A gyomor bypass műtét után elhízott betegek agyi-hedonikus válaszai alacsonyabbak az ételre, mint utána

A bariatrikus műtét az elhízás leghatásosabb hosszú távú kezelése.

A gyomor bypass műtét több fogyást eredményez, mint a gyomor sávos műtét.

A gyomor bypass, de nem a gyomorszalag műtét, az étkezés utáni anorexigén bélhormonok növekedéséhez vezet.

A gyomor bypass műtét betegek az ételpreferencia változásáról számolnak be, amely távol áll a magas kalóriatartalmú ételektől.

Mik az új eredmények?

Funkcionális MRI alkalmazásával az agy jutalmazási rendszereiben, köztük az orbitofrontális kéregben, az amygdalában, a putamenben, a caudate-ben és a nucleus accumbens-ben az aktiválás a magas kalóriatartalmú ételképek vonzerejének értékelése során kevesebb volt a gyomor bypass után, mint a gyomor sávos műtét után.

A magas kalóriatartalmú ételek kevésbé voltak vonzóak és kevesebbet fogyasztottak a gyomor megkerülése után, mint a gyomor sávos műtétek.

Ezeket a különbségeket nem magyarázták az éhségszint vagy a pszichológiai jellemzők közötti különbségek.

A GLP-1 plazma, a PYY, az epesavak és a posztesztesztív dömping tünetei magasabbak voltak a gyomor bypass után, mint a gyomor sávos műtétek.

Hogyan befolyásolhatja belátható időn belül a klinikai gyakorlatot?

A bariatrikus eljárás választásának személyre szabottabb megközelítése, ideértve az élelmiszer-hedonika értékelését is indokolt lehet.

A bél – agy táplálék hedonikus tengelyének megcélzása fontos az elhízás jövőbeli nem műtéti kezeléseinek kidolgozásában.

Bevezetés

A bariatrikus műtét jelenleg az elhízás és az azzal járó társbetegségek leghatékonyabb hosszú távú kezelése. 20 év alatt a Roux-en-Y gyomor bypass (RYGB) műtéttel átlagosan 25% -os súlyvesztés érhető el, szemben a gyomorszalagozással (BAND) 14% -kal. ) műtét.1 Ez arra utal, hogy az egyes eljárások során a bél specifikus anatómiai manipulációi nagyon eltérő élettani hatásokkal járhatnak

A RYGB-ben egy kis gyomortáska kialakítása lehetővé teszi, hogy az élelmiszer korábban kapcsolatba kerüljön a középső és a disztális vékonybéllel. Az étel megkerüli a gyomrot és a proximális vékonybelet, de a hígítatlan epe érintkezik a proximális vékonybéllel. A gyomorban lévő vagális rostok megszakadhatnak. 3, 4 Az éhség csökkenése és a jóllakottság fokozódása a RYGB után részben az anorexigén bélhormonok, például az YY peptid (PYY) és a glukagon-szerű polipeptid-1 (GLP- 1), a bél – agy tengely egy része, amely szabályozza a befogadó magatartást.5 Ezek a bélhormon-változások hiányoznak a BAND műtét után, ahol a proximális gyomor körül állítható sáv csökkenti az éhséget azáltal, hogy fokozott intraluminális nyomás gyakorolja a vagális afferens mechanoreceptorokat.

Az emberi étkezési magatartást az éhség, valamint az ételek jutalomértéke is befolyásolja.7 Állat- és emberkutatások során a RYGB-műtétek után előnyös elmozdulást jelentettek a magas zsírtartalmú és édes ételek fogyasztásától. 7–9 az élelmiszer-hedonikát a RYGB és a BAND műtét között, a világ két leggyakrabban elvégzett eljárását és azok mögöttes idegi alapját nem vizsgálták.

