• Намерете този автор в Google Scholar
  • Намерете този автор в PubMed
  • Потърсете този автор на този сайт
  • За кореспонденция: anat.biegon @ stonybrookmedicine.edufowler @ bnl.gov

Принос от Джоана С. Фаулър, 21 юли 2020 г. (изпратено за преглед на 8 април 2020 г.); прегледано от Нори Гири и Дейвид А. Манкоф)

естроген

Значимост

Затлъстяването е основен проблем на общественото здраве при нарастващата част от децата и възрастните в развития свят. Естрогенът влияе върху телесното тегло и поведенческите реакции на апетитните стимули. Биосинтезата на естроген се катализира от ензима ароматаза във всички измервани органи, включително мозъка. Използвайки ароматазния радиотрасиращ [11 С] ворозол, ние измерихме наличността на ароматаза в амигдалата при здрави тежести при възрастни със затлъстяване. Затлъстяването е свързано с по-ниска наличност на ароматаза и по-малко ограничения, независимо от пола и възрастта. Променливостта в синтеза на мозъчен естроген може да допринесе за затлъстяването чрез директно регулиране на храненето и като цяло повлиява на самоконтрола. Тези открития показват, че изобразяването на мозъчна ароматаза предлага метод за характеризиране на ролята на мозъчния естроген при затлъстяването и други увреждания в саморегулацията.

Резюме

Гонадните хормони са свързани с механизми, които управляват апетитното поведение и неговото потискане. Естрогените се синтезират от андрогените от ензима ароматаза, силно експресиран в яйчниците на жените в репродуктивна възраст и в мозъка на мъжете и жените от всички възрасти. Измерихме наличността на ароматаза в амигдалата, използвайки позитронно-емисионна томография (PET) с инхибитор на ароматазата [11 С] ворозол в проба от 43 възрастни, мъже и жени с нормално тегло, наднормено тегло или затлъстяване. Подпроба от 27 също завърши личностни мерки за изследване на връзката между ароматазата и личностните черти, свързани със саморегулацията и инхибиторния контрол. Резултатите показват, че наличието на ароматаза в амигдалата е отрицателно свързано с индекса на телесна маса (ИТМ) (в килограми на квадратен метър) и положително корелира с резултатите от ограничението на личностните черти, независимо от пола или възрастта. Отделните вариации в способността на мозъка да синтезира естроген могат да повлияят на риска от затлъстяване и самоконтрол при мъжете и жените.

Ароматазната активност в мозъка на човешкия плод е описана в началото на 70-те години (26). Необходими са обаче няколко десетилетия, за да бъдат описани присъствието и активността на ароматазата в мозъка на възрастни хора и животни (27, 28) и за приноса й към човешката физиология (29) и специфичните естрогенни ефекти върху мозъка, включително целостта на хипокампала (30), паметта (31) и агресията (32, 33), за да бъдат оценени.

Досега не е изследван възможният принос на регионалната ароматаза в мозъка и произтичащото от него специфично за мозъка производство на естроген в контекста на човешкото затлъстяване. Амигдалата е мозъчна област, за която е доказано, че съдържа много високи нива на ароматаза при гризачи, маймуни и хора (27, 28, 34, 35). Той е от основно значение за контрола на емоционалната възбуда и е замесен в контрола на поведението при хранене при животните (36 ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ –41). Доказано е, че при хората амигдалата участва в подобрена от глада памет за хранителни стимули, излъчва апетитен отговор на храна (42) и когнитивно инхибиране на мозъчната активация, предизвикана от хранителна стимулация (43). Функционалните образни изследвания подкрепят активирането на тези мрежи на амигдала при гледане на изображения с храна/ядене, особено когато са гладни (44 ⇓ ⇓ –47), и тяхната дисрегулация сред затлъстелите мъже и жени. Следователно амигдалата предлага жизнеспособна цел за локалния мозъчен естроген, за да повлияе на ефективната невронална верига, която е в основата на реакцията на репликите и вземането на решения в отговор на хранителната среда.

