多巴胺D2 / 3受体在非肥胖健康男性背部壳体和体重指数中的不对称性（2015）

Exp Neurobiol。 2015 Mar; 24（1）：90-4。 doi：10.5607 / en.2015.24.1.90。 Epub 2015 Jan 21。

Cho SS1, 尹EJ1, 金SE2.

  • 1首尔国立大学盆唐医院核医学科，首尔国立大学医学院，城南463-707，韩国。
  • 2首尔国立大学盆唐医院核医学科，首尔国立大学医学院，城南463-707，韩国。 ; 首尔国立大学汇聚科学与技术研究生院跨学科研究系，韩国首尔151-742。 ; 高级融合技术研究所，韩国水原443-270。

抽象

多巴胺能系统参与食物摄入的调节，这对于维持体重至关重要。 我们研究了2非肥胖健康男性受试者中纹状体多巴胺（DA）D3 / 25受体可用性与体重指数（BMI）之间的关系[11C] raclopride和正电子发射断层扫描。 没有 [11C]左旋和右半球纹状体亚区（背侧尾状核，背核和腹侧纹状体）的raclopride结合潜力（BP）值（DA D2 / 3受体可用性的测量值）与BMI显着相关。 然而，左右不对称指数之间存在正相关关系[11背壳和BMI中的C] raclopride BP（r = 0.43，p <0.05），表明相对于非肥胖个体，右背壳中的BMI越高与受体利用率越高有关。 目前的结果，结合以前的发现，也可能暗示了非肥胖个体食物摄入调控的神经化学机制。

关键词： 多巴胺，纹状体，体重指数，不对称

引言

食物摄入与个体体型（即瘦与肥胖）密切相关，并且应该通过饥饿感来调节，以维持体内平衡的自然状态。 下丘脑被认为是控制食物消耗的核心大脑结构[1]。 然而，当有足够的食物时，饮食行为主要是由食物的奖赏价值引起的，如味道或质量[2和异常的饮食行为似乎与多巴胺（DA）调节的共同奖励途径更相关[3].

增加体重是多巴胺能调节缺乏的后果之一，抑郁症状和体重指数（BMI）的关联证明了这一点[4和深部脑刺激后体重增加[5和多巴胺能药物[6帕金森氏病患者。 肥胖受试者中纹状体DA D2 / 3受体的利用率降低，这与BMI成反比[7]。 这些数据表明多巴胺能缺乏在病理性进食行为和肥胖中的作用。

健康大脑半球之间的解剖，功能和代谢不对称已被广泛接受[8,9]。 最近，人们越来越关注神经化学不对称及其与神经精神疾病如压力的关联[10]和认知下降[11] 已经汇报过。 虽然一些研究表明多巴胺能功能与BMI在病理性饮食行为和肥胖方面存在联系[12,13]，多巴胺能系统如何与非肥胖受试者的BMI个体差异相关，这在很大程度上是未知的。 此外，很少有研究试图测试多巴胺能不对称性和BMI之间可能的关联。

本研究旨在确定纹状体亚区域DA D2 / 3受体可用性与非肥胖受试者BMI不对称性的关系[11C] raclopride，DA D2 / 3受体放射性配体和正电子发射断层扫描（PET）。

材料和方法

主题

通过广告招募非肥胖健康男性。 我们排除了有癫痫，头部损伤和抑郁症等神经或精神疾病史的人。 BMI，以体重（kg）/身高计算2 (m2），是在招募过程中获得的，并且肥胖个体定义为BMI> 30 kg / m2，被排除在外。 二十五名非肥胖健康男性受试者（平均（±SD）年龄23.3±2.9 y [18-29 y];平均体重指数22.0±2.5 [17.6-28.0];平均体重67.5±8.5 kg [54.0-85.0 kg ]）在签署书面知情同意书后参加了研究（表1）。 所有科目都是右撇子。 五名受试者是吸烟者，他们被要求在扫描前不改变吸烟习惯。

表1    

受试者人口统计

PET扫描

使用西门子ECAT EXACT 47 PET扫描仪（CTI / Siemens，Knoxville，TN，USA）在15受试者或GE Advance PET扫描仪（GE Medical Systems，Waukesha，WI，USA）在10受试者中获得PET扫描。 两个扫描仪的图像采集协议相同，并且使用每个扫描仪的制造商推荐的参数重建图像。 我们将所有主题的图像分析为一个池。 在10-min传输扫描后，[11C] raclopride在48-ml注射器（平均活性29.3±16.8 mCi）中递送，并通过计算机操作的泵以固定的时间表给药：在0时，在21 min下给予推注剂量的1 ml，然后输注速率降至0.20 ml / min并保持剩余时间。 推注至输注速率比（K.碗）是105分钟。 该方案是根据Watanabe及其同事开发的优化程序选择的，已知该方法在放射性配体注射开始后约30 min内建立平衡状态是最佳的[14].

