Приріст жиру в організмі пов’язаний із посиленням реакції смугових страв на смачні харчові підказки, тоді як стабільність жиру в організмі пов’язана зі зниженням реакції смугастості

Анотація

ЗАЯВА ПРО ЗНАЧЕННЯ Це нове, неодноразове дослідження візуалізації мозку дозволяє припустити, що підлітки, які набрали жир у організмі протягом нашого періоду спостереження, відчули посилення реакції смугастості на підказки про смачну їжу порівняно з тими, хто продемонстрував стабільність або втрату жиру в організмі. Результати також передбачають, що підтримка балансу між споживанням і витратою калорій з часом може зменшити реакцію стриатального, островного та роландичного оперкулуму на харчові сигнали, що може зменшити ризик переїдання в майбутньому.

збільшення жиру в організмі
харчова кий
квитанція про їжу
стимулююча сенсибілізація
довгострокове спостереження
повторні заходи фМРТ

Вступ

На відміну від цього, теорія динамічної вразливості стверджує, що регулярне вживання висококалорійних продуктів зменшує сприйнятливість регіону винагороди до смаків таких продуктів (Stice et al., 2011). Люди, що страждають ожирінням, демонструють меншу чутливість смугових областей до смаків висококалорійних напоїв, ніж худі люди (Stice et al., 2008a; Green et al., 2011; Frank et al., 2012; Babbs et al., 2013). Тварини, рандомізовані за умовами переїдання, що призводять до збільшення ваги порівняно зі стабільними умовами контролю, демонструють знижену чутливість схем винагород до прийому їжі, електростимуляції, введення амфетаміну та введення калію (Johnson and Kenny, 2010).

Матеріали і методи

Учасники

Сто шістдесят два підлітки здорової ваги [82 жінки, 80 чоловіків; середній вік, 15,3 ± 1,1; середній індекс маси тіла (ІМТ), 20,8 ± 1,9; середній відсоток жиру в організмі, 18,4 ± 7,7; 4% іспаномовних, 1% корінних американців, 1% азіатсько-тихоокеанських островів, 76% європейських американців, 18% змішаної расової спадщини] були набрані за допомогою оголошень для 3-річного перспективного дослідження. Сто двадцять п’ять учасників мали високий ризик ожиріння [двоє батьків із ожирінням або надмірною вагою (ІМТ ≥ 25)], а 37 - з низьким ризиком (двоє батьків із здоровою вагою). Критеріями виключення були базовий ІМТ (кілограми на квадратний метр) 25, поточне вживання психоактивних ліків або наркотиків більше, ніж щотижня, вагітність, травма голови з втратою свідомості, значні когнітивні порушення, основні медичні проблеми або поточна психіатрична вісь I розлад. Підлітки та батьки надали письмову інформовану згоду на цей проект, затверджений інституційною комісією з огляду.

Усі учасники завершили парадигми fMRI на початковому рівні. Тим, хто продемонстрував або збільшення вмісту жиру в організмі на ≥3%, зменшення вмісту жиру в організмі на ≥3%, або зменшення вмісту жиру в організмі на 2% протягом 2 або 3 років спостереження, було запрошено повторити парадигми fMRI через секунду. час на 2 або 3 роки спостереження. Ми операціоналізували приріст, втрату та стабільність жиру в організмі таким чином, оскільки, базуючись на зміні жиру в організмі, який спостерігався в перший рік спостереження, здавалося, що ці визначення дадуть достатньо великі розміри клітин для адекватної потужності. Ми просканували учасників, які задовольнили зміну критеріїв жиру в організмі протягом 2-річного періоду спостереження, щоб максимізувати розміри груп виграшу та втрати, оскільки ми були стурбовані тим, що вони все ще можуть не задовольнити критерії зміни під час 3-річного спостереження. Однак, якщо учасник показав подальший приріст або втрату жиру в організмі, ми запропонували їм повторити сканування під час 3-річного спостереження та використали дані останнього сканування.

