Дезінфіковане прийом їжі у підлітках, що страждають ожирінням, пов'язаний з скороченням орбітуфронтального обсягу та дисфункцією виконавців (2011)

L Maayan,^{2,4 *} C Hoogendoorn,^1* V Пот,¹ та А. Конвіт^1,3,4

ЗВ'ЯЗОК ДО ПОВНОГО ВИВЧЕННЯ

Ожиріння (Срібна весна). 2011 липень; 19 (7): 1382 – 1387.

¹ Кафедра психіатрії Медичної школи Нью-Йоркського університету, 550 First Avenue, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 10016, США.

² Кафедра дитячої психіатрії, Медицинська школа університету Нью-Йорка, 550 First Avenue, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 10016, США.

³ Кафедра медицини, Медицинська школа університету Нью-Йорка, 550 First Avenue, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10016, США.

⁴ Інститут психіатричних досліджень Натана Клайн, 140 Old Orangeburg Rd. Оранжбург Нью-Йорк 10962, США

У дорослих ожиріння пов'язане з дезабійованим харчуванням, зменшенням обсягу сірої коркової речовини та зниженням працездатності за когнітивними оцінками. Набагато менше відомо про ці взаємозв'язки в підлітковому віці, і не існує досліджень, що оцінюють поведінкові, когнітивні та нейроструктурні заходи в одній групі учасників дослідження. Це дослідження вивчало взаємозв'язок між ожирінням, виконавчою функцією, дезінфікуванням та обсягами мозку у відносно здорової молоді. Учасники включали 54 ожирілих та 37 худорлявих підлітків. Учасники отримали когнітивний акумулятор, анкети харчової поведінки та магнітно-резонансну томографію (МРТ). Нейропсихологічні оцінки включали завдання, спрямовані на функцію лобової частки. Поведінки харчування визначали за допомогою опитувальника з трьома факторами їжі (TFEQ), а структурні МРТ проводили в системі МРТ 1.5 T Siemens Avanto (Сіменс, Ерланген, Німеччина) для визначення обсягів сірого речовини в мозку. Схудлі та ожирілі підлітки відповідали віку, років освіти, статі та соціально-економічному статусу. Відносно худорлявих підлітків, учасники ожиріння мали значно вищі рейтинги дезінфікування на TFEQ, нижчу ефективність когнітивних тестів та менший обсяг орбітофронтальної кори. Дезінсекція значно корелює з індексом маси тіла, оцінкою Stroop Color-Word і об'ємом орбітофронтальної кори. Це перший звіт цих асоціацій у підлітків і вказує на важливість кращого розуміння асоціацій між нейроструктурним дефіцитом та ожирінням.

Ключові слова: ожиріння, підлітки, розшарування, МРТ, лобова частка, пізнання, орбітофронтальна кора

Вступ

Поширеність дитячого та підліткового ожиріння в США збільшилася більш ніж утричі з моменту 1970. Хоча останні дані свідчать про те, що дитяче ожиріння, можливо, зрівнялося, нинішні високі показники прогнозують насущну проблему охорони здоров'я, пов’язану з серцево-судинними та ендокринними захворюваннями (1).

Дезінфекція в харчовій поведінці, яка характеризується частково як схильність їсти умовно-патогенно у відповідь на екологічні ознаки, давно асоціюється з ожирінням як у молоді, так і у дорослих (2). Пов'язана недостатність контролю над споживанням калорій, що призводить до можливого ожиріння, може виникнути на кількох рівнях мозку, включаючи гіпоталамус (3) та, згідно з останніми роботами, в корі головного мозку (4). Ряд функціональних досліджень нейровізуалізації худорлявих та ожирілих осіб як у голодному, так і у годуваному станах показав кілька кіркових областей, включаючи передній цингулат, медіальну префронтальну (5), інсула, задній cingulate, скроневий та орбітофронтальний корки (6) бути різно активованими залежно від рівня ситості та ІМТ, що говорить про їх участь у регуляції споживання калорій. Розуміння OFC як ключової сфери в гальмуванні поведінки тягнеться до справи Фінеаса Гежа, нещасного 19^th століття залізничник, який пережив аварію, ймовірно, пошкодив його орбітофронтальну кору, що призвело до зміни особистості та підвищення імпульсивності (7).

