基于GlycoCEST在体定量检测大鼠肝脏缺血再灌注损伤的糖代谢变化
作者单位：汕头大学
学位级别：硕士
导师姓名：沈智威
授予年度：2021年
主 题：化学交换饱和转移成像 糖代谢 糖原 肝缺血再灌注损伤
摘 要：目的:本研究旨在通过模型和大鼠实验,优化和验证GlycoCEST检测在体肝脏糖代谢方法的可靠性;进而定量检测大鼠肝缺血再灌注前后肝脏糖原浓度,并研究其分布的规律。方法:首先在7T小动物MR平台上,通过试管模型优化GlycoCEST扫描参数。试管模型实验配制分别含不同浓度和不同p H值的葡萄糖溶液(glucose)和糖原(glycogen)溶液。在7T小动物磁共振成像仪上,使用不同饱和能量(B1)和不同饱和脉冲持续时间进行扫描,获得葡萄糖化学交换饱和转移(Gluco CEST)和糖原化学交换转移(GlycoCEST)图,对比Gluco CEST及GlycoCEST图像和CEST谱线,获取GlycoCEST的最佳扫描参数。通过动物实验,验证大鼠肝脏GlycoCEST图的可靠性。分别对比缺氧前后和禁食前后的大鼠肝脏GlycoCEST信号,验证对肝糖原浓度变化检测的准确性与可靠性。(1)19只未禁食的大鼠,随机分成了两组,对照组12只(扫描过程中保持呼吸频率在30-40次/min),缺氧组7只(扫描过程中呼吸频率保持在19-22次/min),对比缺氧前后GlycoCEST信号变化,验证GlycoCEST检测糖原的可行性;(2)12只SD大鼠分别扫描禁食前以及禁食24h后的GlycoCEST扫描,对比禁食前后GlycoCEST信号变化,进一步验证GlycoCEST检测糖原的可行性;进而在12只禁食SD大鼠上,制作肝脏缺血再灌注模型。通过缺血前及术后24h生化指标(AST和ALT),验证肝缺血再灌注模型是否成功。分别在缺血再灌注前、缺血再灌注后1h、12h和24h进行MR扫描,获得上述时间点的大鼠肝糖原CEST图,并结合ATP,Tmapping和Tmapping成像,探索肝血再灌注损伤前后糖代谢变化。结果:在葡萄糖以及糖原试管模型结果中,两者的CEST效应峰值均都在1ppm附近,葡萄糖的差谱峰较宽;GlycoCEST和Gluco CEST效应随着溶液浓度、溶液p H、射频能量、射频持续时间的变化也大致相同;饱和能量(B)3.6ut,射频持续时间4s为最优饱和参数。由于糖原在肝内含远高于葡萄糖,所以认为在体肝脏1ppm处的CEST效应主要是糖原效应。在缺氧和禁食大鼠肝脏GlycoCEST在体实验中,发现缺氧和禁食均导致肝脏GlycoCEST信号降低(缺氧前3.23±2.00%(n=12)vs.缺氧后1.28±0.75%(n=7);禁食前3.23±2.00%vs.禁食后1.61±0.89%,n=12),验证了GlycoCEST在体检测肝脏糖原含量的可行性和可靠性。在肝脏缺血再灌注损伤模型实验中,术后24h血清AST、ALT明显较术前上述指标升高。术后早期(12h内)糖原CEST信号逐渐升高(术前1.61±0.89%、术后1h 3.11±1.94%、术后12h 4.09±2.01%),术后24h后糖原CEST信号逐渐回落(由4.09±2.01%降到2.12±1.10%);在上述时间点中,ATP在缺血再灌注损伤前后无明显变化;T及T弛豫时间在损伤后逐渐延长,其中肝T值在术后12h、24h较术前肝T1值具有显著性差异,肝T值在术后24h较术前肝脏T2值有显著性差异。结论:GlycoCEST成像技术可准确反映在体肝脏糖原变化,是探索肝脏糖代谢的新方法。在肝缺血再灌注损伤中,肝GlycoCEST信号较肝ATP信号更为敏感。同时结合Tmapping和Tmapping成像技术,可更好地观测肝脏缺血再灌注损伤进展,具有潜在的临床应用价值。
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