強迫癥大鼠模型敏感腦區代謝物的磁共振波譜動態分析

許曉杰，盧輝群，葉波，周瑋，葉向陽，蔡杭美

（揚州大學附屬泰興市人民醫院CT室，江蘇泰興225400）

強迫癥大鼠模型敏感腦區代謝物的磁共振波譜動態分析

許曉杰，盧輝群，葉波，周瑋，葉向陽，蔡杭美

（揚州大學附屬泰興市人民醫院CT室，江蘇泰興225400）

目的：運用磁共振氫質子波譜（1H-MRS）技術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定量分析。方法：將40只行為學評分相近的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掃描及磁共振質子波譜檢測，檢測指標包括N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、膽堿復合物（Cho）及肌醇（MI），分別計算NAA、Cho、MI與Cr的比值。結果：①與對照組比較，喹吡羅組大鼠雙側海馬區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；雙側額葉區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喹吡羅組大鼠雙側額葉區Cho/Cr值自第21天起較對照組明顯升高（P＜0.05）；而海馬區Cho/Cr與對照組比較未見明顯變化（P＞0.05）。③喹吡羅組大鼠雙側海馬區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；雙側額葉區MI/Cr值較對照組未見顯著變化（P＞0.05）。結論：喹吡羅組大鼠腦內多個代謝物指標存在異常，且部分呈現一定的規律性。

強迫癥；氫質子磁共振波譜；組織代謝物

強迫癥患者存在多個腦區功能異常，在目前研究較少的首發強迫癥患者中，海馬、額葉尤為值得關注［1］。但目前的磁共振氫質子波譜（1H-magnetic resonance spectrum，1H-MRS）研究大多局限于海馬、額葉的代謝物指標是否存在改變，對其動態變化規律研究較少，導致追尋神經生物學變化基礎及推測發病機制的方法不夠全面。本研究利用1H-MRS技術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）、膽堿復合物（Cho）及肌醇（MI）進行動態檢測分析，旨在發現海馬、額葉功能變化的特點和規律，尋找動態變化中最敏感的代謝指標，為強迫癥的診治提供依據和幫助。

1 材料與方法

1.1 動物

選取體質量為（160±5）g健康雄性SD大鼠，由泰興市人民醫院動物實驗中心提供。經過1周適應性飼養及行為學評分后，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數據的證實，注射10次后大鼠強迫癥模型建立。

1.2.2 MRI掃描及1H-MRS數據采集 掃描工具及序列參數：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（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MRI掃描。1H-MRS數據采集：在T2WI序列基礎上對海馬區、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據進行處理，轉化為波譜圖形及數值，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。所有資料及數據由專業圖像處理人員進行光盤儲存，所有數據均在同一時間內進行統一測量。

1.3 統計學分析

測得數據符合正態性分布，數據用Stata 11.0軟件包進行統計分析，計量資料以均數±標準差±s）表示，兩組均數比較采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 常規MRI序列檢測結果

常規MRI序列掃描結果顯示，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NAA/Cr檢測結果

喹吡羅組大鼠雙側海馬區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，差異均有統計學意義（P＜0.05）；雙側額葉區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額葉、海馬區NAA/Cr的比較

圖1 強迫癥模型大鼠海馬氫質子磁共振波譜

2.3 額葉、海馬區Cho/Cr檢測結果

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

2.4 額葉、海馬區MI/Cr檢測結果

喹吡羅組大鼠雙側海馬區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額葉和海馬區Cho/Cr的比較

表3 喹吡羅組與對照組大鼠雙側額葉、海馬區M I/Cr的比較

3 討論

強迫癥作為一種精神類疾病，其發病機制極其復雜并與社會心理學、遺傳學及生物化學等多種因素密切相關。相關研究顯示海馬及額葉結構及功能的異常在強迫癥的發病中起著重要的作用［2］。因患者發病類型、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，并隨著病程的進展而發生病理生理變化的過程［3］。

本實驗結果顯示喹吡羅組大鼠相對于對照組雙側海馬區NAA/Cr先降低后升高，而雙側額葉區先上升然后維持在一定的水平。NAA是腦內含量僅少于谷氨酸的一種氨基酸，對一系列損害神經元及軸突完整性的病理過程較為敏感，NAA/Cr降低代表著神經元凋亡、神經元活性降低或功能損害［4］。本研究結果與國際上部分研究人類強迫癥的波譜分析結果有一定差異，如Harris等［5］報道強迫癥患者雙側海馬區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過治療，藥物對研究結果可能有一定的影響。本研究結果提示喹吡羅強迫癥大鼠額葉區神經元數量及功能異常在強迫癥的發病中是一種漸進性加重的過程；額葉作為許多皮層下結構信息匯聚的中心，是人類認知功能的高級加工中樞，在強迫癥發病的諸多神經環路中均起重要作用［7］，其區域內神經元數量及功能的異常在強迫癥的發病中可能起著極其重要的作用。而海馬作為情感及情緒調節的重要部位，參與腦內很多神經環路的功能調節，其內神經元功能先減弱可能提示其與額葉或有額葉組成的神經環路間存在反饋調節的機制，而后隨著疾病的發展，其內神經元的功能增強，可能是一種失代償的表現。

