去铁敏剂对大鼠脑出血后葡萄糖代谢影响的研究
摘要：目的 将MicroPET与MRI影像融合，精确观察大鼠脑出血后及去铁敏治疗后基底节区的葡萄糖代谢变化。方法 通过大鼠自体血注入大脑尾状核建立脑出血实验动物模型，随机分为三组：去铁敏治疗组、对照组和假手术组(n=6只)。采用MicroPET和MRI融合技术，观察大鼠脑出血前后及去铁敏治疗后出血区葡萄糖代谢变化。结果 与对照组相比，经去铁敏治疗可显著提高注射侧基底节葡萄糖的代谢水平，缩小含铁血黄素沉积范围，改善神经功能缺失症状，且持续时间长。结论 去铁敏能显著缩小含铁血黄素沉积范围，提高葡萄糖代谢水平，改善大鼠脑出血后的神经功能，提示铁离子潴留可能参与了这一过程。
关键词：脑出血；去铁敏；铁离子；葡萄糖代谢； MicroPET MRI
脑出血(Intracerebral hemorrhage，ICH)是神经系统常见疾病，约占全部卒中的10%～30%，死亡率及致残率极高[1]。脑出血后会出现继发性脑水肿，后者可进一步加重神经细胞损伤，影响神经功能恢复。临床研究发现，迟发性脑水肿的形成可能与红细胞溶解及血红蛋白降解产物铁离子有关[2，3]。当局部游离铁离子浓度增高时会激活脂质过氧化反应产生大量活性氧自由基，造成脂质、蛋白质和DNA的过氧化损伤，并加重神经元兴奋性毒性，诱导细胞死亡，这一点在许多神经系统变性疾病中己经得到证实[4-6]。
, 百拇医药
因此，本研究利用动物自体血注入大脑尾状核建立脑出血实验动物模型，进行PET和MRI扫描，采用MicroPET和MRI融合技术，观察大鼠基底节区葡萄糖代谢变化情况以及脑出血后脑内含铁血黄素沉积在梯度回波T2*WI序列中的演变过程，同时在此基础上，观察注射铁鳌合剂络合脑内过多的铁离子，降低局部铁浓度后对葡萄糖代谢的改变情况，并探讨脑出血后引起葡萄糖代谢变化的可能机制。
1 资料与方法
1.1 脑出血模型
1.1.1 实验动物 本研究采用随机对照动物实验，所需动物选用雄性SD大鼠，体重300～350g。
1.1.2实验分组 大鼠MRI、MicroPET扫描及图像处理：每只大鼠都在相应时间点进行MRI、MicroPET扫描，共计6次，分别为术前基础扫描，术后1d、3d、7d、14d和28d。
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1.1.2.1大鼠MRI扫描 采用美国GE公司生产的Signa 1.5T超导MR扫描仪，对实验大鼠进行头部三维T2WI和T2*WI扫描。
1.1.2.2 MicroPET扫描 研究所用的MicroPET型号为MicroPET R4，中心视野分辨率<1.8mm。
1.1.2.3 MRI和MicroPET数据分析。
1.2统计分析 所有数据用均数±标准差(mean±S.D)表示。所有数据在SPSS12.0软件包上处理。数据在确认正态分布后采用单因素方差分析(ANOVA)，P<0.05为有显著性差异。
2 结果
2.1脑出血后大鼠MRI表现 大鼠T2*WI扫描发现：在术后7d内，血肿在T2*WI表现为边界清楚的低信号环，内部为略高信号或低信号区内混杂小点、斑片状高信号；至28d时表现为边界清楚的均质低信号。去铁敏治疗后可显著缩小含铁血黄素沉积区域。
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2.2脑出血后基底节葡萄糖代谢变化 假手术组仅在术后3d内由于针道损伤和注射生理盐水产生的短暂占位效应，右侧基底节葡萄糖代谢较左侧轻度降低(82.2±6.7%和85.2±4.7%)，以后左右两侧基底节葡萄糖代谢水平无明显差异(P>0.05)；虽然随着时间的延长，右侧基底节葡萄糖代谢与左侧相比有缓慢增加。
3 讨论
本研究利用MicroPET技术，联合MRI扫描，连续动态地观察了脑出血28d内铁离子沉积和葡萄糖代谢改变情况，同时，我们首次观察到用去铁敏治疗脑出血后3～14d注射侧基底节葡萄糖代谢水平可显著提高，尽管在28d时两组间无统计学意义，但去铁敏治疗组葡萄糖代谢水平总体上仍存在改善的趋势。
本研究结果发现，大鼠脑出血后1d注血侧基底节葡萄糖代谢较对侧明显下降，随着时间的延长，右侧基底节葡萄糖代谢与左侧相比缓慢增加，但至28d时仍低于左侧。
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3.1脑出血后基底节葡萄糖的代谢变化 研究结果发现，假手术组大鼠在术后3d内注射侧基底节葡萄糖代谢较对侧略有降低，但是7d后两侧基底节葡萄糖代谢无明显差异。
3.2脑出血后铁离子潴留及其对葡萄糖代谢的影响 本研究发现实验证实大鼠脑出血后，脑内非血红素铁浓度可以增加3倍，并维持4w以上，与本研究T2*WI扫描结果发现术后28d血肿区域仍有含铁血黄素沉积相一致。以往研究发现，铁离子超载会导致严重的后果。去铁敏可通过螯合作用直接清除铁离子，减少其催化形成羟自由基，从而阻断脂质过氧化反应。
