J Clin Endocrinol Metab. 2007 Aug;92(8):3278-84.
Haltia LT, Viljanen A, Parkkola R, Kemppainen N, JOne, Nuutila P, Kaasinen V.
nguồn
Khoa Thần kinh, Đại học Turku, PO Box 52, FIN-20521 Turku, Phần Lan. [email được bảo vệ]
Tóm tắt
Tóm tắt
Bối cảnh và mục tiêu:
Béo phì có liên quan đến một số bất thường về trao đổi chất. Các nghiên cứu gần đây cho thấy béo phì cũng ảnh hưởng đến chức năng não và là yếu tố nguy cơ đối với một số bệnh thoái hóa não. Mục tiêu của nghiên cứu này là kiểm tra tác động của việc tăng cân và giảm cân đối với cấu trúc chất xám và chất trắng trong não. Chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng sự khác biệt có thể thấy trong não của những người béo phì sẽ biến mất hoặc giảm đi sau một thời gian ăn kiêng chuyên sâu.
Phương pháp:
Trong phần I của nghiên cứu, chúng tôi đã quét hình ảnh cộng hưởng từ 16 nạc (chỉ số khối cơ thể trung bình, 22 kg / m2) và béo phì 30 (chỉ số khối cơ thể trung bình, 33 kg / m2) đối tượng khỏe mạnh. Trong phần II, các đối tượng béo phì 16 tiếp tục với chế độ ăn rất ít calo cho 6 wk, sau đó họ được quét lại. Khối lượng chất trắng và chất xám của não khu vực được tính toán bằng hình thái học dựa trên voxel.
Kết quả:
Khối lượng chất trắng lớn hơn ở những người béo phì, so với những người gầy ở một số vùng não cơ bản và những người béo phì cho thấy mối tương quan tích cực giữa khối lượng chất trắng trong cấu trúc não cơ bản và tỷ lệ eo / hông. Sự mở rộng chất trắng được phát hiện đã được đảo ngược một phần bằng chế độ ăn kiêng. Khối lượng chất xám trong khu vực không khác biệt đáng kể ở những người béo phì và người gầy, và chế độ ăn kiêng không ảnh hưởng đến chất xám.
Kết luận:
Cơ chế chính xác cho những thay đổi chất trắng được phát hiện vẫn chưa rõ ràng, nhưng nghiên cứu hiện tại chứng minh rằng béo phì và ăn kiêng có liên quan đến những thay đổi ngược lại trong cấu trúc não. Không loại trừ rằng sự mở rộng chất trắng trong béo phì có vai trò trong sự phát sinh thần kinh của các bệnh thoái hóa não.
ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC CHẤP NHẬN bởi những thay đổi trong thành phần cơ thể và tăng chất béo nội tạng và sc. Sự tích tụ mỡ trong cơ thể có liên quan đến nhiều bất thường về trao đổi chất, có thể dẫn đến các bệnh như tiểu đường loại 2, tăng huyết áp, đột quỵ và ung thư. Thay đổi hệ thống thần kinh trung ương trong béo phì ít được biết đến, mặc dù các nghiên cứu dịch tễ học cho thấy mối liên hệ giữa một số bệnh thoái hóa não và béo phì. Trọng lượng cơ thể tăng được biết đến là một yếu tố nguy cơ dẫn đến suy giảm nhận thức (1, 2) và bệnh Alzheimer (3) và sự liên quan giữa béo phì và mất trí nhớ không phụ thuộc vào các điều kiện comorid khác (4). Béo phì trung tâm cũng có thể liên quan đến nguy cơ mắc các rối loạn thần kinh khác, chẳng hạn như bệnh Parkinson (5). Các cơ chế sinh lý bệnh tiềm ẩn trong các mối quan hệ phức tạp này chưa được hiểu rõ, nhưng một mối liên hệ có thể có giữa bệnh béo phì và bệnh mất trí nhớ là sự phát triển của tình trạng kháng insulin và / hoặc đái tháo đường, ảnh hưởng đến nhận thức (1).
