Jill Stadterman

1 Laboratorul de reglementare a emoțiilor pediatrice, Departamentul de Psihologie, Universitatea Fordham, Bronx, NY, Statele Unite

preliminară

Kyrstin Belthoff

1 Laborator de reglementare a emoțiilor pediatrice, Departamentul de Psihologie, Universitatea Fordham, Bronx, NY, Statele Unite

Ying Han

1 Laborator de reglementare a emoțiilor pediatrice, Departamentul de Psihologie, Universitatea Fordham, Bronx, NY, Statele Unite

Amanda D. Kadesh

1 Laborator de reglementare a emoțiilor pediatrice, Departamentul de Psihologie, Universitatea Fordham, Bronx, NY, Statele Unite

Yuliya Yoncheva

2 Departamentul de Psihiatrie al Copilului și Adolescenților, Spitalul de Copii Hassenfeld de la Universitatea din New York Langone Health, New York, NY, Statele Unite

Amy Krain Roy

1 Laborator de reglementare a emoțiilor pediatrice, Departamentul de Psihologie, Universitatea Fordham, Bronx, NY, Statele Unite

2 Departamentul de Psihiatrie al Copilului și Adolescenților, Spitalul de Copii Hassenfeld de la Universitatea din New York Langone Health, New York, NY, Statele Unite

Date asociate

Seturile de date generate pentru acest studiu sunt disponibile la cererea autorului relevant.

Abstract

Introducere: Pe parcursul secolului al XX-lea, a existat o creștere bruscă a consumului de grăsimi saturate și zaharuri rafinate. Această așa-numită „dietă occidentală” (WD) a fost pe larg legată de alterările biologice și de deficitele funcționale asociate în hipocampusul animalelor. Cu toate acestea, efectele unei WD asupra hipocampului uman sunt mai puțin bine caracterizate. Acest studiu preliminar a avut ca scop extinderea muncii anterioare pe animale prin investigarea efectelor unei WD asupra volumului hipocampic la copii.

Metode: Douăzeci și unu de copii sănătoși (cu vârste cuprinse între 5 și 9 ani) au finalizat o scanare structurală imagistică prin rezonanță magnetică ponderată T1. Au fost calculate volumele bilaterale ale hipocampului (ca regiuni de interes) și volumele bilaterale de amigdală (ca regiuni de interes mediale de control al lobului temporal). Variabilele WD au fost derivate din chestionarul privind frecvența alimentelor pentru tineret/adolescent completat de părinți. Mai exact, variabilele au fost calculate ca procent din caloriile zilnice consumate din zaharuri, grăsimi sau o combinație a acestora (WD).

Rezultate: În timp ce relațiile dintre consumul global de WD și volumele bilaterale ale hipocampului nu au fost semnificative, consumul crescut de grăsime a fost semnificativ legat de scăderea volumului hipocampului stâng. Consumul de zahăr nu a fost legat de dimensiunea hipocampului. Volumul regiunii de control nu a fost legat de variabile ale dietei.

Discuţie: Acest studiu este primul care leagă în mod direct dieta - în special consumul de grăsimi - de scăderea volumului hipocampului stâng la copii. Aceasta extinde lucrările anterioare care arată un volum mai mic de hipocamp stâng legat de obezitate în probele pediatrice. Deși preliminare, descoperirile reprezintă un pas important către înțelegerea impactului dietei asupra dezvoltării creierului copilului.

Introducere

În timp ce multe structuri și funcții ale creierului pot fi afectate de un WD, cercetările extinse pe animale indică în mod specific impactul acestuia asupra hipocampului. Responsabil pentru fazele de codificare și reconsolidare a memoriei pe termen lung, precum și a memoriei spațiale, hipocampul pare a fi deosebit de susceptibil la daune neurotoxice și acest lucru se datorează, probabil, pentru că este una dintre cele trei zone din creier în care neurogeneza continuă să apară pe tot parcursul durata de viață (8). Lucrările la animale, în principal la rozătoarele adulte, au demonstrat că dietele bogate în grăsimi și zahăr cresc atât neurodegenerarea (9), cât și neurogeneza hipocampului (10, 11). De exemplu, șobolanii hrăniți cu WD timp de 2 ani au prezentat un factor neurotropic derivat din creier hipocampic (BDNF), o proteină care susține creșterea neuronilor, în scădere semnificativă, comparativ cu șobolanii hrăniți cu o dietă de control (12). În timp ce acest rezultat a fost observat după o perioadă substanțială de timp pe o dietă bogată în grăsimi, alte lucrări au arătat că proteina 2 (MAP-2) asociată cu microtubulii hipocampici este redusă semnificativ, o proteină responsabilă de stabilizarea dendritelor în timpul creșterii neuronilor, după doar 8 săptămâni după o dietă bogată în grăsimi (13, 14). Scăderile atât în ​​BDNF, cât și în MAP-2 au fost, de asemenea, corelate cu deficitele de memorie dependente de hipocamp.