A funkcionális MRI (fMRI) lehetővé teszi az étkezési magatartással kapcsolatos agyi jutalom-kognitív rendszerek tanulmányozását azáltal, hogy méri a vér oxigénszinttől függő (BOLD) jelének az élelmiszer-ingerekre gyakorolt regionális változását, amely a neuronok aktiválódásának markere. 10 Ide tartoznak a kortikolimbikus hálózatok: striatális mag accumbens és caudate mag (jutalomfeltétel, várakozás, motiváció és szokásos viselkedés), amygdala (érzelmi válaszok a jutalmazó ingerekre), elülső insula (ízlelési és egyéb szenzoros információk integrálása) és orbitofrontalis kéreg (OFC) (a jutalom értékének és az ínségnek a kódolása, döntés készítés) .11, 12

Feltételeztük, hogy a RYGB és a BAND eljárások eltérő hatással vannak az agy jutalmazási rendszereire, és ezáltal az étkezési magatartásra, ami megmagyarázhatja az RYGB után tapasztalt nagyobb súlycsökkenést. Összehasonlítottuk a testtömeg-index (BMI) -nek megfelelő betegeket az RYGB és a BAND műtétek után, a BMI-vel egyeztetett, nem operált kontrollokkal, amelyek nem vesztettek súlyt. Az elsődleges eredménymérő a jutalom rendszer aktiválása volt az élelmiszerképekhez fMRI segítségével, a másodlagos eredmények pedig a viselkedési és metabolikus fenotipizálási intézkedések voltak.

Mód

További részletek az online kiegészítő módszerekben találhatók.

Résztvevők

Nyolcvanhárom résztvevőt (30 RYGB, 28 BAND, 25 BMI-illesztett (BMI-M) nem operált kontroll) toboroztak az elhízás klinikáiról és a nyilvános hirdetésekből. A műtéti betegeket több mint 2 hónappal a műtét után toborozták, miután a testtömeg legalább 8% -ot elvesztette (lásd az online S1 kiegészítő táblázatot). A nem operált BMI-vel egyeztetett kontrollok súlystabilak voltak. Ezek közül 61 résztvevő (21 RYGB, 20 BAND, 20 BMI-M) volt jogosult pásztázó látogatásra (1. táblázat). Két alany (1 RYGB, 1 BMI-M) fMRI vizsgálatát a túlzott mozgás és/vagy a rossz képminőség miatt kizártuk az elemzésből. A felvételi és kizárási kritériumokat lásd az online kiegészítő módszerekben.

Az elhízott betegek jellemzői a gyomor bypass és a gyomor összekötése, valamint az operáció nélküli kontrollok után az fMRI vizsgálatakor

Pszichológiai és étkezési magatartás fenotipizálása

Valamennyi alany kitöltötte a kérdőíveket az étkezési viselkedés, a hangulat, az impulzivitás, a személyiség és a jutalomérzékenység felmérésére.

fMRI protokoll

Az alkalmas alanyok strukturális MRI-vel és BOLD fMRI-vel rendelkeztek 1 órán át egy éjszakai böjt után (1. ábra). Az ételkép értékelési feladat során az alanyok magas kalóriatartalmú ételek, alacsony kalóriatartalmú ételek, nem élelmiszerhez kapcsolódó háztartási tárgyak fényképeit és elmosódott képeket tekintettek meg.13 Az alanyok egyszerre értékelték az egyes képek vonzerejét. Az auditív – motor – vizuális kontroll fMRI feladatot hajtották végre, hogy kizárják a BOLD jel nem specifikus változását a csoportok között.

