PET和MRI扫描成脑细胞代谢的新见解

发现大脑如何转换成神经元能量的燃料的微观信息的一个关键部分，美国康奈尔大学的生物物理学家脑细胞代谢，使神经科医师，以便更好地解释正电子发射断层扫描（PET）等的诊断测试的数据收集到新的见解扫描以及一个专门的磁共振成像（MRI）的测试。

这一发现揭示了一个关键信息的有关细胞的新陈代谢，失踪 - 的化合物β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）如何在线粒体中进行交互。研究人员发现，必然要在线粒体中的其他分子NADH的一些分子，而另一些则在两个不同的构象。无论NADH的必然或免费影响多少荧光诊断测试 - 不知道这导致了在过去的科学家错判在神经细胞的活动量。

对指挥瓦W.韦伯，SB埃克特在康奈尔大学工程学教授在生物物理实验室的研究结果，发表在7月1日一周的问题纸张生物化学杂志“（卷280），是基于。该杂志的封面插图设计是由韦伯，卡尔Kasischke，Harshad Vishwasrao丹Dombeck从他的生物物理学实验室的图像。

Vishwasrao，该论文的第一作者和一个前韦伯的研究生，是能够区分的约束，并率分子旋转或不旋转以上的时间纳秒，形式的NADH分子自由州的两个。他用艾哈迈德Heikal（现在美国宾夕法尼亚州立大学开发出一种技术，在韦伯的实验室） 。

NADH的浓度已为约50年的细胞代谢的指标，但有害的紫外线辐射水平是需要诱导荧光测量所需的。然而，韦伯和他的同事们发明了一种技术，几年前，使用短的强激光脉冲，无害的，而不是紫外线辐射的红外。该技术被称为多光子激光扫描显微镜（MPLSM），允许Vishwasrao团队不损害细胞的血氧饱和度的控制水平的细胞中的NADH的水平来衡量。而不像其他的方法，如PET和血氧水平依赖功能磁共振成像（BOLD - fMRI的），MPLSM可以同时显示如何NADH分子的变化，在一纳秒的分数内通过测量其各向异性的方向。

结果，说，现在在哥伦比亚大学的博士后研究员，Vishwasrao表明，未结合的NADH分子旋转更加迅速 - 因此更迅速地失去其荧光 - 比约束NADH分子。

“一个必然的NADH分子是免费的，一样明亮的10 Vishwasrao说。” “当我们第一次得到的证据表明，有免费NADH的，我们认为我们犯了一个大错误，我们以为我们疯了。我们回去，我们更谈过，和我们做更多的实验，它变得清晰。其他看到同样的事情。“

当球队所使用的数据来计算的束缚，自由NADH的分子，在组织切片的比例，他们发现他们的计算，解决了困扰研究人员多年的不一致。 “效果是大到足以占经常看到的问题，”韦伯说。

NADH的是细胞活性的良好指标有以下几个原因。首先，分子是无处不在线粒体氧化代谢发生。它也自然而然地发出荧光，这意味着它可以在不添加人工示踪剂或染料检测。因为NADH的转换是在代谢过程中NAD +的非荧光，研究人员可以衡量多少氧化是发生在一个细胞根据其荧光。

有了这个新的信息，Vishwasrao说，科学家和医生研究中风的影响，将更好的装备阿尔茨海默氏病和其他脑损伤和病理解释他们一直在使用的诊断技术定量数据 - 没有完全理解 - 为年。

“NADH的多光子成像和光谱中的作用，并不是要取代其他成像技术，”他说，“而是要提供更详细的脑代谢动力学的微观框架内的宏观技术，如BOLD -功能磁共振成像，PET光学扫描，可以解释各自的检测信号。“

韦伯的实验室，生物物理成像光电（DRBIO）的发展资源，已取得其他显著的进步，最近。去年，Kasischke，前康奈尔大学和现在居住在德国，在神经内科，使用MPLSM梳理除了神经元（神经细胞）和星形胶质细胞（星形细胞提供燃料神经元）的代谢功能。 Kasischke的文件显示，脑细胞在代谢过程中的独特作用填补代谢难题的一个重要的一块。他的研究小组（其中包括Vishwasrao和Webb）发现，神经细胞利用氧的碳水化合物转换成能量（称为氧化过程）在随后的任意球，星形胶质细胞产生的乳酸燃料（的过程称为糖酵解）。这证实了一个有争议的功能的基础上被称为星形胶质细胞神经​​元乳酸穿梭的假说，并发现有助于研究人员更好地了解如何在微观层面的代谢过程。

Vishwasrao的当前纸张Kasischke，韦伯和Heikal共同撰写。

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