Нейроструктурні результати також були співвіднесені з індексом маси тіла (ІМТ). У невеликому дослідженні жінок 55 років і старше, в яких використовувалася морфометрія на основі вокселів (VBM), ІМТ негативно співвідносився з обсягами сірої речовини в декількох лобових областях, включаючи лівий орбітофронтальний, правий нижній фронтальний і правий доцентральний гірі на додаток до інших регіонів, включаючи правий мозочок, а також велику праву задню область, що охоплює парахіпокампа, веретеноподібну та мовну гірі (8). Більш широке дослідження дорослих 1,428 виявило негативну кореляцію серед чоловіків між ІМТ та загальною сірою речовиною, а також специфічними ділянками мозку, такими як двосторонні медіальні скроневі частки, потиличні частки, лобові частки, прекунез, середній мозок та передня доля мозочка (9). Інше дослідження VBM показало, що у дорослих людей з ожирінням спостерігається нижча щільність сірої речовини в таких областях, як лобовий оперкулум, середня лобова звивина, постцентральна звивина, а також путімен (10). Наша група описала нейроструктурні порушення серед ожирілих підлітків із цукровим діабетом типу 2 (T2DM) (26), але, наскільки нам відомо, жоден дефіцит не був описаний серед молоді з ожирінням без T2DM.

На додаток до структурних висновків, когнітивні оцінки показали, що функціонування виконавчої влади та гальмування реакцій можуть бути порушені як у дорослих, так і у підлітків, страждаючих ожирінням. Одне дослідження, що використовувало позитронно-емісійну томографію (ПЕТ) та когнітивні тести, виявило, що у дорослих людей зменшено базовий показник префронтального метаболізму глюкози, а також зменшилась ефективність у завданні Stroop, тест на вибіркове увагу та виконавчу функцію11). Інші дослідження виконавчої функції та гальмування відповідей у ​​дорослих показали негативну зв’язок цих змінних з ІМТ (12-14). Крім того, надзвичайно ожирілі підлітки демонструють зниження функціонування виконавчих завдань порівняно з нормативними даними (15).

Ми висловлювали гіпотезу, що згідно з попередніми висновками, використовуючи опитувальник, що їсть три фактори (TFEQ), підлітки, що страждають на ожиріння, матимуть більш високі рейтинги самостійного повідомлення про заборону поведінки в харчовій поведінці. Ми також висловлювали гіпотезу, що у підлітків із ожирінням будуть нижчі показники оцінок виконавчої функції та зниження цілісності нейроструктурних заходів лобової частки (об'єм сірої речовини на основі МРТ, а також регіональний об'єм мозку). Крім того, ми заявляли, що дезінфекція на TFEQ буде негативно пов'язана з когнітивними показниками у відповідних областях, а також з вимірюваннями на основі МРТ ділянок мозку, що беруть участь у гальмуванні відповідей та виконавчому контролі.

Методи

Учасники та процедури

Дев'яносто один юнак (14-21р / рік), 37 худих (ІМТ <25 кг / м² або співвідношення талії та зросту <0.5) та 54 ожирінням (ІМТ≥30 кг / м² або> 95 процентилів на ІМТ для віку та статі) брав участь у дослідженні. Вісімдесят один із них (36 худорлявих, 45 страждають ожирінням) отримав МРТ. Десять підлітків не отримували МРТ з наступних причин: двоє не дотримувались призначень, один був вагітним, і ми вирішили помилитися з точки зору безпеки, один не міг терпіти МРТ (клаустрофобія), а шість мали ІМТ> 50 кг / м² і перевищив розмір корпусу, який міг би вмістити сканер.

Худі учасники мали середній вік 17.3 ± 1.6 років та ожиріння 17.5 років ± 1.6 років. Дві групи також узгоджувались за роками освіти, статтю та соціально-економічним статусом, і всі вони знаходились у когнітивно нормальному діапазоні. Докази неврологічних, медичних (крім дисліпідемії, інсулінорезистентності від T2DM, полікістозних яєчників або гіпертонічної хвороби), або психіатричних (включаючи депресію та зловживання алкоголем чи іншими речовинами) виключали людей із участі у дослідженні. T2DM також виключив осіб від участі. Учасники та їхні батьки дали письмову інформовану згоду та отримали компенсацію за свій час та незручності. Протокол дослідження був затверджений Інституційною оглядовою колегією Нью-Йоркського університету.

Усім учасникам дослідження було взято пробу крові після взяття на годину 10 години для оцінки рівня глюкози, інсуліну, ліпідів та маркерів запалення (висока чутливість С-реактивного протеїну; hs-CRP). Глюкозу вимірювали за допомогою методу глюкозооксидази (VITROS 950 AT, Amersham, England), інсулін за допомогою хемілюмінесценції (Advia Centaur, Bayer Corporation), а CRP вимірювали в плазмі за допомогою ферментативного імуноферментного аналізу (Vitros CRP слайд, Ortho Clinical Diagnostics). Чутливість до інсуліну оцінювали за допомогою моделі оцінки гомеостазу резистентності до інсуліну (HOMA-IR).

