情绪饮食表型与中枢多巴胺D2受体结合无关,与体重指数(2015)无关

转到:

抽象

PET研究提供了关于中枢D2 / D3多巴胺受体结合及其与肥胖的关系的混合证据,通过体重指数(BMI)测量。 肥胖的其他方面可以与多巴胺能系统更紧密地耦合。 我们描述了与肥胖相关的行为,并确定这些是否与中枢D2受体(D2R)特异性结合有关,而与BMI无关。 22名肥胖和17正常体重的参与者完成了与饮食和奖励相关的问卷,并使用D2R选择性和不可替代的放射性配体进行了PET扫描(N-[11C]甲基)benperidol。 调查问卷按领域分组(与情绪相关的饮食,与奖励相关的饮食,以奖励或对惩罚敏感的非饮食行为)。 在肥胖组和正常体重组之间比较每个结构域的归一化的总计得分,并与纹状体和中脑D2R结合相关。 与正常体重的个体相比,肥胖组自我报告与情绪和奖励相关的更高的进食率(p <0.001),对惩罚更敏感(p = 0.06),并降低非食物奖励行为(p  <0.01)。 在体重正常和肥胖的参与者中,自我报告的情绪饮食和非食物奖励行为与纹状体(p <0.05)和中脑(p <0.05)分别与D2R结合。 总之,情绪饮食表型可能比其他常用的肥胖相关指标(例如BMI)更好地反映了中枢D2R功能的改变。

与奖赏相关的行为和神经电路功能障碍可能导致肥胖1 并提供预防和治疗疾病的治疗靶点。 然而,由于评估体重指数(BMI)与D2 / D3 DA受体(D2 / D3R)可用性之间关系的PET / SPECT研究的混合结果,纹状体多巴胺(DA)信号在人类肥胖中的作用仍不清楚。 一些研究发现纹状体D2 / D3R在肥胖症中的可用性较低,与BMI呈负相关2,3,4 而其他人发现没有区别5,6,7 或者更高的D2 / D3R可用于肥胖与正常体重的人群8 或者随着BMI的增加9。 使用高度特异性和不可置换的配体,我们发现D2受体亚型(D2R)与肥胖或BMI没有显着关联10.

人类肥胖的差异DA PET研究结果可能是由于几个因素造成的。 例如,所使用的研究样本有不同程度的肥胖,范围从超重(BMI 25.0-29.9 kg / m)2)3,6,9 和轻度I级(BMI 30.0-34.9 kg / m2)3 肥胖到更严重的III级(BMI≥40.0kg / m2)2,4,5,8,9,10 肥胖。 肥胖表型和DA信号异常可能因肥胖类别而异1,6。 为了进一步使解释复杂化,这些研究中的大多数使用具有重要限制的放射性配体。 具体来说,[11C] raclopride和[18F] fallypride不区分D2R和D3R11,它们在大脑中的位置不同,可能在功能上不同12。 此外,这些放射性配体可通过DA替代,因此D2 / D3R可用性测量受内源性DA释放以及D2 / D3R绑定的影响 本身13,14,15.

虽然BMI与D2 / D3R可用性不一致16,肥胖的行为方面可能与DA信号有更密切的关系。 为了解决这个问题和上述限制,我们评估了可能与DA信号相关的肥胖相关特征,例如基于情绪和奖励的饮食以及由非食物奖励和对惩罚敏感的行为,肥胖和正常体重参与者。 我们研究了这些特征是否与纹状体D2R相关(N-[11C]甲基)哌啶醇([11C] NMB),一种PET放射性配体DA D2受体拮抗剂,对D2R的选择性高于D3R17 和其他G蛋白受体并且不会被内源性DA释放所取代18。 此外,由于新奇寻求行为与中脑D2 / D3R绑定有关19,我们探讨了中脑D2R结合与肥胖相关行为之间的关系。

方法

参与者成员

参与者包括17正常体重和22肥胖个体(见 表1)。 正常体重组中的一个人略微超重(BMI = 25.9 kg / m2)但体脂百分比和其他体重参数符合正常体重标准。 之前报告了来自每个组的15参与者的选定数据10。 禁食过夜(至少8小时)后,参加者进行了全面的医学评估,常规血液检查,血红蛋白A1C和口服葡萄糖耐量测试(OGTT)。 具有自我报告的糖尿病史,A1C≥6.5%或OGTT结果表明空腹血糖受损,口服葡萄糖耐量受损或糖尿病的个体被排除在外。 还对个体进行筛查并排除智商<8020 (WASI),包括帕金森病,终生精神病,躁狂症,物质依赖,重度抑郁症,社交恐怖症,饮食失调(包括狂饮症)和神经系统检查和精神病访谈的恐慌症(DSM-IV的结构化临床访谈)21)。 目前与DA功能相关的吸烟和药物也是排他性的。 在过去的11 mos期间,没有参与者吸烟。 或在过去一个月内使用与DA功能相关的药物。 所有参与者均提供书面知情同意 所有程序均按照赫尔辛基宣言进行,并经华盛顿大学人类研究保护办公室和放射性药物研究委员会批准。

表1 

参与者特征

问卷调查

在OGTT当天,立即和1小时分别提供了小吃和午餐,参与者完成了问卷调查,涉及感兴趣的DA相关结构或领域:1)与情绪相关的饮食行为,包括避免负面影响; 2)与奖励相关的饮食行为,包括对可口食物的渴望以及无法限制甜食的摄入量; 3)非食物奖励行为,包括非食物奖励刺激的方法,敏感度,动机和预期; 和4)惩罚避免包括抑制,敏感性和期望。 自我报告问卷或自我报告问卷的分量表包含在这些不同的领域(表2)根据他们在原始手稿中的描述,介绍和验证问卷。 每个问卷或分量表的分数都转换为 z- 得分并与域中包含的其他度量相加,以得出每个人的最终域得分。

