Вплив ожиріння на доступність транспортерів дофаміну та серотоніну

Су Бонг Нам

1 Відділ пластичної хірургії Національного університету Пусан, лікарня Янгсан, Янгсан, Республіка Корея

Кіньюн Кім

2 Відділ ядерної медицини та біомедичних дослідницьких інститутів, Національна університетська лікарня Пусан, Пусан, Республіка Корея

Бум Су Кім

3 Відділ ядерної медицини та Науково-дослідний інститут зближення біомедичних наук та технологій, Національний університет Пусан, лікарня Янгсан, Янгсан, Республіка Корея

Hyung-Jun Im

4 Вища школа конвергенційних наук та технологій, Сеульський національний університет, Сеул, Республіка Корея

Сун Хун Лі

5 Кафедра сімейної медицини, лікарня Пусанського національного університету, Пусан, Республіка Корея

Сонг-Чан Кім

У Джо Кім

Kyoungjune Pak

Пов’язані дані

Дані, використані при підготовці цієї статті, були отримані з бази даних PPMI (www.ppmi-info.org/data).

Анотація

Автори досліджували взаємозв'язок між ожирінням, віком та статтю та доступністю стриатного транспортера дофаміну (DAT) та екстрастріального транспорту серотоніну (SERT) за допомогою однофотонної комп’ютерної томографії 123 I-FP-CIT. Досліджувана популяція складалася із 192 здорових контрольних груп із скринінгом 123 сканування I-FP-CIT. Конкретні прив'язки 123 I-FP-CIT до DAT та SERT були розраховані з використанням регіонів, що представляють інтерес. Конкретні коефіцієнти зв'язування (SBR) DAT та SERT, за винятком мостів (r = 0,2217, p = 0,0026), не корелювали з індексом маси тіла (ІМТ). SBR середнього мозку негативно корелювали з ІМТ осіб із ожирінням (r = -0,3126, p = 0,0496) та позитивно з такими у осіб, які не страждають ожирінням (r = 0,2327, p = 0,0053). SBR хвостатого ядра (r = -0,3175, p 1. Крім того, ожиріння є фактором ризику для кількох злоякісних захворювань, включаючи ободову кишку 2, підшлункову залозу 3, щитовидну залозу 4, печінкову 5 і матку 6, а також серцево-судинні захворювання 7 та цукровий діабет 8 Ожиріння зумовлене втратою балансу між споживанням та витратою енергії протягом тривалих періодів часу 9, а мозок відіграє важливу роль у контролі та гальмуванні потужних реакцій на продукти харчування 9, 10. .

Дофамін та серотонін є нейромедіаторами, які беруть участь у регулюванні споживання їжі та маси тіла 11, 12. Попередні дослідження використовували 123 I-FP-CIT для вивчення ролі транспортера дофаміну (DAT) у смугастому тілі 13 та транспортера серотоніну (SERT) у середньому мозку 14, pons 15, таламусі 15 та гіпоталамусі 16. 123 I-FP-CIT демонструє високу спорідненість до DAT та трохи меншу спорідненість до SERT 17. Однак, оскільки DAT і SERT відображають неперекриваючі розподіли в підкіркових структурах 14, 123 I-FP-CIT дозволяє проводити спільну оцінку розподілу DAT і SERT в одному скануванні 15 .

Метою цього дослідження було вивчити взаємозв'язок між ожирінням, віком та статтю та наявністю стриатного DAT та позастріального SERT, як визначено 123-I-FP-CIT однофотонною емісійною комп'ютерною томографією (SPECT), використовуючи дані, отримані з Паркінсона Ініціатива щодо позначення прогресу (PPMI).

Матеріал та методи

Предмети

Дані, використані для цієї статті, були отримані з бази даних PPMI (www.ppmi-info.org/data). Щоб отримати актуальну інформацію про дослідження, відвідайте www.ppmi-info.org18. Досліджувана популяція складалася з 192 здорових контрольних груп, які пройшли скринінг 123 I-FP-CIT SPECT. Відповідно до критеріїв PPMI, до скринінгу були включені чоловіки чи жінки віком ≥ 30 років. Застосованими критеріями виключення були; неврологічні розлади, родич першого ступеня з ідіопатичною хворобою Паркінсона, оцінка когнітивної оцінки Монреаля ≤ 26, ліки, які можуть перешкоджати скануванню DAT SPECT, антикоагулянти, які можуть перешкоджати безпечному завершенню поперекової пункції, досліджувані препарати та стан, що перешкоджає безпечному виконанню рутинна поперекова пункція. Були завантажені історії хвороби, результати неврологічних обстежень (рухові та немоторні оцінки) та 123 сканування I-FP-CIT SPECT.