4 结论
4.1脑出血后血肿周围存在葡萄糖代谢水平明显降低。
4.2去铁敏能显著缩小含铁血黄素沉积范围，提高葡萄糖代谢水平，改善大鼠脑出血后的神经功能，提示铁离子潴留可能参与了这一过程。
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参考文献：
[1]Yang QD， Niu Q， Zhou YH， et al. Incidence of cerebral hemorrhage in the Changsha community. A prospective study from 1986 to 2000[J].Cerebrovasc Dis， 2004， 17(4)：303-13.
[2]Xi G， Keep RF，Hoff JT. Mechanisms of brain injury after intracerebral haemorrhage[J].Lancet Neurol， 2006， 5(1)：53-63.
[3]Huang FP， Xi G， Keep RF， et al. Brain edema after experimental intracerebral hemorrhage： role of hemoglobin degradation products[J].J Neurosurg， 2002， 96(2)：287-93.
, http://www.100md.com
[4]Jellinger KA. The role of iron in neurodegeneration： prospects for pharmacotherapy of Parkinson's disease[J].Drugs Aging， 1999， 14(2)：115-40.
[5]Berg D，Youdim MB. Role of iron in neurodegenerative disorders[J].Top Magn Reson Imaging， 2006， 17(1)：5-17.
[6]Rottkamp CA， Raina AK， Zhu X， et al. Redox-active iron mediates amyloid-beta toxicity[J]. Free Radic Biol Med， 2001， 30(4)：447-50.
编辑/哈涛, http://www.100md.com(范菁)
关键词：脑出血；去铁敏；铁离子；葡萄糖代谢； MicroPET MRI
脑出血(Intracerebral hemorrhage，ICH)是神经系统常见疾病，约占全部卒中的10%～30%，死亡率及致残率极高[1]。脑出血后会出现继发性脑水肿，后者可进一步加重神经细胞损伤，影响神经功能恢复。临床研究发现，迟发性脑水肿的形成可能与红细胞溶解及血红蛋白降解产物铁离子有关[2，3]。当局部游离铁离子浓度增高时会激活脂质过氧化反应产生大量活性氧自由基，造成脂质、蛋白质和DNA的过氧化损伤，并加重神经元兴奋性毒性，诱导细胞死亡，这一点在许多神经系统变性疾病中己经得到证实[4-6]。
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因此，本研究利用动物自体血注入大脑尾状核建立脑出血实验动物模型，进行PET和MRI扫描，采用MicroPET和MRI融合技术，观察大鼠基底节区葡萄糖代谢变化情况以及脑出血后脑内含铁血黄素沉积在梯度回波T2*WI序列中的演变过程，同时在此基础上，观察注射铁鳌合剂络合脑内过多的铁离子，降低局部铁浓度后对葡萄糖代谢的改变情况，并探讨脑出血后引起葡萄糖代谢变化的可能机制。
1 资料与方法
1.1 脑出血模型
1.1.1 实验动物 本研究采用随机对照动物实验，所需动物选用雄性SD大鼠，体重300～350g。
1.1.2实验分组 大鼠MRI、MicroPET扫描及图像处理：每只大鼠都在相应时间点进行MRI、MicroPET扫描，共计6次，分别为术前基础扫描，术后1d、3d、7d、14d和28d。
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1.1.2.1大鼠MRI扫描 采用美国GE公司生产的Signa 1.5T超导MR扫描仪，对实验大鼠进行头部三维T2WI和T2*WI扫描。
1.1.2.2 MicroPET扫描 研究所用的MicroPET型号为MicroPET R4，中心视野分辨率<1.8mm。
1.1.2.3 MRI和MicroPET数据分析。