Схема послідовності учасників наведена на малюнку 1. Шістдесят п’ять учасників (37%) виконали друге сканування протягом 2 або 3 років спостереження. Дані п’яти учасників були виключені з аналізів через надмірні рухи (n = 1), неповні сканування (n = 2) та помилки отримання (n = 2), в результаті чого n = 60 (приріст жиру в тілі, n = 34; стабільний жир у тілі, n = 12; втрата жиру в організмі, n = 14). Загалом 95 учасників не були проскановані через (1), що не відповідають зміні критеріїв жиру в організмі (19%), (2) відхилили запрошення пройти подальше сканування (13%), (3) повідомили про новий фМРТ протипоказання (наприклад, брекети) під час спостереження (13%) та (4) відсутність даних про Bod Pod та ІМТ під час спостереження (12%). Ми також вирішили не сканувати шість суб'єктів (4%; троє чоловіків), які мали збільшення ≥3% жиру в організмі, але все ще залишалися нижче середнього рівня жиру (7,7% жиру в організмі чоловіків, 7,7 або 16,8 % жиру в організмі під час подальшого спостереження за жінками).

Діаграма учасників.

Заходи

Відсоток жиру в організмі.

Плетизмографія із переміщенням повітря оцінювала відсоток жиру в організмі учасників на початковому етапі та під час усіх подальших спостережень за допомогою Bod Pod S/T (Life Measurement Inc./COSMED), використовуючи рекомендовані процедури та рівняння, відповідні віку/статі (Lohman 1989). Ми зосередили свою увагу на жирі в організмі, а не на ІМТ, оскільки він є більш точним показником об’єму жирової тканини і на нього не впливають зміни м’язової маси. Щільність тіла розраховували як масу тіла (оцінювану безпосереднім зважуванням), поділену на об’єм тіла. Оцінки відсоткового вмісту жиру в організмі показують надійність тестування та повторного тестування (r = 0,92–0,99) і корелюють з подвійною енергетичною рентгенівською абсорбціометрією та гідростатичними оцінками жирових відкладень (r = 0,98–0,99; Fields et al., 2002). Тим не менше, ми також оцінили ІМТ, щоб ми могли повною мірою охарактеризувати нашу вибірку. Зріст вимірювали з точністю до міліметра, а вагу оцінювали з точністю до 0,1 кг після зняття взуття та пальто. Дві міри кожного були отримані та усереднені.

Парадигми fMRI продовольчої та грошової винагороди.

Продовольче та грошове підкріплення.

Збір, попередня обробка та статистичний аналіз fMRI.

Щоб ідентифікувати ділянки мозку, активовані у відповідь на отримання шоколадного молочного коктейлю, ми порівняли активацію залежно від рівня кисню в крові (BOLD) під час отримання молочного коктейлю та отримання несмачного розчину. Щоб визначити регіони, активовані у відповідь на шоколадний молочний коктейль, ми протиставили активацію BOLD під час презентації картини молочного коктейлю, яка сигналізувала про майбутню доставку молочного коктейлю, і відповіді під час подання карти зі склянкою води, яка сигналізувала про наближення несмачного розчину. Активація у відповідь на грошову винагороду оцінювалася за контрастним сигналом BOLD, коли учасники бачили дисплеї HHH або TTT проти нейтральних до винагороди дисплеїв монет; активація у відповідь на сигнал, що сигналізує про потенційну грошову винагороду, оцінювалася контрастною активацією BOLD, коли учасники бачили дисплей HH або TT проти нейтральних до винагороди дисплеїв монет.

На індивідуальному рівні були побудовані Т-карти для порівняння активації у кожного учасника для чотирьох контрастів на індивідуальному рівні (наприклад, отримання молочного коктейлю> отримання несмачного розчину) на початковому рівні та під час подальшого спостереження. Ці індивідуальні контрасти були введені в моделі ANOVA з повторними вимірами для вимірювання різниць у групах (наприклад, підлітки, які набрали жир у порівнянні з підлітками, які продемонстрували стабільність жиру в організмі) у зміні нервової реакції на чотири контрасти з часом (наприклад, отримання базового шоколадного молочного коктейлю > отримання базового несмачного розчину проти подальшого отримання шоколадного молочного коктейлю> подальше отримання несмачного розчину). Вік на початковому рівні та рівень голоду до сканування (для аналізу парадигми fMRI за харчову винагороду) були включені як коваріати. Аналізи цілого мозку проводились після застосування бінаризованої DARTEL-специфічної зразкової маски для сірої речовини. Загальний рівень значущості p 3 через масковані дані за допомогою модуля 3DClustSim AFNI (Forman et al., 1995). Результати моделювання вказують на активність, що переживає поріг p Переглянути цю таблицю:

Переглянути вбудований
Переглянути спливаюче вікно

Характеристика підлітків, які набрали жир (n = 34), показали стабільний жир (n = 12) або втратили жир (n = 14)

На початковому рівні як бажання, так і приємність позитивно пов’язані з активацією в ядрі accumbens (бажаючи MNI, 9, 3, −6; Z = 4,16, k = 25; приємність MNI, 9, 3, −9; Z = 4,10, k = 16) у відповідь на отримання молочного коктейлю. Бажання та приємність не суттєво корелювали з активацією винагороди у відповідь на очікування отримання молочного коктейлю.

Зміна BOLD-відповіді на отримання та репліки, що сигналізують про наближення отримання молочного коктейлю між підлітками, які набрали жир в організмі, та тими, у кого спостерігається стабільний жир або втрата жиру

Значні взаємодії в часі в активності BOLD у відповідь на очікуване приємне отримання їжі та приємне отримання їжі між підлітками, які показали приріст, стабільність або втрату жиру в організмі

Обговорення

Порівнюючи підлітків, які набрали жир на тілі, з тими, хто втратив жир, ми виявили значну взаємодію в прекунеї у відповідь на сигнал, що сигналізує про наближення отримання молочного коктейлю. Подальші аналізи в межах стану показали, що ця взаємодія в основному була зумовлена зниженням чутливості прекунеуса до харчових ознак серед підлітків, які втратили жирові відкладення. Цей висновок збігається з доказами того, що спричинена лікуванням втрата ваги пов’язана зі зниженням чутливості прекунеуса до харчових ознак (Pursey et al., 2014). Прекунеус - це зона зору, яка функціонально пов’язана з регіонами винагород (наприклад, смугастий та середній мозок; Cavanna and Trible, 2006), і було виявлено, що вона відповідає на сигнали, що передбачають наближення смачної їжі (Stice et al., 2012). Підлітки, які втратили жир в організмі, також продемонстрували більший приріст активації задньої верхньої тім'яної частки до отримання молочного коктейлю, ніж ті, хто набрав жир. Встановлено, що задня тім’яна частка відповідає смачному надходженню їжі (Stice et al., 2011) і пов’язана з увагою до смаку (Veldhuizen et al., 2012).

Нейронні реакції на отримання грошової винагороди та сигнали про грошову винагороду не відрізнялися як функція зміни жиру в організмі, що свідчить про те, що приріст жиру в організмі змінює нервову реакцію, яка є специфічною для винагороди за їжу, але не винагороду загалом. Той факт, що ми виявили кілька областей мозку, які показали змінену активацію після набору жиру в організмі до отримання та сигналів, що сигналізують про наближення отримання висококалорійної їжі, але не до отримання та сигналів, що сигналізують про майбутнє отримання грошової винагороди, також свідчить про те, що надійний; очікується подібна кількість ефектів у відповідь на обидва типи винагороди, якби результати були зумовлені випадковістю. Тим не менше, зміни могли б виникнути щодо їжі, але не щодо парадигми грошової винагороди, оскільки перша передбачала більш чутливий показник нервової реакції, оскільки учасники отримували смачну їжу під час сканування, але не грошову винагороду. Однак більша реакція стриатуму на отримання грошової винагороди у цій парадигмі передбачала майбутнє початок вживання речовини (Stice et al., 2013b), припускаючи, що ця парадигма має прогнозну дійсність.

Підводячи підсумок, результати свідчать про те, що підлітки, які демонструють збільшення жиру в організмі протягом багаторічного періоду, відчувають посилення реагування смужок на підказки щодо смачної їжі порівняно з підлітками, які демонструють стабільність жиру в організмі. Структура висновків також передбачає, що підтримка балансу між споживанням і витратою калорій зменшує реагування стриатального, островного та роландичного оперкулуму на харчові сигнали, що може зменшити ризик майбутнього переїдання та збільшення ваги.

Виноски

Цю роботу підтримав Національний інститут охорони здоров’я, грант DK-080760. Ми вдячні Центру нейровізуалізації Льюїса в Університеті Орегона за допомогу у скануванні фМРТ.

Автори повідомляють про відсутність конкуруючих фінансових інтересів.