De asemenea, s-a demonstrat că consumul de WD crește permeabilitatea barierei hemato-encefalice hipocampice (BBB). Un studiu a constatat că șobolanii hrăniți cu WD timp de 3 luni au avut o scădere semnificativă a expresiei ARNm a proteinelor de joncțiune strânsă din hipocamp, un indicator al permeabilității crescute a BBB hipocampic, comparativ cu șobolanii hrăniți cu o dietă de control (15). Șobolanii în stare WD au avut, de asemenea, deficiențe în sarcinile de memorie non-spațiale dependente de hipocamp. Lucrări suplimentare au găsit rezultate similare la șobolanii adulți hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi, cu conținut ridicat de colesterol (16), precum și la șobolanii obezi (17, 18). La om, sa demonstrat că IMC crescut prezice permeabilitatea crescută a BBB la 24 de ani de urmărire (19). În general, deși există dovezi semnificative ale unui impact al dietei asupra volumului hipocampic la modelele animale, este important să rețineți că diferențele individuale pot avea impact asupra acestei asociații. De exemplu, Trevino și colab. (9) au observat că doar rozătoarele masculi, nu rozătoarele femele, au scăzut neurogeneza hipocampului după consumul unei diete bogate în grăsimi și bogate în zahăr. În plus, dovezile sugerează că creșterea permeabilității BBB hipocampală indusă de dietă poate fi prezentă doar la șobolanii care au dezvoltat obezitate din consumul de WD și nu la omologii lor cu greutate normală (17, 18).

În timp ce majoritatea studiilor pe animale utilizează șobolani adulți, există un subset de literatură care sugerează că efectele consumului de WD asupra hipocampului pot fi deosebit de evidente în timpul adolescenței. Mai exact, un studiu a constatat că șobolanii adolescenți, dar nu șobolanii adulți tineri, au demonstrat afectarea unei sarcini de memorie dependentă de hipocamp după expunerea la o dietă bogată în grăsimi (20). S-au găsit rezultate similare pentru șobolanii adolescenți hrăniți cu o dietă bogată în zahăr (21), un studiu recent demonstrând că aceste deficite de memorie persistă la vârsta adultă (22). Modificări biologice, cum ar fi scăderea neurogenezei hipocampice și creșterea concentrației de citokine proinflamatorii în hipocampus, au fost, de asemenea, găsite după expunerea WD la șobolani adolescenți, dar nu și la omologii lor adulți (21, 23).

Prezentul studiu a avut ca scop extinderea activității anterioare prin efectuarea unei examinări preliminare a relației dintre consumul unei WD și volumele bilaterale de hipocamp la copii cu vârste cuprinse între 5 și 9 ani. Folosind un chestionar de dietă completat de părinții copiilor și volumele hipocampice obținute din scanări RMN anatomice, am investigat relația dintre consumul WD și dimensiunea hipocampului. Pe baza studiilor anterioare, am emis ipoteza că un consum mai mare de grăsimi și zahăr ar fi corelat cu scăderea volumului hipocampic, în special în emisfera stângă (29-32). Am examinat în continuare contribuțiile individuale ale consumului de zahăr și grăsimi la diferențele de volum ale hipocampului. Am repetat aceste analize folosind amigdala bilaterală ca regiune de interes mediană a lobului temporal medial.

Metodă

Participanți

Participanții erau în mod obișnuit în curs de dezvoltare băieți și fete (cu vârste cuprinse între 5 și 9 ani) recrutați ca parte a unui studiu al copiilor cu tulburări de comportament perturbatoare. Participanții au fost obligați să fie liberi de orice diagnostic DSM-IV-TR (33), altul decât enureza, să vorbească engleza și să aibă un IQ estimat de> 75, măsurat prin testul Kaufman Brief Intelligence Test, ediția a doua [KBIT- 2; (34)]. Excluderile pentru contraindicațiile RMN au inclus prezența metalului în organism sau antecedente de leziuni ale capului sau tulburări neurologice. Un total de 51 de copii în curs de dezvoltare (TDC) au participat la studiul mai amplu. Analizele actuale au inclus doar cei 21 de copii care au finalizat cu succes o scanare RMN anatomică și ai căror părinte au completat chestionarul privind frecvența alimentelor pentru tineri/adolescenți [YAQ, descris mai jos; (35)]. Părinții au completat, de asemenea, o formă demografică cuprinzătoare în care a fost înregistrat venitul mediu anual.