123 I-FP-CIT SPECT

123 I-FP-CIT SPECT проводили під час скринінгових візитів. Сканування SPECT були отримані через 4 ± 0,5 години після введення 111–185 МБк 123 I-FP-CIT. Суб'єктів попередньо обробляли розчином йоду або перхлорату перед ін'єкцією, щоб блокувати поглинання щитовидної залози. Неопрацьовані дані були отримані в матрицю 128 × 128 з кроком кожні 3 або 4 градуси для загальних проекцій. Дані прогнозованих вихідних даних реконструювали за допомогою ітеративного упорядкованого максимізації очікувань підмножини та HERMES (Hermes Medical Solutions, Стокгольм, Швеція). Реконструйовані зображення були передані в pmod (PMOD Technologies LLC, Цюрих, Швейцарія) для подальшої обробки, включаючи корекцію затухання.

Аналіз зображення

Завантажені скани завантажували за допомогою pmod v3.6 (PMOD Technologies LLC, Цюрих, Швейцарія) з використанням одного предметного шаблону МРТ у просторі Монреальського неврологічного інституту 19. Конкретні прив'язки 123 I-FP-CIT до DAT та SERT були розраховані за аналізом регіону інтересу (ROI). Були визначені стандартний набір обсягів, що представляють інтерес (VOI), що визначають путамен, хвостате ядро, смугасте тіло (путамен + хвостате ядро) та таламус, як описано в Атласі автоматизованого анатомічного маркування (AAL) 20, та сферичні VOI для пону та середнього мозку. Мозочок обраний еталонною областю. Шаблон VOI застосовували для вимірювання питомих коефіцієнтів зв'язування (SBR) хвостатого ядра, путамена, смугастого тіла, таламуса, моста та середнього мозку наступним чином; SBR = (мішень - мозочок)/мозочок.

Статистичний аналіз

Кореляція Пірсона була використана для вимірювання лінійних залежностей між SBR та індексами маси тіла (ІМТ). Для порівняння пацієнтів із ожирінням та не-ожирінням проводили аналіз коваріації, використовуючи SBR як залежну змінну, ІМТ як незалежну змінну та вік як коваріату. Т-тест був використаний для порівняння СБР чоловіків та жінок. Аналіз проводили за допомогою GraphPad Prism 7 для Mac OS X (GraphPimad Software Inc, Сан-Дієго, Каліфорнія, США).

Наявність даних

Дані, використані при підготовці цієї статті, були отримані з бази даних PPMI (www.ppmi-info.org/data).

Результати

У це дослідження було включено 182 здорових пацієнтів із 123 I-FP-CIT SPECT за даними PPMI.

SBR з ІМТ

DAT та SERT SBR не корелювали з ІМТ суб’єкта, за винятком мостів (r = 0,2217, p = 0,0026, рис. 1). Випробовуваних розподіляли на дві групи, використовуючи межу ІМТ 30 кг/м 2: ожиріння (n = 40) або не ожиріння (n = 142) (таблиця 1). SBR середнього мозку негативно корелювали з ІМТ осіб із ожирінням (r = -0,3126, p = 0,0496) та позитивно з ІМТ не-ожирених суб'єктів (r = 0,2327, p = 0,0053), і ці нахили суттєво відрізнялися (F = 9,204, р = 0,0028) (рис. 2). SBR понсу показали позитивну кореляцію з ІМТ (r = 0,1968, p = 0,0189) у суб'єктів, що не страждають ожирінням. (Таблиця 2). При порівнянні предметів із ожирінням та не-ожирінням, SBR мовців показав значну різницю (p = 0,025) з ефектом статі (p = 0,010) та без ефекту віку (p = 0,153). Однак різниці в групах не виявлено у SBR хвостатого ядра (p = 0,296), путамена (p = 0,305), смугастого тіла (p = 0,293), середнього мозку (p = 0,847) та таламуса (p = 0,920).

Кореляція між доступністю SERT у понах та ІМТ (r = 0,2217, p = 0,0026).

Таблиця 1

Ожиріння (n = 40) Не ожиріння (n = 142) значення p

Секс (чоловічий/жіночий)	27/13	91/51	0,8515
Вік	58,2 ± 10,1	61,9 ± 11,4	0,0686
ІМТ (кг/м 2)	32,9 ± 3,0	25,1 ± 2,8	* ІМТ, індекс маси тіла; МОАНС, Нормативні дослідження старших американців Мейо; UPSIT, Університет Пенсільванії, тест на ідентифікацію запаху.

