Objectives

本研究探討季節性光週期變化對大鼠腦部與棕色脂肪組織 (BAT) 之 mu-opioid receptor (MOR) 訊息傳遞交互作用的影響。

• 利用 Partial Least Squares Regression (PLSR) 評估腦部 MOR 可用性對 BAT MOR 可用性的預測能力。
• 核心發現是較短的光週期（較暗的季節）會增強腦部與 BAT MOR 水平之間的預測性（交互作用），而較長的光週期則會減弱此預測性。
• 這顯示與 MOR 系統相關的腦部-BAT 通訊存在動態的季節性適應。

Methodology

本研究重新分析了先前來自 9 隻大鼠（共 30 次掃描）的 [11C]carfentanil Positron Emission Tomography (PET) 數據，這些數據測量了在不同光週期下腦部與 BAT 中的 MOR 可用性。

• 腦部區域 MOR 可用性使用簡單參考模型（非特異性結合潛力）進行估計。
• BAT MOR 可用性量化為 BAT 與前肢肌肉結合的比率。
• 採用 Partial Least Squares Regression (PLSR) 來模型化預測經 log 轉換的 BAT MOR 可用性（結果 Y），使用經 log 轉換的腦部區域 MOR 可用性（預測變數 X，component 1）和年齡（預測變數 X，component 2）。
• PLSR 中使用了 10 折交叉驗證。
• 使用混合效應模型分析產生的潛在變數（LV1 代表腦部 component，LV2 代表年齡 component），其中光週期為固定效應，大鼠為隨機效應。
• 分別對 LV1 和 LV2 應用非監督式 k-means clustering（使用 Elbow Method 確定分群數目）以識別子群組並檢查其與光週期的關係。

Results

• PLSR 分析顯示，腦部 MOR 可用性解釋了 BAT MOR 水平變異的顯著部分（不同腦區的 Component 1 解釋變異約 22.82%），這與年齡所解釋的變異量（Component 2 約 23.00-23.37%）相當。(Table 1)
• 回歸分析顯示，潛在變數 1（LV1，代表腦部-BAT MOR 連結）與光週期之間存在顯著的負向線性關係（beta = -4.32, 95% CI [-5.30, -3.35], p < 0.001），表示在日照較短時預測性更強。B
• 潛在變數 2（LV2，代表年齡）與光週期無顯著關聯（p > 0.7）。(Table 2)
• K-means clustering 為 LV1 識別出 3 個最佳分群，為 LV2 識別出 4 個。這些分群內數據點的分佈隨光週期呈系統性變化，尤其是在 LV1 分群中，視覺上支持了光週期對腦部-BAT 交互作用強度的影響。C

Discussions

• 限制：研究承認樣本數相對較小（N=9 隻大鼠，共 30 次掃描），這可能限制研究結果的普遍性。
• 因果關係：PLSR 分析揭示了關聯性，但無法確定腦部 MOR 可用性變化與 BAT MOR 可用性變化之間的因果方向；這種交互作用可能是雙向的，或由受光週期影響的共同因素驅動。
• 模型特定性：分析集中於透過 PLSR 探討線性關係。研究腦部與 BAT MOR 訊息傳遞在不同季節間可能存在的非線性交互作用，或可提供更深入的見解。
• 機制探討：雖然研究證明在較短光週期下交互作用增強，但並未闡明造成此調節的具體生物學機制（例如，神經元放電率改變、荷爾蒙訊號變化）。
• 性別差異：研究包含了雄性和雌性大鼠，但未報告基於性別的獨立分析。考慮到鴉片類訊號傳遞和代謝反應可能存在的性別差異，探討此方面可能增加研究價值。

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Reference: Dark seasons enhance brain and brown adipose tissue interactions related to mu opioid receptor signaling