Do đó, các nghiên cứu liên quan đến bệnh thoái hóa não hỗ trợ cho ý kiến cho rằng béo phì có tác động tiêu cực đến chức năng não và có những nghiên cứu trên người chỉ ra sự khác biệt về chức năng trong não giữa người béo phì và người gầy. Các nghiên cứu hình ảnh với chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) và chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI) đã phát hiện ra rằng béo phì có liên quan đến sự thay đổi lưu lượng máu não và hóa học thần kinh. Một nghiên cứu về PET với [11C] raclopride đã chỉ ra rằng sự sẵn có của các thụ thể D2 dopamine não của những người rất béo phì bị giảm tỷ lệ với chỉ số khối cơ thể của họ (BMI) (6). Các nghiên cứu sử dụng PET và các biện pháp lưu lượng máu não khu vực đã cho thấy phản ứng não khác biệt với tình trạng bão hòa ở người béo phì và người gầy (7, 8) và một nghiên cứu fMRI đã chứng minh rằng việc uống glucose đường uống gây ra sự ức chế tín hiệu fMRI ở các bộ phận của vùng dưới đồi và phản ứng ức chế trung tâm này bị suy giảm rõ rệt ở những người béo phì (9). Một nghiên cứu khác của fMRI đã tiết lộ số lượng lớn hơn các khu vực kích hoạt não ở những người ăn đồ béo phì (so với những người ăn đồ nạc và những người ăn không nạc và béo phì) để đáp ứng với các kích thích thức ăn của thính giác và thính giác (10). Ngoài ra, một nghiên cứu trước đây với chụp cắt lớp phát xạ đơn photon cho thấy tiếp xúc trực quan với thực phẩm có liên quan đến sự gia tăng lưu lượng máu não khu vực của vỏ não tạm thời và bên phải ở phụ nữ béo phì nhưng không phải phụ nữ cân nặng bình thường (11). Một nghiên cứu cấu trúc gần đây với hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) và hình thái học dựa trên voxel (VBM) chỉ ra rằng những người béo phì có khối lượng chất xám não thấp hơn đáng kể ở con quay sau, operculum trước, putamen và gyrus trước giữa, so với nhóm của các đối tượng nạc và chỉ số BMI ở các đối tượng béo phì (nhưng không gầy) có liên quan tiêu cực với khối lượng chất xám của con quay hồi chuyển bên trái (12). Ngoài ra, một sự khác biệt về khối lượng chất trắng đã được phát hiện ở vùng lân cận của khối, trong đó các đối tượng béo phì có thể tích lớn hơn so với các đối tượng nạc.
Hầu hết các nghiên cứu hình ảnh não béo phì là so sánh nhóm tĩnh. Thông thường các nhóm đã được tách ra theo BMI và một biến hệ thống thần kinh trung ương được chọn, ví dụ lưu lượng máu khu vực, thụ thể dopamine hoặc khối lượng chất xám, được nghiên cứu theo cách cắt ngang. Theo hiểu biết của chúng tôi, không có phân tích dọc về chức năng não trong béo phì. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi quan tâm đến tác động của việc tăng và giảm cân đối với cấu trúc chất xám và chất trắng của não người. Phospholipids là thành phần chính của màng tế bào thần kinh và thần kinh đệm, và tham gia vào quá trình tu sửa màng và tổng hợp và truyền tín hiệu (13). Sự chuyển hóa của phospholipids não là một quá trình năng động, bị ảnh hưởng bởi, ví dụ, nồng độ trong huyết tương của các axit béo tự do. Khoảng 5% axit béo không ester hóa được chiết xuất từ máu khi nó đi qua não chuột và việc chiết xuất không phụ thuộc vào lưu lượng máu não (13). Béo phì đi kèm với sự dư thừa các axit béo tự do trong huyết tương mang lại sự tích tụ chất béo vào tế bào mỡ cũng như vào một số cơ quan. Do đó, chúng tôi đã đưa ra giả thuyết rằng những người béo phì có thể có sự khác biệt trong chuyển hóa chất béo trong não và tăng tích lũy chất béo trong chất trắng và điều này có thể phản ánh khối lượng chất trắng.
Nghiên cứu được thiết kế bao gồm hai phần: 1) so sánh não cắt ngang thông thường của các cá nhân béo phì và gầy và phân tích tương quan, và 2) theo dõi dọc của từng bộ não sau khi giảm cân nhanh chóng. Trong phần I, chúng tôi đã nghiên cứu sự khác biệt về khối lượng chất xám và chất trắng trong não giữa những người gầy và béo phì. Trong phần II, một quần thể cá thể béo phì (n = 16) từ phần đầu tiên đã bắt đầu chế độ ăn kiêng có hàm lượng calo rất thấp (VLCD) cho 6 wk, và lần quét não thứ hai sau khi họ đã giảm thành công trung bình bằng 12 %. Ăn kiêng được biết là có tác dụng có lợi, ví dụ, độ nhạy insulin và lipid huyết tương ở người béo phì (14) và giảm cân cũng liên quan đến việc giảm mức độ leptin huyết tương (15). Não, như một mô giàu lipid, cũng có thể bị ảnh hưởng khi giảm cân. Chúng tôi đã kiểm tra xem việc giảm cân có thể làm giảm thể tích não ở những người béo phì phù hợp với việc giảm mỡ trong toàn cơ thể hay không.
Đối tượng và phương pháp
Đối tượng và thiết kế nghiên cứu
Phần I.
