肥胖基因的磁共振神经影像表型研究

This subject is aimed to detect the quantification difference in expression of about 12 obese genes which are already known, including OB, LEPR, PC1, POMC, MC4R and so on, in normal and obese people. All subjects would undergo MR examinations including fMRI, DTI, MRS and MRE, mainly on the head. With postprocessing of MR image data, we would identify the differences in images between two groups. Correlation analysis between gene quantification and image difference would confirm the imaging phenotype. In addition, fat content in body and MRS, MRE coefficients would be taken into analysis as factors to evaluate obesity. Imaging, a visible tool that give clues to exprssion of genens molecularly, would have important meaning in detecting and treating susceptibles with th least delay. Finally, we would study the acupuncture and find out whether it has effects on gene expression or imaging phenotype.

本研究项目计划检测已知肥胖基因（OB，LEPR，PC1，POMC， MC4R等，约12个基因）在正常与肥胖人群中定量表达的差异，同时采集各受试者的磁共振影像数据（fMRI，DTI，MRS以及MRE）。利用磁共振影像的后处理分析方法寻找两类人群的差异性，再结合肥胖基因表达量与影像差异的相关性分析，确认肥胖基因的神经影像表型。此外，体部脂肪含量及肝脏MRS、MRE作为评价肥胖的指标也将纳入分析。影像学手段作为宏观可视的方法用于提示分子层面的基因表达，对及早发现易感人群并干预治疗有重要意义。最后，研究针灸减肥法是否对表型及基因表达存在影响。

肥胖及其相关疾病已给社会发展带来沉重经济负担，因此肥胖发生机制相关研究越来越受到重视。既往家系和双胞胎的研究证明肥胖基因为主要参与因素，而且目前普遍认为肥胖为多基因疾病。迄今为止已发现数十个肥胖易感基因，其中FTO SNP rs9939609、MC4R SNP rs12970134、BDNF SNP rs6265、GNPDA2 SNP rs10938397、FAIM2 SNP rs7138803、MTCH2 SNP rs10838738、NPC1 SNP rs1805081、TMEM18 SNP rs7561317及rs6548238等9个位点，已在欧洲、非洲、美洲及亚洲部分人群被重复证明为肥胖易感基因。为探索这些在脑组织中高度表达的肥胖易感基因特异的脑结构和功能，我们应用基于体素的形态学分析、扩散张量成像以及静息态脑功能方法，不仅研究了肥胖组、正常体重组的脑结构和功能差异，而且研究了汉族人群的肥胖易感基因MC4R rs12970134的特异的脑结构和功能。我们发现：1、肥胖组局部脑灰、白质体积减小更为明显，但双侧豆状核灰质体积增加，提示食物奖赏环路作用可能增强。肥胖组局部脑白质完整性受损。静息态脑功能发现，肥胖组空腹时食物奖赏环路自发脑活动增强，如前扣带回、岛叶、豆状核、海马、海马旁回、杏仁核、黑质等。此外，肥胖组的双侧前扣带回与双侧枕叶、颞叶以及中央后回等感觉皮层功能连接增强，提示肥胖受试者接受食物视觉等感觉刺激后前扣带回可能评估产生更强烈的进食期望。2、上述9个位点，我们仅发现MC4R rs12970134多态性与肥胖相关，危险等位基因A相对于等位基因G的OR值为2.69（1.09, 7.24），等位基因分布频率与既往报道中国汉族人群分布一致。3、对比携带MC4R rs12970134 等位基因A的肥胖组以及未携带A的正常体重组的神经影像，我们发现：前者脑灰、白质局部萎缩，局部脑白质完整性受损；前者空腹时静息态脑功能分析也发现奖赏环路局部脑功能活动增强，而且双侧前扣带回与枕叶、颞叶、中央后回及中央前回等感觉和运动皮层功能连接增强，提示前扣带回可能不仅接受食物相关的感觉刺激后评估产生更强烈的进食期望，而且可能激励进食行为。总之，目前国内对于成人肥胖的MRI神经影像学研究未见报道，我们的研究成果增加了国内外对这一领域的认知并为未来研究奠定一定基础。