新生儿小鼠脑内胶质细胞能量代谢在惊厥发作时的无创成像新突破：鼻内给药放射性示踪技术的应用

《Molecular Imaging and Biology》：Ex-vivo Imaging of Glial Energy Metabolism in the Neonatal Mouse Brain during Convulsive Seizures with Intranasal Radiotracer Administration

为探究新生儿小鼠脑内胶质细胞能量代谢在惊厥发作时的变化，研究人员用 [2-1?C] 醋酸盐鼻内给药成像，发现惊厥时其摄取减少，助力相关研究。

　　

新生儿小鼠脑内胶质细胞能量代谢在惊厥发作时的研究解读

在医学研究的广阔领域中，大脑功能的探索始终占据着重要地位。尤其是在儿童疾病研究方面，癫痫作为一种常见的神经系统疾病，其高发病率集中在儿童早期。然而，现有的动物模型大多使用成熟动物进行研究，这与癫痫实际发病年龄存在差异，难以准确反映疾病的病理生理过程。因此，寻找一种更合适的研究方法，对深入了解癫痫等神经系统疾病的发病机制至关重要。

为了解决这一问题，大阪大学医学部健康科学研究生院的研究人员开展了一项针对新生儿小鼠脑内胶质细胞能量代谢在惊厥发作时变化的研究。他们创新性地采用鼻内给药的方式，使用放射性示踪剂 [2-1?C] 醋酸盐进行成像，以此来观察胶质细胞的能量代谢情况。该研究成果发表在《Molecular Imaging and Biology》上，为相关领域的研究开辟了新的道路。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在动物实验方面，选用 7 日龄和 3 周龄的 ICR 小鼠作为实验对象。通过鼻内给药、静脉给药、口服给药等方式给予小鼠 [2-1?C] 醋酸盐，之后对小鼠进行放射性自显影，获取脑内放射性分布图像；利用放射性薄层层析（Radio TLC）分析脑内代谢产物；通过腹腔注射戊四氮（PTZ）诱导 7 日龄小鼠惊厥发作，并观察其行为变化。

下面来详细介绍研究结果：

1. [2-1?C] 醋酸盐摄取的时间进程：研究发现，7 日龄小鼠鼻内给予 [2-1?C] 醋酸盐后，其能迅速进入大脑，在给药 20 分钟后达到最高摄取水平。脑内不同区域的放射性分布存在差异，脑桥的放射性显著高于大脑皮层和小脑，腹侧嗅球在各测量时间点均有较高的放射性积累。
2. 脑匀浆代谢产物分析：通过 Radio TLC 分析，20 分钟时，谷氨酸和谷氨酰胺分别占总检测放射性的 32±2.5% 和 30±3.4% ，表明 [2-1?C] 醋酸盐在脑内参与了重要的代谢过程。
3. 不同给药方式下 [2-1?C] 醋酸盐的脑摄取：对比 7 日龄小鼠鼻内和口服给药，鼻内给药后脑摄取更高；3 周龄小鼠鼻内和静脉给药后，除腹侧嗅球外，脑内放射性分布无差异，且向纹状体内微注射胶质细胞特异性毒素氟柠檬酸可抑制鼻内给药的放射性示踪剂积累，说明 [2-1?C] 醋酸盐的摄取与胶质细胞代谢相关。
4. PTZ 对 7 日龄小鼠行为的影响：腹腔注射 PTZ 后，小鼠在 10 分钟内出现 4 - 5 级惊厥发作，表现为肢体阵挛、强直 - 阵挛性惊厥等，异常行为持续 1 小时以上，而生理盐水处理组无异常行为。
5. PTZ 对 [2-1?C] 醋酸盐脑摄取的影响：PTZ 给药 30 分钟后，[2-1?C] 醋酸盐在全脑的摄取降至对照组的 70%，24 小时后逐渐恢复至对照水平，表明惊厥发作导致了胶质细胞能量代谢的短暂下降。
6. PTZ 对 [2-1?C] 醋酸盐外周组织摄取及体重的影响：PTZ 给药后，心脏对 [2-1?C] 醋酸盐的摄取在 30 分钟和 60 分钟时下降，24 小时后恢复；PTZ 组小鼠体重增长有抑制趋势。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功通过鼻内给药获取了新生儿小鼠脑内反映胶质细胞代谢的图像，这是首次利用鼻内给药展示 7 日龄小鼠的离体功能性脑图像。鼻内给药的 [2-1?C] 醋酸盐可高效进入大脑，且 PTZ 诱导的惊厥发作会使胶质细胞能量代谢降低。此研究成果为使用标记探针进行新生儿小鼠脑生物学功能成像和神经系统疾病研究提供了重要依据，有助于进一步探索癫痫等神经系统疾病的发病机制，为未来相关疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。