7T脑部扫描显示了阿尔茨海默氏症的潜在早期指标

德克萨斯大学达拉斯分校(University of Texas at Dallas)大脑健康中心(Center for brain health)的研究人员正在研究一个可能预示阿尔茨海默氏症(Alzheimer's disease，又称阿尔茨海默氏症)衰退的新早期指标:使用尖端成像技术测量人类大脑的能量代谢。

科学家们设计了一种独特的方法来说明能源消耗并在大脑中储存磷核磁共振光谱学使用超高场7特斯拉磁共振扫描仪。他们的结果表明神经系统能源新陈代谢可能会受到损害轻度认知障碍MCI是介于健康老龄化和更严重的疾病状态(如痴呆和阿尔茨海默氏症)之间的下降阶段。

Namrata Das博士，20博士，行为和脑科学学院的项目专家和研究神经科学家，是4月6日在线发表的这项研究的第一作者神经科学前沿。

“我们对认知能力下降的了解分子水平上达斯说，他同时拥有医学博士学位和公共卫生硕士学位。“我们打算做的是实时监测导致人类这种衰退的生物机制，以便更好地了解相关的多种因素。”

德州大学达拉斯分校大脑健康中心主任、资深作家桑德拉·邦德·查普曼博士说，这些结果展示了“推进发现的新途径”。

“这项研究提供了一种很有前途的新方法来阐明大脑的健康——或者说是由于新陈代谢的变化而引起的早期健康紊乱。新的方法是利用7特斯拉磁共振成像，一种无创、安全的技术，”迪威利杰出大学脑健康主席查普曼说。“这对于阿尔茨海默氏症的早期检测和测量疾病对治疗的反应具有激动人心的意义。”

尽管阿尔茨海默病在一个多世纪前就被定义为老年痴呆症，但治疗方法仍然难以捉摸。根据达斯的说法，这是因为“多种机制变得异常，导致一连串事件，我们不知道哪个先发生。”

“目前的研究大多集中在大脑中-淀粉样蛋白和tau蛋白的积累。在这里，我们试图了解是否有其他早期标记可以通过成像实时跟踪。我们希望，当我们的发现与tau蛋白和β -淀粉样蛋白的测量相结合时，将提供更深刻的信息。”

研究人员推断，能量水平紊乱在阿尔茨海默氏症早期就出现了，这是基于之前的尸检工作，表明阿尔茨海默氏症早期阶段的代谢缺陷比严重情况下要低。

“这项研究为我们开辟了一条道路，用成像技术来回答这些问题，”达斯说。

目前的研究是在先进成像研究中心(AIRC)进行的，这是一个由德克萨斯大学达拉斯分校和其他北德克萨斯大学机构共享的合作设施，位于德克萨斯大学西南医学中心校园。该设施配备了几台核磁共振扫描仪，可以在高达7特斯拉(7T)的磁场下进行人体研究。使用这种强磁性的核磁共振成像——7T机器上的磁铁比3T临床核磁共振的两倍还强——可以照亮代谢过程，并在成像结果中提供前所未有的细节。

在这项研究中，41名参与者——15名认知正常，15名轻度认知障碍，11名早期阿尔茨海默氏症患者——接受了执行功能、记忆、注意力、视觉空间技能和语言的评估。7T MRI扫描聚焦于测量能量分子三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸(PCr)之间的比率，以及无机细胞内磷酸盐。

“细胞中的大部分能量来自线粒体，”达斯说。“根据理论，线粒体功能障碍在阿尔茨海默病早期就出现了，ATP和PCr没有正常合成。通过3T MRI，我们无法准确地看到这些分子水平。7T能帮我们实现目标。”

研究人员对参与者颞叶的扫描显示，PCr与atp的比值——Das所称的能量储备指数——与参与者的认知水平相关。

“轻度认知障碍患者的能量储备较低，阿尔茨海默氏症患者的能量储备更低，”她说。“我们相信，这是第一篇证实轻度认知障碍患者能量储备下降的论文，在很多情况下，早在阿尔茨海默病发病前几年。”

虽然7T MRI机器还没有广泛用于患者的常规临床评估，Das说，研究中使用的技术可以适用于更常见的3T机器。

她说:“这项技术正在以这样一种方式发展，我们可能很快就能修改我们在7T扫描上看到的东西，让3T检测到，而3T在任何地方都可以使用。”“我们可以调整一些MRI参数，我们使用3T来获取这些图像，就像质子光谱学所做的那样。我们希望这能在未来几年内实现。”

在未来，研究团队打算将这种能量水平的生物标记物与正电子发射断层扫描相结合，以测量β -淀粉样蛋白和tau蛋白，这是最广为人知的阿尔茨海默病标记物。与此同时，达斯将从7月1日开始在哈佛医学院麦克莱恩成像中心继续她的研究，使用核磁共振成像来发现新的神经成像标记物。

Das说:“我们希望确定大脑能量代谢异常是否与β -淀粉样蛋白和tau蛋白的积累有关。”“研究人员多年来一直假设，这种代谢不足可能早于这种积累，但直到现在，我们才有了7T的模式来找出答案。”

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