強迫癥大鼠模型敏感腦區(qū)代謝物的磁共振波譜動態(tài)分析

許曉杰，盧輝群，葉波，周瑋，葉向陽，蔡杭美

（揚州大學(xué)附屬泰興市人民醫(yī)院CT室，江蘇泰興225400）

強迫癥大鼠模型敏感腦區(qū)代謝物的磁共振波譜動態(tài)分析

許曉杰，盧輝群，葉波，周瑋，葉向陽，蔡杭美

（揚州大學(xué)附屬泰興市人民醫(yī)院CT室，江蘇泰興225400）

目的：運用磁共振氫質(zhì)子波譜（1H-MRS）技術(shù)對多巴胺激動劑喹吡羅強迫癥模型大鼠的海馬、額葉組織代謝物進行動態(tài)定量分析。方法：將40只行為學(xué)評分相近的SD大鼠隨機分成對照組（10只）及喹吡羅組（30只），喹吡羅組大鼠每周進行2次喹吡羅頸部皮下注射，對照組給予同等劑量的生理鹽水頸部皮下注射，共給藥10次；每次給藥后對每只大鼠進行3.0 T超高場強MRI掃描及磁共振質(zhì)子波譜檢測，檢測指標(biāo)包括N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、膽堿復(fù)合物（Cho）及肌醇（MI），分別計算NAA、Cho、MI與Cr的比值。結(jié)果：①與對照組比較，喹吡羅組大鼠雙側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr自建模第10天起明顯減低，自第24天起明顯升高，P均＜0.05；雙側(cè)額葉區(qū)NAA/Cr從第10天開始較對照組明顯升高（P＜0.05），第21-34天維持在第21天的水平左右。②喹吡羅組大鼠雙側(cè)額葉區(qū)Cho/Cr值自第21天起較對照組明顯升高（P＜0.05）；而海馬區(qū)Cho/Cr與對照組比較未見明顯變化（P＞0.05）。③喹吡羅組大鼠雙側(cè)海馬區(qū)MI/Cr值從第7天開始較對照組明顯減低（P＜0.05），第21-34天維持在第21天水平左右；雙側(cè)額葉區(qū)MI/Cr值較對照組未見顯著變化（P＞0.05）。結(jié)論：喹吡羅組大鼠腦內(nèi)多個代謝物指標(biāo)存在異常，且部分呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。

強迫癥；氫質(zhì)子磁共振波譜；組織代謝物

強迫癥患者存在多個腦區(qū)功能異常，在目前研究較少的首發(fā)強迫癥患者中，海馬、額葉尤為值得關(guān)注［1］。但目前的磁共振氫質(zhì)子波譜（1H-magnetic resonance spectrum，1H-MRS）研究大多局限于海馬、額葉的代謝物指標(biāo)是否存在改變，對其動態(tài)變化規(guī)律研究較少，導(dǎo)致追尋神經(jīng)生物學(xué)變化基礎(chǔ)及推測發(fā)病機制的方法不夠全面。本研究利用1H-MRS技術(shù)對多巴胺激動劑喹吡羅強迫癥模型大鼠的海馬、額葉的組織代謝物N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、膽堿復(fù)合物（Cho）及肌醇（MI）進行動態(tài)檢測分析，旨在發(fā)現(xiàn)海馬、額葉功能變化的特點和規(guī)律，尋找動態(tài)變化中最敏感的代謝指標(biāo)，為強迫癥的診治提供依據(jù)和幫助。

1 材料與方法

1.1 動物

選取體質(zhì)量為（160±5）g健康雄性SD大鼠，由泰興市人民醫(yī)院動物實驗中心提供。經(jīng)過1周適應(yīng)性飼養(yǎng)及行為學(xué)評分后，選取評分相近的大鼠40只，隨機分成對照組10只及喹吡羅組30只。

1.2 檢查方法

1.2.1 強迫癥大鼠模型的建立 喹吡羅組大鼠每周2次喹吡羅（0.5mg/kg）頸部皮下注射，對照組每次注射與喹吡羅溶液等體積的生理鹽水，每周2次；經(jīng)大鼠的返回“家”的頻率、返“家”時間、運動總距離、參觀地點、參觀的序列等行為學(xué)數(shù)據(jù)的證實，注射10次后大鼠強迫癥模型建立。

1.2.2 MRI掃描及1H-MRS數(shù)據(jù)采集 掃描工具及序列參數(shù)：每只大鼠掃描前進行1%戊巴比妥鈉腹腔麻醉（劑量為50 mg/kg），采用西門子公司3.0 T高場強磁共振成像系統(tǒng)（型號為Magnetom Trio Tim）及大鼠3.0 T專用線圈（上海晨光公司，型號為CG-MUC21）對大鼠腦部進行常規(guī)MRI掃描。1H-MRS數(shù)據(jù)采集：在T2WI序列基礎(chǔ)上對海馬區(qū)、額葉進行波譜掃描前的定位，避開顱骨、腦脊液等影響，利用多體素（MVS）3D-CSI序列對受試大鼠海馬區(qū)進行1H-MRS掃描（TR=1700 ms，TE=135 ms，體素為2.0 mm×2.0 mm×2.0 mm）。掃描完成后使用隨機LEONARDO程序進行基線、相位校正。利用西門子工作站自帶軟件對檢測數(shù)據(jù)進行處理，轉(zhuǎn)化為波譜圖形及數(shù)值，分別繪出NAA、Cr、Cho、MI的峰值，并以Cr值為參照物，記錄NAA/Cr、Cho/Cr及MI/Cr的比值。所有資料及數(shù)據(jù)由專業(yè)圖像處理人員進行光盤儲存，所有數(shù)據(jù)均在同一時間內(nèi)進行統(tǒng)一測量。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