Кореляція між доступністю SERT у середньому мозку та ІМТ не ожирілих (r = 0,2327, p = 0,0053) та осіб із ожирінням (r = −0,3126, p = 0,0496).

Таблиця 2

Співвідношення між питомими коефіцієнтами зв’язування та показниками маси тіла.

SBRObeseNon-ожирінняTotalr95% CIp оцінювач95% CIp оцінювач95% CIp значення

Транспортер дофаміну
Ядро каудата	0,0154	−0,2976

* SBR, питомий коефіцієнт зв'язування; ДІ, довірчий інтервал.

SBR з віком та статтю

Оскільки немає прямих засобів вимірювання концентрації дофаміну або серотоніну в мозку людини, ми вирішили вивчити доступність DAT та SERT, як визначено 123 I-FP-CIT SPECT 44. На доступність DAT та SERT впливає спорідненість до радіолігандів і вони чутливі до змін концентрації нейромедіаторів, і, отже, ці фактори слід враховувати при інтерпретації нейрозображень 44. Крім того, існує певна суперечка щодо інтерпретації результатів, отриманих за допомогою радіофармацевтичних препаратів 44. Наприклад, збільшення СЕРТ можна інтерпретувати як підвищення рівня серотоніну в синапсах або як збільшення кліренсу серотоніну з позаклітинних областей мозку, а отже, інтерпретації протилежного ефекту ожиріння на доступність СЕРТ середнього мозку можуть бути менш простими.

Вікове зменшення DAT 45 та SERT 45, 46 було добре задокументовано, і це також спостерігалось у цьому дослідженні. Однак відмінності в доступності DAT та SERT є суперечливими. Попередні дослідження повідомляли про більш високі показники SBR у стриатумі 47 та таламусі 15 у жінок, але більш високі SBR у понах у чоловіків 15. У цьому дослідженні доступність SERT була вищою серед чоловіків, але доступність DAT була подібною у чоловіків та жінок. Тому, хоча статеві гормони впливають на серотонін 48 і дофамін 49, нейротрансмісія серотоніну може бути більш сприйнятливою до статі.

Це дослідження має кілька обмежень, що вимагають розгляду. По-перше, хоча це найбільше 123 дослідження I-FP-CIT SPECT, проведене за цією темою, процедури збору даних на кількох сайтах могли відрізнятися. По-друге, для нормальних суб’єктів, включених до PPMI, 123 I-FP-CIT SPECT був проведений один раз під час зарахування на базову лінію, і, отже, необхідні подальші поздовжні дослідження, щоб дослідити зв’язок між доступністю DAT та SERT та змінами ваги суб’єкта. По-третє, ми досліджували зв'язок між результатами нейровізуалізації та ІМТ, і, отже, необхідні додаткові дослідження для вивчення наслідків прийому їжі, стимуляції їжі та навантаження глюкозою у людей із ожирінням та худими. Далі ми використовували ІМТ для визначення ожиріння, і хоча ІМТ є найбільш часто використовуваним параметром, можливо, це не так (не?) безпосередньо пов'язані з рівнем жиру в організмі 50 .

На закінчення, ожиріння впливає на доступність SERT середнього мозку. Крім того, встановлено, що ІМТ не корелюють із наявністю DAT у смужках, а скоріше з наявністю СЕРТ у понтії. Крім того, доступність SERT була більшою у чоловіків, тоді як доступність DAT була подібною у чоловіків та жінок.

Подяки

PPMI - це державно-приватне партнерство, що фінансується Фондом Майкла Дж. Фокса для досліджень Паркінсона та партнерами з фінансування, включаючи abbVie, Avid, Biogen, Bristol-Myers Squibb, COVANCE, GE Healthcare, Genentech, GlaxoSmithKline, Lundbeck, Lilly, Merck, MesoScaleDiscovery, Pfizer, Piramal, Roche, Sanofi Genzyme, Servier, TEVA та UCB. Це дослідження було підтримане грантом Інституту біомедичних досліджень Національної університетської лікарні Пусана (грант № 2016–03).

Внески автора

Су Бонг Нам, Кьонджун Пак: вивчення дизайну та написання рукопису Сун Хун Лі: дизайн дослідження Хен Чжун Ім, Кьонджун Пак: аналіз зображень Кеунюн Кім, Бум Су Кім, Сонг Джанг Кім: аналіз даних У Джо Кім: дизайн дослідження та аналіз зображення