Tanulmányi protokoll. AMV, audio – motor – vizuális feladat; BAND, gyomorszalag; BP, vérnyomás; fMRI, funkcionális MRI; RYGB, gyomor bypass; VAS, vizuális analóg mérleg.

fMRI elemzés

Az fMRI adatfeldolgozása az fMRI Expert Analysis Tool V.5.98 (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl) fájlt használta. Általános lineáris modellanalízist alkalmaztak a BOLD-aktiváció mérésére (i) bármilyen ételre (magas kalóriatartalmú vagy alacsony kalóriatartalmú); (ii) csak magas kalóriatartalmú ételek vagy (iii) csak alacsony kalóriatartalmú ételek (a tárgyakhoz képest) az élelmiszer-értékelési feladatban; és (iv) hallási, motoros vagy vizuális feladatokra az ellenőrzési paradigmában.

A dömping szindróma értékelése műtéti csoportokban. A retrospektív (A) Sigstad és (B) Arts dömping szindróma pontszámainak összehasonlítása a műtét utáni első 3 hónapban (n = 18–19 csoportonként), elhízott betegek között a gyomorkötés (BAND, pontozott) és a gyomor bypass (RYGB, csíkos) után ) műtét. Az adatokat mediánként és IQR-ként mutatjuk be. * p, 18 a kellemes ételek iránti vágy szándékos gátlása, 19 alacsonyabb leendő élelmiszer-fogyasztás, 20-kal kevesebb hosszanti súlygyarapodás21, 22 és nagyobb siker az életmódbeli fogyókúrás programban.23

Bár néhány fMRI-tanulmány nagyobb aktivitást mutatott ezekben a régiókban a magas kalóriatartalmú ételek megtekintésére vagy az élelmiszer-szállítás előrejelzésére az elhízással, magasabb BMI-vel vagy BED-del rendelkező emberek esetében, az eredmények következetlenek, sőt ellentmondásosak voltak. Tanulmányunkban a karcsú, nem pedig a BMI-hez illeszkedő kontrollcsoport hasznos lehet annak felmérésében, hogy a jutalmazási rendszer válaszainak nagysága az RYGB csoportban hasonló-e a soha nem elhízott egészséges alanyokéhoz.

A RYGB betegeknél végzett keresztmetszeti vizsgálat idegépképészeti eredményei összhangban vannak az RYGB-vel végzett prospektív humán vizsgálatokkal.2 Egy prospektív fMRI vizsgálat összefüggéseket talált a csökkent táplálékigény és az agyi aktiváció csökkenése között, ideértve a caudatust, a frontális gyri és az elülső cinguláris kérget, a magas kalóriatartalmú ételek az RYGB utáni első hónapban.26 Ez a kisebb tanulmány azonban nem kontrollálta a rendelési hatásokat, a BMI változását vagy a korai posztoperatív étrendi korlátozásokat. Ezzel szemben tanulmányunkban a BAND-betegekkel történő összehasonlítás elkerülte a rendelési hatásokat és kontrollálta a BMI-különbségeket, és minden vizsgálat a műtét után legalább 3 hónappal történt, miután a folyékony étrend korlátozásai megszűntek.

A másodlagos viselkedési eredmények szintén összhangban voltak a RYGB állat- és emberkutatásával. Az RYGB állatmodelljei kevésbé kedvelik az édes és/vagy zsíros ingereket, mint az álműtött állatok. 9, 27 Az elhízott betegek kevésbé keményen dolgoznak egy progresszív arányú feladatban az édes/zsíros ízingerek után az RYGB után, mint preoperatív módon. kalóriasűrű étrendből is leírtak az RYGB után.28

