Глибока стимуляція мозку при ожирінні

Опубліковано: 25 березня 2015 р. (Див. Історію)

DOI: 10.7759/cureus.259

Цитуйте цю статтю як: Ho A L, Sussman E S, Zhang M, et al. (25 березня 2015 р.) Глибока стимуляція мозку при ожирінні. Cureus 7 (3): e259. doi: 10.7759/cureus.259

Анотація

Вступ та передумови

Наше постійне розширення знань про нейроанатомічні та нейропсихіатричні основи ожиріння призвело до підвищеного інтересу до нейромодуляції, подібно до інших рефрактерних розладів, таких як обсесивно-компульсивний розлад. Глибока стимуляція мозку (DBS) забезпечує оборотну електричну стимуляцію нейронних схем і застосовується як ефективна та безпечна терапія для широкого спектру неврологічних розладів [16-18]. Хоча точний механізм DBS залишається незрозумілим, добре встановлено, що високочастотна електростимуляція клінічно імітує ефекти нейро-абляційних процедур [19-20]. Однак здатність титрувати та/або зворотно впливати DBS робить його кращим методом нейромодуляції [21-24]. Нещодавні клінічні випробування DBS при хронічному кластерному головному болі, хворобі Альцгеймера, депресії та обсесивно-компульсивному розладі продемонстрували безпеку та ефективність націлювання на гіпоталамус та схему винагороди мозку за допомогою електростимуляції, і таким чином забезпечують основу для нейромодулюючого підходу до лікувально-рефрактерне ожиріння [16, 25-27].

Хоча роль гіпоталамуса в нейрофізіології ожиріння була добре встановлена протягом десятиліть [28-29], нещодавніші дослідження підтвердили важливість схеми винагороди мозку в патологічній поведінці, спрямованій на пошук їжі, яка зазвичай спостерігається при ожирінні [30- 32]. Ця знахідка робить nucleus accumbens (NAc) ще однією сприятливою мішенню для нейромодуляції. У цьому дослідженні ми розглядаємо літературу, що вказує на ці показники ДБС у нейронних схемах ожиріння. Ми також коротко розглянемо етичні міркування щодо такого втручання та обговоримо генетичні синдроми вторинного ожиріння, які також можуть отримати користь від DBS. Коротше кажучи, ми сподіваємось створити наукову основу для обґрунтування випробувань DBS для лікування ожиріння, спрямованого на ці конкретні ділянки мозку.

Огляд

Бічний гіпоталамус як мішень для DBS

Рисунок 1: Принципова схема, що зображує цілі глибокої стимуляції мозку (DBS) для ожиріння та їх роль у гомеостатичному шляху енергетичного балансу

ЛГ відповідає за забезпечення анаболічного зворотного зв'язку на ефектори вегетативної нервової системи. Nucleus accumbens (NAc) є центром шляху винагороди в мозку, що інтегрує вхідні дані з різних високих кіркових областей мозку та лімбічної системи для посилення певної корисної поведінки, наприклад, годування. Інтеграція шляхів винагороди з поведінкою годування починається з вивільнення дофаміну з вентральних сегментарних ділянок (VTA) нейронів, які проектуються на ядро акумбену (NAc). Усередині NAc є нейрони, які проектуються на бічний гіпоталамус (ЛГ), що містять нейрони, що стимулюють споживання їжі. Ці ядра також реагують на різні гормональні пептиди, такі як лептин, які виділяються метаболічними системами організму, які пов'язують прийом їжі та енергетичний обмін із шляхами винагороди в мозку.

Nucleus accumbens і шлях винагороди

Крім того, дослідження на гризунах продемонстрували біохімічні, нейроендокринологічні, нейроанатомічні та поведінкові зв’язки між бічним гіпоталамусом та NAc (рис. 1) [65-66]. Встановлено, що нейрони глутамату в ЛГ є головним проекційним майданчиком вихідних нейронів NAc, і NAc є єдиною смугастою областю, яка посилає проекції на ЛГ [67]. Встановлено, що сигнальний шлях лептину, а також інші похідні кишечника нейропептиди, такі як пептид гормону YY, глюкагоноподібний пептид 1 та грелін, також проектуються на цю схему (рис. 1) [46, 48, 68]. Вентральні тегментальні дофамінові нейрони експресують рецептор лептину і реагують на лептин зниженням швидкості випалу [68]. Безпосереднє введення лептину в цю структуру середнього мозку спричинило зменшення споживання їжі, тоді як тривале збивання рецептора лептину призвело до збільшення споживання їжі, рухової активності та чутливості до їжі, яка дуже смакувала. Ці дані підтримують критичну роль для сигнального шляху лептину, який включає цю схему винагороди та область гіпоталамусу в регулюванні поведінки годування. Більше того, це забезпечує функціональні докази прямої дії периферичного метаболічного сигналу на схему винагороди.