Nghiên cứu bao gồm các đối tượng béo phì 30 (nam 12 và phụ nữ 18) và các đối tượng 16 nạc (tám nam và tám nữ). Những người gầy được định nghĩa là những người có BMI thấp hơn 26 kg / m2 và những người béo phì những người có BMI lớn hơn 27 kg / m2. Bệnh nhân bị rối loạn ăn uống, bệnh chuyển hóa, bệnh tim mạch, chức năng gan hoặc thận bất thường trước đây hoặc hiện tại, thiếu máu hoặc điều trị bằng corticosteroid đường uống đã được loại trừ. Các đặc điểm vật lý và trao đổi chất chính của các đối tượng được trình bày trong Bảng 1⇓. Những người béo phì có nồng độ glucose, insulin, leptin và axit béo tự do trong huyết tương cao hơn đáng kể (Bảng 1⇓). Văn bản đồng ý có được sau khi giải thích mục đích và rủi ro tiềm tàng của nghiên cứu cho các đối tượng. Quy trình nghiên cứu đã được phê duyệt bởi ủy ban đạo đức của Khu Y tế Tây Nam Phần Lan và được thực hiện theo các nguyên tắc của tuyên bố Helsinki.
Đặc điểm nhân khẩu học chính và giá trị phòng thí nghiệm (sau khi nhịn ăn) của các đối tượng nghiên cứu
Phần II.
Mười sáu đối tượng béo phì (bốn nam và nữ 12) từ phần I đã tham gia vào phần II, trong thời gian đó, họ được kê đơn VLCD (Bảng 2⇓). Tất cả các bữa ăn hàng ngày đã được thay thế bằng các sản phẩm VLCD trong một khoảng thời gian 6 wk (Nutrifast; Leiras Finland, Helsinki, Finland) (2.3 MJ, 4.5 g chất béo, 59 g protein và 72 g carbohydrate mỗi ngày). Được thêm vào Nutrifast, các đối tượng uống hàng ngày ít nhất là 2 lít nước hoặc nước ngọt không đường. Không có thay đổi trong hoạt động thể chất được cho phép. Chế độ ăn kiêng thường xuyên được kiểm soát bởi một y tá nghiên cứu có chuyên môn về dinh dưỡng. Sau chế độ ăn kiêng, có một giai đoạn phục hồi 1-wk với chế độ ăn uống tiêu chuẩn để tránh tình trạng dị hóa. MRI, đo nhân trắc học và đánh giá trong phòng thí nghiệm được lặp lại sau giai đoạn phục hồi. Các khối mô mỡ ở vùng bụng được đánh giá ở mức độ của đĩa đệm giữa L2 / L3 trước và sau khi ăn kiêng bằng phương pháp dựa trên MRI tiêu chuẩn (16).
Hình ảnh và phân tích dữ liệu
MRI thu được bằng máy quét Philips Gyroscan Intera 1.5 T CV Nova Dual (Philips, Best, Hà Lan). Bộ dữ liệu tiếng vang trường ba chiều nhanh (FFE) toàn bộ bộ não T1 được thu nhận trong mặt phẳng ngang (thời gian lặp lại = 25 msec, tiếng vang thời gian = 5 msec, góc lật = 30 °, số lần kích thích (NEX) = 1, và trường nhìn = 256 × 256 mm2), thu được ít nhất 160 các lát liền kề qua đầu. Hình ảnh được chuyển sang máy tính cá nhân và được chuyển đổi sang định dạng Phân tích bằng MRIconvert (http://lcni.uoregon.edu/∼jolinda/MRIConvert/) và phân tích bằng SPM2 (Bộ môn Thần kinh nhận thức của Wellcome, London, Vương quốc Anh; http // www.fil.ion.ucl.ac.uk / spm) và Matlab 6.5 (The MathWorks, Natick, MA). Giao thức VBM được tối ưu hóa được áp dụng cho hình ảnh (17). Trước khi phân tích VBM, một đánh giá trực quan lâm sàng về hình ảnh MR đã được thực hiện bởi một nhà thần kinh học có kinh nghiệm (RP). Một đối tượng người gầy cao tuổi có một vùng thắt lưng nhỏ gần vỏ não trái; không có kết quả có ý nghĩa lâm sàng nào được quan sát thấy ở bất kỳ đối tượng nào.