表2 

行为域。 正常体重 n = 17; 肥胖的 n = 21-22。

以下问卷包含在与情绪相关的饮食领域:情绪饮食量表22 (EES)评估由于消极情绪而进食的冲动。 荷兰饮食行为'情绪'子量表23 (DEBQ ES)包括对“弥漫”(例如,无聊)和“明确标记”(例如,愤怒)情绪的反应进食的趋势的总和自评。 Sweet Taste调查问卷的“情绪改变效应”子量表24 (STQ MAE)评估吃甜食以积极的方式改变情绪的程度。

以下问卷包含在与奖励相关的饮食领域:狂欢饮食量表中25 (BES)评估一个人经历暴饮暴食的程度,包括行为(例如秘密进食)和狂欢之前和之后发生的情绪(例如缺乏控制)。 STQ的“对吃甜食的控制受损”24 (STQ IC)衡量一个人不吃甜食的能力。 我们使用了食物渴望库存的总分26 (FCI)测量对甜味和高碳水化合物或脂肪类食物的一般渴望。

以下问卷包含在非食品奖励领域:BIS / BAS的行为激活系统(BAS)部分27 问卷由三个分量表组成:驾驶,寻求乐趣和奖励响应。 它旨在测量BAS灵敏度。 具有较强BAS的个体应该更敏感并且在接触奖励提示时获得更多乐趣28,29。 对惩罚敏感度和奖励问卷敏感度奖励部分的敏感度30 (SPSRQ)也评估BAS功能。 广义奖惩期望量表的奖励预期部分31 衡量积极生活事件的乐观情绪和期望。 气质和人物库存的“好奇行为”或寻求新奇的维度32 (TCI-R)反映了对积极寻求新奇,冲动和奖励线索方法的偏见。 TCI的“奖励依赖”维度反映了对亲社会行为和社会认可的偏见。 尽管存在疲劳和其他障碍,但TCI的“持久性”维度反映了坚持不懈的程度。

以下问卷包含在惩罚范围内:BIS / BAS的行为抑制系统(BIS)部分27 问卷测量BIS敏感性。 具有较强BIS敏感性的人应该对惩罚线索更敏感并且经历更大的焦虑28,29。 GRAPES的惩罚部分31 和SPSRQ30 分别评估惩罚期望和敏感度。 TCI-R的“损害避免”部分32 评估对旨在避免伤害的行为的偏见。

MRI和PET采集

在与OGTT当天不同的一天,参与者进行了MRI和2 hr PET扫描,这些扫描发生在0900和1700之间。 [方法]11C] NMB合成,MRI和PET扫描采集如前所述10。 每个参与者静脉内接受6.4 – 18.1 mCi,其中包含<7.3μg未标记NMB。 [11C] NMB纯度≥96%,比活性≥1066Ci/ mmol(39 TBq / mmol)。 自[11C] NMB不能被内源性DA替代18没有要求参与者在扫描的前一天或前一天禁食或以其他方式改变他们的食物摄入量。

基于投资回报率的分析

Eisenstein描述了基于ROI的分析方法 et al.10,33。 神经影像学软件FreeSurfer(http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu)用于纹状体区域的分割34。 为限制多重比较,D2R特异性结合(BPND)对于每个ROI,在左半球和右半球的平均值。 Putamen和尾状核D2R BPND平均得到复合背侧纹状体BPND 和腹侧纹状体BPND 包括平均伏隔核D2R BPND。 如前所述,在每个人的MPRAGE上追踪中脑区域33.

基于体素的分析

我们进行了基于体素的分析,以确定D2R结合的特定纹状体或中脑簇是否与BMI或饮食相关的情绪,饮食相关的奖励,非食物奖励和惩罚行为领域得分相关。 D2R BP的图像ND 为每个参与者生成大脑,并在半最大内核处使用6 mm全宽度进行平滑。 这些图像在正常体重和肥胖个体中进行平均,并在BP处进行阈值处理ND = 0用作仅包括纹状体或皮层下区域的区域的显式蒙版。 使用SPM2(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)在体素水平上测试了D8R绑定与因变量之间的正向和负向关联。

初步统计分析

大部分数据是使用由华盛顿大学医学院生物统计学部门主持的REDCap电子数据采集工具进行管理的35。 将人口统计学变量与Pearson Chi Square,Mann Whitney进行比较 Ut-tests。 背侧和腹侧纹状体BPND 与ANCOVA重复测量的年龄,种族和教育相比较。 Midbrain D2R BPND 在正常体重组和肥胖组之间比较年龄,种族和教育方面的ANCOVAs和领域得分。 对行为领域的重要发现进行了跟踪,每个调查问卷的探索性ANCOVA都对该领域做出了贡献。 使用具有适当协变量(年龄,种族,教育水平和/或BMI)的单独的分层线性回归模型来分析每个感兴趣变量预测纹状体或中脑D2R BP的能力。ND。 这些分析还产生了部分相关性,描述了每个感兴趣的变量对BP贡献的独特方差ND。 对于体素分析,D2R结合与BMI和行为域得分之间的相关性计算为Pearson's r 并使用学生的单样本检验其显着性 t - 每个体素的年龄,种族,教育和行为领域的BMI共同测试。 对于SPM分析, p  多次比较校正后,≤0.001,在体素水平上被认为是显着的。 对于所有其他分析,显着性水平设置为α≤0.05。