A metabolikus fenotipizálás eredményei potenciális mediátorokra mutatnak az élelmiszer-hedonikus válaszok ezen különbségei mögött, bár közvetlen oksági következtetést nem sikerült megállapítani. A várakozásoknak megfelelően az étkezés utáni plazma GLP-1 és PYY bélhormon szintje és az előzetes PYY szint ebben a kohorszban magasabb volt a RYGB után, mint a BAND és/vagy nem operált csoportokban.5 A homeosztatikus étvágyközpontok (vagális – agytörzs – hipotalamusz) révén a jóllakottság növelése mellett ), ezek a hormonok módosítják az agy jutalmazási rendszereinek aktivitását és a dopaminerg jelzéseket is. 29, 30 GLP-1 és/vagy PYY akutan csökkentik a BOLD-jelet a vizuális táplálkozási jelekre nem elhízott alanyoknál a tanulmányunkhoz hasonló agyi régiókban. az íz a magas zsírtartalmú, édes ételektől32 és a plazmaszint korrelál az ellenőrizetlen táplálkozás hosszanti csökkenésével az RYGB után.33 Az agyi hedonikus jutalmazási rendszerek ezért nemcsak akutan, hanem krónikus expozícióra is reagálhatnak a GLP-1 ismételt eltúlzott étkezés utáni növekedésének és PYY.34

A plazma epesavak szintén magasabbak voltak a RYGB-ben, mint a BAND csoportban, nemcsak étkezés után, hanem ebéd előtt is.35 Ez alternatív modulátor lehet az ételek központi hedonikus feldolgozásához az RYGB után. Az epesavak valóban átjutnak a vér-agy gáton, 36 és az agyban van a TGR5 epesav-receptor. 37 Az epesavak a vékonybél termelését is stimulálják a 19-es fibroblaszt növekedési faktor (FGF19) termelésében, amely központilag csökkenti az élelmiszer-bevitelt, 38 és növeli RYGB után.35 Az epesavak vagy az FGF19 közvetlen szerepe az RYGB után ezért érdemes lehet további kutatásokra.

A RYGB-betegek a korai posztoperatív periódusban a dömping-szindrómának megfelelő tünetek nagyobb gyakoriságáról számoltak be, és a magas kalóriatartalmú tesztétkezés elfogyasztása után inkább émelygtek, mint a BAND műtét után. A magas kalóriatartalmú ételek postesztesztív hatása miatt tanult feltételezett idegenkedés tehát szerepet játszhat az RYGB utáni csökkent élelmiszer-hedonikus válaszokban is, amelyek potenciálisan a GLP-1 és a PYY változásai által közvetíthetők.

Noha az orexigenikus ghrelin hormon stimuláló hatással van az élelmiszer-hedonikára és a jutalom rendszer aktiválására az ételjelekre, 29 nem találtunk szignifikáns különbséget a plazma acil-ghrelinben a műtéti csoportok között. Néhány tanulmány megállapította, hogy az RYGB után csökkent az éhgyomri és/vagy az étkezés utáni ghrelinszint a műtét előtt vagy a nem operált kontrollokhoz képest. Ez a megállapítás azonban nem univerzális, összefügg a műtéti technikák különbségeivel, a teljes és az aktív acil-ghrelin összehasonlításával, a plazmaminták kezelésével és tárolásával kapcsolatos problémákkal.

Nem sikerült tovább tisztázni, hogy ezek a potenciális mediátorok közül melyik járulhat hozzá az agyi-hedonikus reakció csökkenéséhez az ételek után a RYGB után, mivel az RYGB csoporton belül egyik sem volt összefüggésben a BOLD aktiválódással az ételjelekkel (azokban a ROI-kban, amelyek különbségeket mutattak a műtéti beavatkozások között). csoportok). Az ilyen összefüggés kimutatásának képességét gátolhatja a minta nagysága, a vizsgálat keresztmetszeti jellege és más fiziológiai tényezők, amelyek hozzájárulnak a BOLD válaszok változékonyságához a csoporton belüli egyének között.

Bár vizsgálatunk keresztmetszeti volt, a preoperatív és a posztoperatív zavaró változók általában hasonlóak voltak a műtéti csoportok között, beleértve a BED és a jelenlegi T2DM prevalenciáját. Bár a súlyvesztés nagyobb volt az RYGB-betegeknél, mint a BMI-vel egyező BAND-betegeknél, ez nem valószínű, hogy megmagyarázná eredményeinket, mivel ez várhatóan növelni fogja az ételjelekre adott jutalomválaszokat. Ennek ellenére a műtéti eljárás megválasztását a preoperatív étkezési hedonikák nem befolyásolják. Ha bármi van, akkor a betegek, akik az RYGB-t választották, általában súlyosabbak voltak a műtét előtt, ezért kevésbé valószínű, hogy egészségesebb ételhedonikájuk van, mint a BAND betegeknél.