Templates
Các mẫu tùy chỉnh đã được tạo để tạo điều kiện cho việc chuẩn hóa và phân đoạn tối ưu các lần quét MRI của các đối tượng béo phì và gầy. Việc tạo mẫu được thực hiện bằng cách sử dụng phần mở rộng hộp công cụ cho thuật toán phân đoạn của SPM2 (Christian Gaser, Đại học Jena, Jena, Đức; http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm/). Các mẫu được xây dựng vì độ tương phản của các lần quét MRI hiện tại có thể khác với mẫu hiện có, nhân khẩu học của đối tượng hiện tại có thể khác với các mẫu được sử dụng để tạo mẫu hiện có và mỗi máy quét giới thiệu tính không đồng nhất và không đồng nhất cụ thể. Do đó, các mẫu được xây dựng trong nỗ lực giảm khả năng sai lệch đối với một nhóm trong quá trình chuẩn hóa không gian (18).
Tối ưu hóa VBM
Sau khi tạo các mẫu dành riêng cho nghiên cứu, giao thức được tối ưu hóa đã được áp dụng cho dữ liệu gốc (17). Giao thức VBM được tối ưu hóa cải thiện chuẩn hóa không gian bằng cách sử dụng hình ảnh chất xám và mẫu chất xám thay vì hình ảnh T1 giải phẫu. Giao thức được tối ưu hóa cũng bao gồm dọn dẹp các phân vùng bằng cách áp dụng các hoạt động hình thái và điều chế tùy chọn các phân vùng để bảo toàn tổng lượng tín hiệu. Bởi vì chúng tôi chủ yếu quan tâm đến sự khác biệt về thể tích trong béo phì hơn là sự khác biệt về nồng độ, chúng tôi đã chọn sử dụng điều chế bổ sung trong giao thức VBM của mình. Cắt bỏ chuẩn hóa không gian là 25 mm, chuẩn hóa phi tuyến trung bình đã được sử dụng và giao thức liên quan đến các lần lặp phi tuyến 16. Các hình ảnh được điều chế đã được làm mịn bằng chiều rộng đầy đủ 12-mm ở mức tối đa một nửa (FWHM) hạt nhân Gaussian đẳng hướng. Trong các nghiên cứu trước đây, VBM được tối ưu hóa đã được xác nhận hợp lệ và kỹ thuật phân loại mô được sử dụng trong VBM đã mang lại kết quả tái sản xuất cao (17).
Phân tích sinh hóa
Nồng độ glucose huyết tương được xác định nhân đôi bằng phương pháp glucose oxyase (máy phân tích Analox GM9; Analox Dụng cụ, London, Vương quốc Anh). Huyết sắc tố glycosyl hóa được đo bằng phương pháp sắc ký lỏng protein nhanh (MonoS; Pharmacia, Uppsala, Thụy Điển). Nồng độ insulin trong huyết tương được đo bằng fluoroimmunoassays kháng thể kép (Autodelfia; Wallac, Turku, Phần Lan). Cholesterol toàn phần và cholesterol lipoprotein mật độ cao được đo bằng phương pháp enzyme tiêu chuẩn (Roche phân tử sinh hóa, Mannheim, Đức) bằng máy phân tích hoàn toàn tự động (Hitachi 704; Hitachi, Tokyo, Nhật Bản). Cholesterol lipoprotein mật độ thấp trong huyết thanh được tính theo phương trình Friedewald (19). Axit béo tự do trong huyết thanh được xác định bằng phương pháp enzyme (phương pháp peroxidase acyl-CoA synthase-acyl-CoA oxyase; Wako Chemicals, Neuss, Đức). Leptin huyết tương được phân tích với RIA (Linco, St. Charles, MO). Trong phần I, dữ liệu từ các xét nghiệm máu, chu vi vòng eo và tỷ lệ vòng eo / hông không có sẵn từ bốn đối tượng nạc và dữ liệu leptin bị thiếu từ một đối tượng béo phì.
Phân tích thống kê
Dữ liệu được điều chỉnh, được làm mịn được phân tích bằng ánh xạ tham số thống kê (SPM2) bằng mô hình tuyến tính tổng quát. Thay đổi thể tích được kiểm tra bằng cách phân tích dữ liệu điều chế. Bởi vì trong quá trình điều chế, chúng tôi đã kết hợp hiệu chỉnh thay đổi âm lượng gây ra bởi bình thường hóa không gian, nên phù hợp để bao gồm tổng thể tích nội sọ (TIV) như một hiệp phương sai để loại bỏ bất kỳ phương sai nào do sự khác biệt về kích thước đầu. TIV được tính toán bằng hàm get_globals của SPM2. Số lượng voxels trong mỗi khoang mô được tính toán và tổng hợp.