在120 min的三维模式中收集发射数据，作为增加持续时间的30连续图像帧（3×20 s，2×1 min，2×2 min，1×3 min和22×5 min）被记录。 使用Siemens ECAT EXACT 47 PET扫描仪获得的PET图像使用Shepp-Logan滤光片（截止频率= 0.35 mm）重建，并以128×128矩阵显示（像素尺寸= 2.1×2.1 mm，切片厚度为3.4毫米）。 使用Hanning滤波器（截止频率= 128 mm），在128×1.95矩阵（像素尺寸= 1.95×4.25 mm，切片厚度为4.5 mm）中重建来自GE Advance PET扫描仪的图像。

图像分析

使用2-3 min的PET图像评估静息状态DA D30 / 50受体可用性[11C] raclopride注射，在此期间放射性配体的结合达到平衡。 在此期间的四个PET框架通过与MNI模板的自动特征匹配进行重新对准并与用于单独MR图像的配准相加并转换成标准化立体定位空间。 [11C] Raclopride结合电位（BP）作为DA D2 / 3受体可用性的量度以体素方式计算以产生参数BP图像，使用小脑作为参考区域，如（C）素-Ccb）/Ccb [15]，其中C.素 是每个体素和C中的活动cb 是小脑的平均活动。 在左右纹状体亚区（背壳核，背侧尾状纹和腹侧纹状体）上的高分辨率脑MR图像（Colin脑）的冠状切片上手动绘制感兴趣区域（ROI）。 ROI的界限是根据以前开发的方法划定的[16]。 使用这些ROI，从个体BP图像中提取纹状体亚区域的BP值（图。 1）。 此外，BP的不对称指数（AIBP）计算为每个纹状体亚区的（右 - 左）/（右+左），因此正值表示更高的AIBP 在相对于左侧的右侧。 [的关系]11C] raclopride BP和AIBP 使用与SPSS 16.0（芝加哥，伊利诺伊州）的双尾Pearson相关性测试BMI。

图。 1    

参数示例[11C]一个受试者中的raclopride BP图像（左侧;转换为MNI标准空间）和纹状体的预定义ROI图（右图）。

成果

[11C]六个纹状体亚区中任一个的Raclopride BP与BMI无显着相关性（r = -0.25，p = 0.23位于左背壳核; r = -0.14，p = 0.52位于右背壳核; r = -0.22左背侧尾状核p = 0.30;右背侧尾状核r = -0.18，p = 0.40;左腹侧纹状体r = -0.18，p = 0.40;右腹侧r = -0.19，p = 0.36纹状体）。 然而，AI之间存在显着的正相关BP 在背壳和BMI中（r = 0.43，p <0.05）（图。 2），表明较大的BMI与右侧背核壳体相对于左侧的D2 / 3受体可用性较高有关。 AIBP 背侧尾状纹和腹侧纹状体与BMI无显着相关性（背侧尾状核r = 0.01，p = 0.98;腹侧纹状体r = -0.13，p = 0.53）。

图。 2    

人工智能之间的关系BP 和背壳中的BMI。 BP的不对称指数（AIBP）计算为（右-左）/（右+左），因此正值表示右侧的AIBP相对于左侧更高（r = 0.43，p <0.05;两尾 ...

讨论

在本研究中，我们检测了纹状体亚区域DA D2 / 3受体可用性与非肥胖健康男性受试者BMI不对称性的关系[11C] raclopride PET。 在我们的非肥胖受试者中，纹状体D2 / 3受体可用性与BMI之间没有直接关系。 这与Wang等人的报告一致。 [7]使用[11C] raclopride PET。 尽管他们发现肥胖个体中纹状体D2受体可用性与BMI之间存在负相关，但在非肥胖对照中未观察到这种相关性。 然而，我们发现BMI与非肥胖受试者背部壳核中D2 / 3受体可用性的左右不对称性相关。

作为习惯学习和奖励系统的一部分，纹状体是多巴胺能神经元回路的核心结构，其介导食物和其他奖励的增强作用，包括人类滥用的药物。 报道了食物动机中背侧和腹侧纹状体之间的功能差异。 背侧纹状体的作用对于摄食行为本身及其愉悦性更为重要[13腹侧纹状体对食物暗示和给定食物刺激的预期水平更敏感[17]。 另外，小鼠研究[12]以及人类[18]建议DA在背侧和腹侧纹状体中调节食物摄入的不同作用。 认为背侧纹状体中的DA与维持生存的热量需求有关，而腹侧纹状体中的DA参与食物的有益特性。 这可能与BMI和我们非肥胖受试者背部壳核中D2 / 3受体可用性的不对称性直接或间接相关，因为正常体重个体的食物摄入可能受热量需求的控制，而不是通过食物的增强特性。

