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1.帕金森病大鼠模型中转基因表达对多巴胺水平的调控研究
作者：李小刚,樊 东升,肖卫 忠,沈扬,村松慎一,小 泽敬也;中野今治
作者单位：北京大学第只医院;日本 沥木县自治医科大学
关键词： 帕金森病;腺相关病毒;基因调控;Cre重组酶;多巴胺
【摘要 】 目的 究设计一 种病毒载体介导 的体 内调节系统 ， 依据诱导性 重 组 酶来调控转 基 因治疗 帕金森病大 鼠的基 因表达 。 方法 将重组 腺相关病毒载体表达 的 重组 酶融 合到雌 激素受体的配体结合区 ， 与 载体表达 的多 巴 胺合成酶一 起转导到帕金森病大 鼠模型 中 。 用 合成的雌激素受体调节剂 他莫昔芬处理 。 结果 诱导位于 侧面 的酪氨酸经化酶序列选择性 的敲掉 ， 导致多巴胺 的合成减少 ， 而 芳香族氨基 酸脱竣酶的表达 不受影 响 ， 从而 保持左旋多巴 的疗效 。 结论 病毒载体介导 的诱导性 的 重组 酶在体内的应用可作为一 种分 子开关 ， 对转基 因表达进行时空 调控 ， 从而增加基 因治疗的安全性。
基 因转导 技 术和病毒载体 的发 展 ， 扩 大 了基 因 治疗疾病的可 能性 。 帕金 森病’ ， 的基 因治疗 已用 于 临床前研究 。 是 一 种进 行性 的运 动 障碍性 疾病 ， 以黑 质多 巴胺神经 元 的选 择性 变性 和纹状 体 中多 巴 胺 的含量减少 为特征 ， 故 增 加纹状体 中多巴 胺 的含量 对 改善该病的运 动 障碍 是 很 重 要 的 。 的基 因治疗策略之 一 是恢 复局 部 多 巴 胺 的 产 生 。 已 有 研 究 表 明 重 组 腺 相 关 病 毒体介导 的基 因转 导 的多 巴 胺合成 酶 ， 如 和 伴或不伴 ， 可 改善 动物模 型 的行 为动作， 但这 种治疗 策略应用 于 临床试 验前 ， 必 需 能调控基 因 的表达 ， 从而 避 免 多 巴 胺 的过 度产生 而 出现 的副作用 。
本研究应 用 细 菌 噬 菌体 重 组 系 统 ， 它是 介导 的片段 交换技术 ， 利用 重 组 酶 的位点特异重 组 特性 ， 在基 因组 的特 定 位点进 行靶 片段 与 目的片段 交换 ， 从而 达 到控制 目的基 因。 运 用互 为反 向的 位点 ， 构建一个第二代 八调 控系统 ， 即 几 ， 它 不 与 自然 的配 体 一 雌 二 醇 结合 ， 而 在 细胞 浆 中保持 与无 活 性 的黎 合蛋 白相互作用 ， 当加人 合成的配体 一 经他莫昔芬一 时 ， 融合蛋 白从复合体中分开而进人 细胞核 ， 从而能 介导 位置 的重组’ 。
材料和方法
一 、 载体的生产
载体质粒包含的表达盒是由带有人生长激 素第一 内含子 的人 巨细胞病毒立 刻早期均启动 子 、 目标 和猿病毒 多聚腺昔酸序列组成 ， 在 的反 向末端重 复 间 。 质粒 ，一 ，一和 砂 分 别 包括的 为 、 人 、 人 、 重组 酶 的融 合 和 雌 激素受 体 突 变 的结 合 区 妙， 妙 有 一 个 人 雌 激 素 的 三 重 突变 。 构建的质粒 一 包含人 ， 两 侧 有 序 列 ， 在 构 建 的 质 粒 一中 ， 序列带有 ， 插人 在两 个 序列之 间 ， 然后 将其插人 启 动子 和 一 一序列 之 间。 二个辅助质粒 ， 辅助质 粒和腺病毒辅助 质粒， ， ， 分别隐含 从的 和 。 即 基 因和腺病毒基 因组 ，， 及 基 因 。 我们 用 三 重 质粒转染系统来生产载体 ， 将人 胚 肾 细 胞 接 种 在 段 培 养 盒 ，，， ， 细胞 密度 为 ，后 ， 融合的 细胞用磷酸钙法共 转染载体质粒 、 从辅助质粒和腺病毒辅 助质粒。 转染后 ， 换掉培养液继续培养 一， 然 后 收集细胞 ， 用 一 ， 巧 混悬 ， 冻溶三 次来 裂解 细胞 ， 用 二 次相继连续 梯度进行纯 化 ， 用 实时定量 测定载体的最终浓度 。 载体的滴度通 常 为 ‘， 到 ‘， 基 因组 复制份数 。