A szkennelt alanyok mintamérete összehasonlítható más fMRI-vizsgálatokkal, amelyek az élelmiszer-jutalom10, 31 és a bariatrikus műtét utáni fenotipizálási vizsgálatokat vizsgálták, 5 de nagyszámú olyan kimeneteli intézkedés volt, amelyet nem korrigáltak több összehasonlítás céljából. Nem zárhatjuk ki azonban annak lehetőségét, hogy egyes eredményeknél előfordulhat 1. vagy 2. típusú hiba. Mindazonáltal számos kiegészítő viselkedési intézkedés az elsődleges fMRI végponttal megegyező irányú eredményeket mutatott.

Meglepődtünk, hogy nem figyeltünk meg alacsonyabb fagylaltfogyasztást a RYGB-ben, mint a BAND csoport. Lehetséges magyarázat, hogy a tesztet nem kifejezetten az ételpreferencia vizsgálatára tervezték, mivel az alanyoknak nem adtak választást különböző kalóriasűrűségű ételek közül. A laboratóriumon kívüli makrotápanyagok bevitelének elemzése alacsonyabb zsírbevitelt tárt fel az RYGB után a BAND műtéthez képest.

Eredményeink újszerű különbségeket tártak fel az étkezési jutalom és a hedonika között az elhízás ezen műtéti kezelése között. Ez ösztönözheti a műtéti döntések személyre szabottabb megközelítésének kidolgozását, amely magában foglalja az ételpreferencia és a vágy preoperatív értékelését. A bariatrikus eljárás megválasztását befolyásoló egyéb tényezők közé tartozik a helyi szakértelem és a betegek preferenciája. Az RYGB (3, 35) után a glikémiás kontroll nagyobb mértékben javulhat, szemben a rövidebb műtéti idővel és a kórházi tartózkodással, az alacsonyabb költségekkel és az alacsonyabb halálozási arányokkal a BAND műtétekkel.41 Ugyanakkor megfelelően tapasztalt központokban az abszolút halálozási arány kevesebb, mint 0,3% bármelyik eljárás.41

Összegzésképpen elmondható, hogy az elhízás RYGB és BAND műtéti kezelése különbözik a fogyás mechanizmusaitól. A posztoperatív betegeknél mindkét eljárás után csökkent az éhségérzet, de a RYGB után alacsonyabb az agyi hedonikus és eltúlzott bélhormon- és epesav-válasz az ételre, ami megmagyarázná annak nagyobb súlycsökkenési hatékonyságát. Ez magában foglalja a bél-agy tengelyt a jutalom-vezérelt étkezési magatartás, valamint a homeosztatikus étvágy és így a testsúly szabályozásában. Ezeknek a bél-agy mechanizmusoknak a további mélyreható vizsgálata felgyorsítja a hedonikus túlevés és elhízás hatékony, olcsóbb és biztonságosabb nem műtéti kezeléseinek kidolgozását.

Köszönetnyilvánítás

Köszönet Bruce Gaylinnnak és Michael Thornernek a plazma acil-ghrelin vizsgálatáért; Martin Schmidt, Emer Hughes, Waaka Moni-Nwinia, Koeun Choi, Rita Nunes, Jo Hajnal, David Larkman, Joanna Allsop és Sir John McMichael Center munkatársai a tanulmányokhoz nyújtott segítségért. A kifejtett nézetek a szerzők véleménye, és nem feltétlenül az NHS, az NIHR vagy az Egészségügyi Minisztérium finanszírozóinak véleménye.