研究背景:在全球人口老龄化的背景下,老龄化及与年龄相关疾病所带来的健康问题已经成为每个国家都无法回避的难题,了解衰老引起的器官、细胞功能变化对于防止阿尔茨海默病、糖尿病、癌症等这些年龄相关疾病的发生是非常重要的。研究老年人器官、细胞及分子水平上老化机制时,以葡萄糖代谢为能量来源已经被认为是上述疾病潜在的指标。18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-Fluoro-2-deoxy-2-D-glucose,~(18)F-FDGMCC950 IC50)是葡萄糖类似物,是应用最广泛的放射性核素标记化合物,用于评估各组织器官的葡萄糖利用和葡萄糖代谢folding intermediate。曾有很多研究报道用~(18)F-FDG探索糖尿病或者高龄患者组织器官中的葡萄糖代谢的动态变化,但大多数局限于个别的组织器官,尚无同时对多个组织器官的研究报道。为了准确的评价各脏器葡萄糖代谢的动态变化,我们依据胰岛素调控糖代谢理论,引入胰岛素。胰岛素是一种肽类激素,主要由胰岛β细胞分泌,可调节外周组织的葡萄糖代谢,而且胰岛素抵抗是导致葡萄糖耐量异常的重要潜在机制之一。胰岛素还对中枢神经系统产生多种影响,甚至会发生中枢胰岛素抵抗,这是导致阿尔茨海默病的发病机制之一。因此,胰岛素既能增加糖代谢评价的敏感性,又能检测胰岛素耐受能力等问题。为了搜集衰老时各脏器葡萄糖代谢变化的数据,本实验研究胰岛素负荷下通过~(18)F-FDG的小鼠体内分布评估了老年及年轻野生型小鼠组织器官葡萄糖代谢的变化。另一方面,精确的大脑细胞图谱和相应的代谢图谱的开发对于理解基于葡萄糖等代谢的大脑功能研究至关重要,但是,目前的方法还不能满足对功能性脑区进行适时评价。过去最为常用的对功能性脑区评价的方法为正电子发射断层扫描(PET),但是大多数专用小动物PET在对小鼠大脑不同区域的~(18)F-FDG PET图像进行定量分析时受空间分辨率的限制。在前期研究中,我们用小动物~(18)F-FDG PET/CT对小鼠大脑葡萄糖代谢进行了定量分析。然而,由于我们拥有的小动物PET的空间分辨率较低,在小鼠大脑~(18)F-FDG PET图像上没能准确地分辨特定区域,所以无法在小鼠大脑的特定区域上设置感兴趣区域(ROI)。放射自显影(ARG)是一种高分辨率的成像技术,用于在离体标本中定位放射性标记的生物标记,也被广泛应用于小动物模型影像的定量分析。ARG成像板具有很高的空间分辨率相比小动物PET高于约40倍。在小鼠大脑冠状连续邻接切片的~(18)F-FDG ARG图像上,能准确地分辨出特定区域,所以在小鼠大脑的特定区域上设置感兴趣区域(ROI),并清晰地可视化大脑区域内放射性示踪剂的分布,并提高大脑区域图像的量化。因此,~(18)F-FDG ARG技术适合于准确的定量评价小鼠大脑局部葡萄糖CL 318952代谢,并优越于~(18)F-FDG PET。为了验证ARG技术对于不同脑区葡萄糖代谢评价的可行性,本实验研究在胰岛素负荷下用~(18)F-FDG ARG技术评价老年及年轻野生型小鼠大脑局部葡萄糖代谢的变化。为了进一步验证胰岛素负荷下~(18)F-FDG ARG技术评价大脑局部葡萄糖代谢的准确性,我们引入了人参养荣汤。有临床研究显示,中药人参养荣汤具有提高认知的功效。