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目的: 缺血性脑血管病(ischemic cerebrovascular disease,ICVD)在我国是致残致死的主要疾病,脑梗死是其严重表现形式,严重威胁着人类的健康,其早期诊断和治疗至关重要。近年来研究发现,幕上局灶性脑损伤后可引起远隔小脑区域出现继发性的功能改变,表现为远隔小脑区域血流量减少和代谢减低,其发生机制可能与交叉性小脑神经机能联系不能有关。 核磁共振波谱(MRS)是目前少数可以用作活体无损伤的检测细胞水平代谢变化的非侵入性技术,能够检测人体多种器官、组织代谢以及生化变化等。其中,核磁共振氢谱(1H NMR)可以观察到组织代谢物中的氢质子,包括三羧酸循环中间产物、糖酵解产物、氨基酸类神经递质等多种小分子代谢物。对从分子水平了解疾病的病理生理机制以及疾病的早期诊断有着其重要价值。 本文采用改良的Longa线栓法,建立永久性大脑中动脉闭塞(middle cerebralartery occlusion,MCAO)缺血模型。应用磁共振成像技术及基于1HNMR的代谢组学技术,对大鼠MCAO后不同时间点(1h、3h、9h、24h)不同部位脑组织代谢物含量进行检测。以此探讨:1.急性期幕上脑梗死后远隔小脑区域出现代谢改变的相关机制。2.N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、乳酸(Lac)、胆碱(Cho)、肌酸(Cr)、谷氨酸类化合物(Glx)等代谢物在大鼠脑缺血损伤后的变化特点,为应用1H NMR技术评价急性期幕上脑梗死后交叉性小脑神经机能联系不能提供实验基础及理论依据,为判定急性脑梗死预后,进行有效的溶栓治疗提供有价值的生物化学信息。 材料与方法: 1.选取45只健康雄性Sqrague-Dawly(SD)大鼠,体重250-320g,平均(294.3±7.8)g;将其随机分成两组:假手术组9只,仅结扎颈总动脉和颈外动脉,不插入线栓;模型组36只,参照Longa法建立永久性左侧大鼠MCAO模型。 2.运用美国Philips公司Achieva3.0T超导型高磁场磁共振成像系统和4通道大鼠专用线圈,假手术组和模型组大鼠分别进行横轴位T1加权成像(Tl-weightedimaging, T1WI)和T2加权成像(T2-weighted imaging, T2WI)及弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)序列成像检查。 3.直接断头取脑,取出的大脑、小脑组织先经过液氮速冻,然后保存在-80℃低温冰箱中。称重、萃取、离心及冷冻干燥后行液体高分辨1H NMR检测,相对含量分析其代谢产物的变化。 4.观察并记录左侧大脑半球梗死核心(基底节区)在T2WI和DWI图像上随时间的变化情况;比较1h、3h、9h、24h模型组左侧大脑半球和右侧小脑半球与假手术组的代谢物浓度变化是否存在差异及其随着时间变化的1HNMR谱图;比较不同时间点幕上左侧大脑和幕下右侧小脑组织的代谢物浓度变化规律是否存在相关性。 5.研究数据通过SPSS13.0软件包进行统计学处理,其结果以平均值±标准差((x)±SD)表示,采用t检验法进行显著性检验,以P<0.05判断是否具有统计显著性差异。 结果: 1.大鼠脑MCAO后,T2WI及DWI上左侧基底节区(梗死核心),1h和3h未见明显异常信号,9h和24h显示高信号,且1-24h梗死面积逐渐变大,邻近皮层逐渐累积;假手术组T2WI及DWI上左侧基底节区未见明显异常信号。 2.大鼠MCAO后各个时间点左侧大脑半球和右侧小脑半球与假手术组相比,代谢物浓度变化存在差异。 3.大鼠MCAO后右侧小脑半球组织N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、谷氨酸(Glu)、肌酸(Cre)等代谢物含量较假手术组明显降低,γ-氨基丁酸(GABA)、谷氨酰胺(Gln)、乳酸(Lac)、胆碱(Cho)等代谢物含量则明显升高,均具有统计学差异(P<0.05),且与左侧大脑半球的代谢物浓度变化规律一致。但右侧小脑Glu浓度在9h和24h呈回升趋势,相应的NAA浓度在24h也升高。 4.左右侧小脑半球组织在大鼠幕上脑梗死后1h、3h和9h,Glu-Gln-GABA代谢物含量变化趋势一致,但在24h时出现不一致现象,且9h和24h与假手术组相比,Glu、Gln、GABA总量升高,具有统计学差异(P<0.05)。 结论: 1.急性期幕上脑梗死后远隔小脑区域出现代谢改变,可能与交叉性小脑神经机能联系不能有关。 2.1H NMR可以从分子水平研究幕上脑梗死后交叉性小脑神经机能联系不能这一现象,Glu浓度的变化可以作为预示其严重程度的指标。 3.远隔小脑组织的代谢物含量变化随着幕上梗死核心的变化而变化,间接表明交叉性小脑神经机能联系不能可能与神经传导通路相关。 4.双侧小脑半球组织代谢物含量的变化证实了交叉性小脑神经机能联系不能的存在。