二 、 体外转染
每次用 人 胚 肾 细 胞 种植在 孔 的培养板上 ， 用各种组 合的 载体进行转染 。 每 孔 的 载 体 的 剂 量 为 从一 ， ’。 林一 妙 ， 林一 ， 火 ， 协一 ， 林一 ， 林。 后 ， 在 一几 转 染 的 孔 中 加 人 一到 培 养 液 中 ， 一 的 终 浓 度 为 。
三 、 大 鼠模 型 的制作和 注射
大 鼠模 型 的制 作 和 立 体定 向注 射 载 体的方法按 以 往 文献报道 。 简言之 ， 只雄性 大 鼠体质量 一用 一 注射到 左 侧前脑 内侧束制做 模型 。 用 立 体定 向注 射 载体在损伤侧纹状体的三个部位每个部位中 每种载体为 协。 只大 鼠用 混合 的 一 一 、 一和 一 同时注 射 一 或 一 几。 只大 鼠 只 注 射 一 作 为 对 照 。 在 注 射 一 刀 的大 鼠中 ， 只 大 鼠在注射 载 体 的 同时 或 周 后 连 续 皮 下 注 射 一。
四 、 行为学检测
载体注射后 ， 大鼠每周做旋转试验和肢体 随 意活 动测定 冈 。 腹 腔 内注 射盐 酸 阿 卜吗 啡眺后 ， 记 录 大 鼠总 的旋转次数 ， 自发 的 肢体活 动用 圆柱测试方法计数 。 大 鼠放人 一 个透 明的玻璃圆柱体内 ， 记 录大 鼠进行至 少 一 只 爪 竖 起 放在 圆柱 的壁上 的次数 ， 计算对侧前爪接触 的次数 与总次数的百分比 。 统计分析用重复测量方差分析 检验软件包。
五 、 生物学检测
用 高压 液 相 色谱法测 定细胞 培 养基 每组 个和脑组织组 个中的多 巴胺水平 。 大 鼠用 苯巴 比妥钠麻醉后 断头处死 ， 立 即分离脑组织 放人 干冰 ， 用锋利的不锈钢管挖出两侧 的纹状体 ， 立 即称重后储存在一 ℃ 的冰柜 中待检测 。 脑组 织用 倍的匀浆缓冲液进行匀浆 ， 立 即与 高 氯酸混 合 ， 用 转离心 ， 上 清液用 醋酸 钠中和后 ， 用 系统检测 和 的活性 。
六 、 培养细胞和脑切 片的免疫组 化
用 福尔马林固定培养细胞 。 脑组织用 福 尔马林灌注后浸泡在 蔗糖中 ， 然后做冠状切片 林。 第一抗体如下 单抗 ， 或 多 克 隆 抗 体 ， 多 克 隆 抗 体 为 重组酶多克隆抗体为 绿 色荧光蛋 自多克隆抗体为 多克隆抗体为 。 用适 当 的 荧 光 标 记 物 生 物 素 作为二抗 。 结果在 光 共聚焦 显微镜， 下观察 。
结 果
一 、 病毒载体的构建
构建 的 一 是 表达 重 组 酶 的融 合蛋 自载体 和 改 良配 体结 合 区 域 的 雌激 素受体 ， 从一 是 从载体表达 变异 的红 荧 光 蛋 白一 一 只有 在 重 组 酶 敲掉 侧面 的增强绿荧光 蛋 白序列 后 才可 表达图 。 人胚 肾 细胞用 一 和 和 一 刀 共转染 中 ， 在 一 存在 的条件 下 表达 图 ， 虽 然在 无 一 存在 的条件 下 有少量 的背景表达 ， 但这些 细胞的数量很 少 ， 说 明 病 毒 介 导 的 重 组 被 诱 导 且 调 节 一 几 的活性需依赖 一。
二 、 诱导性 的减少 多巴胺 的合成
构建表达 三 种合成多巴胺的酶 、 从和 的 载体 。 表达 的 载体是把编码 序列的插入 的两 侧 一， 这 样可用 重组酶来敲掉 图 。 在 细胞 中 用这些 合成多巴胺 的酶载体转染 从一 且、 一 和 一 ， 同时用 一 载体共 同转染 。 用 一 处理后 ， 多 巴胺 的合成显 著地 减少图 。 免疫组 化证 明在未用 一处理 中 ， 和 几 在细胞浆 中共存 ， 而在 一 处 理 的情况下 ，妙 转到细胞核中图 。
三 、 大 鼠 模型 中行为学 变化 和 多巴 胺 的产 生减少