成果

参与者特征

正常体重和肥胖组描述于 表1。 我们没有来自一个肥胖个体的完整的非食物奖励和惩罚问卷数据集,另一个肥胖个体没有进行PET扫描。 因此,包括这些变量的分析数据集由21肥胖和17正常体重个体组成。 一个正常体重的参与者的中脑D2R BPND 我们的处理软件和分析包括20或21肥胖和16正常体重参与者的分析太低而无法量化。

BMI和中央D2R特定绑定

正如我们之前关于这些人的一部分的报告10在协调年龄,民族和教育水平后,肥胖和正常体重组在纹状体血压方面没有差异ND (正常体重指纹状体总BPND = 10.30,SD = 1.17; 肥胖者平均纹状体总血压ND = 10.22,SD = 1.34; F1,33 = 1.98, p = 0.17)。 在两组中,背侧纹状体D2R BPND 比腹侧纹状体BP更大ND 在一个略微显着的水平(背侧平均血压ND = 4.09,SD = 0.52; 腹平均血压ND = 2.08,SD = 0.29; F1,33 = 3.87, p = 0.06),并且组与纹状体区域之间没有显着的相互作用(F1,33 = 1.98, p = 0.17)。 中脑D2R BPND 正常体重和肥胖组之间没有差异(正常体重平均血压ND = 0.27,SD = 0.14; 肥胖平均血压ND = 0.27,SD = 0.09; F1,32 = 0.15, p = 0.70)。

控制年龄,种族和教育,BMI没有预测纹状体血压ND 所有参与者(背部 R2 change = 0.07。 F1,33 = 2.61, p = 0.12; 腹侧 R2 change = 0.00。 F1,33 = 0.02, p = 0.90)(图。 1),或在任何一组内(正常体重:背部 R2 change = 0.01; F1,12 = 0.19, p = 0.67,腹侧 R2 change = 0.00。 F1,12 = 0.002, p = 0.97; 肥胖:背 R2 change = 0.03; F1,16 = 0.62, p = 0.44,腹侧 R2 change = 0.04; F1,16 = 0.99, p = 0.33)。 同样,BMI并未预测中脑D2R BPND 跨正常体重和肥胖的参与者(R2 change = 0.00。 F1,32 = 0.001, p = 0.98)或在任一组中(正常体重: R2 change = 0.05; F1,11 = 0.55, p = 0.48; 肥胖: R2 change = 0.12; F1,16 = 2.51, p = 0.13)。

图1 

BMI和纹状体D2R在正常体重(清晰圆圈)和肥胖(实心圆圈)组之间没有显着相关。

肥胖相关行为

表2 提出组平均值(SD) z- 每个域的分数和每个问卷的原始分数。

肥胖组在与情绪相关的饮食方面具有更高的平均域得分(F1,34 = 11.62, p <0.01; 图2A和与奖励有关的饮食(F1,34 = 28.47, p <0.001; 图2B)和非食品奖励的较低平均域得分(F1,33 = 5.37, p = 0.03; 图2C)。 肥胖相对于正常体重的惩罚范畴得分在较高的水平(F1,33 = 3.69, p = 0.06; 图2D).

图2 

认为与多巴胺信号传导紧密耦合的行为在正常体重和肥胖个体之间不同。

在“与情感相关的饮食”域中,所有三份问卷的得分相互关联(0.63≤ r39 ≤  p <0.001),并且肥胖组在EES上的得分显着高于正常体重组(F1,33 = 6.42, p = 0.02)和DEBQ ES(F1,33 =  p = 0.04),在STQ MAE上略高(F1,33 =  p = 0.07)。 BMI与整个样本的总域得分相关联(r39 = 0.46, p <0.01),但仅在肥胖者中进行检查时不可行(r22 = −0.24, p = 0.29)或正常体重(r17 = 0.09, p = 0.74)。

z- 与奖励相关的饮食领域中包含的三个问卷中的分数相互关联(r39 = 0.43, p ≤0.01)。 肥胖人群在BES上得分更高(F1,34 = 19.57, p <0.001),STQ IC(F1,34 = 14.77, p = 0.001)和FCI(F1,34 = 10.35, p = 0.003)。 BMI与整个样本中的总域得分有关(r39 = 0.37, p 0.02)但不在肥胖范围内(r22 = 0.07, p = 0.78)或否r体重不足(r17 = −0.03, p = 0.91)。

在非食品奖励领域内,各个问卷之间没有相关性(0.03≤ r38 ≤  p  ≥0.09)。 在BIS / BAS的行为方式分量表上,肥胖组的平均得分低于正常体重组(F1,33 = 6.47, p = 0.02)。 在其他任何Reward域等级(SPSRQ: F1,33 = 0.21, p = 0.65; TCI-R: F1,33 = 0.44, p = 0.51),除了GRAPES奖励期望子量表(肥胖<正常体重, F1,33 = 3.25, p = 0.08)。 BMI与整个样本中的总域得分没有显着相关性(r38 = −0.11, p = 0.51)或正常体重(r17 = 0.39, p = 0.12; 图3A)。 然而,BMI与肥胖中的奖励总和域评分相关(r21 = 0.54, p = 0.01; 图3B).

