小動物PET在癲癇和腦缺血模型中的應(yīng)用研究.pdf

1、正電子發(fā)射斷層顯像(positronemissiontomography，PET)利用正電子核素標(biāo)記示蹤分子進(jìn)行活體顯像，它能夠在分子水平無創(chuàng)、動態(tài)、定量的對活體生理、生化變化過程進(jìn)行觀察，是研究臨床疾病發(fā)病機(jī)制和評價治療手段的重要方法。但很多醫(yī)學(xué)研究需要首先在動物模型上實施成功后才能應(yīng)用于臨床，臨床PET由于其分辨率的限制，不能用于小動物的實驗研究，最近小動物PET(smallanimalPET，MicroPET)的問世，很好的解決了

2、這一問題。 最近，隨著MicroPET技術(shù)的發(fā)展迅速，其空間分辨率大大提高，MicroPET已經(jīng)成為研究大鼠腦代謝的重要工具。此外，MicroPET能應(yīng)用于腦代謝改變的急性階段，這在臨床PET上由于顯像困難是不易實現(xiàn)的。2-[18F]—fluoro-2-deoxy—D—glucose(18F—FDG)是葡萄糖的同分異構(gòu)體，是目前應(yīng)用最廣泛的葡萄糖代謝示蹤劑，研究表明，腦內(nèi)葡萄糖代謝可反映神經(jīng)元的活性。癲癇和腦缺血作為神經(jīng)內(nèi)科最常

3、見的兩類疾病，都伴有腦內(nèi)葡萄糖代謝的顯著改變。本研究的目的是利用MicroPET技術(shù)來評價治療癲癇和腦缺血的新方法。 PET顯像的主要缺點在于PET顯像為功能顯像，對解剖結(jié)構(gòu)定位比較模糊，這使得結(jié)果很難分析，在本研究中，我們將MicroPET圖像和MRI圖像用軟件進(jìn)行融合，極大地提高了MicroPET圖像的分析效果。同時我們對大鼠麻醉方式也做了改進(jìn)，使其在最大程度上反映大鼠清醒狀態(tài)時的腦葡萄糖代謝。 第一部分：電刺激丘腦

4、前核對局部腦葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)作用 丘腦前核深部腦刺激(Deepbrainstimulation，DBS)是治療難治性癲癇一種新的手段，但其作用機(jī)制目前還不明確。高頻電刺激某個腦區(qū)與損毀這個腦區(qū)的效應(yīng)有相似之處，以往的研究也發(fā)現(xiàn)高頻電刺激丘腦前核和毀損丘腦前核在一些癲癇模型上有相似的抗癲癇作用。我們通過建立丘腦前核DBS模型和丘腦前核化學(xué)毀損模型，用MicroPET觀察處理前后局部葡萄糖代謝的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙側(cè)丘腦前核DBS后標(biāo)準(zhǔn)

5、化葡萄糖代謝率在雙側(cè)丘腦前核區(qū)、丘腦和海馬明顯增高，而扣帶回和額葉皮層(包括運動皮層)標(biāo)準(zhǔn)化葡萄糖代謝率則明顯降低，并且雙側(cè)丘腦前核DBS引起上述部位葡萄糖代謝的變化是可逆的。而雙側(cè)丘腦前核毀損后丘腦前核區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化葡萄糖代謝率發(fā)生不可逆的下降，雙側(cè)丘腦前核毀損后再進(jìn)行DBS卻未見有葡萄糖代謝的改變。因此，雙側(cè)丘腦前核DBS可引起靶區(qū)以及遠(yuǎn)隔腦區(qū)的可逆性葡萄糖代謝變化，而雙側(cè)丘腦前核毀損并不出現(xiàn)相同的葡萄糖代謝改變。我們的研究結(jié)果表明，雙側(cè)

6、丘腦前核DBS對大鼠腦葡萄糖代謝有抑制和興奮的雙重作用，丘腦前核DBS與毀損丘腦前核很可能有著兩種完全不同的抗癲癇機(jī)制。 第二部分：重復(fù)經(jīng)顱磁刺激對大鼠局灶性腦缺血的作用及機(jī)制研究 重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(repetitivetranscranialmagneticstimulation，rTMS)的作用具有頻率依賴性，高頻率刺激(大于1Hz)能興奮皮層，因此高頻rFMS治療在急性腦缺血中的作用日益受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。我們通過

7、建立大鼠局灶性腦缺血模型，1h后應(yīng)用高頻rTMS(20Hz)治療，以后每隔24h治療1次，連續(xù)治療7天。結(jié)果發(fā)現(xiàn)20HzrTMS早期治療顯著改善了局灶性腦缺血大鼠的神經(jīng)功能并減少腦梗死體積；MicroPET結(jié)果顯示，大鼠局灶性腦缺血后7天，梗死半球的葡萄糖代謝明顯下降，而經(jīng)過20HzrTMS治療能顯著提高梗死半球的葡萄糖代謝。免疫組化結(jié)果提示20HzrTMS治療能抑制大鼠腦缺血梗死周邊區(qū)的細(xì)胞凋亡，并且使葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1、3的表達(dá)明顯增

8、高。我們的研究結(jié)果提示在腦缺血早期給予20HzrTMS治療對局灶性腦缺血具有神經(jīng)保護(hù)作用，其機(jī)制可能與抑制梗死周邊區(qū)的細(xì)胞凋亡和提高梗死半球的葡萄糖代謝有關(guān)。 總的來說，我們的研究發(fā)現(xiàn)MicroPET能夠?qū)Υ笫竽X葡萄糖代謝改變進(jìn)行長期的隨訪觀察，已經(jīng)成為研究癲癇和腦梗塞的重要工具。更為重要的是，由于MicroPET和臨床PET研究可以使用相同的示蹤藥物，使得臨床前期研究可以很快應(yīng)用于臨床實踐，因而，在不久的將來，MicroPET