在接受 一 妙 和 表 达 多 巴 胺 合 成 酶的帕金森大 鼠模型 中 ， 无 一处理 的条件下观察 到行为学改善 用 一 处理后 的大 鼠的行 为学 变 差 注射 一 的对照大 鼠的行为学变差。
免疫组化证 明 ， 接受 一 几 且 用 一 处理 的大鼠与没有用 一 处理 的大 鼠相 比 ， 免疫阳性 的细胞减少 ， 但两组 免疫阳性的细 胞没有差异 图 。 在用 一 处理 的大 鼠和 无 一 处理 的大 鼠相 比 ， 损坏侧的纹状体中多 巴胺 含量和 活性显 著地 减少 ， 而 的活性在两 组 中没有变化 ， 表明 一只是选择性 的抑制 活性 。
讨 论
本研 究表 明体 内病毒载体介导 的转染诱 导性 重组 酶是有效的 ， 说明体内可诱导转基 因过度 表达 。 在 大鼠模型 的纹状体中 ， 用 一 能敲 掉重 组 载体介导 的转人 花 的 侧 的 编码 ， 从而使多巴胺的合成减少 。 选择 为 敲掉的靶基 因 ， 是 因为 是多巴胺合成的限速酶 ， 根据这 种方法 ， 可保留 的活 性 ， 如果 在 多 巴 胺减少 过多后 ， 可把外源性 的左旋多 巴 在纹状体 中转化为多 巴胺。 在临床应用 中 ， 可用 一 处理来降低 的表达 ， 从而 防止 多巴胺 的过度产 生 而 出现 的副作用 ， 另外 ， 只需 口 服 左旋多 巴就可维 持治疗效果 。
载体是 哺乳 动 物脑 内转 基 因 治疗 的强 有 力工具 许多啮齿类 和灵 长类 的纹状体神经 元 可通 过立 体定 向注射 载体来转染 ， 并且 取 得 长期 基 因表达效果 ， 而 没有继 发性 的毒性 或免疫反 应。 体 内转 基 因 中 ， 载 体来源 于 非 致 病性 的 野 病 毒 ， 而且 大多重组 的 保留游离基 因 ， 当整 合到 宿主 的染 色体 中后 可 减 少癌 基 因插 入 激 活’， 因 而 比其他病毒载体 的安全性 更 高 。
载体对 基 因治疗的策略包括转导合成 多巴胺酶 的基 因到纹状体和提供神经保护 因子如胶 质细胞来源 的神经 营养 因子来阻止 或减慢 神经 变性过程。 另外 ， 包含神经 营养因子 的 载体通 过肌 肉注射也 能用 于肌萎缩侧索硬化 的基 因 治疗来保护脊髓运 动神经元’。 虽 然 目前在动物实 验 中还 没有转 基 因表达 的副作用 的报道 ， 但在 中 ， 过量 的多巴胺可 引起运 动异常或幻觉 ， 并且 高浓 度的神经 营养 因子可 能导致肿瘤形成 ， 所 以在 临床 应 用 的转基 因治疗 中 ， 必 须有基 因表达 的调 控来避 免转基 因产物的过度生 产 。
诱导性 的 重组 酶 已广泛地 应用 于制造条件 性 的敲掉小 鼠 ， 是研 究动物在发育 、 生理 和病理过程 中基 因功能的无 价工具’ 。 应用 处理 时 ， 重组 酶被激活 ， 可敲掉 之 间的 片段 而 产生 体细胞 突变 ， 在整 个 的发育 中这 种特殊基 因 产物的功能可 随时被敲掉 。 一 是 的 主要 活性代谢产物 ， 可作为 大鼠的诱导剂 。 在人 类和 啮齿动物 ， 易通 过 细胞色素酶 一代谢 成 一，一 对 雌 激 素受 体 的 亲 和 力 比 大 到 倍 ， 而 在 小 鼠纹 状 体 中 ， 一 单独应用不 会改变多 巴胺 的含量水平’。
近 来 已 发展 的病毒载体介导 干扰 系统在 成人 脑 中已取得局 部基 因敲掉 。 通 过 构建重组 载体表达 妙 ， 我们证 明这种技术能在大 鼠 模型 中有效地 减少 多 巴胺 的产生 ， 且 可用 于 基 因 治 疗 中 对 控 制 体 内 转 基 因 的 表 达 。 一 刀 能取 得 更有效和诱导基 因沉 默 ， 这 个 系统 运 作就 象分子 开 关 ， 为增 加长期基 因治疗 的安 全性 ， 通 过避 免或减低 由于 蛋 白产物过 度产生 而 出 现 的副作用 ， 以 及 当出现 毒性 反 应或治疗 已 经 完成 时可关闭表达 。 在体 内转基 因重 组 中建立 时空 限制 ， 可广泛应用于基 因治疗 和对需要 体内基 因制造 的基 础生 物学 中 。