測得數(shù)據(jù)符合正態(tài)性分布，數(shù)據(jù)用Stata 11.0軟件包進行統(tǒng)計分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差±s）表示，兩組均數(shù)比較采用t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 常規(guī)MRI序列檢測結(jié)果

常規(guī)MRI序列掃描結(jié)果顯示，對照組與喹吡羅組均未見明顯異常信號及其他異常改變。

2.2 額葉、海馬區(qū)NAA/Cr檢測結(jié)果

喹吡羅組大鼠雙側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr值從第10天開始較對照組明顯減低，第24天后開始較對照組明顯升高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；雙側(cè)額葉區(qū)NAA/Cr值從第10天開始較對照組明顯升高（P＜0.05）；21天后維持在第21天水平左右（表1）。圖1為大鼠海馬波譜分析圖。

表1 喹吡羅組與對照組大鼠雙側(cè)額葉、海馬區(qū)NAA/Cr的比較

圖1 強迫癥模型大鼠海馬氫質(zhì)子磁共振波譜

2.3 額葉、海馬區(qū)Cho/Cr檢測結(jié)果

喹吡羅組雙側(cè)額葉區(qū)Cho/Cr值從第21天開始較對照組明顯升高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），未見明顯規(guī)律性；而海馬區(qū)Cho/Cr與對照組比較未見明顯變化（表2）。

2.4 額葉、海馬區(qū)MI/Cr檢測結(jié)果

喹吡羅組大鼠雙側(cè)海馬區(qū)MI/Cr值從第7天開始較對照組明顯減低（P＜0.05），降至第21天后維持在這一水平；額葉區(qū)MI/Cr值與對照組比較未見明顯變化（表3）。

表2 喹吡羅組和對照組大鼠雙側(cè)額葉和海馬區(qū)Cho/Cr的比較

表3 喹吡羅組與對照組大鼠雙側(cè)額葉、海馬區(qū)M I/Cr的比較

3 討論

強迫癥作為一種精神類疾病，其發(fā)病機制極其復(fù)雜并與社會心理學(xué)、遺傳學(xué)及生物化學(xué)等多種因素密切相關(guān)。相關(guān)研究顯示海馬及額葉結(jié)構(gòu)及功能的異常在強迫癥的發(fā)病中起著重要的作用［2］。因患者發(fā)病類型、年齡及用藥情況等多方面的因素，研究者難以對首發(fā)類型的強迫癥患者進行長期追蹤觀察。而利用喹吡羅給藥建立的強迫癥大鼠模型能很好地模擬人類強迫癥患者的核心癥狀，同時這個過程也模擬了人類從正常到逐漸強迫的狀態(tài)，并隨著病程的進展而發(fā)生病理生理變化的過程［3］。

本實驗結(jié)果顯示喹吡羅組大鼠相對于對照組雙側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr先降低后升高，而雙側(cè)額葉區(qū)先上升然后維持在一定的水平。NAA是腦內(nèi)含量僅少于谷氨酸的一種氨基酸，對一系列損害神經(jīng)元及軸突完整性的病理過程較為敏感，NAA/Cr降低代表著神經(jīng)元凋亡、神經(jīng)元活性降低或功能損害［4］。本研究結(jié)果與國際上部分研究人類強迫癥的波譜分析結(jié)果有一定差異，如Harris等［5］報道強迫癥患者雙側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr較對照組升高，而Du等［6］認為人類強迫癥患者額葉NAA/Cr較對照組降低。我們認為存在差異的原因可能與此類研究選擇的病例多經(jīng)過治療，藥物對研究結(jié)果可能有一定的影響。本研究結(jié)果提示喹吡羅強迫癥大鼠額葉區(qū)神經(jīng)元數(shù)量及功能異常在強迫癥的發(fā)病中是一種漸進性加重的過程；額葉作為許多皮層下結(jié)構(gòu)信息匯聚的中心，是人類認知功能的高級加工中樞，在強迫癥發(fā)病的諸多神經(jīng)環(huán)路中均起重要作用［7］，其區(qū)域內(nèi)神經(jīng)元數(shù)量及功能的異常在強迫癥的發(fā)病中可能起著極其重要的作用。而海馬作為情感及情緒調(diào)節(jié)的重要部位，參與腦內(nèi)很多神經(jīng)環(huán)路的功能調(diào)節(jié)，其內(nèi)神經(jīng)元功能先減弱可能提示其與額葉或有額葉組成的神經(jīng)環(huán)路間存在反饋調(diào)節(jié)的機制，而后隨著疾病的發(fā)展，其內(nèi)神經(jīng)元的功能增強，可能是一種失代償?shù)谋憩F(xiàn)。

