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骨骼肌代谢的31P-MRS研究及临床应用进展
磁共振磷谱(31P-MRS)是对不同组织能量代谢的一种无创性的研究方法.综述骨骼肌31P-MRS的基本技术和在骨骼肌代谢、肌肉疾病诊断中的应用,旨在为临床应用31P-MRS技术提供进一步研究的线索.
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SD大鼠力竭游泳骨骼肌31P-MRS与Desmin表达相关性的研究
目的 研究不同负荷游泳运动后SD大鼠骨骼肌31P-MRS的变化,以及与Desmin表达的相关性.方法 将45只健康雄性SD大鼠随机分成3组:正常组(C组)、半力竭游泳组(HE组)、力竭游泳组(E组),麻醉后进行右下肢骨骼肌31P-MRS采集,测量Pi、PCr、ATP峰下面积并计算Pi/PCr、Pi/ATP、PCr/ATP.扫描后立即处死取材,常规组织学检查,并用免疫组化法进行Desmin染色,测算平均光密度值(OD值).结果 C组Pi、PCr、ATP峰下面积分别为0.16±0.05、1.33±0.62、0.41±0.06,Pi/PCr、Pi/ATP、PCr/ATP分别为0.14±0.08、0.39±0.13、3.28±1.62.光镜下,肌细胞形态规整,排列整齐.OD值为0.55±0.04;HE组Pi、PCr、ATP峰下面积分别为0.33±0.16、0.90±0.20、0.79±0.35,Pi/PCr、Pi/ATP、PCr/ATP分别为0.40±0.17、0.54±0.40、1.48±1.09.光镜下,HE组肌细胞水肿,肌丝分离,排列稀疏.OD值为0.32±0.01;E组Pi、PCr、ATP峰下面积分别为0.49±0.21、0.52±0.09、0.19±0.07,Pi/PCr、Pi/ATP、PCr/ATP分别为0.99±0.45、3.08±1.88、3.15±1.33.光镜下,E组部分肌丝断裂,皱缩.OD值为0.21±0.02;3组大鼠Pi、PCr、ATP及Pi/PCr存在组间差异性,Pi/ATP正常组与半力竭组无差异,PCr/ATP正常组与力竭组无差异.Pi、PCr、ATP、Pi/PCr、Pi/ATP与OD值相关系数依次为0.621、0.775、0.127、-0.75和0.583,均具有统计学意义(P<0.01).PCr/ATP与OD值相关系数无统计学意义(P>0.05).结论 31P-MRS能够有效评价SD大鼠骨骼肌力竭性损伤,PCr峰下面积及Pi/PCr比值可作为检测骨骼肌力竭损伤的观察指标,且与病理分析具有相关性,因此能够定量定性分析骨骼肌损伤程度.
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磁共振动态磷谱技术评估2型糖尿病患者子女的骨骼肌线粒体功能
目的:评价磁共振动态磷谱技术对评估2型糖尿病患者子女骨骼肌能量代谢和线粒体功能的价值.方法:对21名2型糖尿病患者子女和18名健康志愿者的股四头肌进行磁共振动态磷谱检查,获取静息、运动、恢复3个状态的波谱数据.对无机磷(Pi)、磷酸肌酸(PCr)、三磷酸腺苷(ATP)等化合物的峰下面积进行定量分析,通过生化反应平衡公式计算二磷酸腺苷(ADP)和细胞内pH值,并利用指数曲线拟合分析Pi、PCr和ADP的时间常数和恢复速率.结果:糖尿病患者子女组及正常对照组静息期Pi、PCr、ADP、β-ATP的含量及Pi/PCr无统计学差异.运动末期糖尿病患者子女组β-ATP低于正常对照组.恢复期糖尿病患者子女组多帧波谱PCr、β-ATP、pH均低于正常对照组,第3帧Pi/PCr比值比对照组高.恢复期糖尿病患者子女组PCr恢复速率明显低于正常对照组PCr恢复速率.结论:磁共振动态磷谱技术可以无创性检测2型糖尿病患者子女的能量代谢受损及线粒体功能状态.
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3T动态磁共振磷谱对正常人骨骼肌线粒体功能的在体研究
目的:运用3T高场强磁共振动态磷谱技术(<'31>P-MRS)在体评价骨骼肌线粒体能量代谢情况.方法:对20名正常人受试者骨骼肌进行动态<'31>P-MRS采集,后期利用Matlab软件对无机磷(Pi)、磷酸肌酸(PCr)、三磷酸腺苷(ATP)等化合物的峰下面积进行定量分析,分别计算在静止期,运动末期及数个恢复期骨骼肌内高能磷酸化合物的含量,同时计算二磷酸垛苷(ADP)和细胞内PH值,评价磁共振动态磷谱技术对研究骨骼肌线粒体功能的价值.结果:肌肉运动时PCr含量明显降低,Pi、Pi/PCr和ADP升高,恢复期各含磷化合物含量逐渐恢复至静息水平.结论:3T高场强动态磷谱技术可以无创性定量评价骨骼肌线粒体功能,为肌肉的功能影像学提供客观证据,为以后客观研究肌肉相关疾病提供了理想的方法.