图3 

尽管肥胖组自我报告的非食物奖励行为相对于正常体重组的比率较低,但较高的BMI与肥胖个体中非食物奖励行为的较高比率相关。

在惩罚领域内,所有问卷的得分相互关联(0.54≤ r39 ≤  p ≤0.001)。 肥胖组的BIS / BAS行为抑制部分得分较高(F1,33 = 3.11, p = 0.09)和TCI-R的避免伤害子量表(F1,33 = 3.17, p  = 0.08)比正常体重组高; 这些差异微不足道。 肥胖和正常体重人群在GRAPES的预期惩罚量表上没有差异(F1,33 = 1.10, p = 0.30)或对SPRSQ惩罚子量表的敏感性(F1,33 = 2.30, p = 0.14)。 BMI与整个样本中的总域得分没有显着相关性(r38 = 0.15, p = 0.37)或正常体重(r17 = 0.21, p = 0.43)或肥胖(r21 = −0.35, p = 0.12)组。

肥胖相关行为和中枢D2R BPND

在协调年龄,种族,教育程度和BMI后,与情绪相关的饮食领域得分相关 纹状体BPND (R2 change = 0.13。 F1,32 = 7.51, p = 0.01; 部分的 r = 0.44; 图4A)但与奖励有关的饮食(R2 change = 0.02。 F1,32 = 1.15, p = 0.29),非食品奖励(R2 change = 0.01。 F1,31 = 0.31, p = 0.58)和惩罚(R2 change = 0.00。 F1,31 = 0.06, p = 0.81)域得分没有。 在“与情感相关的饮食”域中,EES(R2 change = 0.08。 F1,32 = 5.48, p = 0.03, partial r = 0.38),DEBQ ES(R2 change = 0.12。 F1,32 = 6.88, p = 0.01, partial r = 0.42)和STQ MAE(R2 change = 0.10。 F1,32 = 4.48, p = 0.04, partial r = 0.35)得分与背侧纹状体BP相关ND .

图4 

自我报告的情绪饮食与纹状体D2R结合相关,而不依赖于正常体重(清晰圆圈)和肥胖(实心圆圈)个体的BMI。

在协调年龄,种族,教育程度和BMI后,与情感领域相关的饮食得分(R2 change = 0.11。 F1,32 = 5.18, p = 0.03)与 腹的 纹状体BPND (图4B)但与奖励有关的饮食(R2 change = 0.05。 F1,32 = 2.33, p = 0.14),非食品奖励(R2 change = 0.00。 F1,31 = 0.19, p = 0.67)和惩罚(R2 change = 0.02。 F1,31 = 0.72, p = 0.40)没有。 在“与情感相关的饮食”域中,DEBQ ES(R2 change = 0.10。 F1,32 = 4.71, p = 0.04,部分 r = 0.36)分数与腹侧纹状体BP显着相关ND。 STQ MAE(R2 change = 0.08。 F1,32 = 3.93, p = 0.06; 部分的 r = 0.33)和EES(R2 change = 0.07。 F1,32 = 3.17, p = 0.09; 部分的 r = 0.33)分数与腹侧纹状体BP相关ND 在一个略微显着的水平。

在共同年龄,种族,教育水平和BMI之后,中脑D2R BPND 与吃相关的情感领域得分有关(R2 change = 0.10。 F1,31 = 4.88, p = 0.04; 部分的 r = 0.37, 图5A)。 在这个领域,更高的中脑D2R BPND 与更高的EES显着相关(R2 change = 0.14。 F1,31 = 6.48, p = 0.02; 部分的 r = 0.42)和DEBQ ES(R2 change = 0.09。 F1,31 = 4.71, p = 0.04; 部分的 r = 0.36)分,但与STQ MAE(R2 change = 0.03。 F1,31 = 1.23, p = 0.28)分。 中脑D2R BPND 也与非食物奖励领域得分有关(R2 change = 0.13。 F1,30 = 4.82, p = 0.04; 部分的 r = 0.37, 图5B)。 在非食品奖励领域,更高的中脑D2R BPND 与BAS相关的更高分数(R2 change = 0.10。 F1,30 = 3.83, p = 0.06; 部分的 r = 0.34)和SPSRQ的奖励敏感度子量表(R2 change = 0.09。 F1,30 = 3.73, p = 0.06; 部分的 r = 0.33)处于显着水平,但与GRAPES的奖励期望子量表上的得分无关(R2 change = 0.01。 F1,30 = 0.30, p = 0.59)或奖励相关的TCI-R量表(R2 change = 0.02。 F1,30 = 0.78, p = 0.38)。 中脑D2R BPND 与饮食相关的奖励无关(R2 change = 0.00。 F1,31 = 0.01, p = 0.93)或惩罚(R2 change = 0.00。 F1,3 = 0.05, p = 0.83)域得分。

图5 

中脑D2R结合与自我报告的奖励相关和饮食行为相关,而不依赖于正常体重(清晰圆圈)和肥胖(实心圆圈)个体的BMI。

基于体素的分析

虽然积极的BPND- 行为关系似乎存在于纹状体和中脑的严格程度较低的统计显着性标准中,D2R结合与BMI或体素级别的任何行为域评分之间没有显着的关系(p 所有测试均大于0.001)。

讨论

我们目前的研究结果在几个重要方面有助于肥胖和神经影像学文献。 首先,我们使用经过充分验证和可靠的问卷调查,在严格筛选,中度肥胖和体重正常的参与者中描述四种不同类型的推定DA相关行为。 据我们所知,没有其他研究同时在肥胖和体重正常的个体中同时研究这些行为。 其次,我们的D2R结合测量不会受到D3R结合和与内源DA竞争的混淆,因为我们使用了相对新颖的放射性配体[11C] NMB,由于其对D2R的高亲和力和选择性而具有独特性,其似乎不受内源DA的影响。 这些放射性配体特性使我们能够量化D2R特异性结合水平而不是D2 / D3R可用性,并避免内源性DA水平的影响。 最后,我们检测了D2R结合与行为表型之间的关系,通过几个经过验证和可靠的自我报告调查问卷来衡量。 这些关系特定于我们调查的四个行为域中的两个,并且与BMI无关。 此外,BMI本身与D2R特异性结合无关。 这些数据强调了饮食和奖励相关行为,BMI和关键中心奖励系统(纹状体和中脑D2R特异性结合)的测量之间的复杂相互作用。 我们的研究结果表明,饮食和奖励相关行为分别线性地与纹状体和中脑D2R相关,这支持了食物摄入和奖励驱动行为的调节涉及中枢奖励,运动和习惯形成系统的观念,即使D2R特异性结合与BMI无关。

