液体高分辨核磁共振波谱在表面活性剂化学和神经化学研究中的应用

论文摘要

近半个世纪以来,理论发展与技术飞跃已经使得核磁共振波谱（NMR）的应用范围从物理、化学延伸到了神经科学和生物医学。本论文的主要内容是应用液体高分辨核磁共振波谱技术研究表面活性剂体系的物理化学性质和不同生理、病理状态下大脑的新陈代谢。深层次理解表面活性剂体系的物理化学性质是有效研发和合理使用表面活性剂的基础。综合利用质子化学位移,弛豫时间,自扩散系数和2D NOESY等多种NMR方法可以获得表面活性剂溶液的分子水平的细节信息。在第二章中应用这些技术研究了非离子型表面活性剂月桂醇聚氧乙烯（23）醚（Brij-35）在水溶液中的自聚集胶团构象和动力学。在第三章中讨论了Brij-35与不同类型的离子型表面活性剂混合溶液中两种表面活性剂之间的相互作用和生成混合胶束的相对排布。同时,通过自扩散系数的测量得到了混合胶束的组成及生成机制的信息,揭示了混合溶液中两种表面活性剂生成混合胶束时是不同步的机制。重复使用吗啡或其它阿片类物质往往会造成药物依赖。随着人们对药物成瘾机制认识的不断深入,谷氨酸能和γ-氨基丁酸（GABA）能神经递质系统在吗啡依赖/成瘾过程中所起到的作用正受到越来越多重视。本论文第四章的主要内容是以离体高分辨1H核磁共振波谱为手段研究了重复吗啡给药及停药所引起的大鼠前额叶皮层（PFC）和海马中包括谷氨酸（Glu）、谷氨酰胺（Gln）和GABA在内的神经递质以及其它一些物质代谢的改变。结果表明重复吗啡给药会导致神经递质的代谢发生明显变化,并且这些变化有区域性差异的。重复吗啡给药后神经递质代谢的变化可能反映了中枢神经系统为响应重复吗啡给药而产生的适应性变化。与放射医学/核医学的方法相比,13C NMR的方法在研究脑代谢时可提供更多的关于代谢途径的信息。目前,这种方法在研究脑三羧酸（TCA）循环、丙酮酸再生途径、神经胶质细胞-神经元间Gln-Glu-GABA代谢循环以及神经/精神疾病的物质基础等方面都取得了广泛的应用。本论文的第五章首先综述了13C NMR的方法及其在研究脑代谢中的应用。然后,利用13C NMR方法,尝试研究了前脑缺血再灌

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 一 液体高分辨核磁共振发展及其应用
• 1. 理论发展与技术飞跃
• 2. 应用进展
• 2.1 化学方面
• 2.2 结构生物学方面
• 2.3 基于NMR 的代谢组学
• 2.4 用组织萃取液的NMR 波谱研究生理/病理状态下的脑代谢
• 二 核磁共振成像
• 三 小结
• 参考文献
• 第二章 表面活性剂在水溶液中自聚集行为的NMR研究
• 一 月桂醇聚氧乙烯（23）醚（Brij-35）胶团的构象和动力学
• 1. 引言
• 2. 实验
• 3. 结果
• 1H NMR 弛豫'>3.1¹H NMR 弛豫
• 3.2 2D NOESY 实验
• 4. 讨论
• 4.1 胶团核结构和水的渗透性
• 4.2 Brij-35 胶团亲水链部分的结构
• 5. 小结
• 二 新型疏水缔合聚合物POEA-PAM 在水溶液中的构象和动力学
• 1. 引言
• 2. 实验
• 3. 结果与讨论
• 3.1 共聚物组成的测定
• 3.2 临界缔合浓度
• 3.3 POEA-PAM 在水溶液中自聚集体的形成及其动力学
• 3.4 水溶液中POEA-PAM 自聚集体形成的直接证据及其构象
• 4. 小结
• 三结论
• 参考文献
• 第三章 表面活性剂溶液混合体系的NMR研究
• 一 不同类型表面活性剂混合体系在水溶液中的微观结构和动力学
• 1. 引言
• 2. 实验
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 4.1 CTAB/Brij-35 混合体系
• 4.2 SDS/Brij-35 混合体系
• 4.3 水的渗透性
• 5. 小结
• 二 不同类型表面活性剂混合胶束组成及生成机制的NMR自扩散研究
• 1. 引言
• 2. 实验
• 3. 结果与讨论
• 4. 小结
• 三 结论
• 参考文献
• 1H NMR研究'>第四章 重复吗啡给药和停药导致大鼠脑代谢变化的¹H NMR研究
• 一 引言
• 二 材料和方法
• 三 结果
• 四 讨论
• 五 结论
• 参考文献
• 13C NMR研究'>第五章 前脑缺血再灌后脑代谢的¹³C NMR研究
• 13C NMR研究'>一 脑代谢的¹³C NMR研究
• 1. 脑代谢的特点
• 1.1 糖酵解和三羧酸（TCA）循环
• 1.2 TCA 循环中间产物转化为氨基酸
• 1.3 TCA 循环的回补途径
• 1.4 脑中代谢区间的存在
• 2. 脑代谢的研究方法
• 2.1 传统的研究脑代谢的方法
• 13C 核磁共振波谱的方法'>2.2¹³C 核磁共振波谱的方法
• 13C₁]葡萄糖的代谢途径和标记模式'>3. [1-¹³C₁]葡萄糖的代谢途径和标记模式
• 13C NMR 实验方法和定量方法'>4.¹³C NMR 实验方法和定量方法
• 13C NMR 的实验方法'>4.1¹³C NMR 的实验方法
• 13C NMR 的丰度计算方法'>4.2¹³C NMR 的丰度计算方法
• 13C NMR 在脑代谢研究中的应用'>5.¹³C NMR 在脑代谢研究中的应用
• 5.1 神经元和神经胶质细胞对葡萄糖的吸收和乳酸的释放
• 5.2 以氨基酸为底物的神经胶质细胞代谢
• 5.3 丙酮酸羧化途径相对于丙酮酸氧化途径的贡献（PC/PDH）
• 5.4 丙酮酸再生途径对代谢的调节
• 5.5 病理状态下脑代谢的研究
• 6. 小结
• 二 研究前脑缺血再灌后脑是否利用乳酸的尝试
• 1. 星形胶质细胞-神经元间乳酸穿梭假说（ANLSH）
• 1.1 ANLSH 建立的离体实验基础
• 1.2 ANLSH 建立的活体实验基础
• 1.3 星形胶质细胞是神经元利用的乳酸的主要来源
• 1.4 验证ANLSH 的进展
• 2. 问题提出
• 13C NMR 研究'>3. 大鼠前脑缺血和再灌15 分过程中脑代谢的¹³C NMR 研究
• 3.1 实验方案
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 小结
• 13C NMR 研究'>4. 前脑缺血再灌2 天后脑代谢的¹³C NMR 研究
• 4.1 实验方案
• 4.2 结果与讨论
• 4.3 小结
• 5. 结论
• 参考文献
• 总结
• 附：博士在读期间发表的论文
• 致谢