Diferențe sistematice între adolescenții slabi și obezi în timpul de relaxare a spinului-zăbrele cerebrale A

Abstract

CONTEXT ȘI SCOP: Dovezile emergente sugerează că adolescenții obezi prezintă modificări ale structurii creierului în comparație cu adolescenții slabi. În plus, obezitatea are un impact asupra dezvoltării corpului în timpul adolescenței. Am testat o ipoteză conform căreia T1, un marker al maturării creierului, poate prezenta diferențe creierului asociate cu obezitatea.

sistematice

MATERIALE ȘI METODE: Adolescenții asemănători ca sex, venitul familiei și gradul școlar au fost recrutați utilizând criterii stricte de intrare. Am măsurat creierul T1 la 48 de adolescenți obezi și 31 de adolescenți slabi prin imagistică MR cantitativă la 1,5T. Am combinat secvențe MPRAGE și inversare-recuperare cu normalizarea la spațiul standard și automatizarea craniului pentru a obține hărți T1 cu un volum simetric de voxel de 1 mm 3 .

REZULTATE: Sexul, veniturile, trigliceridele, colesterolul total și glucoza de post nu au diferit între grupuri, dar adolescenții obezi au avut HDL semnificativ mai scăzut, LDL mai mare și niveluri mai ridicate de insulină de post decât adolescenții slabi. Volumul bolții intracraniene nu a diferit între grupuri, dar adolescenții obezi aveau volume parenchimatoase ale creierului ajustate la bolta intracraniană. Adolescenții obezi au avut 4 clustere (> 100 voxeli adiacenți) de relaxare T1 care au fost semnificativ diferiți (P IMC indicele de masă corporală FDR rata de descoperire falsă GM substanță cenușie HDL lipoproteine ​​cu densitate ridicată HOMA-IR modelul homeostatic de evaluare a rezistenței la insulină LDL lipoproteină cu densitate mică presiunea arterială medie MPRAGE pregătită prin magnetizare achiziție rapidă a gradientului ecoului cortexului OFC orbitofrontal SES status socioeconomic T1 spin-reticul timp de relaxare VANCOVA analiza voxelwise a covarianței

Imagistica MR oferă oportunități unice pentru studiul in vivo al creierului uman viu. De mai bine de un deceniu, măsurătorile umane și umane ale T1, un parametru fizic al protonilor, au contribuit în mod semnificativ la investigarea maturării creierului, scurtarea T1 având loc în timpul procesului de maturare. 1 ⇓ ⇓ –4 În general, T1 crește odată cu creșterea conținutului de apă în țesuturi și scade în țesuturile cu conținut ridicat de lipide. Conținutul de apă și lipide, prin urmare, oferă agenți de contrast inerente pentru imagistica MR pentru a distinge tipurile de țesuturi.

În WM cu aspect normal, T1 lung poate reflecta deteriorarea țesutului legată de edemul creierului sau o pierdere a integrității tecilor de mielină axonală. De exemplu, T1 poate fi utilizat ca marker al prognosticului în scleroza multiplă primară-progresivă 5, deoarece T1 al țesutului crește în asociere cu o creștere a conținutului de apă din cauza inflamației sau o scădere a conținutului de lipide din pierderea axonală. Steen și colab. 1 au demonstrat că T1 poate fi, de asemenea, utilizat ca o măsură a maturizării normale a creierului și, spre deosebire de alte tehnici cantitative de imagistică MR utilizate pentru a evalua modificările din creierul uman în curs de dezvoltare, T1 rămâne sensibil la schimbările de-a lungul adolescenței și până la maturitate. Steen și colab. 6 au folosit saturația cu frecvență radio a fluxurilor de sânge care intră pentru a arăta că perfuzia nu poate explica anomaliile T1 în GM, chiar și atunci când fluxul sanguin este rapid sau volumul vascular este de până la 5%. Acest lucru sugerează că măsurătorile T1 cerebrale reflectă parenchimul creierului, nu artefacte din sânge.

Din câte știm, nu există studii anterioare care să evalueze maturarea creierului, caracterizată prin relaxare T1, la adolescenții obezi față de adolescenții slabi. Acest lucru este de interes, deoarece știm că obezitatea duce la maturizarea sexuală și osoasă mai rapidă la băieți și fete, 7,8, dar se știe puțin despre impactul obezității asupra dezvoltării și maturării creierului. Dacă obezitatea afectează maturizarea creierului este o întrebare importantă, având în vedere că există dovezi care arată că adolescenții obezi prezintă modificări regionale ale volumului, cum ar fi volume mai mici de OFC asociate cu ratinguri mai mari de dezinhibare în comportamentele alimentare 9 față de adolescenții slabi bine combinați. În plus, diabetul de tip 2 indus de obezitate este asociat cu o reducere semnificativă a integrității microstructurale, evaluată de DTI 10, precum și cu reduceri ale volumului lobului frontal și hipocampic. 11 Aceste observații sugerează că obezitatea poate avea un impact asupra dezvoltării creierului în timpul adolescenței și că adolescenții obezi pot urma o traiectorie neurodezvoltativă diferită față de adolescenții slabi. Pentru a explora această ipoteză, am folosit T1 ca un marker al maturizării și integrității creierului.

Am emis ipoteza că adolescenții obezi, având în vedere dezvoltarea lor sexuală accelerată, vor avea o accelerare paralelă a maturării creierului și, astfel, o reducere a T1 în țesutul GM și WM în raport cu adolescenții slabi. Cu toate acestea, am fost interesați și de a stabili dacă anomaliile metabolice asociate cu reducerea regională a volumului creierului și pierderea integrității microstructurale bazate pe DTI 9 ar putea afecta măsurile de maturare a creierului.

Materiale și metode

Participanți

Protocolul a fost aprobat de Consiliul de cercetare instituțională al Școlii de Medicină a Universității din New York. Toți părinții adolescenților cu vârsta sub 18 ani au oferit consimțământul scris în scris, iar copiii au acceptat studiul și au fost despăgubiți pentru timpul și inconvenientele lor.

Imagistica MR

Achizitie de imagini.

Cartografiere T1.

Imaginile au fost procesate utilizând sistemul de analiză a datelor pentru imagistica multimodală internă și setul de instrumente de înregistrare automată 2. 10 Imaginile individuale structurale de spațiu nativ au fost mai întâi decupate manual de craniu și normalizate la spațiul standard pentru a se potrivi cu un câmp de urzeală 3D care conține imaginile MPRAGE pentru a viza transformarea parametrii. 14 Apoi, am aplicat o înregistrare a corpului rigid al volumului ponderat T2 la volumul MPRAGE pentru a genera matricea de transformare ponderată T2 la MPRAGE. 15 Am combinat apoi parametrii de transformare și matricea de transformare în banda craniană și am normalizat spațial hărțile T1. Ca rezultat, hărțile T1 au ajuns la o dimensiune simetrică a voxelului de 1 × 1 × 1 mm 3 .