Тук сравнихме наличността на ароматаза в амигдалата, измерена с позитронно-емисионна томография (PET) и специфичния за ароматаза радиопроследяващ [11 C] ворозол (34, 35), при иначе здрави мъже и жени със затлъстяване, наднормено тегло и здраво тегло . Предположихме отрицателна връзка между наличността на мозъчна ароматаза, измерена чрез [11 C] ворозол в амигдалата, и ИТМ, поради специфичната роля на амигдалата в паметта, свързана с храненето (46), предпочитанията към храната (48), способността да се преодолее хипоталамуса сигнализира за ситост (38 ⇓ –40) и чувствителна към естроген функция (47). В съответствие с тази хипотеза, ние допълнително разгледахме връзката между наличността на ароматаза и ограничението на нивото на признаците в подмножество на пробата. Прогнозирахме положителна връзка между ароматазата на амигдала и ограничението, в съответствие с констатациите, че индивидите със затлъстяване обикновено показват по-високи нива на дезинхибиция и импулсивност на хранителната реплика (47). Тези дефицити в самоконтрола са свързани с индивидуалния риск, установен в нарастващата световна обезогенна среда (49).

Резултати

Участниците (n = 43) са били средно на възраст 40,4 ± 14,2 години с ИТМ 28,1 ± 6,8 kg/m 2. Таблица 1 обобщава разликите в изследваните променливи по пол. Двупосочна ANOVA категория по пол според теглото показва жени със здравословно тегло (n = 9, 42 ± 18 години) и мъже (n = 7, 38,8 ± 17,9 години,) жени с наднормено тегло (n = 8, 37,2 ± 11.5) и мъжете (n = 7, 43.3 ± 11.7 y възраст), и затлъстелите жени (n = 7, 43.4 ± 15.8) и мъжете (n = 5, 36 ± 8.0 y години) не се различават значително по възраст по пол ( F = 0,13, P = 0,72) или категория тегло (F = 0,015, P = 0,98).

Сравнение между мъже и жени по отношение на наличието на ароматаза, възрастта и ограниченията на личностните черти

Регресионните модели показват умерена отрицателна връзка между наличността на аромат на амигдала и ИТМ (β = -8,40, SE = 2,18, P 2 = 0,37]. Както е обобщено на фиг. 1, наклоните не се различават значително между мъжете и жените (β = −0,19, SE = 6,84, P = 0,98). Циркулиращият тестостерон и естроген не са предсказващи ИТМ и не подобряват значително прилепването към модела.

[11 С] Ворозол в амигдала и индекс на телесна маса (ИТМ) при мъже и жени. Отрицателната връзка между ИТМ (в килограми на квадратен метър) и наличността на ароматаза (VT) в амигдалата не показва значителна разлика между мъжете и жените. Сивите ленти представляват 95% доверителни интервали. VT, общ обем на разпределение.

Наличието на аромат на амигдала при мъже и жени (n = 27) положително корелира с индивидуалните различия в ограничението на признаците (β = 4,94, SE = 2,24, P 11 C) Ворозол в амигдалата и ограничението на признаците при мъжете и жените. Положителната връзка между признака ограничение на нивото и наличност на ароматаза (VT) в амигдалата не се различават значително при мъжете и жените. Сивите ленти представляват 95% доверителни интервали. VT, обем на разпределение.

[11 С] Ворозол при амигдала и ограничение на чертите при мъжете и жените. Положителната връзка между ограничението на ниво черта и наличността на ароматаза (VT) при амигдала не се различава значително при мъжете и жените. Сивите ленти представляват 95% доверителни интервали. VT, обем на разпределение.

Корелации на Пиърсън между наличността на ароматазна амигдала и личностните мерки

Дискусия

Използвайки комбинация от in vivo образна диагностика и невропсихология, ние показваме, че наличността на ароматаза в амигдалата, представляваща способността за синтез на естроген в този регион, е в значителна и отрицателна корелация с ИТМ при здрави мъже и жени. Наличността на ароматаза в амигдалата също положително корелира с резултатите за ограничението на личностните черти, измерено чрез многоизмерния личен въпросник (MPQ) (50). Много теории за личността разглеждат личностната конструкция на ограничение (свързана с поведенческа дезинхибиция) като ключов компонент на човешкото поведение. Всъщност някои предполагат, че ограниченията представляват биологично базирана система за усилен контрол, която е свързана с добросъвестност и умерява импулсивно поведение - особено що се отнася до здравословното поведение (50 ⇓ ⇓ –53). Тези резултати са в съответствие с неотдавнашната работа, завършена от Takahashi et al. (24) демонстриране на подобна връзка с избягване на вреди от черти. Взети заедно, тези резултати подкрепят хипотезата, че естрогенът, произведен локално в амигдалата, допринася за регулирането на ИТМ чрез вътрекринен механизъм (54), засягащ способността да инхибира хранителното поведение в отговор на стрес (55).

