用高极化C-pyruvate测量大脑酶活性,大脑pH值和脑外肌肉代谢

科学领域:

• 神经成像是一种神经成像.
• 代谢成像 - 代谢成像
• 生物化学 生物化学

背景情况:

• 超极化13C-MRI显示,对大脑新陈代谢的非侵入性评估有希望.
• 目前的研究主要集中在通过酸盐脱酶 (PDH) 将酸盐转化为乳酸盐 (LDH) 和二碳酸盐.
• 需要使用这种技术来探索大脑内的额外的酶活动.

研究的目的:

• 展示超极化13C-MRI的潜力,以探测大脑中额外的酶活动.
• 通过使用高极化[1-13C]pyruvate,非侵入性地测量大脑pH值.
• 为了评估通过pyruvate carboxylase (PC) 和阿斯巴酸胺转移酶 (AST) 途径的流量.

主要方法:

• 在七名志愿者身上,静脉注射高极化[1-13C]pyruvate.
• 使用高翻转角脉冲检测大脑13C标记的二氧化碳 (13CO2) 和二氧化碳-13C (H13CO3-).
• 使用亨德森-哈塞尔巴赫方程计算大脑pH值,从H13CO3-到13CO2.2的比率计算出来.
• 检测超极化的[1-13C]阿斯巴达酸盐和[1-13C]氨酸信号.

主要成果:

• 脑部13CO2和H13CO3-被检测到,允许进行大脑pH测量 (平均pH7.40±0.02),具有良好的可重现性 (0.04).
• 检测到高极化[1-13C]阿斯巴酸盐,表明pyruvate通过PC和AST转胺,流量为PDH活性的11%±3%.
• 超极化[1-13C]阿拉宁局部化到额外肌,与骨ALT活性一致.

结论:

• 超极化13C-MRI可以评估大脑和大脑外[1-13C]pyruvate代谢超出LDH和PDH.
• 非侵入性大脑pH值测量是可行的,可能对评估影响酸平衡的病理至关重要.
• 该技术提供了对大脑中PC和AST等额外代谢途径的洞察.