MRS-måling af glutamat- og GABA-metabolisme i hjernen

13C er en stabil (dvs. ikke-radioaktiv) isotop af kulstof med en naturlig overflod på ~1%. Efter infusion af [13C]glucose og/eller [13C]acetat kan in vivo MRS (magnetisk resonansspektroskopi) overvåge hastigheden af ​​flux af 13C-atomet fra glucose og/eller acetat til glutamat til glutamin. Således kan denne procedure give mål for glutamat (GLU) og glutamin (GLN) omsætning i hjernen. Vi har etableret parametre for at opnå disse målinger i ikke-menneskelig primathjerne. Den nuværende protokol søger godkendelse til at optimere MRS-parametre og at udvikle nye MRS-teknikker til den menneskelige hjerne ved hjælp af GE 3T, Siemens 3T og Siemens 7T-enheden.

Undersøgelsespopulation: Alle forsøgspersoner vil være i alderen 18-65 år uden alvorlige medicinske sygdomme og opfylde kriterierne i afsnit VI A.

Design: Forsøgspersonerne vil modtage enten oral administration af [13C]glucose eller en intravenøs infusion af [13C]glucose og/eller [13C]acetat for at ca. fordoble deres plasmaglukoseniveauer. Plasmaacetatniveauet vil forblive inden for det fysiologiske område observeret hos mennesker (Lebon et al, 2002). Mens de ligger i 3T- eller 7T-enheden, vil serielle dataopsamlinger blive opnået over ~2 timer for at optimere de eksperimentelle betingelser for at måle 13C-signalerne fra GLU, GLN og andre metabolisme i hjernen.

Resultatmål: Det primære mål med denne undersøgelse er at måle GLU/GLN-omsætning i hjernen. Uden yderligere dataindsamling kan vi også få information om syntesen af ​​GABA, den vigtigste hæmmende neurotransmitter i hjernen. GLU omdannes til GABA via enzymet glutaminsyredecarboxylase (GAD). Mens vi overvåger overførslen af ​​13C signal fra GLU til GLN, kan vi samtidig måle overførslen af ​​13C signal fra GLU til GABA og derved måle aktiviteten af ​​GAD (Li et al 2005). Udover direkte måling af 13C-signaler kan 13C-mærkning til hjernemetabolitter også måles indirekte ved at detektere proton-MRS under infusion af [13C]glucose og/eller [13C]acetat.