Оцінювання

Нейропсихологічна оцінка

Ми провели широку оцінку нейрокогнітивних функцій, включаючи інтелектуальні досягнення, недавню пам’ять, робочу пам’ять, увагу та виконавчу функцію. Ми припустили, що існуватимуть відмінності у функціях лобової частки між худими та ожирілими підлітками, і тому обмежили наш аналіз нейрокогнітивними тестами, які відображають цілісність лобової частки та непорушні виконавчі функції, а саме Тест контрольованого усного слова (COWAT), Частини тесту на вивчення слідів & B, Завдання Stroop, Індекс уваги / концентрації широкомасштабної оцінки навчання та пам'яті (WRAML) та Індекс робочої пам'яті WRAML. За винятком WRAML та Stroop, які надають стандартні оцінки, скориговані віком, подаються необроблені бали. Всі призначені тести є стандартними нейропсихологічними інструментами, докладно описаними в інших місцях (16).

Опитувальник, що їсть три фактори (TFEQ)

Характеристики харчової поведінки оцінювали за допомогою TFEQ. TFEQ - це прилад з предметом 51, що складається з трьох підшкалів, що вимірюють стриманість (тобто, когнітивний контроль харчової поведінки; елементи 21), дезінфікування (тобто сприйнятливість до прийому їжі у відповідь на емоційні фактори та сенсорні сигнали; елементи 16) та голод (тобто сприйнятливість до їжі у відповідь на почуття голоду; предмети 14). TFEQ вводили приблизно через годину після обіду суб'єктам.

Придбання МРТ та аналіз зображень

Усі досліджувані були досліджені в одній і тій же системі 1.5 T Siemens Avanto MRI, яка має отвір діаметром 65 дюйма і таблицю, придатну для фізичної особи 400. Ми придбали зважене на намагнічування T1 підготовлене швидке градієнтне ехо-зображення (MPRAGE; TR 1300 мс; TE 4.38 мс; TI 800 мс; FOV 250 × 250; товщина зрізу 1.2 мм; NEX 1; кут відкидання 15 °; розмір матриці 256 × 256; корональні шматочки 192).

WM / GM об'ємний аналіз

Просторова нормалізація та сегментація зображень MPRAGE використовувала автоматизовані процедури, як описано в (17) програмне забезпечення статистичного параметричного відображення (SPM5). Зображення MPRAGE вперше були виправлені на предмет нерівномірності сигналу та просторово нормалізовані до стандартного шаблону T1 Montreal Neurological Institute. Використовуючи алгоритм класифікації тканин в SPM5, ми сегментували нормалізовані зображення MPRAGE на їх розділи сірої речовини (GM), білої речовини (WM) та спинномозкової рідини (CSF), які представляють собою карти, що представляють ймовірність класифікації кожного вокселя GM, WM або CSF. Ці сегментовані розділи були згодом нормалізовані у відповідних стандартних шаблонах. На додаток до проведення оцінки всього мозку та враховуючи, що мієлінізація лобової частки ще під час підліткового віку триває, ми використали два різних шаблони, щоб отримати область інтересу (ROI) у лобовій частці. Це були автоматичні анатомічні маркування SPM (AAL) (18) шаблон і наш опублікований надійний метод парцеляції лобової частки (19). Шаблон AAL був використаний для отримання загальної лобової частки, передньої ділянки черепа і орбітофронтальної області. Наш власний метод парцеляції був використаний для отримання префронтальної області (лобова частка мінус додаткова моторна область). Ми кількісно визначили пропорції обсягів WM, GM, CSF у всьому мозку та лобових областях на рівні випадку, спочатку зіставивши регіони на кожен сегментований розділ, а потім усереднюючи значення для суб'єктів для кожної з двох груп.

Статистичний аналіз

Ми провели двосторонні незалежні зразки t-тестів, що вивчали групові відмінності в демографічних показниках, ендокринних даних, когнітивних даних та обсягах мозку, а також кореляцію Пірсона між показником дезінгібування TFEQ та ІМТ, кольоровим балом слова Stroop та обсягом сірої речовини орбітофронтальної кори. Дані, що перевищували 2 стандартні відхилення від середнього значення для групи для цієї змінної, були виключені. Враховуючи, що існує індивідуальна мінливість регіональних об’ємів мозку, пов’язаних із загальним розміром голови, ми вимірювали розмір внутрішньочерепного склепіння (ICV) кожного індивіда та використовували значення ICV для регулювання регіональних об’ємів мозку. Отже, щоб забезпечити порівняння з іншими дослідженнями та дати читачеві уявлення про розмір досліджуваних областей мозку, таблиця, що описує регіональні обсяги мозку, показує необроблені (нерезульталізовані) обсяги. Однак статистичне порівняння та значимість та розмір ефекту для усіх представлених зображень використовували скориговані (залишкові) обсяги мозку.