Đối với phân tích thống kê, các voxels có giá trị chất xám hoặc trắng nhỏ hơn 0.1 đã được loại trừ để tránh các hiệu ứng cạnh có thể xảy ra xung quanh đường viền giữa chất xám và chất trắng. Sự khác biệt giữa các đối tượng béo phì và nạc đã được kiểm tra với phân tích hiệp phương sai sử dụng tình dục và TIV như các hiệp phương sai. Các phân tích tương quan giữa các biện pháp vật lý / trao đổi chất và khối lượng chất trắng / xám của não được thực hiện với phân tích hồi quy bội bằng cách sử dụng giới tính và TIV như các hiệp phương sai. Hiệu quả của việc ăn kiêng đối với chất trắng và chất xám đã được thử nghiệm với cặp t thử nghiệm trong SPM2. Các phân tích tương quan cho phần II được thực hiện với hồi quy đơn giản bằng cách tính toán các hình ảnh delta (quét 1 - quét 2) và các giá trị delta cho các biện pháp vật lý và trao đổi chất. Ngưỡng chiều cao trong phân tích SPM được đặt ở P = 0.01 và ngưỡng phạm vi 50 voxels. Tiện ích không gian MNI (Sergey Pakhomov, Viện Hàn lâm Khoa học Nga, St. Petersburg, Nga) đã được sử dụng để giải thích SPM và xác định nhãn giải phẫu phù hợp. Mức ý nghĩa thống kê được đặt ở mức voxel - đã hiệu chỉnh P <0.01 [đã sửa cho nhiều phép so sánh sử dụng tỷ lệ phát hiện sai (FDR)]. Dữ liệu được trình bày dưới dạng phương tiện (sd), trừ khi có chỉ định khác.
Kết quả
Khối lượng não khu vực trong các đối tượng nạc và béo phì (phần I)
Khối lượng chất trắng não tương đối lớn hơn đã được quan sát thấy ở các đối tượng béo phì, so với các đối tượng nạc, ở một số khu vực: gyri thái dương cao, trung bình và kém; thạch cao fusiform; parahippocampal gyrus; thân não; và tiểu não (tất cả các phát hiện song phương) (Hình 1⇓, A và B). Trong bản đồ não SPM, các voxel tiếp giáp với sự khác biệt nhóm đáng kể về khối lượng chất trắng tương đối đã hợp nhất tạo thành hai cụm [35,901 voxel, voxel đỉnh (tại 6 mm, −23 mm, −29 mm), FDR đã sửa P = 0.006; Các voxel 16,228, voxel đỉnh (ở 52 mm, −18 mm, −28 mm), FDR đã sửa P = 0.006] (Bảng 3⇓). Các đối tượng tinh gọn không có khối lượng chất trắng lớn hơn, so với các đối tượng béo phì, ở bất kỳ vùng não nào. Nghĩa (sd) khối lượng chất trắng toàn cầu là 0.486 lít (0.063) ở những người béo phì và 0.458 lít (0.044) ở những người gầy (TIV đã sửa P =
A, Các khu vực trong đó các đối tượng béo phì cho thấy khối lượng chất trắng lớn hơn, so với các đối tượng nạc. Các bản đồ tham số thống kê được vẽ trên trung bình T1 MRI của toàn bộ mẫu nghiên cứu (n = 46). Thanh màu biểu thị giá trị thống kê T. Lưu ý sự phân bố đối xứng của các cụm trong thùy thái dương và thân não. Kết quả quan trọng được trình bày, FDR đã sửa P = 0.006. B, Khối lượng chất trắng của nam (hình vuông) và nữ (vòng tròn) các đối tượng trong một cụm chiếm các phần của thùy thái dương và chi trái (16,228 voxels), được biểu diễn dưới dạng hàm của tỷ lệ vòng eo và vòng hông. Lưu ý khối lượng chất trắng thấp hơn trong các đối tượng có tỷ lệ eo / hông thấp hơn.
Vị trí của sự khác biệt đáng kể trong khu vực về khối lượng chất trắng trong phần I và phần II của nghiên cứu
Một mối tương quan tích cực đã được nhìn thấy giữa khối lượng chất trắng và tỷ lệ eo / hông ở nhóm béo phì ở thùy thái dương, thân não và tiểu não (như trên). Ngoài ra, mối tương quan tương tự đã được nhìn thấy ở các phần của thùy limbic và chẩm (nhân lentiform và gyps chẩm giữa). Các khu vực này hình thành hai cụm có tương quan đáng kể [59,340 voxels, voxel đỉnh (ở 33 mm, −53 mm, −47 mm), FDR đã sửa P = 0.008; Các voxel 7,269, voxel đỉnh (tại 43 mm, −48 mm, −21 mm), FDR đã sửa P = 0.008]. Tuổi không tương quan đáng kể với tỷ lệ eo / hông (r = 0.21, P = 0.28). Một mối liên quan tích cực khác ở những người béo phì được phát hiện giữa khối lượng chất trắng và nồng độ axit béo tự do trong huyết thanh. Điều này rất có ý nghĩa trong cụm chiếm các phần của thùy thái dương và chẩm trái (10,682 voxels, voxel đỉnh (ở 43 mm, −49 mm, −18 mm), FDR đã sửa P = 0.004]. Không có mối tương quan đáng kể nào được nhìn thấy giữa khối lượng chất trắng và BMI. Trong nhóm nạc, không thấy mối tương quan đáng kể nào giữa các biện pháp vật lý hoặc trao đổi chất và khối lượng khu vực.
