用磁共振成像技术探讨唾液酸对仔猪早期脑发育的影响

摘要

唾液酸(Sialicacid，Sia)是自然界中以酰基化形式存在的神经氨酸衍生物的统称。唾液酸具有多种生物学功能，比如:促进细胞的增值、分化和参与识别;与病原微生物相互作用，参与免疫反应;促进神经系统的发育，易化记忆形成，提高学习能力。大脑发育的关键时期，进行干预可以对大脑造成远期的不可逆的影响。许多动物实验表明唾液酸可以对大脑发育、学习和记忆能力产生重要影响。仔猪因其发育和解剖与婴儿相似，适合做研究婴儿发育的动物模型。磁共振成像技术因其对软组织空间分辨率高、可用多种参数成像和对机体无辐射损伤等优点已广泛应用于脑代谢、脑结构和的脑功能定量研究中。
　　本实验以新生仔猪为动物模型，通过在饮食中添加唾液酸，用磁共振成像及定量分析技术，探索唾液酸对仔猪脑结构发育的影响。
　　平均体重为2kg的61头3日龄仔猪，随机分为4组:对照组（不额外添加N-乙酰神经氨酸，N=16）、实验组一(N-乙酰神经氨酸601.8mg/100g，N=15)、实验组二（乳糖结合的N-乙酰神经氨酸486.8mg/100g，N=14）和实验组三（酪蛋白结合的N-乙酰神经氨酸和乳糖结合的N-乙酰神经氨酸各占50％以及0.5g/L的乳铁蛋白，N-乙酰神经氨酸的总含量为439.1mg/100g，N=16），且保证相同遗传背景的仔猪不在同一组。仔猪在38日龄进行磁共振(nuclearmagneticresonance，NMR)扫描，第39日龄仔猪安乐死断头取脑。NMR扫描采集的数据包括:T1加权成像:(T1-weightedimaging，T1WI)，T2加权成像(T2-weightedimaging，T2WI)，弥散张量成像(DiffusionTensorImaging，DTI)。对T1图像用基于体素的形态测量学(voxelbasedmorphometry，VBM)方法分析组间灰质体积的差异;DTI图像上用手工划分感兴趣区(regionofinterest，ROI)的方法将胼胝体分成三部分，并测量胼胝体各部的各向异性分数（fractionalanisotropy，FA）。统计方法:实验组一、实验组二和实验组三分别和对照组进行双样本T检验（Two-samplet-test），以探究唾液酸对仔猪大脑发育过程中结构的影响。实验结果:各实验组相对于对照组仔猪的体重、脑重和全脑体积的差异无统计学意义。经图像处理和统计分析，VBM的结果如下:实验组一较对照组灰质体积增加的区域有左侧背外侧运动皮层、左侧小脑小叶和左侧初级视觉皮层，灰质体积减少的区域有左侧上丘;实验组二较对照组灰质体积增加的区域有左侧躯体感觉皮层、左侧颞叶、左侧岛叶皮层、左侧海马旁回、右侧小脑小叶，体积减少的区域为前联合周围灰质、中央灰质、右侧屏状核、右侧丘脑背外侧核。实验组三较对照组灰质体积增加的区域有左侧丘脑，左侧海马旁回，灰质体积减少区域为小脑小叶。DTI的结果是，各实验组相对于对照组胼胝体三个区域的FA值的差异均无统计学意义。
　　本实验得出以下结论:(1)唾液酸对仔猪的体重、脑重和脑体积的影响不显著，差异无统计学意义;(2)唾液酸对仔猪大脑发育有促进作用，并且不同存在形式的唾液酸对仔猪大脑发育的影响不同。其中实验组一的配方奶可以促进左侧躯体感觉皮层、左侧颞叶、左侧岛叶皮层、左侧海马旁回、右侧小脑小叶等皮层灰质的发育;实验组二的配方奶可以促进左侧躯体感觉皮层、左侧颞叶、左侧岛叶皮层、左侧海马旁回、右侧侧小脑小叶皮层的发育;实验组三的配方奶可以促进部分丘脑神经核团以及海马旁回的发育。(3)唾液酸对胼胝体的发育没有显著影响，差异无统计学意义。

目录

声明

摘要

缩写词表

第一章 前言

1．1 唾液酸

1．1．1 唾液酸的结构及其多样性

1．1．2 唾液酸在人体的含量、分布和存在形式

1．1．3 唾液酸的来源、吸收、代谢和合成

1．1．4 唾液酸的生物学功能

1．2 脑发育

1．2．1 脑发育的基本过程

1．2．2 胼胝体的发育

1．2．3 大脑发育对营养的依赖

1．3 仔猪模型的应用

1．4 磁共振成像技术在脑科学中的应用

1．4．1 神经影像学的发展

1．4．2 磁共振成像的基本原理

1．4．3 基于磁共振成像的DTI和VBM的分析

1．5 本课题的研究目的和意义

第二章 材料与方法

2．1 实验用配方奶的制备

2．2 仔猪的饲养

2．3 行为学训练及测试

2．4 仔猪体重，脑重和全脑体积的测量和记录

2．5 磁共振图像的采集

2．6 磁共振图像处理过程

2．6．1 T1图像理

2．6．2 弥散张量成像(DTI)数据的处理

2．6．3 统计分析

第三章 结果与分析

3．1 唾液酸摄入对仔猪体重、大脑重量和大脑体积的影响

3．2 VBM分析灰质体积的结果

3．3 唾液酸的摄入对仔猪脑白质结构的影响

第四章 讨论

4．1 唾液酸对仔猎体重、脑重和全脑体积的影响

4．2 唾液酸对仔猪脑结构变化的影响

4．3 唾液酸对仔猪脑脑白质结构的影响

第五章 总结

5．1 结论

5．2 本课题的创新与不足

5．3 本课题展望

参考文献

致谢

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