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3T磁共振动态磷谱对糖耐量异常患者骨骼肌线粒体功能的在体研究
目的 用3T磁共振动态磷谱技术(31P-MRS)在体无创性评价糖耐量异常(IGT)患者骨骼肌线粒体的功能.资料与方法 对16例IGT患者和10名年龄、性别、体重指数(BMI)匹配的正常自愿者骨骼肌进行动态31P-MRS分析,对磷酸肌酸(PCr)、无机磷(Pi)、三磷酸腺苷(α-,β-,和γ-ATP)的半绝对定量分析,同时计算ADP、Pi/PCr、细胞内pH值及恢复期PCr、ADP起始恢复速率.分析静息、运动及恢复期两组受试者骨骼肌能量代谢特点以及线粒体功能状况.结果 IGT组PCr、β-ATP含量各期均低于对照组;ADP均高于对照组;恢复期,IGT组PCr、ADP的初始恢复速度明显低于对照组.Pi、Pi/PCr、pH值两组变化趋势相同,组间无差异.结论 IGT患者的骨骼肌基础能量代谢率降低,骨骼肌线粒体氧化磷酸化功能受损.
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磁共振动态磷谱对正常人骨骼肌运动状态功能的定量研究
目的 用磁共振动态磷谱技术(31P-MRS)无创性在体评价骨骼肌的功能.资料与方法 对10名成年人和6名青少年受试者骨骼肌进行动态31P-MRS分析,对磷酸单酯(PME)、无机磷(Pi)、磷酸二酯(PDE)、磷酸肌酸(CP)、γ-ATP 、α-ATP和β-ATP进行半绝对定量分析,同时计算二磷酸腺苷(ADP)和线粒体内氧化磷酸化潜能(PP)以及细胞内镁离子的浓度.分析在静息期、运动期和恢复期两组受试者能量代谢特点及肌肉做功效率.结果 肌肉运动时CP 和PP含量明显降低,Pi、Pi/CP和ADP升高,而ATP维持恒定.青少年肌细胞内ATP明显高于成人,而CP 和PP含量相似,动态变化趋势相同.成人做功较多,但肌肉的效率与青少年组相同.结论 动态磷谱技术可以无创性定量评价骨骼肌不同运动状态能量代谢特点,为肌肉的功能影像学提供客观信息.
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兔骨骼肌急性损伤分级的磁共振磷谱研究
目的探讨磁共振磷谱(31PMRS)评价肌肉损伤程度分级的应用价值.方法新西兰白兔4只,物体从不同高度落下造成不同兔肌肉挫伤,再与病理检查对照,显示20、35和45 cm高度砸伤组符合肌肉Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级损伤标准.另新西兰白兔16只,先行31PMRS检查.然后随机分为两组.一组每只后肢,分别制成Ⅰ、Ⅱ级损伤模型;另一组所有后肢均制成Ⅲ级损伤模型,所不同的是右侧Ⅲ级损伤模型切开受伤肌肉的肌膜后缝合皮肤,而左侧的模型不做任何处理.每个模型8个.24h后31PMRS检查.观察31PMRS的波谱图形分析;计算pH、PCr/β-ATP、PCr/Pi、PME/Pi、PDE/ATP等5个指标.统计学采用方差分析及q检验.结果 PCr/βATPⅡ级损伤组明显增高,而ⅢA明显减低,组间有显著性差异、总体差异有统计学意义(P＜0.05).PCr/Pi值总体差异有统计学意义各(P＜0.05),ⅢA损伤组低.PME/Pi、PDE/βATP各组差异有统计学意义(P＜0.05).pH值各组差异有统计学意义(P＜0.05),其中ⅢA组低.结论 PCr/βATP、PCr/Pi、pH值的改变与损伤程度有明显相关,PME/Pi、PDE/βATP在急性损伤中与组织细胞坏死程度、代谢途径和血流灌注有相关性.31PMRS可作监测不同程度肌肉损伤代谢的手段,为肌肉损伤分级及临床干预治疗提供可靠的信息.
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磁共振磷谱(31P-MRS)探测不同年龄正常人骨骼肌能量代谢的特点
目的 分析不同年龄组骨骼肌能量代谢特点.方法 对10例成年人和6例青少年受试者进行31P MRS分析,对磷酸单酯(PME)、无机磷(Pi)、磷酸二酯(PDE)、磷酸肌酸(CP)、γ-ATP 、α-ATP和β-ATP的峰下面积进行半绝对定量分析,同时间接计算二磷酸腺苷(ADP)和线粒体内氧化磷酸化潜能(PP)以及细胞内pH值和镁离子的浓度.比较2组受试者能量代谢相关化合物的含量.结果 正常成年人(青少年)每千克骨骼肌内CP和总ATP含量分别为24.76(25.52)mmol和18.38(21.36)mmol.与成人相比,青少年ATP含量较高,PDE含量较低.pH值、镁合ATP及总镁离子含量青少年组均明显高于成人组.而Pi、CP、ADP、PP、自由镁离子和游离ATP的含量2组间无显著性差异.结论 31P-MRS可无创探测细胞内能量代谢特点.