通过我们基于ROI的分析,我们证明肥胖相关行为,特别是自我报告的更高的进食率以避免负面情绪,与更高的纹状体D2R结合相关 体内 在肥胖和体重正常的参与者中,与BMI无关。 这一发现与最近的报告一致,即纹状体D2 / D3R可用性与三因素饮食问卷的维度正相关,即“机会主义饮食”9,这反映了习惯性,情绪化和情境化对去抑制饮食的敏感性36。 我们的发现与他们的结果一致,但通过使用与情绪饮食和D2选择性放射性配体相关的几个经过验证的问卷来扩展结果。 我们的结果也与一项研究的结果一致,该研究显示反映DA功能增强的多基因座遗传谱分数(包括 ANKK 与D2R水平相关的单核苷酸多态性与更多的情绪和暴饮暴食有关37。 我们的研究结果与Volkow不同 et al.38 其中更大的情感与之相关 降低 背侧纹状体D2 / D3受体可用性。 然而,Volkow只研究了非肥胖的参与者 et al.38 筛选标准和所用PET放射性配体的性质与我们研究中的不同。 虽然没有统计学意义,但我们样本中较高的背侧纹状体D2R结合倾向于与之相关 更高 正常体重和中度肥胖人群的BMI,与Dunn相似 et al.8。 或许,正如其他人所提出的1,6,7在不太严重的超重或肥胖形式下反复情绪暴饮暴食引起的纹状体DA系统过度活动最终下调纹状体D2 / D3R,在极度肥胖的个体中表现为较低的受体可用性,如Wang et al.4 和德维尔 2。 或者,可以保护具有相对较高的纹状体D2R结合的肥胖个体免于发展更严重形式的肥胖症。 不幸的是,扫描仪的重量限制和孔的大小阻止了在当前研究中包含严重或病态肥胖的个体。 未来的研究应采用纵向和/或横断面研究来确定纹状体D2R和肥胖相关行为是否随BMI的大变化(即从中度到重度肥胖)而变化。

我们基于ROI的分析也表明了这一点 中脑 D2R结合与正常体重和肥胖组中以积极方式自我报告的情绪饮食和非食物奖励相关行为相关。 考虑到中脑在动机,习惯形成中的作用,这并不奇怪39,以及旨在获得奖励的活动40。 我们的结果与Savage的结果形成鲜明对比 et al.19,其中一个 新奇寻求与黑质D2 / D3R可用性之间的关系,以[18F] fallypride,在正常体重但未肥胖的个体中观察到。 然而,在我们的研究中没有专门解决新奇性问题 - 它包括TCI-R问卷的一个子量表。 另外,与D2R选择性不同[11C] NMB,[18F] fallypride与D2R和D3R结合,对内源性DA的竞争敏感41。 我们的结果与先前研究的结果一致,其中较高的性状动机与较高的中脑和腹侧纹状体D2 / D3R可用性相关,如[11C]雷氯必利42。 在我们的研究中,中脑D2R与非食物奖励相关行为之间的关系似乎是由BAS的分数驱动的27 和SPSRQ30,分别旨在反映对奖励和奖励敏感度的响应性和驱动力。 与纹状体D2R相比,中脑D2R被认为几乎完全位于突触前,并且当通过局部和来自传入投射的DA传递激活时,在多巴胺能神经元的细胞体和树突上起抑制性受体的作用,导致中脑中DA释放减少。和纹状体43,44,45,46。 因此,中脑可以通过该负反馈回路调节中间纹状奖励电路中的DA传输45。 由于我们观察到行为和D2R在纹状体和中脑区域之间的正相关性与BMI无关,我们的数据表明该奖励途径中的D2R水平可能反映了获得非食物奖励的动机程度或敏感度,并通过进食来减轻负面情绪。体重正常和肥胖的人。 然而,我们的研究结果应该谨慎解释,因为它们是相关的,未来的研究可能会通过实验检验这一假设和其他解释。

我们的中度肥胖参与者自我报告的基于情绪和奖励的饮食行为的比率较高,但与正常体重的个体相比,非食物奖励行为较少。 与正常体重的个体相比,肥胖个体也倾向于自我报告对惩罚的敏感性。 其他研究也显示肥胖导致的情绪困扰导致进食率增加7,47,48,49,50 以及与食物相关的奖励行为与BMI之间的正相关26,51,52,53。 然而,我们的结果与之前的一项研究形成对比,该研究显示肥胖人群中BMI与非食物奖励行为之间存在反比关系54。 虽然我们的肥胖组报告的非食物奖励行为相对于正常体重组的比率较低,但BMI仍然与肥胖参与者中的非食物奖励行为正相关。 我们发现的一个可能的解释是,虽然中度肥胖个体相对于正常体重的参与者自我报告减少的非食物奖励行为,但仍有一个梯度,其中肥胖个体的食物和非食物奖励敏感性更高。更高的BMI。 或者,可能存在对中度肥胖的奖励不敏感和奖励敏感的亚型。 最后,很少有研究评估肥胖与惩罚相关的行为,但Franken和Muris55 研究发现,从体重不足到肥胖的参与者对惩罚的敏感性和食物渴望之间没有显着的相关性,而另一项研究显示肥胖个体的行为抑制较低7。 总之,我们的行为发现支持肥胖个体可能经历“奖励缺乏综合症”的观点56过度消费食物可能会减少从其他活动中体验快乐的能力。 或者,肥胖症中的RDS可能继发于纹状体DA功能增强的个体对食物的强烈的享乐反应37使他们面临暴饮暴食的风险,并最终压倒对其他有益刺激的渴望。 纵向调查干预引起的BMI变化对奖励相关行为的影响将有助于澄清这种关系。