2.磁共振扩散张量成像在中枢神经系统的应用研究进展
作者：花符符,张雪林
作者单位：南方医科大学
关键词：磁共振成像;扩散张量成像;中枢神经系统
随着磁 共振影像技术的发展 ， 其不 仅能提供清晰的组 织对 比图像和形 态学诊断信息 ， 而且 可 以对组织 器官功能参 数进行测量 和成像 。 扩散张量成像伪 ， 是近年来在扩散加权成像 助 昭， 基础上 发展起来的一种功能磁共振成像方法 ， 它利用人 体内水分子在不 同方 向上 自由运 动所产生 的信号改变成像 ， 反映活体组织水分子扩散的信息 ， 并能显 示 白质纤维束的走 行及其相互 之间的关系 。 本文将对 的技术原理 、 临床应 用研究等方 面作如下综述 。
随着磁 共振影像技术的发展 ， 其不 仅能提供清晰的组 织对 比图像和形 态学诊断信息 ， 而且 可 以对组织 器官功能参 数进行测量 和成像 。 扩散张量成像伪 ， 是近年来在扩散加权成像 助 昭， 基础上 发展起来的一种功能磁共振成像方法 ， 它利用人 体内水分子在不 同方 向上 自由运 动所产生 的信号改变成像 ， 反映活体组织水分子扩散的信息 ， 并能显 示 白质纤维束的走 行及其相互 之间的关系 。 本文将对 的技术原理 、 临床应 用研究等方 面作如下综述 。
一 、 基本原理
（一）扩散的基本概念
水分子 的扩散运 动 即布朗运 动 ， 它是分子 的一 种微观 、 随机 的平移运 动 。 当组织 中水分子在各个方向的限制性扩散 能力相 同时 ， 称为各向同性 ， 其在一 段 时间后 的运 动轨迹处 于一 个球体内 。 当在不 同方 向的扩散能力不 同时 ， 则称为各 向异性 ， 其在一 段 时间后 的运 动轨迹处于一 个椭球体内 ， 人 体组织 中水分子的扩散均为各向异性扩散 。
物质的扩散特性一 般用扩散系数 来表示 ， 即单位时 间内水分子随机扩散运 动的范围 ， 常用单位为 。 不 同组 织 中水分子 的扩散系数不 同 。 由于 受呼吸 、 循环 等因素的影 响 ， 人体内所测得 的 值并不 能完全代表水分子 的扩散特 性 ， 所 以 采用 表观 扩散 系数 叩肋 ， 来表示 扩散程度 。
（二）扩散张量
的测量评估 水分子 的扩散运 动是一 个三 维过程 ， 因此 测量水分子 的运 动需 要 在 至 少 三 个正 交方 向上 进行 ， 张量 这一 概念 被 引 人用 于表示 三维矢量 实体内的张力 。 扩散张量矩 阵可 以用 个独立 标量来描述 ， 即各 向异性 扩散的椭球体形状 可 以 由 个参数决定 。 包括 个本征值 伍泳八和对应的本征 向量 和、论 、仍， 其反 映了每个体素的形状信息扩散程度和方向 信息主要 扩散方 向。
用来描述 各 向异性扩散特性 的参数较多 ， 目前最 常用的量化指标有平均 亦作 而， 、 部分各 向异 性 ， 、 相 对 各 向 异 性 ， 、 容积 比， 等 。 是表观扩散 系数的平均值 ， 其消除了各向异性 的影 响 。 是扩散张量的 各向异性成分与整个扩散张量 的比值 ， 在完全各向同性 的组 织 中 ， 仇 在完全各向异性 的组 织 中 ， 。 是 个 方向上 的扩散率平均后 的标准偏差 ， 对于完全各向同性 的组 织来说 ， 。 指的是椭球体的体积与半径为平均扩散 率的球体体积之 比 。 由于 随着各向异性 的增加而减低 ， 为了使各个量化指标的意义具有一 致性 ， 从而定义 了各 向异 性指 数， ， 一 一， 这 样 就 随 着各 向异性 的增加而增加 ， 取值范围同样在 一 之 间 。
总 的来说 ， 常用 的量化指标有平均扩散率和各向异性 指数 ， 前 者代表某一 体素内水分子的扩散程 度 ， 后 者主要 反 映了水分子扩散的方 向性 ，、 、 均属 于 此类 。 所有参 数中以 和 最为重要 ， 应用最为普遍 。
（三）成像原理