результати

Демографічні та ендокринні дані

Предметні групи відповідали за віком, статтю, шкільною оцінкою та соціально-економічним статусом Холлінгсхеда (SES). Ожирілі учасники, за визначенням, вищі ІМТ, і, як очікувалося, також мали більш високий систолічний та діастолічний кров'яний тиск, рівень інсуліну та глюкози натще (але все в нормоглікемічному діапазоні), а також гомеостатичну модель оцінки резистентності до інсуліну (HOMA-IR ), тригліцериди, холестерин ліпопротеїдів низької щільності (ЛПНЩ) та високо-чутливий С-реактивний білок (СРБ). Ожирілі суб'єкти також мали значно нижчі рівні ліпопротеїдів високої щільності (ЛПВЩ). Будь ласка зверніться до Таблиця 1.

Опитувальник, що їсть три фактори

Підлітки, що страждають ожирінням, набрали значно вищих показників, ніж худі учасники, за коефіцієнтом дезінгібіції опитувальника з трьох факторів харчування (6.85 ± 3.55 проти 3.91 ± 1.96, р <0.000, d (d) Коена = 1.07), а також за фактором голоду (6.60 ± 3.37 проти 4.68 ± 2.84, p = 0.008, d = 0.81) та коефіцієнт когнітивного стримування (9.19 ± 4.30 проти 6.78 ± 4.11, p = 0.012, d = 0.57). Зверніть увагу, що ми повторили ці аналізи для підмножини 81 учасника з МРТ, і результати по суті залишились незмінними (дані не наведені).

Пізнавальні заходи

Відносно худорлявих підлітків, ожирілі підлітки мали гірші пізнавальні показники у кожному завданні лобової частки, найбільш вираженим для Stroop (міра гальмування) та індексу робочої пам’яті WRAML, навіть коли ми контролювали прогнозований IQ. Будь ласка зверніться до Таблиця 2.

Оскільки суб'єкти 10 не отримали оцінку МРТ (детальніше про це зверніться до розділу учасників та процедур вище), ми повторили наш аналіз для підгрупи підлітків 81, у яких була проведена МРТ, і напрям та значення когнітивних результатів залишилися незмінними (дані не показаний).

Візуалізація мозку

Об'єм сірої лобової частки (у кубічних сантиметрах) зменшився, хоча не на рівні статистичної значущості, серед підлітків із ожирінням (265.3 ± 29.5 проти 269.6 ± 26.7; резидуалізований 0.00369 ± 0.018312 проти −0.00609 ± 0.014076, p = 0.139, d = 0.35). Зверніть увагу, що хоча абсолютні відмінності між цими обсягами були невеликими, аналізи проводилися після резиденлізації до ІСС, а значення значущості та розміри ефекту відображають ці аналізи. Крім того, щоб контролювати можливий вплив віку на розвиток лобного та мозкового обсягів, ми повторно оцінили наші аналізи, які змінювались у залежності від віку. Ми виявили значно менші обсяги сірої речовини для ожиріння в орбітофронтальній корі (32.3 ± 3.68 проти 33.3 ± 3.99; резидуалізований 0.00781 ± 0.024944 проти −0.01227 ± 0.018947, p = 0.005, d = 0.66). Різниці в групі OFC були незмінними після контролю на систолічний артеріальний тиск або HOMA-IR. Інші регіони мозку, що оцінювались, включаючи префронтальну кору та передню цингулатну кору, не суттєво відрізнялися між учасниками ожиріння та худими. Співвідношення за віком не змінило жодного з цих відносин.

Асоціації

Ми виявили значні зв'язки між TFEQ та когнітивними показниками, показниками ІМТ та обсягом МРТ. Зокрема, показник коефіцієнта дезінгібування на TFEQ показав значну кореляцію з ІМТ (r (81) = 0.406, p <0.001), шкалою Stroop Color-Word (r (77) = −0.272, p = 0.017) та OFC сірим об'єм речовини (r (71) = -0.273, p = 0.021). Для подальшого розуміння взаємозв'язку між обсягом OFC та дезінгібіцією ми досліджували зв'язок окремо для двох груп. Ми виявили, що не було зв'язку між дезінгібіцією та обсягом OFC для людей із ожирінням (r (40) = -0.028, p = 0.864), тоді як існувала сильна асоціація для худої групи (r (31) = -0.460, p = 0.009). Асоціації між показником коефіцієнта дезінгібування та ІМТ та Stroop залишались значущими для підгрупи осіб з МРТ (дані не наведені).