В нашето проучване не наблюдавахме значителни полови разлики. Въпреки по-голямото разпространение на затлъстяването сред жените (64), ефикасността при загуба на тегло изглежда подобна (65 67 –67) или благоприятства по-добри дългосрочни резултати при теглото при жените (68), с някои доказателства за умерени краткосрочни ползи за мъжете ( 69). Тази констатация също така повишава потенциала амигдала ароматазата да бъде неутрален по полов начин ИТМ, въпреки че са необходими надлъжни анализи, за да се определи дали нивата на амигдала ароматаза умеряват резултатите от загуба на тегло при затлъстели мъже и жени.

В обобщение, това проучване показва пряка връзка между наличността на ароматаза в човешката амигдала и ИТМ. Потенциално продължение на тази работа е да се изследват други мозъчни области, където е показано, че естрогенът регулира апетита и използването на енергия (въпреки че някои от тях са твърде малки, за да бъдат визуализирани с пространствената разделителна способност на наличните PET скенери) и да се определи стойността на мерките за ароматаза за прави разлика между преяждане и здрави популации (16) или предсказва промени в теглото при възрастни популации. Докато не се предоставят директни измервания на мозъчната ER и AR плътност или заетост за проучвания in vivo при хора, ароматазата предлага важна мярка за мозъчната естрогенна система при мъже и жени.

Методи и материали

Участници.

Четиридесет и трима здрави мъже (n = 19) и жени (n = 24), със средна възраст от 40,4 години (диапазон, от 21 до 67) и среден ИТМ от 28 (диапазон, от 17 до 49), отговориха на реклами, пуснати на местно ниво публикувани вестници или флаери и бяха извършени сканирания на мозъка в Националната лаборатория Брукхейвън. Подгрупа от 29 участници (17 жени, 12 мъже; средна възраст 41,2 ± 16,4 г) също е подложена на невропсихологична оценка. Всички репродуктивно компетентни жени са сканирани във фоликуларната фаза на менструалния цикъл (5–10 дни от началото на менструалния поток). Участниците бяха включени, ако бяха здрави възрастни и ≤50 ИТМ. Изключенията включват 1) затлъстяване с известен генетичен или ендокринен произход; 2) текуща или анамнеза за хипертония, тежка депресия, болест на Паркинсон, инсулт или диабет; 3) физически (напр. Мозъчна травма) или поведенчески състояния (напр. Злоупотреба с вещества), които могат да променят мозъчната структура и функция; 4) настояща или предишна употреба на хормонозаместителна терапия или инхибитори на ароматазата; 5) положителен токсикологичен екран за психоактивно вещество или медикаменти. Всички участници бяха подложени на пълен физически, психиатричен и неврологичен преглед. Проучването получи одобрение от човешки субекти от университета Стони Брук и всички участници предоставиха писмено информирано съгласие преди участие.

Мерки за личността.

Участниците завършиха MPQ (50, 56), трифакторен, самоотчетен структурен модел на личността. MPQ моделира три измерения на личността от висок порядък: Отрицателна емоционалност (изградена от субскалите: Стресова реакция, Отчуждение и Агресия) отразява тенденцията към емоционален дистрес. Положителната емоционалност (изградена от благосъстоянието, социалната мощ, постиженията и социалната близост) отразява положителния ефект на индивида чрез междуличностна ангажираност. Ограничението (от контрол, избягване на вреда и традиционализъм) измерва тенденцията към саморегулация. За някои Ограничението се мотивира чрез избягване на потенциално вредни събития или хора, както в Избягването на вреда и от необходимостта от самоконтрол, докато за други Ограничението се мотивира от традиционните възгледи за сексуалните роли и справедливостта (65). Проучванията показват, че хората, които са с нисък резултат от Ограничението, ще получат висок резултат при мерките за импулсивност.

PET сканира.