目前的研究存在一些局限性。 首先,我们敦促在解释我们关于中心D2R结合与行为之间关系的发现时要谨慎,因为,诚然,在没有严格的多重比较校正的情况下进行了几个分层线性回归分析。 然而,我们的研究结果得到了先前研究的支持:郭 et al.9 检测到背部D2 / D3R结合与“机会性饮食”之间的相似性关系,并且已知中脑作为食物和非食物奖励动机的调节剂。39,40,57。 尽管如此,由于我们的研究结果的新颖性以及它们所依据的小样本,这些结果将需要复制。 此外,我们未发现纹状体或中脑内任何与饮食或奖励行为相关的特定D2R结合簇。 由于D2R在体素水平上的结合变异,我们的体素分析可能对这些关系不太敏感; 相比之下,基于ROI的分析减少了这些测量的变异性,因为在被侵蚀的区域使用平均结合潜力,以最小化已知具有较少D2R结合的邻近区域的部分体积效应。 其次,我们的结果无法解释情绪性饮食或非食物奖励行为是否先于较高的中枢D2R结合,反之亦然,这是理解,预防或治疗肥胖的关键问题。 此外,由于时间限制,我们无法控制参与者在完成相关问卷和计算机任务时是否禁食或满足。 虽然这是未来控制的一个重要因素,但我们无法知道饥饿状态如何影响我们的结果,因为我们没有要求参与者评价饱腹感。 关于PET扫描,[11C] NMB不能被内源性DA置换,因此D2R结合潜力不应受饱腹感状态的影响。 最后,本研究旨在获得正常体重和肥胖个体的基线纹状体D2R结合,不受健康状况和与DA信号相互作用或影响DA信号传导的药物的混淆。 因此,我们的研究结果并未推广到具有临床诊断水平的精神障碍的正常体重或肥胖个体,这些精神障碍被认为是可能涉及DA信号传导的某些类型的饮食行为的基础,包括抑郁,冲动,暴饮暴食和药物滥用。 肥胖与这些疾病之间相互作用对中枢性D2R的影响非常重要,值得进一步研究。 尽管存在这些限制,但我们的结果为可测试假设提供了一个模板,以解决所述限制。

总之,相对于正常体重组,肥胖组自我报告的非食物奖励行为的较低比率和与负面影响相关的较高的饮食行为率,对可口食物的奖赏特性的敏感性以及对惩罚的敏感性。 自我报告的情绪饮食与正常体重和肥胖个体的纹状体和中部D2R结合正相关。 自我报告的非食物奖励相关行为的较高比率与较高的中脑D2R结合相关。 总之,我们的研究结果表明,正常体重和肥胖个体之间自我报告的饮食和奖励相关行为存在根本差异,并且在两组个体中,中脑纹状体DA系统中的D2R结合水平可能反映了动机的程度。通过进食和获得非食物奖励来减轻负面情绪。 纵向调查这些变量如何相互作用并导致体重过重将有助于确定预防和/或治疗肥胖的潜在药理学和行为目标。

附加信息

如何引用本文:爱森斯坦,SA et al. 情绪饮食表型与中枢多巴胺D2受体结合无关,与体重指数无关。 科学。 众议员。 5,11283; DOI:10.1038 / srep11283(2015)。

致谢

Sarah A. Eisenstein博士和Tamara Hershey博士是这项工作的保证人,可以完全访问所有数据,并对数据的完整性和数据分析的准确性承担全部责任。 这项工作得到了美国国立卫生研究院(R01 DK085575,T32 DA007261,T32 DA007313,K24 MH087913和R21 MH098670),临床和转化科学奖(UL1 TR000448),Siteman综合癌症中心和NCI癌症中心支持(P30 CA091842)的支持。 ,巴恩斯犹太医院基金会(Elliot Stein Family Fund)和麦克唐纳高级脑功能中心。

作者感谢参与者的参与。 我们还感谢Samantha Ranck和Emily Bihun在研究招募和数据收集方面的帮助,感谢Heather Lugar,Jerrell Rutlin和Johanna Hartlein(华盛顿大学医学院)在扫描参与者和数据处理方面的帮助。

脚注

作者贡献 SAE和TH撰写了手稿。 SAE,ANB,DMG,JVAD,JMK和AAL研究和处理数据。 SAE,DMG,JVAD,MYP,SK,JSP,SMM,KJB和TH有助于研究设计和方法。 所有作者都审阅并编辑了手稿。