Không có sự khác biệt đáng kể về mặt thống kê về khối lượng chất xám giữa các đối tượng béo phì và người gầy, mặc dù đối tượng nạc có khối lượng chất xám lớn hơn theo xu hướng ở một số vùng não nhất định như gyri cingulation, gyri trán trung gian và trung gian, thân não và tiểu não ( FDR đã sửa P = 0.025). Nghĩa (sd) khối lượng chất xám toàn cầu là 0.752 lít (0.070) ở những người béo phì và 0.734 lít (0.074) ở những người gầy (TIV đã sửa P =
Hiệu quả của chế độ ăn kiêng (phần II)
Sáu tuần ăn kiêng VLC gây ra giảm cân đáng kể ở tất cả các đối tượng béo phì [11 (3.4) kg, phạm vi 6.6 Thẻ 19 kg] và giảm khối lượng mỡ và mỡ nội tạng ở vùng bụng (Bảng 2⇓). Việc giảm cân có liên quan đến việc giảm huyết áp, cholesterol, leptin và huyết sắc tố glycosyl hóa (Bảng 2⇓), nhưng không có thay đổi đáng kể nào được thấy ở nồng độ glucose và insulin huyết tương lúc đói.
Ảnh hưởng của chế độ ăn kiêng đến các biện pháp vật lý và giá trị phòng thí nghiệm (sau khi nhịn ăn)
Ăn kiêng giảm khối lượng chất trắng toàn cầu: 0.498 lít (0.051) trước và 0.488 lít (0.048) sau khi ăn kiêng (P = 0.002). Khối lượng chất trắng trong khu vực giảm ở thùy thái dương trái (fusiform gyrus; parahippocampal gyrus; và kém hơn, trung gian và gyri thái dương vượt trội) P = 0.009] (Hình 2⇓, A và B, và Bảng 3⇑). Ngoài ra, việc giảm chất trắng đạt mức ý nghĩa cấp xu hướng trong một số cụm khác (FDR đã sửa P giá trị giữa 0.03 và 0.07). Không có cấu trúc não nào cho thấy sự gia tăng khối lượng chất trắng sau khi ăn kiêng. Những thay đổi về chất xám toàn cầu hoặc khu vực là không đáng kể (P > 0.28).
A, Vùng não trong đó các đối tượng béo phì cho thấy giảm đáng kể khối lượng chất trắng sau khi 6 ăn kiêng. Các bản đồ tham số thống kê được vẽ trên T1 MRI trung bình của mẫu phụ ăn kiêng (n = 16). Thanh màu biểu thị giá trị thống kê T, FDR đã sửa P = 0.009. B, Ảnh hưởng của chế độ ăn kiêng đến khối lượng chất trắng riêng lẻ trong cụm thể hiện ở A. Squares, Đối tượng nam; vòng tròn, đối tượng nữ.
Thảo luận
Nghiên cứu này chứng minh rằng các đối tượng béo phì có khối lượng chất trắng lớn hơn ở một số vùng não cơ bản, so với các đối tượng nạc. Khi các đối tượng béo phì được điều trị bằng VLCD cho 6 wk, sự giảm khối lượng chất trắng toàn cầu và khối lượng chất trắng khu vực ở thùy thái dương trái đã được tìm thấy. Khối lượng chất xám toàn cầu và khu vực là tương tự giữa các nhóm và không thay đổi bằng chế độ ăn kiêng.
Khối lượng chất trắng tăng lên gần đây đã được phát hiện trong vùng lân cận của các đối tượng béo phì nghiêm trọng (BMI 39.4) (12). Trong nghiên cứu đó, khối lượng chất xám thấp hơn ở những người béo phì ở một số vùng não và có mối liên hệ nghịch đảo giữa BMI và khối lượng chất xám trong con quay sau sinh trái ở những người béo phì nhưng không phải là người gầy. Chúng tôi không phát hiện ra sự khác biệt đáng kể về chất xám giữa các đối tượng gầy và béo phì, mặc dù có một số vùng não trong đó các đối tượng béo phì cho thấy khối lượng chất xám thấp hơn theo xu hướng so với người gầy (P = 0.025). Bởi vì các đối tượng trong nghiên cứu hiện tại ít béo phì hơn so với những đối tượng trong nghiên cứu trước đó (12), có thể là béo phì mãn tính nghiêm trọng hơn ảnh hưởng đến chất xám cùng với chất trắng.