Обговорення

Як і очікувалося, ожиріння підлітків мали значно вищі рейтинги розслаблення, голоду та когнітивної обмеженості на TFEQ. Хоча більш високий рівень когнітивної стриманості серед підлітків, що страждають ожирінням, на перший огляд здавався б протиінтуїтивним, він відповідає описаній моделі "жорсткої стриманості", в якій людина з обмеженою їжею та когнітивною обмеженістю може в деяких ситуаціях обмежувати їжу, але в інших сильно переїдати. (20).

Наші нові нейроструктурні результати серед ожирілих підлітків відповідають результатам літератури для дорослих (8, 9) демонстрація зменшення обсягу сірої речовини У нашому підлітковому зразку ці зменшення були найбільш помітними для орбітофронтальної кори, області мозку, важливої ​​для контролю імпульсів, але також показали слабку тенденцію для цілої лобової частки. Ми припускаємо, що більш тонкі скорочення обсягу, які існують в інших регіонах мозку серед ожирілих підлітків, можуть насправді досягати статистичної значущості у розширеній вибірці.

Для цього звіту важливо, що ми виявили, що група з надлишковою вагою має не тільки більш високі показники дезінхікації на TFEQ, але і нижчу ефективність когнітивних тестів, що відображають функції мозку, які вважаються центральними для поведінкового гальмування, навіть при контролі на IQ. З областей лобової частки та функцій, які ми вимірювали, нас особливо зацікавило встановлення взаємозв'язку між фактором дезінфекції TFEQ та OFC, областю мозку, що дуже важливо для пригнічення поведінки (контроль імпульсу). Ми вибрали Stroop, оскільки це єдине з наших завдань лобової частки (включаючи ті, що торкаються виконавчих функцій), яке спеціально перевіряє здатність гальмувати автоматизовані реакції. Це пряма когнітивна паралель поведінкової (фактор дезінфекції TFEQ) та області мозку (OFC), яка також бере участь у гальмуванні автоматичних реакцій. Наш інтерес полягав у тому, щоб визначити функціональну (Stroop порівняно з іншими фронтальними завданнями, які не вимірюють гальмування відповіді) та анатомічну (OFC) специфіку наших висновків та їх зв'язок із фактором дезінфекції TFEQ.

Ми також виявили значну асоціацію між показниками коефіцієнта дезінбації та обсягом ІМТ та OFC. Коли взаємозв'язок між дезінсікацією та обсягом OFC був вивчений окремо у худорлявих та ожирілих учасників, ми виявили сильну негативну асоціацію лише для худної групи. Можливо, що ожиріння вже відчували критичний рівень дезінфекції (який, як ми показали, асоціюється з ІМТ), внаслідок чого додаткове дезінфекція не так чітко відображається на подальших змінах в OFC, але, можливо, в різних регіонах мозку або мережах, які не оцінюються як частина цього дослідження. Іншою можливістю для цих різних висновків для кожної з двох вагових груп є те, що, враховуючи, що групи ожиріння мають більш високий ступінь схвалення предметів, вони можуть бути більш чутливими до питань соціальної бажаності, і тому вони можуть мати менше шансів повністю повідомити про ступінь їх поведінкові розлади в їжі, гальмуючи асоціацію в цій групі. Нарешті, можливо також, що обмеження діапазону, а саме явища кореляцій зменшуються, коли дисперсія зменшується, як це відбувається, коли ми ділимо наш зразок на два, може впливати на наші результати.

Незважаючи на те, що в нашому дослідженні виявляється, що дезінсекція поведінки при годівлі пов'язана зі зменшенням функціонування виконавчої влади та обсягів лобової сірої речовини, характер поперечного перерізу нашої конструкції не дозволяє вирішити питання спрямованості чи причинності. Зважаючи на це, існує декілька правдоподібних теорій щодо спрямованості цих об'єднань.

Одна з можливостей полягає в тому, що первинний структурний або функціональний дефіцит мозку призводить до дезінфікованого харчування та зниження нейрокогнітивної функції. Цей аргумент частково підтримується роботою, що демонструє депресію в харчовій поведінці, щоб передбачити збільшення споживання калорій (21) і ожиріння (22). Це також відповідає функціональній роботі із зображеннями, демонструючи, що люди, які у відповідь на візуалізований прийом смачної їжі виявляють слабку активацію схем нагородження мозку, мають підвищений ризик для майбутнього збільшення ваги (23); можливо, їм потрібен більший стимул (більше їжі), щоб отримати таку ж нагороду.

