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葡萄糖是大脑最主要的能量来源。静息态下,大脑中葡萄糖的分解代谢以氧化磷酸化为主,仅约10%的葡萄糖通过有氧糖酵解被分解。在外部生理刺激的作用下,激活脑区的血流量和代谢均发生变化。大脑激活态的正电子发射断层成像(positron emission tomography,PET)研究普遍发现,有氧糖酵解在大脑激活初期显著增强。而关于氧化磷酸化是否增强则没有一致结论。此外,关于持续脑激活下是否存在有氧糖酵解向氧化磷酸化的代谢途径转换,也尚无定论。线粒体复合物Ⅰ(mitochondrialcomplex Ⅰ,MC-Ⅰ)在氧化磷酸化过程中发挥催化作用。[18F]BCPP-EF是专门标记MC-Ⅰ活性的新型PET示踪剂,已被应用于检测与神经退行性疾病有关的MC-Ⅰ活性变化。本文对激活态猕猴大脑进行[18F]BCPP-EF-PET 成像,并结合局部脑血流(regional cerebral blood flow,rCBF)、局部脑葡萄糖代谢率(regional cerebral metabolic rate of glucose,rCMRglc)的检测,考察了大脑激活态的葡萄糖代谢方式和[18F]BCPP-EF的检测能力。本文的研究工作包括三个部分。研究一旨在考察大脑激活初期MC-Ⅰ活性相较于静息态的变化,以及评估[18F]BCPP-EF的检测能力。[15O]H2O、[18F]FDG和[18F]BCPP-EF扫描在静息态和振动触觉刺激下进行。结果发现:1)激活态下,rCBF(由[15O]H2O测量)响应显著,rCMRglc(由[18F]FDG测量)响应未达到显著水平;2)激活态下,[18F]BCPP-EF响应显著,但该响应主要来自扫描初始的rCBF响应,不能准确反映MC-Ⅰ活性。该结果表明,由于rCBF响应的影响,与刺激同时开始的[18F]BCPP-EF扫描无法检测大脑激活初期的MC-Ⅰ活性。研究二旨在考察持续脑激活下MC-Ⅰ活性相较于大脑激活初期的变化,以及进一步评估rCBF响应对[18F]BCPP-EF响应的影响。[15O]H2O和[18F]BCPP-EF扫描在静息态下、振动触觉刺激开始时、刺激15分钟后和刺激30分钟后进行。结果发现:1)持续脑激活下,rCBF响应显著减小;2)持续脑激活下,[18F]BCPP-EF扫描的早期响应也显著减小或具有减小的趋势,而后期响应并未显著减小。该结果表明,刺激15分钟和30分钟后开始的[18F]BCPP-EF扫描的后期响应不受初始rCBF响应减小的影响,能够检测出MC-Ⅰ活性在持续脑激活下的上升趋势。研究三旨在考察持续脑激活下是否存在代谢途径转换,以及评估[18F]BCPP-EF-PET成像结合[18F]FDG-PET成像的检测能力。[18F]FDG和[18F]BCPP-EF扫描在静息态下、振动触觉刺激开始时和刺激30分钟后进行。结果发现:1)持续脑激活下,rCMRglc响应没有显著变化;2)持续脑激活下,MC-Ⅰ活性具有上升趋势。该结果表明,当前的实验设计和扫描方案无法检测出代谢途径转换,还须要作进一步的研究。本文是首个针对氧化磷酸化相关酶活性的大脑激活态PET研究,也是示踪剂[18F]BCPP-EF首次被用于激活态PET成像。本文初步揭示了持续脑激活下MC-Ⅰ活性的变化趋势,为认识大脑激活态的代谢方式提供了全新的观测角度。