想象大脑的能量使用

由新加坡A*STAR生物成像联盟的庄启祥领导的研究小组开发了一种新的成像技术，可以测量大脑消耗葡萄糖的速率，而无需使用放射性标记的“示踪剂”分子。

脑细胞使用葡萄糖作为能量来源。因此，它们从血液中吸收糖的速率并将其分解成其代谢物是细胞功能的重要指标大脑的活动。通常使用称为2-脱氧葡萄糖（2DG）的替代分子来测量葡萄糖摄取和代谢，含有放射性碳或氟。注射时，该分子被占用脑细胞并转化为2dg-6-磷酸盐（2dg6p）。然后使用正电子发射断层扫描（PET）或放射自显影来检测整个脑中的放射性水平，这提供了葡萄糖使用量。

Chuang和他的同事开发的技术足够灵敏，可以检测出2DG和2DG6P的水平，而无需先用放射性同位素标记它们。它依靠一种叫做化学交换饱和转移(CEST)的相对较新的成像方法来放大2DG和2DG6P与水分子交换质子时产生的磁信号。

研究人员首次在活体动物身上测试了这种名为glucoCEST的新技术。他们给大鼠注射2DG核磁共振(NMR)来检测CEST信号。他们发现该信号随着2DG和2DG6P浓度的变化而变化，并且它被全麻异氟烷抑制大脑活动而降低。他们的研究结果还表明，CEST信号不受血液和大脑酸度水平的影响，也与大脑周围血流的变化无关。

成像葡萄糖新陈代谢被广泛用于帮助诊断和评估癌症和神经退行性疾病，如阿尔茨海默氏症。目前的方法涉及放射性，因此它们不能经常用于同一病人，通常不用于孕妇和儿童。glucoCEST方法克服了这一问题，为此类疾病的诊断和预后提供了一种新的方法。

“这种方法可以实现比PET更高的分辨率，并且比其他NMR技术更敏感，”Chuang说。“在较高磁场上成像将改善该方法的限制因素：比放射性示踪剂的检测敏感性降低。”采用较高的磁场以提高检测灵敏度将使使用较低剂量的2DG。

“我们现在正在设计实验，以评估人类方法的可行性，”庄增添了。

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