猫急性吗啡注射神经机制的锰离子增强MRI研究

论文摘要

钙离子(Ca2+)对细胞的代谢和功能有重要的调节作用。Ca2+内流是脑神经元活动最精确的指标之一。锰离子(Mn2+)作为强顺磁性钙离子竞争剂,可以通过Ca2+通道进入神经细胞,直接有效地反映在体神经活动引起的Ca2+的活动;并且可以通过轴突、突触运输,可以方便地使用MRI技术进行检测。因而,锰离子增强磁共振功能成像（manganese-enhanced functional MRI,MEMRI）成为近年来快速发展的可在体、动态地追踪神经传导通路、显示脑组织精细结构和研究大脑功能等方面的一种脑成像新技术。目的本论文的研究目的是在本实验室实现MEMRI技术,并开发该技术在研究动物的脑功能活动的应用。本论文采用MEMRI技术,探测猫吗啡急性注射后相关脑区的激活情况,探讨MEMRI成像对确定猫吗啡急性作用的相关脑区的价值,并进一步确定吗啡急性作用与钙超载的相关性,从而对吗啡成瘾的神经机制和定位进行研究。方法由于锰化合物的选择、浓度、剂量以及不同引入锰离子方式对磁共振成像结果的影响等,综合考虑其易得性、水溶性、毒性、氧化还原性以及对水质子弛豫时间影响大小等多种因素,我们决定采用浓度为120mM氯化猛（MnCl2）作为MEMRI的对比剂。16只成年猫随机分成两组,吗啡组和对照组。给成年猫气管插管后上麻醉呼吸机并行颈内动脉插管手术后,对实验动物进行MRI扫描。同时通过微量泵,在上述右侧颈内动脉插管内注入120mM的MnCl2去离子水等渗溶液,在注射MnCl2的第20分钟,1分钟内手推注入颈内动脉25%的甘露醇以破坏血脑屏障。第50分钟后按照0.8mg/kg的剂量,通过右脚大隐静脉注射吗啡。采用AFNI（Analysis of Functional NeuroImages）软件包对MRI数据进行处理和统计分析,得出刺激状态信号对比的脑功能图像;测量不同时间序列图像中兴趣区的信号强度（SI）,计算增强率,并得出时间-信号强度曲线。结果注射Mn2+后（SE-EPI1时间内）,对照组与吗啡组猫的脑实质脑内信号随时间变化几无变化。脑室系统及面肌强化明显,增强率分别为23%、45%。两组间差异无显著性（均P>0.05）;在右侧颈动脉插管内注入25%甘露醇后,对照组与吗啡组猫的脑实质强化程度有所升高,增强率达15%左右,两组间差异无显著性（均P>0.05）。吗啡组猫注射吗啡后（对照组注射生理盐水）,脑实质信号明显上升,MRI T1WI上右侧前额叶、扣带回、海马、基底节呈现明显的信号增强灶,增强率达20-28%,与对照组的差异有显著性（P<0.05～0.01）。而脑室系统、面肌在停止注射Mn2+后信号逐渐下降。这些表现证明了MnCl2可以被有效的注入猫体内并可以被有效在脑内被吸收。吗啡组注射吗啡后右侧前额叶、右侧扣带回、右侧基底节区、右侧枕叶均见激活。结论前额叶、扣带回、基底节区、枕叶为吗啡急性注射后激活的相关脑区,MEMRI能显示吗啡急性作用的相关脑区,并可进一步揭示吗啡急性作用发病机制。我们的研究结果表明MEMRI是研究脑功能活动和神经投射的非常有力的工具,能为理解和研究药物成瘾机制提供新的方法。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 缩略语
• 引言
• 第1章 锰离子增强磁共振成像的基本原理
• 1.1 磁共振成像及功能性磁共振成像的相关知识
• 1.1.1 磁共振成像及功能性磁共振成像的简介
• 1.1.2 磁共振成像设备
• 1.1.3 功能磁共振成像的常用数据处理方法
• 1.2 锰离子增强磁共振成像的基本原理
• 2+是神经递质释放及神经信号传导的基础'>1.2.1 Ca²⁺是神经递质释放及神经信号传导的基础
• 2+的特性'>1.2.2 Mn²⁺的特性
• 1.3 MEMRI 的应用及研究进展
• 1.3.1 以锰离子增强为基础，活动诱导观察脑的功能活动
• 1.3.2 MEMRI 可在体、动态地追踪神经传导通路
• 1.3.3 MEMRI 可显示脑内细微结构，准确测量脑内重要结构的体积
• 1.4 与其他脑功能成像方法的比较
• 1.5 锰离子增强磁共振成像常用序列
• 1加权自旋回波成像'>1.5.1 饱和恢复T₁加权自旋回波成像
• 1加权自旋回波成像'>1.5.2 翻转恢复T₁加权自旋回波成像
• 1.5.3 锰离子增强磁共振成像序列的选择
• 2+通道'>第2章 吗啡与电压依赖型Ca²⁺通道
• 2.1 吗啡与阿片受体
• 2+通道的影响'>2.2 吗啡对Ca²⁺通道的影响
• 第3章 猫急性吗啡注射神经机制的锰离子增强 MRI 研究
• 3.1 导言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验动物
• 3.2.2 试剂、仪器
• 3.2.3 数据采集
• 3.2.4 实验方法
• 3.2.5 数据处理与统计学分析
• 3.3 结果
• 3.3.1 对照组与吗啡组猫的脑外信号变化情况
• 3.3.2 对照组与吗啡组猫的脑内信号变化情况
• 3.3.3 注射吗啡后吗啡组猫的脑内信号激活情况
• 2+增强率比较'>3.3.4 吗啡组与对照组猫脑部兴趣区Mn²⁺增强率比较
• 3.4 讨论
• 3.4.1 MEMRI 实验技术相关问题的讨论
• 2+在脑内的空间选择性'>3.4.2 Mn²⁺在脑内的空间选择性
• 3.4.3 猫急性吗啡注射相关脑区的激活
• 3.5 小结
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况
• 个人简历
• 附录