小鼠大脑中能量代谢和神经传递动力学参数的NMR定量测定方法及应用

定量测定活体动物大脑中能量代谢和神经传递动力学参数对基础脑科学、病理学和临床医学研究都具有重大意义。但目前有效的分析方法十分有限，基于NMR技术跟踪13C标记的能源代谢物随时间改变的方法可以较高的时空间分辨率观测大脑中能量代谢和神经传递的改变，但从复杂的代谢网络中定量地获得相关的动力学参数的解析方法是目前的瓶颈。本项目拟以阿尔茨海默（AD）转基因小鼠大脑为测试对象，在500MHz、600MHz和800MHz NMR波谱仪上优化相关序列，建立和完善小鼠大脑各区域的代谢和递质释放/回收动力学模型及相关的解析方法，定量地获得相关动力学参数，并确定最佳的区分受试组与参照组之间差异的统计学手段，从而建立一套普适性的研究活体大脑代谢和神经传递动力学的定量分析方法。通过对比AD转基因动物和参照动物各脑区的动力学参数，获得AD小鼠的特异性变异，为将来AD的病理研究、预警、诊断和疗效监控提供可借鉴的依据。

定量测定活体动物大脑中能量代谢和神经传递动力学参数对基础脑科学、病理学和临床医学研究都具有重大意义。本研究建立起了一套定量研究动物大脑中能量代谢和神经传递动力学的研究方法，并成功的运用于研究酒精在在大脑内的的代谢及动物长期饮酒后大脑内糖类物质代谢速率的改变，以及嗅觉部分缺失小鼠嗅球代谢功能改变及其蛋白组学研究中。为了更好地开展实验以及数据分析，本研究又开发了一个软件著作权，申请专利两项。具体内容简述如下：1：建立了一种简易的麻醉装置，该装置具有简单、轻便，能较好的运用于小动物麻醉实验，申请专利一项；2：开发了一种核磁共振谱图数据分析的软件，该软件集谱图读取、谱峰对齐、基线校准、变量筛选、谱峰积分等一些列操作为一体，申请软件著作权和专利各一项；3：成功应用于研究酒精在大鼠大脑内代谢途径分析以及长期饮酒后，大脑代谢功能的改变。本研究首先开发出一种模拟小动物长期饮酒的装置-酒精蒸气室设备。该设备具有造价低、模型稳定、气体浓度易于监督等一系列优点，该设备现已成功的应用于该课题。利用本研究建立的大脑能量代谢动力学研究方法，发现酒精在大鼠大脑内直接参与能量代谢的证据，同时也发现大鼠在长期饮酒后，大脑内酒精代谢的速率显著性的提高，尤其是在大脑皮层内；而葡萄糖和醋酸盐的代谢速率却没有发生显著性的改变。该方向已经发表SCI论文3篇，其中包含国际知名期刊PNAS一篇；4：研究嗅觉功能部分缺失的转基因小鼠嗅球代谢功能改变。研究发现，该转基因小鼠嗅球内的代谢物质浓度普遍性降低，尤其是神经抑制性物质GABA，而糖类代谢动力学也显著性降低，与蛋白组学研究结果高度一致，该研究现已发表到国际权威刊物Journal of Proteomics。本项目共发表SCI论文9篇，申请专利2项，软件著作权1项。本项目培养博士后1人，博士生4人，硕士生2人。