一些研究显示人参养荣汤对胰岛素抵抗有潜在的改善作用,但是人参养荣汤在提高老年患者认知功能方面的作用机制尚未明确。本实验研究通过~(18)F-FDG ARG技术结合引用胰岛素评价人参养荣汤对老年小鼠大脑局部葡萄糖代谢的影响,且进一步验证该方法的可行性及准确性。研究方法:第一部分:基于胰岛素负荷下通过~(18)F-FDG的体内分布评估老年和年轻野生型小鼠组织器官以及在胰岛素负荷下用~(18)F-FDG ARG技术评价老年和年轻野生型小鼠大脑局部葡萄糖代谢的变化。在该部分实验中,把小鼠分组为4个小组:年轻小鼠对照组和老年小鼠对照组,年轻小鼠胰岛素负荷组及老年小鼠胰岛素负荷组。第二部分:通过胰岛素负荷下~(18)F-FDG ARG技术评价人参养荣汤对老年小鼠大脑局部葡萄糖代谢的影响。在该部分实验中,实验对象均为老年小鼠并分组为两个小组:对照组与治疗组,治疗组内加入人参养荣汤,再进一步把对照组与治疗组分别分成非胰岛素负荷与胰岛素负荷2个亚组:具体为对照组-非胰岛素负荷亚组,对照组-胰岛素负荷亚组,治疗组-非胰岛素负荷亚组及治疗组-胰岛素负荷亚组4个亚组。研究结果:第一部分:1.非胰岛素负荷时,除了心脏,白色脂肪,褐色脂肪及大肠之外,老年小鼠对照组的血液、血浆、肌肉、肺、脾、胰腺、睾丸、胃、小肠、肾脏等,肝脏及脑内的~(18)F-FDG摄取水平明显高于年轻小鼠对照组。胰岛素负荷时,在年轻小鼠胰岛素负荷组的胰腺,肾脏及大脑的~(18)F-FDG摄取水平比年轻小鼠对照组均显著增加;而胰腺,肾脏及大脑的~(18)F-FDG摄取水平在老年小鼠胰岛素负荷组与老年小鼠对照组之间未见显著差异。2.非胰岛素负荷时,老年小鼠对照组大脑皮层、纹状体,丘脑及海马区域的~(18)F-FDG聚集水平均显著高于年轻小鼠对照组(P<0.001)。胰岛素负荷时,在年轻小鼠胰岛素负荷组的大脑皮层,纹状体及海马区域的~(18)F-FDG聚集水平比年轻小鼠对照组显著增加;而大脑纹状体,丘脑及海马区域的~(18)F-FDG聚集水平在老年小鼠胰岛素负荷组与老年小鼠对照组之间未见显著变化,并两组间无统计学意义,但在老年小鼠胰岛素负荷组的大脑皮层~(18)F-FDG聚集水平比老年小鼠对照组显著降低(P<0.05)。第二部分:3.非胰岛素负荷时,对照组-非胰岛素负荷亚组与治疗组-非胰岛素负荷亚组的大脑皮层、纹状体,丘脑及海马内~(18)F-FDG聚集水平无明显差别。胰岛素负荷时,在对照组-胰岛素负荷亚组小鼠的大脑皮层~(18)F-FDG聚集水平比对照组-非胰岛素负荷亚组小鼠明显下降(P<0.05),纹状体、丘脑及海马内略有下降,但无明显差别;在治疗组-胰岛素负荷亚组小鼠的大脑皮层、纹状体,丘脑及海马~(18)F-FDG聚集水平比治疗组-非胰岛素负荷亚组小鼠略有上升,但两组之间无统计学差异。研究结论:1.通过胰岛素负荷下~(18)F-FDG的小鼠体内分布方法可以准确地评估衰老时多器官葡萄糖代谢的改变,衰老时胰腺,肾脏及大脑的胰岛素敏感性明显下降。2.通过胰岛素负荷下~(18)F-FDG放射自显影技术可以准确地评估衰老时大脑皮层,纹状体,丘脑及海马区域葡萄糖代谢的改变,衰老时大脑皮层的胰岛素敏感性明显下降。3.通过胰岛素负荷下~(18)F-FDG放射自显影技术证明了人参养荣汤具有改善老年小鼠大脑局部区域的胰岛素抵抗的潜力,有可能防止与年龄相关的脑部疾病,且进一步验证了该方法的可行性及准确性。