是 由 等 在 年首先提 出并进行研究 的 ， 用 于描述所 有方 向扩散 的张量 ， 它是通 过 在 多个方 向上 施加扩散梯度场 ， 并分别采集 ， 继 而得 出多种数据和 图像 ， 借 此来显示 不 同方 向上水分子扩散的差别 。 为了准确描述各方 向上 的扩散张量 ， 每个体素必 须有至 少 个不 同方 向的数 据 ， 方向越多数据越准确 。 主要 由扩散因子值决定扩散衰 减的信号强度 ， 它是一 个与扩散梯度场强度和持续时间有关 的值 ， 单位是 ，， 可 以通 过调 整 值来调 节信号 强度 。 值越 大 ， 对 扩 散速 度 的差 异越 敏 感 ， 但 同时 图像信噪 比 一 一 ， 会相应 下 降 。 值越小 ， 越容易受 加权 的影响 ， 二 即为无 扩散加权 的 加权 图像 。
自旋 回波 一 回波平 面成像 序列 ，， 一 是 目前实际应用 中最快的扫描技术 ， 其最 大 的优 点就 是运 动伪影 大大减低 和 所 测 扩散 系数精确性 高 。 扫描几 乎均是横断面扩散加权 ， 在至 少 个 方 向上 施 加 扩散梯度 ， 方 向越 多 ， 重建出的 图 、 图和 白质纤维束 张量 图便能提供更为全 面 和 丰富的信息 。
（四）白质束成像
白质纤维束张量图是一 种直观 的描述 白质纤维束空 间 分布的技术 ， 其通过 测量计算不连续组织的微观结构并 进行后处理 ， 重建并显 示 白质纤维通 路的走行情况 ， 这个过 程称为白质束成像脉。 脑 白质纤维束的各向异性 扩散要 明显 高于灰质 ， 其原 因可能是 由于受到纤维轴索的方 向及 周围髓鞘的影 响 ， 也 受纤维轴索内轴浆的流动 、 毛 细血 管流 、 细胞外主体流动 、 细胞内涌流 、 纤维束及神经胶质细胞 密度等的影响 。 在 中 ， 扩散最大的方向代表纤维束走行 的主要方向 。
在方 向编 码 彩 色 图 ， 中 ， 不 同颜色可表示不 同走行方向的 白质纤 维束 。 每个体素的 个矢量成分均被分配 以红轴、 绿仪 轴、 蓝 轴种颜色 ， 红 色 、 绿色和蓝色分别代表左 右 、 前后 和头尾 方向走行的纤维束的方 向 。 颜色的深浅代表 值的大小 。
二 、 临床应用
（一）不 同脑组织在 及 图上 的各向异性特点
不 同脑组织在 图和 图上 的信号不甚一 致 ， 呈 不 同灰度的图像 。 在 图上 ， 脑脊液信号最高 ， 代表此处 的水分子具有明显较高的扩散程度 ， 灰质及 白质则均为较低 信号 ， 而且 两者之 间的界限不 明确 。 图中 ， 以 白质的显示 尤为清晰 。 大脑 的脑 白质可 以分为 种 一 种为连接左 右大 脑半球皮质的连合纤 维 ， 如阱服体 、 前连合 、 海马连合 另一 种为联系大脑皮质和皮质下 中枢上下行纤维 的投射纤维 ， 如 放射冠 、 内囊等还有一 种是联系同一半球的叶与叶 、 脑 回与 脑 回之 间的联络纤维 ， 如 弓形纤维 、 扣带束等 。 它们在 图 上呈 明显 的高信号 ， 与 、 、 所显 示 的 白质纤 维相 比更为清晰明确 。 不 同白质纤维的各向异性差别表现在 值的大小上 ， 值的大小也正 反应 了组织有序性的高低 ， 比 如连合纤维 最高 ， 其次投射纤维 ， 再次为皮层下 的联络纤 维 。 其中 ， 脐服体压部的各向异性最高 ， 即 最大 ， 信号最 高 。 由于 测量的水分子的扩散运 动受到细胞本身特征和 阻碍水分子运 动的细胞结构的影响 ， 各向异性有所不 同 ， 对 于脑 白质而言 ，其主要 与神经纤维 的方 向及结构有关 。
（二）大脑 的发育和老化