Іншим можливим поясненням є те, що структурний дефіцит мозку, як показаний у цьому дослідженні, є наслідком ожиріння та пов'язаної з ним резистентності до інсуліну. Цю можливість підтримує 24-річне поздовжнє дослідження, що показує підвищення ІМТ, починаючи в середньому віці, що корелює зі зменшенням обсягу скроневої частки в подальшому житті (24). Підтримка цього порядку - це наша власна робота у дорослих, де ми виявляємо, що обсяги гіпокампа були пов'язані з порушеннями толерантності до глюкози (25), а також у підлітків з T2DM, де ми виявляємо когнітивні порушення та зменшення обсягів лобової частки та мікроструктурної цілісності білої речовини (26). Ми вважаємо, що пов’язана з ожирінням інсулінорезистентність, виявлена ​​нашою групою підлітків із зайвою вагою, може сприяти зниженню функціональної функції та структурному дефіциту. Ми описали можливу модель цих ефектів (27), в якому ми припускаємо, що інсулінорезистентність пов'язана зі зниженням реактивності судин головного мозку, пов'язаною з ендотеліальною дисфункцією. Ми знаємо, що під час активації мозку, як це відбувається при виконанні пізнавального завдання, спостерігається посилення синаптичної активності в області мозку, що займається. У нормальному мозку це призводить до регіональної вазодилатації і, таким чином, збільшення доступності глюкози до цього регіону для підтримки підвищеного когнітивного попиту (28). Тому реактивність судин, яка є невід'ємною частиною добре регульованого мозкового кровотоку, є ключовою для підтримки оптимального нейронного середовища під час активації мозку (29). Дослідження, що показують ендотеліальну дисфункцію у дітей з ожирінням, ще до розвитку діабету (30), надалі підтримує цю передумову. Крім того, у наших підлітків, що страждають ожирінням, підвищений маркер С-реакційного запалення (СРБ) був підвищений. У дослідженнях, що вивчали великі групи дорослих, дослідники виявили підвищення рівня запальних цитокінів як передбачуваних медіаторів зниження когнітивного стану у людей з метаболічним синдромом (31-34). Можливий механізм цих пізнавальних ефектів забезпечується даними на тваринах, що демонструють, що надлишкові запалення цитокінів можуть знижувати довготривалу потенціацію (ЛТП), процес, який розуміється як важливий при консолідації пам'яті в гіпокампі. Запальні цитокіни також можуть спричинити порушення нейрогенезу та нейропластичності, процеси життєво важливі для формування пам’яті та підтримання структурної нервової цілісності.

Третя можливість полягає в тому, що ці ефекти є двонаправленими, внаслідок чого поведінкова дезінхікація схиляє до ожиріння, що може негативно впливати на ділянки мозку, відповідальні за виконавчу функцію та гальмування споживання калорій, тим самим спричиняючи порочний цикл дисфункції. Ця третя можливість може допомогти пояснити, чому людям так важко схуднути, як тільки вони набралися.

Нас заохочує той факт, що серед небагатьох регіонів мозку, які ми оцінили, найпомітнішим зменшенням обсягу серед підлітків з ожирінням було OFC - область мозку, яка виявилася як важлива при гальмуванні поведінки як у тварин, так і у людей. Наші результати, включаючи зниження продуктивності когнітивних тестів, які, як вважають, вимагають неушкодженого OFC, у поєднанні зі зменшенням обсягу в цій області, пов’язаним з дезінвізією поведінки, вказують на його ймовірне значення для збільшення ваги.

Це дослідження має чіткі обмеження. По-перше, це поперечний переріз, який не дозволяє нам коментувати чітку причинність. По-друге, враховуючи наш порівняно невеликий обсяг вибірки, ми обмежили свої виміри областями мозку, які, як було встановлено в попередніх дослідженнях, або були пов'язані з ожирінням або розладом, або ті, для яких у нас були вагомі теоретичні причини вважати, що вони можуть бути задіяні. Отже, можливо, є й інші ділянки мозку, які ми не оцінювали, які також можуть бути задіяні. Третім обмеженням нашого дослідження є те, що ми маємо лише поточну вагу учасників, і ми не можемо коментувати тривалість ожиріння; зразок, який ми вивчали, може мати значну варіабельність тривалості ожиріння та пов'язаної з ним інсулінорезистентності. Тим не менше, наше дослідження має значні переваги, включаючи ретельне узгодження між групами, проведені багатовимірні оцінки та неупереджені методи МРТ, використані для аналізу даних МРТ.