Trong nghiên cứu hiện tại, khối lượng chất trắng lớn hơn trong nhóm béo phì đã được nhìn thấy ở các vùng song phương cơ bản, và sự mở rộng chất trắng có liên quan đến tăng tỷ lệ vòng eo / hông (điều chỉnh giới tính) nhưng không phải là BMI. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng sự phân phối, thay vì lượng mỡ trong cơ thể có liên quan đến những thay đổi về trao đổi chất (20, 21, 22). Tỷ lệ eo / hông dường như tốt hơn BMI trong việc đánh giá nguy cơ mắc các bệnh tim mạch và bất thường chuyển hóa ở phụ nữ trước và sau mãn kinh (23). Ngoài ra, có bằng chứng từ một nghiên cứu lớn gần đây (n = 27,007), tỷ lệ eo / hông cho biết thêm thông tin tiên lượng về nguy cơ tim mạch ở phụ nữ ở mọi cấp độ BMI và nam giới có cân nặng bình thường (24). Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đã thấy một mối tương quan tích cực điều chỉnh giới tính mạnh mẽ giữa tỷ lệ eo / hông và khối lượng chất trắng. Điều này cho thấy chất trắng não có thể liên quan nhiều hơn đến sự tích tụ mỡ bụng hơn là mỡ cơ thể cho mỗi gia nhập. Tuy nhiên, trong não, tổng kích thước lớn của các cụm cho thấy mối quan hệ có thể chung chung hơn và ít khu vực cụ thể hơn. Một cách giải thích có thể là sự gia tăng chất béo nội tạng có liên quan đến sự tích tụ chất béo trong myelin trung tâm trong toàn bộ não.
Nghiên cứu hiện tại cũng cho thấy mối liên quan tích cực giữa nồng độ axit béo tự do trong huyết thanh và khối lượng chất trắng của não ở thùy thái dương và chẩm trái ở những người béo phì và những người béo phì cho thấy nồng độ axit béo tự do trong huyết thanh cao hơn đáng kể. Do đó, một lời giải thích cho sự khác biệt về chất trắng trong béo phì có thể là sự chuyển hóa và tích lũy lipid bất thường trong não. Các nghiên cứu trước đây với động vật gặm nhấm đã chỉ ra rằng sự chuyển hóa ở vùng dưới đồi của các axit béo có thể thay đổi hành vi cho ăn và mức độ hạ đồi của acyltransferase-coenzyme chất béo chuỗi dài A có thể được tăng lên bằng cách tăng cường ester hóa lưu thông hoặc lipid trung tâm và / hoặc bằng cách ức chế cục bộ oxy hóa lipid (25). Những phát hiện của nghiên cứu hiện tại cùng với kết quả nghiên cứu trên động vật cho thấy rằng thừa axit béo trong béo phì có thể dẫn đến chuyển hóa lipid bệnh lý trong não và điều này có thể ảnh hưởng đến cả khối lượng chất trắng của não và chức năng não trong việc điều tiết thức ăn lượng ăn vào. Mặt khác, mặc dù sự khác biệt về khối lượng được phát hiện phù hợp với giả thuyết nghiên cứu, họ không trực tiếp chứng minh rằng béo phì đi kèm với sự tích tụ chất béo trong não. Để xác nhận giả thuyết, các nghiên cứu trong tương lai nên cung cấp thêm bằng chứng cho thấy sự chuyển hóa axit béo trong não bị thay đổi ở người béo phì.
Cần lưu ý rằng mặc dù VBM có thể phát hiện chính xác sự thay đổi âm lượng khu vực, nhưng nó không cung cấp bất kỳ manh mối nào về tác nhân gây bệnh. Do đó, sự mở rộng khối lượng chất trắng trong béo phì không nhất thiết liên quan đến mô mỡ hoặc myelin. Về lý thuyết, tình trạng hydrat hóa cá nhân có thể ảnh hưởng đến thể tích chất trắng vì việc thiếu lượng chất lỏng cho 16 h đã được báo cáo là làm giảm thể tích não bằng 0.55% (26). Tuy nhiên, các đối tượng gầy và béo phì tuân theo các hướng dẫn nhịn ăn giống hệt nhau trước khi chụp MRI và có các giá trị hematocrit máu bình thường (và tương tự) (có nghĩa là 41% trong nhóm nạc, 42% trong nhóm béo phì). Thứ hai, những phát hiện được chọn lọc theo vùng và chủ yếu nằm ở vùng não cơ bản. Trong phần can thiệp, các đối tượng béo phì đã trải qua chế độ ăn uống tiêu chuẩn 1-wk trước khi chụp MRI lần thứ hai, có lẽ đã bình thường hóa trạng thái cân bằng chất lỏng. Họ cũng có giá trị hematocrit máu bình thường trước và sau khi ăn kiêng (39 vs. 37%, tương ứng), cho thấy rằng không có thay đổi đáng kể về trạng thái hydrat hóa.