可 以提供一 个新的方法来 观察早 期髓鞘形成和皮 层 发育 。 依据有序的组织排列结构和方 向性 ， 可 以描绘 出新生 儿大脑灰质和 白质的超微结构 ， 并且在组织学和普通 犯 显示髓鞘形 成 以前就能区 分 白质通路 。 等对 早产儿脑 白质 的发育进行研究发现 ， 髓鞘形成较早 的大脑连 合纤 维脐服体 、 深部投射纤 维 、 脑 干及 内囊比髓鞘形成较 晚 的皮层下投射和联络通路的 低 ， 高 。 可 以用来观 察不 同脑 白质 区 随年龄变化发育的差异 ， 多项研究证实 ， 随 着年龄 的增 加 ， 下 降 ， 增加 ， 这可 能与 白质 的紧密程 度和髓鞘形 成 的多少 有关。 等’ 通 过 分析 岁 以 内 、 一岁及 荀 岁年龄组 儿童 的扩散张量各向异性 图发 现 ， 致 密型 脑 白质如麟服体 、 内囊和大脑脚的各 向异性值高于非致 密型脑 白质如放射冠与脑 室周 围 白质 ， 从 随年龄增加 的幅度 来看 ， 非致密型 高于 致密型脑 白质 ， 且 巧 岁年龄组 儿 童增 幅高于 岁 以 内及 岁年龄组 ， 这提示 虽然最初致密型 脑 白质髓鞘形成较多 ， 但髓鞘形成的变化在婴幼儿 的非致密型 脑 白质中较明显 。
健康成年人脑组 织 的超微结构同样会发生一定的年龄 相关性改变 。 。 等阎首次报道 了用 研究正 常老 年人不 同区域的各向异性扩散程度 ， 提 出了与年龄相关的白 质微结构定量测量方法 。 研究指 出 ， 与年龄呈 负相关 ， 降 低最明显 的是脐服体膝部 、 半卵圆中心 和左右额 、 顶 ， 而在压 部不 明显 。 随年龄增加而减低可能表示 轻度脱髓鞘和髓 鞘轴索缺失 ， 在 以后尤其明显 。 等间测量正 常 老年人脑 白质 及 ， 发现 在额叶白质 、 麟服体膝 部 、 压部和脑室周围顶 、 枕白质随年龄增加而明显减低 。 并认 为尸检和 所见 的脑 白质容积选择性减少是与年龄相关 的皮质神经 改变 ， 而不是 与年龄相关的白质容积减少 ， 白质 的萎缩可能是神经纤维数量减少 。 常规 见 的异常信 号 区域 ， 白质扩散 比较明显 ， 组织学研究可 以证实 ， 随着年龄 增加 ， 整个神经纤维细胞外间隙增加 。 等门亦认为 ， 在 正 常健康成年人 的脑 白质容积 尚未出现改变时 ， 便显示 其 随年龄增加而减低 ， 并且无性别差异 ， 在大约 加 岁之 后 ， 这种减低呈线性改变 ， 并符合正态分布 。
（三）在各类病变中的应用价值
1、脑梗死 脑梗死 的超急性 、 急性期处 于 细胞毒性水肿 期或血管源性水肿早期 ， 细胞肿胀 ， 细胞外间隙明显缩小 ， 水 分子扩散严重 障碍 ， 反映扩散程度的 值明显减低 。 亚 急 性早期 、 亚 急性 晚期处 于 血管源性水肿期 ， 组 织含水总量较 前增加 ， 水分子扩散程 度较前增加 ，逐渐恢复 ， 出现假正 常化阁 。 随着组织细胞结构完整性的丧失细胞膜破坏 、 细胞 溶解， 脑组织 的各向异性减低 ， 故而 在慢性期 逐 渐升 高 。 总的来说 ， 脑梗死 的异常扩散主要有 个阶段 降 低 ， 升高降低 ， 降低 升高 ， 降低 。 缺 血 白质较灰质的各 向异性的改变更为显 著 。 还 可 以借助超急 性期 、 急性期梗死灶 中心 区 和边缘 区的 、 等值之间 的 差 异来提示 由于 缺血 程度不 同而 导致 的边缘 区 半暗带 的存 在 ， 这将为临床选择合适 的治理手段提供重要 依据 。 根据 白 质束成像观察病变区皮质脊髓束有无受压 、 中断或破坏等表 现 ， 亦对病变的临床治疗和判断预后具有一定意义 。
2、脑 白质疏 松 症， 是一 种深穿支 动脉进行性纤维玻璃样变引起 的弥漫性 白质变性 ， 常伴有多 发小 的腔 隙性 梗 塞灶 ， 在 上 表现 为融合 的高信号 影 ， 这 种 现 象 在 许 多 疾 病 中 均 可 看 到 ， 包 括 慢 性 脑 缺 血 、 】 而病 、 有皮层 下梗塞 和脑 白质病 的大脑 常染色体显性遗传性动脉疾病。 可 以 为 白质的损害提供 更 为详细和精确的指数以供参考 。 中 ，有所增 加 ， 明显 减低 。 明显 低于腔隙性梗塞 ， 这 可 能与前者神经 胶 质细胞 的增多有关 ， 其在一定程度上 限制 了水的扩散。 纤维 束的丧失及伴随的神经胶质细胞 的增 多导致 明显 降低 ， 这与临床表现特别是认知能力 的损害程度有一定的相关性 。 