用高分辨魔角旋转核磁共振和模式识别方法研究大鼠脑缺血和人体肿瘤组织的代谢物变化

来源 :中国科学院武汉物理与数学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:www474033605
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高分辨魔角旋转核磁共振技术(HRMAS NMR)自从上世纪九十年代后期问世以来就已经被广泛应用于人体的脑、肝、肾、前列腺等组织及细胞的研究中。由于该技术实验方法操作简单,对组织样品一般不需经过任何化学或生物处理,在较短的样品采集时间(少于10分钟)就可以得到比活体磁共振技术(MRS)更高的图谱分辨率,因此,它是一个直接检测生物组织的生化代谢信息以及诊断和区分不同类别人体肿瘤的非常有用的方法,并将可能成为传统病理诊断技术的有效补充手段。   本文采用HRMAS1H NMR技术,对大鼠缺血脑损伤模型及人体的脑肿瘤、肺癌组织分别进行了检测,结合模式识别技术和统计分析方法对这些波谱数据进行相应的处理和分析,结果发现:   在大鼠出现急性缺血症状时,除胆碱(Cho)、谷氨酸(Glu)和天门冬氨酸(Asp)升高外,脑中大多数代谢物的含量均明显低于正常对照组,然经当归和灯盏细辛治疗后其代谢物的含量会有所增加。这说明缺血严重影响着大、小脑神经元的存活和物质代谢,当归和灯盏细辛对大鼠急性缺血性脑损伤具有明显的保护作用。   在人体脑肿瘤中,胶质瘤和脑膜瘤是两种易发肿瘤。较低浓度的N-乙酰天门冬氨酸(NAA)和较高浓度的肌醇(mI)是胶质瘤的主要特征,较高浓度的丙氨酸(Ala)和乳酸(Lac)则是脑膜瘤最明显的特征。在不同级别的胶质瘤之间,甘氨酸(Gly)、肌醇(mI)、肌酸(Cre)和乳酸(Lac)等代谢物的浓度以及它们与肌酸的浓度比值均能帮助区分不同级别的胶质瘤,且在区分低级(I-II)和高级(III-IV)胶质瘤时其预测成功率均可达82%以上。   在人体肺癌中,鳞癌和腺癌也是两类高发肿瘤。与肿瘤边缘组织(近邻非侵入组织)相比,肿瘤组织中磷酸胆碱(PC)、甘油磷酸胆碱(GPC)和乳酸(Lac)等代谢物的浓度以及牛磺酸、磷酸胆碱、甘油磷酸胆碱、乳酸、脂肪酸(δ0.89)等代谢物与β-葡萄糖的浓度比值均具有显著性差别。尽管在不同分期的肺癌组织中,未能发现β-葡萄糖和乳酸的浓度以及乳酸和脂肪酸与β-葡萄糖的浓度比值有显著性差别,但它们的变化在一定程度上可以反应不同分期时肺癌的主要代谢特征,并将可能为肿瘤的诊断、治疗和预后提供一定的帮助信息。
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