大量证据表明人类大脑在解剖学上和功能上都是偏向的。 虽然已经在死后的人脑中报道了DA和其他神经递质的不对称性[19分子和功能成像技术揭示了人类大脑中神经化学不对称的证据，为直接检查大脑偏侧与人类行为和功能之间的关系提供了更多机会。 健康受试者的PET和SPECT（单光子发射计算机断层扫描）研究显示纹状体中多巴胺能标志物的半球不对称，包括DA D2 / 3受体可用性[20]，DA转运密度[21]和DA合成能力[22]。 虽然这些研究报告了与基于组平均值的左侧纹状体相比，右侧放射性配体结合值更高的人群偏倚，但不仅在幅度方面，而且在不对称方向上存在相当大的个体差异。 在动物中，多巴胺能不对称的个体差异已被证明与空间行为和应激反应性的个体差异以及对应激病理学和药物敏感性的易感性共同或预测[23]。 在人类中，已经报道了认知功能与DA D2 / 3受体可用性中的不对称模式之间的关联[24]。 我们的研究结果揭示了BMI与非肥胖受试者纹状体D2 / 3受体可用性不对称的方向和程度之间的显着相关性。

在我们的非肥胖受试者中，较大的BMI与右侧背核壳体相对于左侧的D2 / 3受体可用性较高有关。 这与先前的一项研究形成对比，该研究表明，相对于右壳核，左侧D2 / 3受体的可用性更高，更大的积极激励动机 [24]. 不对称的相反方向可暗示在肥胖和非肥胖个体之间调节食物摄入的不同神经化学机制。

我们的研究有一些局限性。 首先，根据亚洲标准，我们的三名受试者的BMI高于25，他们的BMI可分为超重（23.0-24.9）或肥胖（≥25.0）组。 然而，我们的受试者组由适合健康的年轻成年人组成，并考虑到BMI不仅与无脂肪质量相关，而且在较小程度上也与身体构建相关，我们根据意见将这些受试者分类为非肥胖超重受试者世卫组织专家磋商会[25]建议保留目前的肥胖国际分类（≥30.0）。 为了排除在我们目前的研究中包括边界超过体重受试者的可能影响，我们在排除这三个受试者后用22受试者重新测试我们的统计分析。 结果表现出比用25受试者进行的分析更高的相关性，并且还显示出显着性水平增加（r = 0.55，p = 0.008）。 第二，自[11C] raclopride结合对内源性DA的竞争敏感，难以确定DA D2 / 3受体可用性的不对称性是否代表受体密度或内源性DA水平的不对称性。 通过[测量的DA D2 / 3绑定]11C] raclopride在纹状体区域内是异质的，在背侧纹状体中的结合比在腹侧纹状体中的结合更高[26]。 因此，[11C] raclopride PET可能没有足够的灵敏度来检测腹侧纹状体中D2 / 3受体可用性的细微个体间和区域间差异。 需要进一步研究使用对DA D3受体具有更高亲和力和选择性的放射性配体探索边缘纹状体和纹状体外区域的多巴胺能系统。 最后，相对较小的样本仅由男性组成，限制了我们研究结果的普遍性。

总之，目前的结果表明BMI与非肥胖个体背部壳核中DA D2 / 3受体可用性的不对称模式之间存在关联，因此较大的BMI与右侧背核壳体中较高的受体可用性相关。左边。 实际上，与神经化学偏侧化相关的信息 DA不仅在预测肥胖发作或与食物有关的疾病如神经性厌食症和神经性贪食症的发展过程中具有重要意义，而且还可以作为预测这些疾病治疗预后的生物标志物。 我们的研究结果与先前的发现相结合，也可能暗示了非肥胖个体食物摄入调控的神经化学机制。 这些对于理解和预测个体差异在应对与食物相关的奖励以及从“非肥胖状态”发展为“肥胖”方面可能具有重要意义。

致谢

这项研究得到了由韩国科学，信息通信技术和未来规划部资助的韩国国家研究基金会（NRF-2009-0078370，NRF-2006-2005087）的资助以及韩国医疗技术研发的资助大韩民国卫生和福利部项目（HI09C1444 / HI14C1072）。 这项研究还得到了首尔国立大学盆唐医院研究基金（02-2012-047）的资助。

脚注

 

我们声明本文没有利益冲突。

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