Ăn kiêng được biết là cải thiện độ nhạy insulin và hồ sơ lipid huyết tương (14), do đó ngăn ngừa bệnh đi kèm liên quan đến béo phì. Ảnh hưởng của chế độ ăn kiêng lên cấu trúc não chưa được nghiên cứu trước đây. Việc giảm chất trắng gây ra do ăn kiêng trong phần II của nghiên cứu hiện tại kết hợp với kết quả của phần I cho thấy rằng cả tăng cân mãn tính và giảm cân nhanh đều có liên quan đến chất trắng não. Nó vượt ra ngoài phạm vi của nghiên cứu này để nghiên cứu ý nghĩa lâm sàng của sự thay đổi thể tích chất trắng trong béo phì. Chúng tôi không thể trả lời liệu những thay đổi cấu trúc não được báo cáo là chính hay phụ. Tuy nhiên, trên cơ sở nội địa hóa các phát hiện trong chất trắng giàu myelin (với việc bảo quản chất xám), chúng tôi suy đoán rằng những thay đổi đã được chứng minh là thứ yếu, phản ánh sự tích tụ chất béo. Chúng tôi đã không liên quan đến sự thay đổi chất trắng trong chế độ ăn kiêng với thay đổi trong các biện pháp vật lý hoặc trao đổi chất, mặc dù mối quan hệ mức độ xu hướng giữa giảm chất trắng và giảm mỡ nội tạng bụng (liên quan đến chất béo sc) đã được nhìn thấy. Tuy nhiên, kết quả không cho thấy sự thay đổi chất trắng trung tâm là một sự kiện biệt lập trong việc tăng cân và giảm cân mà là các quần thể được nghiên cứu của các đối tượng béo phì 30 (phần I) và các đối tượng béo phì 16 (phần II) có thể quá nhỏ cho các phân tích tương quan với các biến thể lớn. Cuối cùng, do các lỗi đăng ký và làm mịn có thể xảy ra, có thể hình dung rằng mặc dù phần lớn các khác biệt quan sát được phản ánh sự thay đổi chất trắng, không thể loại trừ rằng một số tín hiệu chất xám được bao gồm trong tổng tín hiệu.
Để kết luận, chúng tôi đã trình bày dữ liệu chỉ ra rằng béo phì có liên quan đến việc mở rộng khối lượng chất trắng của não. Mối quan hệ quan trọng nhất đã được nhìn thấy giữa tỷ lệ giữa eo và hông và chất trắng. Trong phân tích theo chiều dọc, kết quả đã chứng minh co rút chất trắng não sau khi ăn kiêng ngắn hạn. Mặc dù các nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ ra rằng nguy cơ mắc bệnh thoái hóa não tăng lên ở những người béo phì, nhưng ý nghĩa lâm sàng của các chất trắng ở đây cho thấy sự thay đổi của bệnh béo phì và chế độ ăn kiêng vẫn chưa rõ ràng. Các nghiên cứu trong tương lai có thể được thiết kế để nghiên cứu vai trò của sự tích tụ chất béo trung tâm và sự bất thường của chất trắng trong quá trình thoái hóa thần kinh.
Lời cảm ơn
Chúng tôi cảm ơn Tiến sĩ Paul Maguire (Đại học Groningen, Groningen, Hà Lan) vì sự hỗ trợ vô giá trong phân tích hình ảnh. Chúng tôi cũng cảm ơn các nhân viên của Trung tâm PET Turku vì sự hỗ trợ lành nghề của họ trong các kỳ thi.
Chú thích
Công trình này được hỗ trợ bởi Học viện Phần Lan (Quyết định 104334), Bệnh viện Trung tâm Đại học Turku và Quỹ Đại học Turku.
Thông tin tiết lộ: LTH, AV, RP, NK, JOR, PN và VK không có gì để khai báo.
Xuất bản lần đầu trực tuyến Tháng 5 29, 2007
Chữ viết tắt: BMI, Chỉ số khối cơ thể; FDR, tỷ lệ phát hiện sai; fMRI, MRI chức năng; MRI, chụp cộng hưởng từ; Chụp cắt lớp phát xạ PET, positron; TIV, tổng thể tích nội sọ; VBM, hình thái dựa trên voxel; VLCD, chế độ ăn rất ít calo.
- Nhận được Tháng 11 13, 2006.
- Được chấp nhận Có thể 23, 2007.
dự án
Các bài viết có trích dẫn bài này
;