Щоб краще зрозуміти описані тут проблеми, майбутня робота повинна довго оцінювати суб'єктів, відстежуючи розвиток ожиріння протягом часу, одночасно вимірюючи когнітивні, поведінкові та нейроструктурні зміни. Крім того, наше розуміння може бути також покращене за допомогою дослідження, розробленого з метою вивчення наслідків успішного лікування ожиріння (наприклад, баріатрична хірургія), і, таким чином, з'ясувати, чи є деякі з цих дефіцитів оборотними. Крім того, в майбутній роботі слід оцінити інші можливі супутні фактори, такі як про- та протизапальні цитокіни, а також використовувати більш чутливі методи МРТ, такі як дифузійне тензорне зображення (ДТІ).

Подяки

Дослідження було підтримано грантами Національних інститутів здоров'я R21 DK070985 та RO1 DK083537 та, частково, підтримкою грантів1UL1RR029893 від Національного центру науково-дослідних ресурсів. Автори хочуть визнати дітей та родини, які брали участь у цьому дослідженні, а також По Лай Яу та Валентина Полякова у зборі та обробці даних та допомогу Елісон Ларр у підготовці цього рукопису.

Виноски

Фінансові розкриття:

Жоден з інших авторів не має розкривати фінансові / конфліктні інтереси

посилання

1. Огден CL, Керролл MD, Flegal KM. Високий показник маси тіла за віком серед американських дітей та підлітків, 2003-2006. JAMA. 2008; 299: 2401 – 5. [PubMed]

2. Stunkard AJ, Messick S. Трифакторний опитувальник їжі для вимірювання дієтичної обмеженості, дезінбації та голоду. J Психосом Рез. 1985; 29: 71 – 83. [PubMed]

3. Schwartz MW, Woods SC, Porte D, Jr., Seeley RJ, Baskin DG. Контроль прийому їжі центральною нервовою системою. Природа. 2000; 404: 661 – 71. [PubMed]

4. Korner J, Leibel RL. Їсти чи не їсти - як кишечник розмовляє з мозком. N Engl J Med. 2003; 349: 926–8. [PubMed]

5. Martin LE, Holsen LM, Chambers RJ та ін. Нейронні механізми, пов'язані з мотивацією їжі у дорослих та здорової ваги. Ожиріння (Срібна весна) 2010; 18: 254 – 60. [PubMed]

6. Del Parigi A, Gautier JF, Chen K та ін. Нейровізуалізація та ожиріння: відображення реакцій мозку на голод і ситості у людини за допомогою позитронно-емісійної томографії. Енн Нью-Йорк Акад. Наук. 2002; 967: 389 – 97. [PubMed]

7. Дамасіо Н, Грабовський Т, Франк Р, Галабурда А.М., Дамасіо А.Р. Повернення Фінеаса Гейджа: підказки про мозок з черепа відомого пацієнта. Наука. 1994; 264: 1102 – 5. [PubMed]

8. Вальтер К, Birdsill AC, Гліскій Е.Л., Райан Л. Структурні відмінності мозку та когнітивне функціонування, пов'язані з індексом маси тіла у літніх жінок. Картковий мозок Хама. 2010; 31: 1052 – 64. [PubMed]

9. Taki Y, Kinomura S, Sato K та ін. Зв'язок між індексом маси тіла та об'ємом сірої речовини у здорових людей 1,428. Ожиріння (Срібна весна) 2008; 16: 119 – 24. [PubMed]

10. Панаконуллі Н, Дель Парігі А, Чен К, Ле ДС, Рейман Е. М., Татаранні Пенсільванія. Відхилення мозку в ожирінні людини: морфометричне дослідження на основі вокселів. Нейроімідж. 2006; 31: 1419 – 25. [PubMed]

11. Volkow ND, Wang GJ, Telang F, et al. Зворотна асоціація між ІМТ та префронтальною метаболічною активністю у здорових дорослих. Ожиріння (Срібна весна) 2009; 17: 60 – 5. [PMC безкоштовна стаття][PubMed]

12. Еліас М.Ф., Еліас П.К., Салліван Л.М., Вольф П.А., Д'Агостіно Р.Б. Зниження когнітивних функцій за наявності ожиріння та гіпертонії: дослідження серця Фраммінгема. Int J Obes Relat Metab Disord. 2003; 27: 260–8. [PubMed]

13. Gunstad J, Paul RH, Cohen RA, Tate DF, Spitznagel MB, Gordon E. Підвищений індекс маси тіла пов'язаний з виконавчою дисфункцією у здорових дорослих людей. Compr Психіатрія. 2007; 48: 57 – 61. [PubMed]

14. Вальдштейн С.Р., Катцель Л.І. Інтерактивні відносини центрального проти загального ожиріння та артеріального тиску до когнітивної функції. Int J Obes (Лондон) 2006; 30: 201 – 7. [PubMed]

15. Lokken KL, Boeka AG, Austin HM, Gunstad J, Harmon CM. Докази виконавської дисфункції у надзвичайно ожирілих підлітків: пілотне дослідження. Surg Obes Relat Dis. 2009; 5: 547 – 52. [PubMed]

16. Лезак М.Д., Гоулсон Д.Б., Лорінг Д.В., Ханна Х.Й., Фішер Дж. Нейропсихологічна оцінка. Oxford University Press; Нью-Йорк: 2004.