1.2统计分析 所有数据用均数±标准差(mean±S.D)表示。所有数据在SPSS12.0软件包上处理。数据在确认正态分布后采用单因素方差分析(ANOVA)，P<0.05为有显著性差异。
2 结果
2.1脑出血后大鼠MRI表现 大鼠T2*WI扫描发现：在术后7d内，血肿在T2*WI表现为边界清楚的低信号环，内部为略高信号或低信号区内混杂小点、斑片状高信号；至28d时表现为边界清楚的均质低信号。去铁敏治疗后可显著缩小含铁血黄素沉积区域。
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2.2脑出血后基底节葡萄糖代谢变化 假手术组仅在术后3d内由于针道损伤和注射生理盐水产生的短暂占位效应，右侧基底节葡萄糖代谢较左侧轻度降低(82.2±6.7%和85.2±4.7%)，以后左右两侧基底节葡萄糖代谢水平无明显差异(P>0.05)；虽然随着时间的延长，右侧基底节葡萄糖代谢与左侧相比有缓慢增加。
3 讨论
本研究利用MicroPET技术，联合MRI扫描，连续动态地观察了脑出血28d内铁离子沉积和葡萄糖代谢改变情况，同时，我们首次观察到用去铁敏治疗脑出血后3～14d注射侧基底节葡萄糖代谢水平可显著提高，尽管在28d时两组间无统计学意义，但去铁敏治疗组葡萄糖代谢水平总体上仍存在改善的趋势。
本研究结果发现，大鼠脑出血后1d注血侧基底节葡萄糖代谢较对侧明显下降，随着时间的延长，右侧基底节葡萄糖代谢与左侧相比缓慢增加，但至28d时仍低于左侧。
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3.1脑出血后基底节葡萄糖的代谢变化 研究结果发现，假手术组大鼠在术后3d内注射侧基底节葡萄糖代谢较对侧略有降低，但是7d后两侧基底节葡萄糖代谢无明显差异。
3.2脑出血后铁离子潴留及其对葡萄糖代谢的影响 本研究发现实验证实大鼠脑出血后，脑内非血红素铁浓度可以增加3倍，并维持4w以上，与本研究T2*WI扫描结果发现术后28d血肿区域仍有含铁血黄素沉积相一致。以往研究发现，铁离子超载会导致严重的后果。去铁敏可通过螯合作用直接清除铁离子，减少其催化形成羟自由基，从而阻断脂质过氧化反应。
4 结论
4.1脑出血后血肿周围存在葡萄糖代谢水平明显降低。
4.2去铁敏能显著缩小含铁血黄素沉积范围，提高葡萄糖代谢水平，改善大鼠脑出血后的神经功能，提示铁离子潴留可能参与了这一过程。
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参考文献：
[1]Yang QD， Niu Q， Zhou YH， et al. Incidence of cerebral hemorrhage in the Changsha community. A prospective study from 1986 to 2000[J].Cerebrovasc Dis， 2004， 17(4)：303-13.
[2]Xi G， Keep RF，Hoff JT. Mechanisms of brain injury after intracerebral haemorrhage[J].Lancet Neurol， 2006， 5(1)：53-63.
[3]Huang FP， Xi G， Keep RF， et al. Brain edema after experimental intracerebral hemorrhage： role of hemoglobin degradation products[J].J Neurosurg， 2002， 96(2)：287-93.
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[4]Jellinger KA. The role of iron in neurodegeneration： prospects for pharmacotherapy of Parkinson's disease[J].Drugs Aging， 1999， 14(2)：115-40.
[5]Berg D，Youdim MB. Role of iron in neurodegenerative disorders[J].Top Magn Reson Imaging， 2006， 17(1)：5-17.
[6]Rottkamp CA， Raina AK， Zhu X， et al. Redox-active iron mediates amyloid-beta toxicity[J]. Free Radic Biol Med， 2001， 30(4)：447-50.
编辑/哈涛, http://www.100md.com(范菁)