID, Volkow ND, Patterson BW та ін. (2012) Зв'язок потенціалу зв'язування рецепторів допаміну типу 2 з нейроендокринними гормонами натще і чутливістю до інсуліну при ожирінні людини. Догляд за діабетом 35: 1105 – 1111 [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
9. Ван Дж. Дж., Волков Н.Д., Логан Дж., Паппас Н.Р., Вонг СТ та ін. (2001) Дофамін мозку та ожиріння. Ланцет 357: 354 – 357 [PubMed]
10. Ziauddeen H, Farooqi IS, Fletcher PC (2012) Ожиріння та мозок: наскільки переконлива модель залежності? Nat Rev Neurosci 13: 279 – 286 [PubMed]
11. Cools R, Frank MJ, Gibbs SE, Miyakawa A, Jagust W та ін. (2009) Стрияльний дофамін прогнозує зворотне вивчення, що залежить від результатів, та його чутливість до введення дофамінергічних препаратів. J Neurosci 29: 1538 – 1543 [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
12. Охолоджує R, Gibbs SE, Міякава A, Jagust W, D'Esposito M (2008) Ємність робочої пам’яті прогнозує здатність синтезу дофаміну в смузі людини. J Neurosci 28: 1208 – 1212 [PubMed]
13. DeJesus O, Endres C, Shelton S, Nickles R, Holden J (1997) Оцінка фторованих аналогів m-тирозину як ПЕТ-візуалізаторів нервових терміналів дофаміну: порівняння з 6-fluoroDOPA. J Nucl Med 38: 630 – 636 [PubMed]
14. Eberling JL, Bankiewicz KS, O'Neil JP, Jagust WJ (2007) PET 6- [F] флуоро-Lm-тирозинові дослідження дофамінергічної функції у приматів людини та нелюдя. Передній Hum Neurosci 1: 9. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
15. Wilcox CE, Braskie MN, Kluth JT, Jagust WJ (2010) Поведінка переїдання та смугастий дофамін 6- [F] -Fluoro-Lm-Tyrosine PET. J Obes 2010. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
16. Barratt W (2006) Барраттський спрощений захід соціального статусу (BSMSS), що вимірює SES.
17. VanBrocklin HF, Blagoev M, Hoepping A, O'Neil JP, Klose M та ін. (2004) Новий попередник для одержання 6- [18F] фтор-Lm-тирозину ([18F] FMT): ефективний синтез та порівняння радіомаркування. Appl Radiat Isot 61: 1289 – 1294 [PubMed]
18. Jordan S, Eberling J, Bankiewicz K, Rosenberg D, Coxson P, et al. (1997) 6- [18F] фтор-Lm-тирозин: метаболізм, кінетика томографії позитронно-емісійної та 1-метил-4-феніл-1,2,3,6-тетрагідропіридинових уражень у приматів. Мозковий Res 750: 264 – 276 [PubMed]
19. Snow BJ (1996) Сканування ПЕТ-фтородопи при хворобі Паркінсона. Adv Neurol 69: 449–457 [PubMed]
20. Vingerhoets FJ, Snow BJ, Tetrud JW, Langston JW, Schulzer M та ін. (1994) Позитронно-емісійні томографічні докази прогресування дофамінергічних уражень, спричинених MPTP людини. Енн Нейрол 36: 765 – 770 [PubMed]
21. Mawlawi O, Martinez D, Slifstein M, Broft A, Chatterjee R та ін. (2001) Візуалізація мезолімбічної передачі дофаміну людини з позитронно-емісійною томографією: I. Точність та точність вимірювання параметрів D (2) рецептора у вентральній смузі. J Cereb Metab потоку крові 21: 1034 – 1057 [PubMed]
22. Logan J (2000) Графічний аналіз даних ПЕТ, застосованих до оборотних і незворотних трасерів. Nucl Med Biol 27: 661 – 670 [PubMed]
23. Patlak C, Blasberg R (1985) Графічна оцінка констант передачі крові в мозок за даними багаторазового поглинання. Узагальнення. J Cereb Metab потоку крові 5: 584 – 590 [PubMed]
24. Laakso A, Vilkman H, Bergman J, Haaparanta M, Solin O та ін. (2002) Статеві відмінності у здатності до стримінального пресинаптичного синтезу дофаміну у здорових осіб. Психіатрія біолу 52: 759 – 763 [PubMed]
25. Parker BA, Sturm K, MacIntosh CG, Feinle C, Horowitz M та ін. (2004) Співвідношення між прийомом їжі та візуальною аналоговою шкалою оцінок апетиту та інших відчуттів у здорових людей старшого та молодого віку. Eur J Clin Nutr 58: 212 – 218 [PubMed]
26. Заєць TA, Malmaud J, Rangel A (2011) Фокусування уваги на аспектах здоров'я продуктів змінює сигнали цінності в vmPFC та покращує вибір дієти. J Neurosci 31: 11077 – 11087 [PubMed]
27. Беррідж KC (2009) «Сподобався» та «бажаєш» нагороджувати їжею: субстрати мозку та ролі в харчових розладах. Фізіол Бехав 97: 537 – 550 [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
28. Goto Y, Otani S, Grace AA (2007) Інь та Ян вивільнення дофаміну: нова перспектива. Нейрофармакологія 53: 583 – 587 [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
29. Stice E, Yokum S, Burger KS, Epstein LH, Small DM (2011) Молодь, ризикована ожирінням, демонструє більшу активацію страйтальних та соматосенсорних областей до їжі. J Neurosci 31: 4360 – 4366 [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
30. Wallace DL, Vytlacil JJ, Nomura EM, Gibbs SE, D'Esposito M (2011) Брокриптин агоніста дофаміну по-різному впливає на фронто-смугасту функціональну сполучуваність під час робочої пам'яті. Передній Hum Neurosci 5: 32. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
31. Mengarelli F, Spoglianti S, Avenanti A, di Pellegrino G (2013) катодний tDCS над лівою префронтальною корою зменшує зміну переваг, спричинену вибором. Кортекс Цереба. [PubMed]
32. Katan MB, Ludwig DS (2010) Зайві калорії викликають збільшення ваги - але скільки? JAMA 303: 65 – 66 [PubMed]
33. Thanos PK, Michaelides M, Piyis YK, Wang GJ, Volkow ND (2008) Обмеження в їжі помітно збільшує дофаміновий D2-рецептор (D2R) у щурячої моделі ожиріння за оцінкою in vivo muPET-візуалізації ([11C] raclopride) та in- vitro ([3H] spiperone) авторадиография. Синапс 62: 50 – 61 [PubMed]