通 过监测部分量化指标 的高低可 观察 的进展 ， 越 重 ，增加 、 降低越 明显 。 ’ 等对 例缺血 性 患者和 例健康志愿者 的 、 传统 和神经心 理评估资料进行对 比分 析 ， 研 究认 为在病变 及常规 表现正 常白质一 ，子 的扩散能力均增加 ，的 值与患者 的全 量表智商 ， 和行为能力测试结果 之 司具 有相 关性 ， 所示病变程度则与此没有关系 。 进一 步支持了在脑小 血 管病变中白质连接的破坏 和损伤导致认知能力下 降的发 病机理 。 的测量结果 比传统 刃 测量更能反 映认知能 力 ， 这将有助于更好的监测疾病进展并作为实验性治疗一 种 新的替代指标 。
3、多发性硬 化， 是最 常见 的 中枢神经 系统脱髓鞘疾病 ， 主要 累及 白质 ， 也 可累及灰质 ， 主 要位于 脑室和脊髓中央管周围 ，其纵轴多与脑室壁垂直 。 的应用加深 了对 病变的理解 。 有研究发现 ， 病变及表 现正 常白质倒的 增高 ， 而 队 降低 ， 白质炎性改变 使胞外间质水分子增多可导致前者的增高 ， 脱髓鞘使水分子 扩散的各向异性程度降低可导致后 者的降低‘。 等利用 来测量 例患者紧邻 斑块 的 的表现 ， 并与 例健康组 的 上 相 同区域进行对 比 ， 以此来重 新定义 像上 实际病变斑 块 的大小 。 研究认 为 ， 当用 对邻近 进行观 察时 ， 所发现 的斑块大小将会有 显 著增加 ， 这 可 以 为评估疾病的程度提供一 个更加敏感 的方 法 ， 而且 在确定病变的严重程 度及 活 动性方面具备较大的应 用前景 。 脑 白质的改变 ， 还 能发现脑灰质的病 理改变 ， 这提示 了 病变的弥漫性 质 。
4、癫痈 常规 租 一 直对原发癫痈病灶 的显 示 能力有 限 ， 使磁 共 振 在 该领 域 的研 究 实现 质 的飞 跃 。 等 〔，研究发现颖叶癫痈 ， 引起脑组 织 的异常改变并不只 限于颗叶 ， 而且 可 能延伸到大脑的其他区域 ， 此外患者的发病年龄可 能是决定 癫痈影响脑组织 的程度的重要 因素 。 等’ 则在对合并 海马硬化呷 ， 的研究 中 ， 通 过对 比 患者和正 常组 的全脑 和各统计参数图像 ， 分析确定 出了大脑 的三 个主要异常表现 区 域 ， 还统计得出 的发病 时间 、 发病年龄 、 发作频 率均 与脑组 织扩散 的异常表现无 相 关性 。 作者最终认为 ， 一 脑组织 的扩散异常并不 只 限于 有病理改变的海马结构 ， 而是涉及到一个更大的网络 ， 这种现 象间接地反映出与癫痈发病相关的脑组织 网络的存在 ， 它可 以被解释为癫痛产生的原因 ， 也 可 以被认为是癫痛所导致的 结果 。 还可用在研究抗癫痈药物的效用及机理等方面， 这有助 于癫痈的辅助诊断 、 临床分型 和疗效分析 。
5、欢病’ ，又 称之 为弥 漫性 大脑萎缩 ， 皮层萎缩是其主要 的病理特征 ， 常规 表 现 为全脑性萎缩或特异性 萎缩 ， 能够导 致皮层 区 神经 元 的丢失和随后 的脑 白质退行性改变 。 等 用 租 进行 成像来研 究 ， 发现颖 叶皮层 下 白质 、 脐服体压 部及 前后 扣带束的 值均较正 常人有显 著降低 。 等发 现 相关 脑 白质微结构改变 并非一 致性分 布 ， 而是选 择性 的 累及 与联 合皮层 有联 系 的脑 白质 区 ， 如阱 服体 、 颖 叶 、 额 叶及 顶 叶 ， 提示 附属 于联系皮层神经 的丧失导 致脑 白质束的变性 ， 其他脑 白质 区 则不 易受 累及 。 研究还 发 现 在 简 易 精 神 状 态 检 查 一 ， 评分和脑 白质的 及 队 值之间存在明显 的关系 ， 提示 白质显 微结构的改变导致认知功能的下 降 。 等的研究认为 患者脑 白质选择性损伤的程度与认 知功 能之间有很明显 的关系 ， 脑 白质尤其是阱眠体压部的 和 值可 以作为一个适当的代替标志物来监测疾病的进展 。
