手术减肥对大脑奖赏回路调节的功能影像研究

Obesity causes a variety of metabolic diseases; it is a global health problem that China and the world must face. In many obesity treatments, laparoscopic sleeve gastrectomy (LSG) weight loss surgery has become the primary surgical and long-term effective treatment of obesity, but the neurophysiological mechanism of regulating body weight remains unclear. Thus, based on the hypotheses that bariatric surgery reduces food reward and craving of the reward circuit, and changes the hypothalamic regulation of energy balance of obese patients by changing the intestinal-brain interaction; the current research will utilize functional magnetic resonance imaging with advanced intervention of LSG and obesity-related model to study the weight loss regulating mechanisms of the intestinal-brain interaction for the brain reward circuit. Firstly, we will study the brain functional changes of the brain reward circuit to the food reward and craving before and after bariatric surgery of the obese by stimulating appetite with high- and low calorie food pictures. Secondly, we will study the changes in relevant brain nuclei to the hypothalamic energy balance regulation. Finally, we will establish the brain functional interactive model of LSG weight loss surgery to the regulation of the brain reward circuit and hypothalamic energy balance. The current study will provide clinical and theoretical support to the improvement of appropriate treatment and development of a new weight loss drug.

肥胖造成各种代谢类疾病，已成为中国和世界各国必须面临的全球化健康问题。在众多治疗肥胖方法中，以袖套式胃(LSG)减肥手术等为主的外科手术成为治疗肥胖长期有效的方式，但其调节体重的神经生理机制仍不明确。基于以往报道和我们的工作基础，本项目提出以下假设：手术减肥的效果是通过改变肠脑相互作用，同时降低了肥胖患者大脑奖赏回路对于食物的奖赏以及渴求、从而改变下丘脑对能量平衡的调节。本课题将采用功能磁共振成像，借助袖套式胃减肥手术这种先进的干预手段和肥胖相关模型，研究肠脑相互作用对于减肥(体重)调节的大脑奖赏回路机制。主要研究肥胖患者手术前后大脑奖赏回路对于高卡路里与低卡路里食物图片刺激的奖赏和渴求的脑功能变化；静息状态下大脑相关核团对下丘脑能量平衡调节功能的改变；建立袖套式胃减肥手术对大脑奖赏回路和下丘脑能量平衡调节的因果作用模型。本项研究将为相应的治疗措施改善与新型药物研发提供临床实践和理论支持。

2016年4月国际权威医学杂志《Lancet》（柳叶刀）公布的数据显示，我国肥胖总人数已经达到9000万，超过美国的8700万，成为全球第一肥胖人口大国，而青少年肥胖又成为最突出的问题。肥胖造成各种代谢类疾病，已经成为中国和世界各国必须面临的全球化健康问题。在众多的肥胖治疗方法中，以袖套式胃(LSG)减肥手术等为主的外科手术成为治疗肥胖长期有效的方式，但其调节体重的神经生理机制仍不明确。基于以往报道和我们的工作基础，本项目提出以下假设：手术减肥的效果是通过改变肠脑相互作用，同时降低了肥胖患者大脑奖赏回路对于食物奖赏以及渴求、从而改变下丘脑对能量平衡的调节。本课题采用功能磁共振成像方法，借助袖套式胃减肥手术这种先进的干预手段和肥胖相关模型，研究了肠脑相互作用对于减肥（体重）调节的大脑奖赏回路机制。. 主要研究内容包括：1）减肥手术对肥胖造成的大脑结构损伤的神经可塑性研究，发现肥胖造成大脑中与摄食、认知-情绪控制相关大脑（灰白质）结构的损伤，而减肥手术在减轻体重的同时，仅仅一个月的时候，就能起到显著的神经修复作用，逆转肥胖造成的结构损伤。此项研究为其它神经退变性疾病的治疗提供了新思路和可能。2）针对大脑基线活动的静息态研究，发现手术减肥明显改变了前额叶（OFC）与中脑边缘系统（Mesolimbic）之间的因果作用关系，降低了由肥胖造成的OFC对奖赏系统和边缘系统的异常的作用力（异常奖赏和驱动），起到了明显的奖赏、情绪和抑制控制的调节作用。且OFC基线活动水平的变化与BMI的变化成正相关关系，表明其可作为中枢靶点预测体重的变化/减肥手术的效果。3）针对高低卡路里图片刺激的任务态研究，发现减肥手术降低了肥胖患者对高卡路里食物的渴求，降低了OFC对奖赏（caudate）和边缘系统（AMY）的异常驱动力，增强了DLPFC对中脑边缘系统和OFC的抑制控制力。4）内分泌数据揭示，减肥手术显著的降低了饥饿素、瘦素和胰岛素的水平。饥饿素水平不仅与肥胖患者对高卡里食物的渴求成正相关关系，而且与OFC、VTA和NAc的激活成正相关关系。表明减肥手术改善了与摄食相关的内分泌肠肽的水平。. 这些研究结果，为将来进一步结合肠道菌群、功能磁共振成像和内分泌变化研究减肥手术的中枢神经调节机制提供了先验知识和研究基础。本项研究将为相应的治疗措施改善与新型药物研发提供临床实践和理论支