Proceduri de studiu

Aproximativ 1-2 săptămâni după sesiunea inițială, participanții au finalizat o scanare RMN la NYU Center for Brain Imaging folosind un scaner 3T Siemens Allegra cu o bobină cu un singur canal Nova. Imaginile anatomice ponderate T1 au fost obținute utilizând secvența Echo Gradient de achiziție rapidă pregătită de magnetizare 3D (TR = 2.530 ms; TE = 3.25 ms; TI = 1.100 ms; unghi de rotație = 7 °, 1 mm 3 voxeli izotropi). Au fost obținute și scanări RMN funcționale, dar rezultatele nu sunt raportate aici.

Analize de date

Imaginile structurale ponderate T1 au fost analizate folosind algoritmii de segmentare standard complet automatizați și validați implementați în versiunea FreeSurfer 5.3.0 1 (40, 41) urmând protocolul stabilit (42) detaliat în protocoalele de imagistică online 2. După preprocesarea imaginii folosind conducta 3 „recon-all”, inspecția vizuală a segmentării fiecărui subiect a fost efectuată pentru asigurarea calității. Au fost calculate și analizate volumele hipocampului și amigdalei stânga și dreapta, împreună cu volumul total intracranian estimat.

Dieta occidentală (WD) a fost calculată prin conversia valorilor brute ale cantității de grăsime totală (suma grăsimii animale și a grăsimii vegetale) și a zahărului total (suma lactozei, fructozei, glucozei, maltozei și zaharozei) consumate pe baza FFQ în procente de calorii zilnice. În primul rând, grame de grăsime au fost înmulțite cu nouă (43) și grame de zahăr au fost înmulțite cu patru (44) pentru a obține calorii zilnice din grăsimi și, respectiv, zahăr. Apoi, aceste valori au fost ulterior împărțite la caloriile zilnice totale consumate în funcție de FFQ, ceea ce a dus la procentul de calorii zilnice din grăsimi și procentul de calorii zilnice din zahăr. Aceste două variabile au fost însumate pentru a obține variabila WD.

Analizele inițiale au fost efectuate pentru a evalua normalitatea și valorile aberante ale variabilelor primare, inclusiv volumul bilateral al hipocampului și amigdalei, caloriile zilnice din grăsimi, caloriile zilnice din zahăr și WD. Un participant a fost identificat ca un outlier (două abateri standard de la medie) și exclus din analiza zilnică a zahărului. Nu au fost detectate alte valori aberante. În lumina lucrărilor anterioare care demonstrează o asociere între statutul socio-economic (SES) și volumul hipocampic (45), precum și IMC și volumul hipocampic (31, 32), am folosit mai întâi analize de corelație pentru a evalua prezența unei relații între SES, operaționalizată ca venitul anual al familiei și percentila în greutate cu volume de hipocamp la stânga și, respectiv, la dreapta. Ipotezele studiului primar privind asocierile dintre variabilele dietetice și volumul hipocampic au fost apoi testate folosind analize de regresie multiplă, acoperind volumul intracranian total. Au fost efectuate regresii separate pentru volumele hipocampului stâng și drept. Aceste analize de regresie pentru fiecare variabilă de dietă au fost repetate separat pentru volumele de amigdala stângă și dreaptă (regiunile de control).

Rezultate

Participanții au inclus 21 de copii cu vârste cuprinse între 5-9 ani (M = 7,4; SD = 1,4; 81% bărbați) și 52% dintre participanți s-au identificat ca fiind albi și 23,8% ca hispanici. Optsprezece participanți (86%) au fost dreptaci și trei (14%) au fost ambidextri, potrivit EDI. Un participant a avut un diagnostic de enurezis. Caracteristicile demografice complete sunt prezentate în Tabelul 1. În medie, WD a reprezentat 54,8% (SD = 0,04) din consumul zilnic de calorii al participanților; 23,6% (SD = 0,04) din aportul zilnic a fost din zahăr și 31,1% (SD = 0,04) din grăsimi. Statisticile descriptive ale componentelor grăsimii și zahărului sunt prezentate în tabelul 2. Statisticile descriptive ale volumelor bilaterale de hipocamp și amigdala sunt prezentate în Tabelul 3 .