应用磁共振成像和波谱技术研究铅引起的脑结构和功能的变化

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1、中国科学技术大学博士学位论文应用磁共振成像和波谱技术研究铅引起的脑结构和功能的变化姓名：孟晓梅申请学位级别：博士专业：生物物理学指导教师：阮迪云20050401当博士论文收笔之际：致谢我永存感激一生良师——尊敬的阮迪远教授深深感谢贡献他们智慧、经验和时间的朱大淼、余家其、罗乐、郑颖等同学和实验室的汪铭、陈聚涛、康莲娣等老师，得以使论文在高水平刊物上出版；深深感谢MR室李旋、吴津民及同事们的帮助和通力合作；深深感谢父母、先生、亲人、挚友的无私支持、关爱；深深感谢我可爱的儿子，他的理解，自强不息时刻激励我。中国科学技术太学博士{}文中文摘要铅是环境中非常重要的神经毒，慢性铅暴露可使儿童认知功能障碍

2、，为了进一步研究其神经毒理机制，我们采用磁共振成像(MRJ)／lH磁共振波谱(1HMRs)技术对活体铅暴露大鼠和铅中毒儿童脑的结构和功能进行了较深入研究。1．应用MRI与光学显微镜(【M)、电子显微镜(EM)技术研究发育中铝暴露大鼠海马形态变化。关于铅暴露大鼠脑细胞形态学研究已有报导。应用MRI在人鼠模型上无创伤性研究神经退变性疾病仅在专业的小孔经MR机上实现。但这种专业机限度大，成本很高，大部分实验室很难拥有。我们尝试在用于临床上的MR扫搞仪r检测铅暴露组和对照组活体大鼠脑。(铅暴露组动物采用wistar大鼠，出生后用O．2％醋酸铅溶液喂养)。年龄分为17天、30天、90天三组，检测结果表明

3、海马铅浓度与年龄呈显著性负相关(P(o．01)，MRI采用是GFl．5T全身机系统，为了减少运动伪影，获得高分辨率图像，将麻醉后大鼠放入特制塑料装置中，使用正交3英寸线圈，经优选取Fov80mm，1．5㈨层厚，无间隔，256×256像素，T2wl：TR4000ms／TEl06ms，9次平均，TlwI：400ms／13ms，4次平均。观察发现铅暴露17，30天海马区T2wI信号明显高于对照组，90天T2wI信号则略高于对照组；T1wI信号差异不明显。取海马四个区相对信号强度经统计学(one—wayandtwo—wayAN0vA，mean±sEM)处理后发现：四个区T2wI相对信号强度随年龄升高而

4、F降(n=3，p(()．05)；其中PNDl7，30相对信号强度下区高于上区(n=3，1)(0．05)，而PND90不明显(n=6，p<0．05)。铅暴露17，30，90天各组左右海马T2wI信号没有显著性差异(n=3，p>O．05)。对照躲I层面，在MRIT2wj高信号区，光镜显示有不同程度细胞损伤：细胞层次排列紊乱，细胞体不清，卒泡变性、萎缩及数目减少等。对照组：细胞层次排列规则，边界清晰，细胞核完整，无萎缩。电镜提示铅毒组胞核空泡变性、胞质稀少、线粒体、内质网、高尔基体受损；对照组胞核完整，胞质密度大，线粒体、内质网、高尔基体完整。病理变化DG区较ca，区明显。这个结果提示铅暴露对海马损

5、害有年龄和部位依赖性特征。同时使用临床1．5TMR扫描仪可得到活体小动物的高分辨图像，给我们在今后神经毒理学研究中对毒理模型相关的活体动态观察提供一个很好的技术和方法。2．1H磁共振波谱(HMRs)对慢性铅暴露儿童脑内海马和额叶功能损伤的研究磁共振波谱(MRs)是目前唯一无创性检测活体脑代谢物的方法。使用lHMRs。NAA已被公认为神经元标记物。早期曾仅有一例铅暴露儿童测得一侧额叶皮质中NAA(氮一乙酰天门冬氨酸)明显下降的报道。我们分别检测11名儿童中国科学牲丰太学博士谵文的m铅浓度，10值和MRs波谱。铅暴露组6例(5男l女，年龄6—13岁)，对照组5例(4男1女，年龄613岁)。铅暴露组

6、：血铅浓度为270～613几．语言Iq值为84～68，低于对照组(IQ平均为97±404，p

7、的MRI无明显异常。以_卜这些结果提示：(1)铅丰要影响儿毒与智力相关的智商，如语言，知识，词汇和计算智商等；(2)铅严重损伤了儿童脑内海马和前额两个与智力发育相关的重要区域；(3)海马和前额区及两侧之间损伤的差异，前额比海马组织损伤更重．在前额两侧右侧损伤更大一些，海马两侧之问损伤没有差异。这些研究对铅中毒儿童的临床诊断和治疗有重要的意义。关键词：核共振成像：H波谱：铅形态学损伤；光镜；电镜：大