17. Хороший CD, Scahill RI, Fox NC та ін. Автоматична диференціація анатомічних закономірностей в мозку людини: валідація з дослідженнями дегенеративних деменцій. Нейроімідж. 2002; 17: 29 – 46. [PubMed]

18. Tzourio-Mazoyer N, Landeau B, Papathanassiou D та ін. Автоматизоване анатомічне маркування активацій в СПМ з використанням макроскопічної анатомічної розсилки однофактного мозку МРТ МРТ. Нейроімідж. 2002; 15: 273 – 89. [PubMed]

19. Convit A, Wolf OT, de Leon MJ та ін. Об'ємний аналіз переднефронних областей: результати старіння та шизофренії. Психіатрія Рез. 2001; 107: 61 – 73. [PubMed]

20. Westenhoefer J, Broeckmann P, Munch AK, Pudel V. Когнітивний контроль харчової поведінки та дезінфікуючого ефекту. Апетит. 1994; 23: 27 – 41. [PubMed]

21. Yeomans MR, Leitch M, Mobini S. Імпульсивність асоціюється з дезінбацією, але не стримуючим фактором з опитувальника, що їсть три фактори. Апетит. 2008; 50: 469 – 76. [PubMed]

22. Hays NP, Bathalon GP, ​​McCrory MA, Roubenoff R, Lipman R, Roberts SB. Харчова поведінка корелює збільшення дорослої ваги та ожиріння у здорових жінок у віці 55-65 y. Am J Clin Nutr. 2002; 75: 476 – 83. [PubMed]

23. Stice E, Yokum S, Bohon C, Marti N, Smolen A. Відповідальність схеми нагородження їжею прогнозує майбутнє збільшення маси тіла: зменшення ефектів DRD2 та DRD4. Нейроімідж. 2010; 50: 1618 – 25. [PubMed]

24. Gustafson D, Lissner L, Bengtsson C, Bjorkelund C, Skoog I. Спостереження за індексом маси тіла та атрофією головного мозку у 24 році. Неврологія. 2004; 63: 1876 – 81. [PubMed]

25. Convit A, Wolf OT, Tarshish C, de Leon MJ. Знижена толерантність до глюкози пов'язана з поганою працездатністю пам’яті та атрофією гіпокампи серед нормальних літніх людей. Proc Natl Acad Sci США A. 2003; 100: 2019 – 22. [PMC безкоштовна стаття][PubMed]

26. Yau PL, Javier DC, Ryan CM та ін. Попередні докази ускладнень мозку у ожирілих підлітків із цукровим діабетом типу 2. Діабетологія. 2010

27. Конвіт А. Зв'язок між когнітивними порушеннями інсулінорезистентності: пояснювальна модель. Старіння нейробіолу. 2005; 26 (Suppl 1): 31 – 5. [PubMed]

28. Benton D, Parker PY, Donohoe RT. Поступ глюкози в мозок і когнітивне функціонування. J Biosoc Sci. 1996; 28: 463 – 79. [PubMed]

29. Drake CT, Iadecola C. Роль нейронної сигналізації в контролі мозкового кровотоку. Мозговий Ланг. 2007; 102: 141 – 52. [PubMed]

30. Karpoff L, Vinet A, Schuster I та ін. Аномальна реактивність судин у спокої та фізичні навантаження у ожирілих хлопців. Eur J Clin Invest. 2009; 39: 94 – 102. [PubMed]

31. Dik MG, Jonker C, Comijs HC та ін. Внесок компонентів метаболічного синдрому у пізнання у літніх людей. Догляд за діабетом. 2007; 30: 2655 – 60. [PubMed]

32. Робертс Р.О., Геда Ю.Е., Нопман Д.С. та ін. Метаболічний синдром, запалення та ненемастичний легкий когнітивний порушення у літніх людей: дослідження на основі населення. Розлад Альцгеймера Діс. 2009

33. Sweat V, Starr V, Bruehl H та ін. С-реактивний білок пов'язаний із зниженням когнітивних показників у жінок із надмірною вагою та ожирінням. Запалення. 2008; 31: 198 – 207. [PMC безкоштовна стаття][PubMed]

34. Яффе К, Каная А, Ліндквіст К та ін. Метаболічний синдром, запалення та ризик когнітивного зниження. JAMA. 2004; 292: 2237 – 42. [PubMed]