PET和MRI掃描成腦細胞代謝的新見解

發現大腦如何轉換成神經元能量的燃料的微觀信息的一個關鍵部分，美國康奈爾大學的生物物理學家腦細胞代謝，使神經科醫師，以便更好地解釋正電子發射斷層掃描（PET）等的診斷測試的數據收集到新的見解掃描以及一個專門的磁共振成像（MRI）的測試。

這一發現揭示了一個關鍵信息的有關細胞的新陳代謝，失踪 - 的化合物β-煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）如何在線粒體中進行交互。研究人員發現，必然要在線粒體中的其他分子NADH的一些分子，而另一些則在兩個不同的構象。無論 NADH的必然或免費影響多少熒光診斷測試 - 不知道這導致了在過去的科學家錯判在神經細胞的活動量。

對指揮瓦W.韋伯，SB埃克特在康奈爾大學工程學教授在生物物理實驗室的研究結果，發表在7月1日一周的問題紙張生物化學雜誌“（卷280），是基於。該雜誌的封面插圖設計是由韋伯，卡爾 Kasischke，Harshad Vishwasrao丹Dombeck從他的生物物理學實驗室的圖像。

Vishwasrao，該論文的第一作者和一個前韋伯的研究生，是能夠區分的約束，並率分子旋轉或不旋轉以上的時間納秒，形式的NADH分子自由州的兩個。他用艾哈邁德Heikal（現在美國賓夕法尼亞州立大學開發出一種技術，在韋伯的實驗室） 。

NADH的濃度已為約 50年的細胞代謝的指標，但有害的紫外線輻射水平是需要誘導熒光測量所需的。然而，韋伯和他的同事們發明了一種技術，幾年前，使用短的強激光脈衝，無害的，而不是紫外線輻射的紅外。該技術被稱為多光子激光掃描顯微鏡（MPLSM），允許 Vishwasrao團隊不​​損害細胞的血氧飽和度的控制水平的細胞中的NADH的水平來衡量。而不像其他的方法，如PET和血氧水平依賴功能磁共振成像（BOLD - fMRI的），MPLSM可以同時顯示如何NADH分子的變化，在一納秒的分數內通過測量其各向異性的方向。

結果，說，現在在哥倫比亞大學的博士後研究員，Vishwasrao表明，未結合的NADH分子旋轉更加迅速 - 因此更迅速地失去其熒光 - 比約束 NADH分子。

“一個必然的NADH分子是免費的，一樣明亮的10 Vishwasrao說。” “當我們第一次得到的證據表明，有免費 NADH的，我們認為我們犯了一個大錯誤，我們以為我們瘋了。我們回去，我們更談過，和我們做更多的實驗，它變得清晰。其他看到同樣的事情。“

當球隊所使用的數據來計算的束縛，自由NADH的分子，在組織切片的比例，他們發現他們的計算，解決了困擾研究人員多年的不一致。 “效果是大到足以佔經常看到的問題，”韋伯說。

NADH的是細胞活性的良好指標有以下幾個原因。首先，分子是無處不在線粒體氧化代謝發生。它也自然而然地發出熒光，這意味著它可以在不添加人工示踪劑或染料檢測。因為 NADH的轉換是在代謝過程中NAD +的非熒光，研究人員可以衡量多少氧化是發生在一個細胞根據其熒光。

有了這個新的信息，Vishwasrao說，科學家和醫生研究中風的影響，將更好的裝備阿爾茨海默氏病和其他腦損傷和病理解釋他們一直在使用的診斷技術定量數據 - 沒有完全理解 - 為年。

“NADH的多光子成像和光譜中的作用，並不是要取代其他成像技術，”他說，“而是要提供更詳細的腦代謝動力學的微觀框架內的宏觀技術，如BOLD -功能磁共振成像，PET光學掃描，可以解釋各自的檢測信號。“

韋伯的實驗室，生物物理成像光電（DRBIO）的發展資源，已取得其他顯著的進步，最近。去年，Kasischke，前康奈爾大學和現在居住在德國，在神經內科，使用MPLSM梳理除了神經元（神經細胞）和星形膠質細胞（星形細胞提供燃料神經元）的代謝功能。 Kasischke的文件顯示，腦細胞在代謝過程中的獨特作用填補代謝難題的一個重要的一塊。他的研究小組（其中包括Vishwasrao和Webb）發現，神經細胞利用氧的碳水化合物轉換成能量（稱為氧化過程）在隨後的任意球，星形膠質細胞產生的乳酸燃料（的過程稱為糖酵解）。這證實了一個有爭議的功能的基礎上被稱為星形膠質細胞神經元乳酸穿梭的假說，並發現有助於研究人員更好地了解如何在微觀層面的代謝過程。

Vishwasrao的當前紙張 Kasischke，韋伯和Heikal共同撰寫。

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