参考资料

  1. Burger KS&Stice E.奖励反应性和肥胖症的变异性:来自脑成像研究的证据。 Curr。 药物滥用第4版,182-189(2011)。 [PMC免费文章[考研]
  2. de Weijer BA et al. 与非肥胖受试者相比,肥胖者中较低的纹状体多巴胺D2 / 3受体可用性。 EJNMMI Res。 1,37(2011)。 [PMC免费文章[考研]
  3. Haltia LT et al. 静脉葡萄糖对人脑多巴胺能功能的影响 体内。 Synapse 61,748-756(2007)。 [考研]
  4. 王GJ et al. 脑多巴胺和肥胖。 柳叶刀357,354-357(2001)。 [考研]
  5. 斯蒂尔柯 et al. 胃旁路手术前后中枢多巴胺受体的变化。 奥贝斯。 外科杂志。 20,369-374(2010)。 [考研]
  6. Kessler RM,Zald DH,Ansari MS,Li R和Cowan RL随着轻度肥胖的发展,多巴胺释放和多巴胺D2 / 3受体水平的变化。 突触68,317–320(2014)。 [考研]
  7. 卡尔森香港 et al. 肥胖与μ-阿片类药物减少有关,但大脑中未改变的多巴胺D2受体可用性。 J.Neurosci。,35,3959-3965(2015)。 [考研]
  8. 邓恩JP et al. 多巴胺型2受体结合潜能与空腹神经内分泌激素和胰岛素敏感性的关系。 糖尿病护理35,1105-1111(2012)。 [PMC免费文章[考研]
  9. Guo J.,Simmons WK,Herscovitch P.,Martin A.和Hall KD纹状体多巴胺D2样受体相关模式与人类肥胖和机会性饮食行为有关。 大声笑精神病学19,1078–1084(2014)。 [PMC免费文章[考研]
  10. 爱森斯坦公司 et al. 使用PET与(N - [(2)C]甲基)苯哌啶醇对肥胖组和正常体重组中D11受体特异性结合的比较。 Synapse 67,748-756(2013)。 [PMC免费文章[考研]
  11. Elsinga PH,Hatano K.和Ishiwata K. PET示踪剂,用于多巴胺能系统的成像。 Curr。 中化学13,2139–2153(2006)。 [考研]
  12. Beaulieu JM和Gainetdinov RR多巴胺受体的生理学,信号传导和药理作用。 Pharmacol。 Rev. 63,182-217(2011)。 [考研]
  13. Cropley VL et al. 多巴胺释放的微小影响和多巴胺耗竭对健康人体中[18F] fallypride结合没有影响。 Synapse 62,399-408(2008)。 [考研]
  14. 杜威SL et al. 测定GABA能抑制内源性多巴胺释放 体内 使用11C-raclopride和正电子发射断层扫描。 J.Neurosci。 12,3773-3780(1992)。 [考研]
  15. 拉鲁埃尔·M et al. 苯丙胺激发后纹状体多巴胺释放的SPECT成像。 J. Nucl。 医学。 36,1182-1190(1995)。 [考研]
  16. de Weijer BA et al. 胃旁路手术前后病态肥胖女性纹状体多巴胺受体的结合及其与胰岛素敏感性的关系。 Diabetologia 57,1078-1080(2014)。 [PMC免费文章[考研]
  17. 卡里米 et al. 原发性局灶性肌张力障碍中纹状体多巴胺受体结合减少:D2或D3缺陷? 乐章。 Disord。 26,100-106(2011)。 [PMC免费文章[考研]
  18. Moerlein SM,Perlmutter JS,Markham J.和Welch MJ 体内 [18F](N-甲基)苯哌啶醇的动力学:用于评估多巴胺能D2样受体结合的新型PET示踪剂。 J. Cereb。 血流代谢。 17,833-845(1997)。 [考研]
  19. Savage SW et al. 通过中脑多巴胺D2 / D3信号传导和ghrelin寻求新奇性的调节在肥胖症中被改变。 肥胖(银泉)22,1452-1457(2014)。 [PMC免费文章[考研]
  20. Wechsler D. Wechsler缩写智力量表(WASI)(Harcourt Assessment,San Antonio,TX,1999)。
  21. 第一MB,Spitzer RL,Gibbon M.和Williams JBW针对DSM-IV-TR轴I疾病的结构化临床访谈,研究版本,非患者版。 (SCID-I / NP)。 (生物特征研究,纽约州精神病学研究所,纽约,2002年)。
  22. Arnow B.,Kenardy J.和Agras WS情感饮食量表:制定一种评估饮食对付负面影响的方法。 诠释J.吃不和谐18,79–90(1995)。 [考研]
  23. van Strien T.,Frijters JER,Bergers GPA和Defares PB荷兰人的饮食行为问卷(DEBQ)用于评估约束,情绪和外部饮食行为。 诠释J.吃不和谐5,295-315(1986)。
  24. Kampov-Polevoy AB,Alterman A.,Khalitov E.和Garbutt JC的甜食偏好可预测进食甜食的情绪改变效果并削弱对甜食的控制。 吃。 行为。 7,181–187(2006)。 [考研]
  25. Gormally J.,Black S.,Daston S.和Rardin D.对肥胖者暴食饮食严重程度的评估。 上瘾者。 行为。 7,47-55(1982)。 [考研]
  26. White MA,Whisenhunt BL,Williamson DA,Greenway FL和Netemeyer RG开发并验证了对食物的需求。 肥胖Res。 10,107–114(2002)。 [考研]
  27. Carver CS&White TL行为抑制,行为激活和对即将来临的奖惩的情感反应:BIS / BAS量表。 J.佩斯Soc。 Psychol。 67,319–333(1994)。