Cho主要存在于神經(jīng)膠質(zhì)中，是神經(jīng)胞膜磷脂代謝的成分之一，參與細胞膜的合成及降解，其含量的變化可以間接反應(yīng)神經(jīng)膠質(zhì)細胞的完整性、密度以及細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的異常［8］。本實驗結(jié)果顯示喹吡羅強迫癥大鼠在建模21天后雙側(cè)額葉Cho/Cr開始較對照組升高，未見明顯規(guī)律性。此結(jié)果與部分研究人類強迫癥的波譜分析結(jié)果有較大差異，如Li等［9］認為強迫癥患者海馬區(qū)Cho/Cr較對照組降低，Bitt?ansky等［10］發(fā)現(xiàn)強迫癥患者額葉Cho/Cr較對照組未見明顯差異。我們猜測可能的原因是以人類強迫癥患者作為研究對象很難收集到病程相當(dāng)?shù)牟±?，患者的異質(zhì)性是影響結(jié)果的一個重要因素。本實驗結(jié)果提示強迫癥大鼠相關(guān)腦區(qū)神經(jīng)纖維連接可能存在異常，強迫癥的發(fā)病可能是神經(jīng)元功能異常和諸多腦區(qū)間神經(jīng)連接障礙共同作用的結(jié)果。

MI是參與肌醇磷酸循環(huán)的重要物質(zhì)，亦是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)。MI降低提示肌醇磷酸循環(huán)可能存在障礙，隨之磷脂酰肌醇代謝環(huán)發(fā)生異常，影響5-羥色胺的釋放，進而影響著人類情感障礙等活動［11］。本研究結(jié)果顯示喹吡羅強迫癥大鼠的海馬從建模第7天起MI/Cr較對照組降低，降低到一定程度后維持在一定水平。提示海馬5-羥色胺系統(tǒng)存在異常。此結(jié)果與目前國際上研究人類強迫癥結(jié)果較為接近，但此前的研究未能發(fā)現(xiàn)MI降低的規(guī)律。國外諸多研究顯示5-羥色胺異常也是強迫癥發(fā)病的一個重要原因［12］，本實驗結(jié)果提示多巴胺系統(tǒng)異?？赡苁?-羥色胺系統(tǒng)異常的一個原因。

綜上，強迫癥大鼠額葉、海馬內(nèi)確實存在功能和代謝異常，且部分代謝物的變化與強迫癥的病程有一定的關(guān)聯(lián)，但腦內(nèi)其他腦區(qū)是否存在變化，這些腦區(qū)間是否存在聯(lián)系，還需在以后的研究中進一步探討。

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Dynam ic study ofmagnetic resonance spectrum about sensitive brain structure of rat obsessive com pulsive disorder model

XU Xiao-jie，LU Hui-qun，YE Bo，ZHOUWei，YE Xiang-yang，CAIHang-mei
（Department of Radiology，Taixing People′s Hospital Affiliated to Yangzhou University，Taixing Jiangsu 225400，China）

Objective：To analyze the metabolism of the hippocampus and frontal lobe tissue of the rat obsessive compulsive disordermodel by1H-MRS.M ethods：A total of 40 SD rats were randomly divided into control group and quinpirole group，10 rats in control group，30 rats in quinpirole group.The rats in quinpirole group received quinpirole subcutaneous injection twice a week，the control group received the same amount of saline injection.All of the ratswere injected ten times.Every time after delivery，all of the rats received 3.0TMRIand analyzing technology1H-MRS（indexes including NAA，Cr，Cho and MI）.Results：①Compared with the control group，the values of NAA/Cr of the bilateral hippocampus of the quinpirole group were significantly reduced from the 10thday（P＜0.05），and the values began to significantly rise from the 24thday（P＜0.05）；the values of NAA/Cr of the bilateral frontal lobe of the quinpirole group were significantly rose from the 10thday（P＜0.05），and keep the same level on the 21-34thday.②The values of Cho/Cr of the bilateral frontal lobe of the quinpirole group were significantly rose from the 21thday（P＜0.05）；but the values of hippocampus had no obvious change（P＞0.05）.③The values MI/Cr of the bilateral hippocampus of the quinpirole group were significantly reduced from the 7thday，and keep the same level on the 21-34thday（P＜0.05）；but the values of frontal lobe had no obvious change（P＞0.05）.Conclusion：Many metabolite indexes were abnormal in quinpirole ratmodel，and some showed ___certain regularity.

book=283,ebook=12

obsessive-compulsive disorder；1H-magnetic resonance spectrum；metabolism

R749

A

1671-7783（2015）04-0282-04

10.13312/j.issn.1671-7783.y140322

許曉杰（1973—），男，江蘇泰興人，副主任醫(yī)師，主要從事中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影像學(xué)研究；盧輝群（通訊作者），E-mail：aisulhq@ sohu.com

2014-12-10 ［編輯］ 何承志