Cho主要存在于神經膠質中，是神經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神經膠質細胞的完整性、密度以及細胞內信號轉導的異常［8］。本實驗結果顯示喹吡羅強迫癥大鼠在建模21天后雙側額葉Cho/Cr開始較對照組升高，未見明顯規律性。此結果與部分研究人類強迫癥的波譜分析結果有較大差異，如Li等［9］認為強迫癥患者海馬區Cho/Cr較對照組降低，Bitt?ansky等［10］發現強迫癥患者額葉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的病例，患者的異質性是影響結果的一個重要因素。本實驗結果提示強迫癥大鼠相關腦區神經纖維連接可能存在異常，強迫癥的發病可能是神經元功能異常和諸多腦區間神經連接障礙共同作用的結果。

MI是參與肌醇磷酸循環的重要物質，亦是一種重要的神經遞質。MI降低提示肌醇磷酸循環可能存在障礙，隨之磷脂酰肌醇代謝環發生異常，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-羥色胺系統存在異常。此結果與目前國際上研究人類強迫癥結果較為接近，但此前的研究未能發現MI降低的規律。國外諸多研究顯示5-羥色胺異常也是強迫癥發病的一個重要原因［12］，本實驗結果提示多巴胺系統異常可能是5-羥色胺系統異常的一個原因。

綜上，強迫癥大鼠額葉、海馬內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聯，但腦內其他腦區是否存在變化，這些腦區間是否存在聯系，還需在以后的研究中進一步探討。

［1］ Gozzi A，Tessari M，Dacome L，et al.Neuroimaging evidence of altered fronto-cortical and striatal function after prolonged cocaine self-administration in the rat［J］.Neuropsychopharmacology，2011，36（12）：2431-2440.

［2］ Perreault ML，Seeman P，Szechtman H.Kappa-opioid receptor stimulation quickens pathogenesis of compulsive checking in the quinpirole sensitization model of obsessive-compulsive disorder（OCD）［J］.Behav Neurosci，2007，121（5）：976-991.

［3］ de Haas R，Seddik A，Oppelaar H，et al.Marked inbred mouse strain difference in the expression of quinpirole induced compulsive like behavior based on behavioral pattern analysis［J］.Eur Neuropsychopharmacol，2012，22（9）：657-663.

［4］ 王冬青，朱彥，李月峰，等.首發抑郁癥患者敏感腦結構的磁共振質子波譜分析研究［J］.中華行為醫學與腦科學雜志，2011，20（1）：19-21.

［5］ Harris JL，Yeh HW，Choi IY，et al.Altered neuro-chemical profile after traumatic brain injury：1H-MRSbiomarkers of pathologicalmechanisms［J］.JCereb Blood Flow Metab，2012，32（12）：2122-2134.

［6］ Du F，Zhang Y，Zhu XH，etal.Simultaneousmeasurement of glucose blood-brain transport constants and metabolic rate in rat brain using in-vivo1H-MRS［J］.J Cereb Blood Flow Metab，2012，32（9）：1778-1787.

［7］ Munasinghe J，Zhang Z，Kong E，et al.Evaluation of neurodegeneration in a mouse model of infantile batten disease bymagnetic resonance imaging andmagnetic resonance spectroscopy［J］.Neurodegener Dis，2012，9（4）：159-169.

［8］ 李國海，劉珺，申變紅，等.抑郁癥患者額葉、前扣帶回、海馬N-乙酰天冬氨酸磁共振質子波譜研究［J］.中華行為醫學與腦科學雜志，2009，6（18）：499-501.

［9］ Li H，Li JP，Lin CG，et al.An experimental study on acute brain radiation injury：dynamic changes in proton magnetic resonance spectroscopy and the correlation with histopathology［J］.Eur JRadiol，2012，81（11）：3496-3503.

［10］ Bitt?anskyM，VybohováD，Dobrota D.Protonmagnetic resonance spectroscopy and its diagnostically important metabolites in the brain［J］.Gen Physiol Biophys，2012，31（1）：101-112.

［11］ Lim TS，Hong YH，Choi JY，et al.Functional investigation of bilateral posterior cingulate gyriusingmultivoxel MR spectroscopy［J］.Eur Neurol，2012，67（5）：279-286.

［12］ Djodari-Irani A，Klein J，Banzhaf J，et al.Activity modulation of the globus pallidus and the nucleus entopeduncularis affects compulsive checking in rats［J］.Behav Brain Res，2011，219（1）：149-158.

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，副主任醫師，主要從事中樞神經系統的影像學研究；盧輝群（通訊作者），E-mail：aisulhq@ sohu.com

2014-12-10 ［編輯］ 何承志