  28. 灰色JA对艾森克人格理论的批判。 个性的典范。 艾森克HJ(编辑)246-276。 (Springer-Verlag,柏林,1981)。
  29. 灰色JA焦虑的神经心理学:对septo-hippocampal系统功能的探讨。 (牛津大学出版社,纽约,1982)。
  30. Torrubia R.,ÁvilaC.,MoltóJ.和Caserus X.对惩罚的敏感性和对奖励问卷的敏感性(SPSRQ),作为对Gray焦虑和冲动维度的度量。 人工业差异31,837–862(2001)。
  31. 鲍尔(Ball SA)和祖克曼(Zuckerman M.) 人个人差异11,343–353(1990)。
  32. 克隆人CR,Przybeck TR,Svrakic DM和Wetzel RD气质和性格量表(TCI):有关其开发和使用的指南。 (华盛顿大学人格心理生物学中心,密苏里州圣路易斯,1994年)。
  33. 爱森斯坦公司 et al. 表征纹状体外D2 体内 [特异性结合]18F](N-甲基)苯哌啶醇使用PET。 Synapse 66,770-780(2012)。 [PMC免费文章[考研]
  34. Fischl B. et al. 全脑分割:自动标记人脑中的神经解剖结构。 Neuron 33,341-355(2002)。 [考研]
  35. 哈里斯PA et al. 研究电子数据(REDCap)。 用于提供转化研究支持的元数据驱动的方法和工作流程。 J. Biomed。 通知。 42,377-381(2009)。 [PMC免费文章[考研]
  36. Bond MJ,McDowell AJ和Wilkinson JY饮食限制,去抑制和饥饿的测量:三因素饮食调查表(TFEQ)的因素结构检查。 诠释J.肥胖相关。 代谢不和谐25,900–906(2001)。 [考研]
  37. 戴维斯C. et al. “食物成瘾”及其与多巴胺能多位点遗传谱的关联。 生理学。 Behav。 118,63-69(2013)。 [考研]
  38. Volkow ND et al. 脑多巴胺与人类的饮食行为有关。 诠释。 J.吃。 Disord。 33,136-142(2003)。 [考研]
  39. Wise RA Brain奖励回路:来自无意义奖励的见解。 Neuron,36,229-240,2002。 [考研]
  40. Guitart-Masip M. et al. 动作控制多巴胺能增强奖赏表征。 PROC。 国家科。 科学院。 科学。 美国,109,7511-7516(2012)。 [PMC免费文章[考研]
  41. Riccardi P. et al. 苯丙胺诱导的[18F] fallypride在人类纹状体和纹状体外区域的移位。 神经精神药理学,31,1016-1026(2006)。 [考研]
  42. Volkow ND et al. ADHD的动机缺陷与多巴胺奖赏途径的功能障碍有关。 摩尔。 精神病学,16,1147-1154(2011)。 [PMC免费文章[考研]
  43. Bowery B.,Rothwell LA和Seabrook GR在通过黑质致密部和腹侧被盖区介导大鼠脑片中的细胞放电抑制作用的多巴胺受体的药理作用之间的比较。 Br。 J. Pharmacol。,112,873-880(1994)。 [PMC免费文章[考研]
  44. Lacey MG,Mercuri NB和North RA多巴胺作用于D2受体,以增加大鼠黑质致密性黑质神经元的钾电导。 J.生理学。 392,397–416,(1987)。 [PMC免费文章[考研]
  45. 白色FJ突触调节中脑皮质激素多巴胺神经元。 Annu。 Rev. Neurosci。,19,405-436,(1996)。 [考研]
  46. White FJ&Wang RY大鼠腹侧被盖区多巴胺自身受体的药理学表征:微离子电渗疗法研究。 J.Pharmacol。 经验那个231,275–280,(1984)。 [考研]
  47. AbilésV。 et al. 减肥手术的病态肥胖候选人的心理特征。 奥贝斯。 外科杂志。 20,161-167(2010)。 [考研]
  48. BañosRM et al. 神经性厌食症,健康对照和病态肥胖女性样本中饮食方式与气质的关系。 食欲76,76-83(2014)。 [考研]
  49. 戴维斯(Davis C.),斯特拉尚(Strachan S.)和伯克森(Berkson M.)奖励的敏感性:暴饮暴食和超重的含义。 食欲42,131–138(2004)。 [考研]
  50. Delahanty LM et al. 糖尿病预防计划(DPP)中基线BMI的心理和行为相关性。 糖尿病护理25,1992-1998(2002)。 [PMC免费文章[考研]
  51. Epel ES et al. 基于奖励的饮食驱动量表:基于奖励的饮食的自我报告指数。 PloS ONE 9,e101350(2014)。 [PMC免费文章[考研]
  52. Pepino MY,Finkbeiner S.和Mennella JA在肥胖女性和吸烟女性之间在食物渴望和情绪状态上的相似之处。 肥胖症(银春)17,1158–1163(2009)。 [PMC免费文章[考研]
  53. 托马斯EA et al. 与肥胖倾向和肥胖抵抗的个体在能量不平衡期间的饮食相关行为和食欲。 食欲65,96-102(2013)。 [PMC免费文章[考研]
  54. Davis C.&Fox J.对奖赏和体重指数(BMI)的敏感性:非线性关系的证据。 食欲50,43-49(2008)。 [考研]
  55. Franken IH&Muris P.奖励敏感性的个体差异与健康女性的食物渴望和相对体重有关。 食欲45,198–201(2005)。 [考研]
  56. 即将来临DE&Blum K.奖励不足综合症:行为障碍的遗传因素。 编脑水库。 126,325–341(2000)。 [考研]
  57. Meye FJ和Adan RA关于食物的感觉:食物奖励和情感饮食中的腹侧被盖区域。 趋势药理学。 Sci。,35,31-40(2014)。 [考研]

来自科学报告的文章在这里提供 自然出版集团