糖尿病大鼠不同發(fā)病階段腦代謝紊亂的核磁共振波譜研究.pdf

1、糖尿病是一種以血糖升高為特征的代謝紊亂綜合征，其發(fā)病率高，危害嚴(yán)重，已成為嚴(yán)重威脅人類健康的第三大疾病，其慢性并發(fā)癥遍及全身各個(gè)器官和組織。其中，糖尿病腦病是嚴(yán)重的糖尿病微血管并發(fā)癥之一，主要表現(xiàn)為認(rèn)知障礙和神經(jīng)生理功能的缺失。近年來，糖尿病對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響已引起人們的廣泛重視。然而，引起腦損傷的發(fā)病機(jī)理以及潛在的代謝機(jī)制尚不清楚。因此，研究糖尿病腦病發(fā)展演化過程中的代謝變化對糖尿病腦病的預(yù)防、診斷和治療都具有重要的意義。
　

2、　核磁共振波譜(MRS)是目前少數(shù)可以用作活體無損傷的檢測細(xì)胞水平代謝變化的非侵入性技術(shù)，能夠檢測人體多種器官、組織代謝以及生化變化等。對了解多種疾病的病理生理變化、發(fā)病機(jī)制以及疾病的早期診斷都具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。核磁共振氫譜(1H NMR)可以觀察到組織代謝物中的氫質(zhì)子，包括三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物、糖酵解產(chǎn)物、氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)等多種小分子代謝物。同時(shí)，為了得到更多關(guān)于代謝途徑和代謝區(qū)間的細(xì)節(jié)信息，越來越多的研究者使用注射13C標(biāo)記底物

3、的核磁共振碳譜(13C NMR)方法研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。利用活體注射無放射性特征的13C穩(wěn)態(tài)同位素標(biāo)記底物的13C NMR技術(shù)，可以檢測到13C標(biāo)記底物進(jìn)入腦以后，經(jīng)過特定代謝途徑產(chǎn)生的代謝中間產(chǎn)物及其特定位置被標(biāo)記的量。根據(jù)代謝物13C標(biāo)記位置和標(biāo)記豐度反映13C標(biāo)記底物經(jīng)歷的代謝途徑。并且根據(jù)不同標(biāo)記底物引起的不同的神經(jīng)遞質(zhì)標(biāo)記模式，可以分析得到疾病狀態(tài)下膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元間的代謝相互作用。此外，應(yīng)用核磁共振磷譜(31P NMR)可

4、以檢測到組織中磷脂代謝情況、能量代謝狀況以及細(xì)胞內(nèi)pH值等方面的信息。
　　本文第一章應(yīng)用基于1H NMR的代謝組學(xué)技術(shù)對鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病1周和15周大鼠腦組織代謝物含量進(jìn)行檢測，尋找與糖尿病腦病發(fā)生發(fā)展相關(guān)的生物標(biāo)志物。同時(shí)，通過活體注射13C穩(wěn)態(tài)同位素標(biāo)記底物([1-13C]葡萄糖和[2-13C]醋酸)的13C NMR方法，分析糖尿病1周和15周大鼠腦組織代謝物的標(biāo)記模式和標(biāo)記豐度，找出糖尿病腦病發(fā)生發(fā)展過程中

5、一些特定的代謝途徑及其細(xì)節(jié)代謝信息。并且，根據(jù)注射的不同標(biāo)記底物引起的代謝物13C標(biāo)記模式變化，分析糖尿病腦病發(fā)生發(fā)展過程中腦中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元兩個(gè)代謝區(qū)間的相互作用。本文第二章應(yīng)用31PNMR方法對糖尿病1周和15周大鼠腦組織中能量相關(guān)的代謝產(chǎn)物進(jìn)行檢測，并且測定了細(xì)胞內(nèi)pH值的變化。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，糖尿病1周大鼠腦中神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸(G1u)、谷氨酰胺(Gln)和γ-氨基丁酸(GABA)含量未發(fā)生顯著性改變，這與膠質(zhì)細(xì)胞

6、線粒體代謝增強(qiáng)以支持Glu能和GABA能神經(jīng)元功能正常進(jìn)行有關(guān)。此外，丙酮酸再生途徑增強(qiáng)，生成的丙酮酸以乳酸形式提供給神經(jīng)元作為能量底物進(jìn)入三羧酸循環(huán)。而Glu能和GABA能神經(jīng)元代謝失衡。當(dāng)糖尿病發(fā)展到15周的時(shí)候，神經(jīng)遞質(zhì)Glu、Gln含量明顯降低。Gln-Glu循環(huán)代謝紊亂，即神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞間的相互作用發(fā)生改變。而丙酮酸再生途徑降低，表明神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞向神經(jīng)元提供能量底物受到抑制。31P NMR結(jié)果顯示，糖尿病1周大鼠腦中并沒