猫急性吗啡注射神经机制的锰离子增强MRI研究

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。

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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

1.2 锰离子增强磁共振成像的基本原理

1.3 MEMRI的应用及研究进展

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

第2章 吗啡与电压依赖性Ca2+通道

2.1吗啡与阿片受体

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

3.3 结果

3.4讨论

3.5小结

参考文献

致谢

发表论文情况

个人简历

附录1

附录2

附录3