6、精神病 在精神分裂症 、 孤僻症等精神病的研究 中显示 了非常重要的应用价值 。 等发现 ， 精神分裂症患 者白质的各向异性降低 ， 虽然白质的体积未见异常 ， 但可说 明 白质纤维束的完整性受损 ， 而且 异常表现 累及 到所 有脑 叶 。 等刚的研究中认为患者表现 为广泛脑组织 区 域 的各 向异性下 降 ， 阱服体膝部所 受影响最 为明显 ， 而额叶 白质受累及 区域更为广泛 。 等通 过研究慢性精神分 裂症者的钩束的变化 ， 得出的结果支持精神分裂症病人颖 叶 和额叶脑 区 白质纤维束破 裂的假设 。 在孤僻症 的研究应 用 中 ，等认 为可 以 在前额部近 中线皮层 、 扣带 回前 部及颖顶 叶交界处 的邻近脑 白质区 域观察到 值的下 降 ， 此外在双侧颖上 沟和杏仁核旁颖 叶周围脑 白质 ， 及 颖枕 叶 白 质和阱服体区域同样存在纤维束 值的降低 ， 提示 发生在 决定社会交 际功能 的 白质束的破坏 可 能导致 了孤 僻症 患 者 较弱 的社交认 知能力 。 等发现 孤僻症 的高 低 亚 群与 测试解答速度最慢的亚 群之 间存在有一 定 程度的吻合 ， 还认 为脱服体微结构的改变可能与患者很 少 用 语言表达 的认知行为有关 。
7、脑肿瘤 目前 ， 在脑肿瘤方面 的研究 正 在逐 渐成 熟 ， 它不 仅能为肿瘤邻近结构和术前制订计划提供更 多重 要 且 有效的定位信息 ， 而且 能监测 手术过 程预 防可 能 的并发 症 ， 此外还 可 以用来评估肿瘤对放化疗的反应 。 保持重要 的 大脑功能而最 大程 度的切 除肿瘤是神经 肿瘤手术 的主要 目 的 ， 等对 例患 者术前 和术 中行 扫描 ， 将 两 次的 图进 行分析对 比 ， 从 而 有效 指导 手术 ， 切除脑 肿瘤 组 织而不 累及 周 围主要 的脑 白质纤维束 ， 避免遗 留永久性 的 神经后 遗症 。 等对 星形细胞瘤患者进 行 研究 ， 通过明确 队 值与肿瘤内部微结构的关系 ， 认为纤 维受到破 坏 可导致水分子扩散各向异性的减低 ， 而细胞 和血 管分布的 增加 则在一 定程 度上使 水分子 弥散 的各向异性 程 度增 加 ， 的高低应 由以 上 两 者之 间平衡的结果决定 。 这提示 可借 助 值测量来预测星形细胞瘤的组织学特征 。 等四着重对瘤周水肿的 进行研究 ， 用 以 鉴别脑 内单发转 移瘤和 胶质瘤 ， 并通 过 界定肿瘤浸 润 指数 ， 来区分肿瘤浸 润形成的水肿 和纯粹的血 管源性水 肿 。
8、其他 还 可 以用 于各种脑发育异常疾病 ， 酒精 、 毒 品和 病毒引起 的脑改变 ， 轴索损伤性疾病 ， 视 神经 疾病 、 运 动神经元病 以及 中枢神经 系统的炎性疾病等 。
三 、DTI 的局 限性及展 望
成像方法存在一 定的局 限性 。 序列对磁场不均 匀性 的敏感度高 ， 容易 出现 磁 化率伪影 ， 导 致 图像变形 或 信 号缺 失 ， 如骨 与脑组 织 之 间 的 区 域 而 且 图像 的空 间分 辨率 也相对较低 。 扩散张量 图是一 种 固有 的低 技术 ， 数据 图像的噪声水平对估计扩散张量的精确度有直接影响 。 此外 ， 为了抑制化学位移伪影 ， 必须使用有效的脂肪抑制技术 。
值得一提的是 ， 技术正逐步应用于脊髓成像的研究 。 尽管脊髓的特殊结构 横断面积相对较小 ， 周围结构复杂使 的应用受到很大限制 ， 然而 ， 扫描技术的不断改进 已使脊 髓 成像成为可能 ， 并能对颈髓病变进行有效的评估.
总之 ， DTI是一种能够无创描绘活体中枢神经 白质纤维 结构的磁共振成像新技术 ， 通 过定量评价水分子的扩散运 动 来观察组织微结构 的变化 ， 解释疾病的病理 生理学机 制 并 能形象直观 的反 映白质纤维束的连续性 、 完整性和 空 间方 向 性 ， 有助于认识 中枢神经 纤维束的连接及 功能 。 持续深人 的 研究和应用 技术 ， 势必将为中枢神经 系统影像学的发展 带来更广阔的空间 。
