一种用于检测阿尔茨海默病中大脑能量代谢非糖酵解转变的成像生物标志物

《Journal of Translational Medicine》：An imaging biomarker to detect non-glucogenic shift in brain energy metabolism in Alzheimer’s disease

　　

摘要

背景

阿尔茨海默病（AD）中的脑葡萄糖代谢降低会导致脂肪酸（FAs）和支链氨基酸（BCAAs）的代谢增强，作为一种补偿机制。虽然有一些使用¹³C标记的研究探讨了FAs和BCAA的代谢情况，但其临床应用仍面临挑战。在本研究中，我们探讨了通过质子磁共振（¹H MR）光谱中0.9 ppm处的巨分子信号（MM09）来检测神经代谢紊乱的潜力。该信号是一种复合巨分子信号，包含来自脂质和BCAA相关甲基共振的贡献，可能对AD期间发生的葡萄糖代谢改变敏感。

方法

从雄性和雌性APP^NL?F/NL?F（AD）小鼠的海马体和丘脑/下丘脑的局部¹H MR光谱中测量了MM09的水平。此外，还记录了这些区域的谷氨酸水平，因为已知在AD中葡萄糖代谢降低时谷氨酸水平会下降。我们进一步通过皮尔逊相关图研究了MM09与谷氨酸之间的代谢关联。为了确定差异的统计显著性，使用了双因素方差分析（two-way ANOVA）及后续的Tukey HSD检验。

结果

雄性AD小鼠的海马体中MM09（15.42?±?1.32 mM vs. 16.93?±?1.15 mM；p?=?0.008）和谷氨酸水平（15.27?±?1.65 mM vs. 17.24?±?1.21 mM；p?=?0.004）显著降低。雌性AD小鼠的谷氨酸或MM09水平没有变化。MM09与谷氨酸之间也显示出强烈的正相关（R?=?0.74；p?

结论

雄性AD小鼠中观察到的MM09和谷氨酸水平降低与葡萄糖代谢受损相关的神经代谢改变一致，而雌性AD小鼠未出现此类变化可能反映了性别特异性的代谢韧性。MM09与谷氨酸之间的强相关性表明，MM09可能能够捕捉到与AD中的代谢适应相关的神经化学变化。由于MM09共振发生在¹H MR光谱中相对较为空旷的区域，它可能成为研究AD中代谢变化的一个有前景的光谱标志物，值得在临床研究中进一步评估。

背景

阿尔茨海默病（AD）中的脑葡萄糖代谢降低会导致脂肪酸（FAs）和支链氨基酸（BCAAs）的代谢增强，作为一种补偿机制。虽然有一些使用¹³C标记的研究探讨了FAs和BCAA的代谢情况，但其临床应用仍面临挑战。在本研究中，我们探讨了通过质子磁共振（¹H MR）光谱中0.9 ppm处的巨分子信号（MM09）来检测神经代谢紊乱的潜力。该信号是一种复合巨分子信号，包含来自脂质和BCAA相关甲基共振的贡献，可能对AD期间发生的葡萄糖代谢改变敏感。

方法

从雄性和雌性APP^NL?F/NL?F（AD）小鼠的海马体和丘脑/下丘脑的局部¹H MR光谱中测量了MM09的水平。此外，还记录了这些区域的谷氨酸水平，因为已知在AD中葡萄糖代谢降低时谷氨酸水平会下降。我们进一步通过皮尔逊相关图研究了MM09与谷氨酸之间的代谢关联。为了确定差异的统计显著性，使用了双因素方差分析（two-way ANOVA）及后续的Tukey HSD检验。

结果

雄性AD小鼠的海马体中MM09（15.42?±?1.32 mM vs. 16.93?±?1.15 mM；p?=?0.008）和谷氨酸水平（15.27?±?1.65 mM vs. 17.24?±?1.21 mM；p?=?0.004）显著降低。雌性AD小鼠的谷氨酸或MM09水平没有变化。MM09与谷氨酸之间也显示出强烈的正相关（R?=?0.74；p?

结论

雄性AD小鼠中观察到的MM09和谷氨酸水平降低与葡萄糖代谢受损相关的神经代谢改变一致，而雌性AD小鼠未出现此类变化可能反映了性别特异性的代谢韧性。MM09与谷氨酸之间的强相关性表明，MM09可能能够捕捉到与AD中的代谢适应相关的神经化学变化。由于MM09共振发生在¹H MR光谱中相对较为空旷的区域，它可能成为研究AD中代谢变化的一个有前景的光谱标志物，值得在临床研究中进一步评估。