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增加可用性的中央苯二氮受体在慢性肝性脑病患者肝硬化和酒精相关
免费的
  1. R道路一个,
  2. N Turjanskib,
  3. S D Taylor-Robinson一个,
  4. M J凯普b,
  5. M P理查森b,
  6. J的威尔逊一个,
  7. J D贝尔一个,
  8. D J布鲁克斯b
  1. 一个先生单位,MRC临床科学中心,哈默史密斯医院,伦敦,英国,bMRC回旋装置,哈默史密斯医院
  1. S D Taylor-Robinson博士罗伯特·施泰纳先生单位,帝国理工学院医学院的哈默史密斯医院,杜甘蔗,英国伦敦W12 0 nn

文摘

背景/目的测量脑苯二氮受体结合使用11C-flumazenil正电子发射断层扫描在稳定的慢性肝性脑病患者,也以质子核磁共振光谱学。

方法六禁欲的患者平均年龄61年与酒精相关的硬化和i ii级肝性脑病和11匹配健康的志愿者进行了研究。每个病人的脑病的定义根据临床、心理、脑电图仪的,核磁共振光谱标准。使用正电子发射断层扫描,大脑体积的分布11C-flumazenil得到;这反映了苯二氮受体的可用性。质子核磁共振谱是在1.5 T使用multivoxel技巧;胆碱峰面积比率计算,谷氨酰胺/谷氨酸,N-acetylaspartate和肌酸的共鸣。

结果的平均体积的分布11C-flumazenil明显高于在大脑皮层、小脑和基底神经节病人与对照组(p < 0.001)。在病人组,意味着谷氨酰谷氨酸/肌酸比值显著增加,意味着胆碱肌酸比例在所有脑区显著下降,而健康的志愿者。然而,N-acetylaspartate肌酸比不变而控制。

结论光谱分析结果反映了大脑代谢紊乱与肝性脑病。稳定的慢性肝性脑病i ii级酒精相关肝硬化可能与增加脑苯二氮受体相关的可用性。然而,直接影响之前的慢性暴露于酒精不能排除。

  • 苯二氮受体
  • 慢性肝性脑病
  • 11C-flumazenil
  • 体内质子核磁共振光谱学
  • 正电子发射断层扫描

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肝性脑病是术语用来描述神经精神异常导致肝功能衰竭和/或门体静脉的分流。可能多达80%的慢性肝病患者受到影响,但大多数这些病人,损伤的亚临床综合征,反应时间等日常生活活动的驾驶和操作机械。1在大约30%的个人,该综合症可能成为临床明显,特点是全球萧条的中枢神经系统(CNS),精神运动发育迟滞和可逆的改变行为,情绪,人格,和意识障碍。2

显示肝性脑病患者的心理障碍表现,有时放缓脑电图(EEG)的意思是周期的频率(mcf)。2体内质子核磁共振光谱(1H夫人)技术已经用于提供客观、非侵入性的生化信息在这类患者脑代谢过程。3之前有研究表明,增加谷氨酰胺/谷氨酸先生共振与脑病的临床严重程度有关。4 - 6

肝性脑病的发病机制尚不清楚,但兴趣都集中在循环毒素的潜在的致病作用和大脑神经递质系统的功能状态的变化。γ-Aminobutyric酸(GABA)是大脑的一个主要抑制性神经递质,和改变GABA ergic系统的活动会涉及的起源。78

GABA的一个hetero-oligomeric复杂,包含了GABA受体结合位点,一种苯二氮结合位点(BzR),和一个氯离子载体。9绑定的神经递质的GABA受体诱发的氯通道,导致神经元膜hyperpolarisation。BzR受体激动剂加强GABA的影响,而BzR拮抗剂不具备内在活动,但行为内生兴奋剂的封锁。10

后期在死于肝昏迷患者所做的研究显示,脑苯二氮含量增加。11BzR可以解释增加的敏感性的upregulation苯二氮卓类,是肝性脑病患者的特点和觉醒后的改善管理BzR拮抗剂已在一些研究报道。1213

正电子发射断层扫描(PET)提供了一种方法研究体内神经递质系统的完整性。1411C-flumazenil (11C-FMZ)是一个软弱的部分中央苯二氮受体激动剂,结合具体和可逆GABA受体部位一个复杂。15总flumazenil (FMZ)的体积分布(VD)代表特定和非特异性结合研究下的面积。受体的特异性结合代表一小部分富裕地区,因此11C-FMZ VD反映BzR绑定网站的可用性。

我们提出,中央苯二氮受体结合在肝性脑病患者异常。因此,在本研究中,我们使用11C-flumazenil和宠物来衡量BzR绑定稳定患者的大脑中i ii级慢性肝性脑病。结果与临床和心理参数有关。1H夫人也进行客观衡量大脑代谢紊乱的病人队列。

患者和方法

研究协议符合伦理指南1975年赫尔辛基宣言的先天的许可是获得伦理委员会的帝国理工学院医学院的伦敦4047年(REC)和英国政府咨询委员会(ARSAC)的辐射物质。所有患者门诊病人,连续两天上午进行了研究。获得知情同意前24小时学习和执行详细的神经系统检查排除任何局部神经迹象。1天,患者接受11C-FMZ宠物。第二天,体内1H夫人的大脑。

病人

六个研究肝硬化患者(四个男人,两个女人;平均年龄61岁,范围50 - 70)。表1总结患者的特征。所有患者活检证实酒精性肝硬变和已经戒酒前至少6个月的研究。患者被排除在研究如果肾功能衰竭(肌酐大于150μmol / l)或如果他们接受任何亲神经的药物。所有患者接受乳果糖治疗肝性脑病。

表1

病人的特点

基线精神状态评估宠物研究之前,立即使用西汉文标准。16Neuropsychometric评价涉及数字连接试验(NCT) A和B,16数字符号韦氏智力测试得分,17的数字复制分测验Kendrick电池。18基线脑电图进行使用常规放置电极和平均周期频率(mcf)。这些测试都执行最多24小时前宠物学习和总结在表2

表2

神经心理状态的病人在正电子发射断层扫描研究

抽血也为标准的生化和肝功能的血液学的参数和普的分数和孩子的成绩通过普(修改),反映肝脏功能障碍的严重程度计算为每个主题。19

健康的志愿者

11名健康对照组(八个男人,三个女人;平均年龄55岁,46 - 71)接受范围11C-FMZ宠物,和10个健康对照组(六个人,四个女人;平均年龄51岁,射程40 - 62)进行1H夫人。

11C-FMZ正电子发射断层扫描

11C-FMZ宠物研究进行在3 d模式下使用953 b西门子/ CTI相机。重建的空间分辨率的扫描仪,同时为31片,8.5×8.5×5.2毫米全宽度最大的一半。20.

每个病人的头被固定在扫描仪使用舒适的模压头部固定器和与glabella-inion线平行于使用激光探测器环。病人的正确定位扫描仪是验证两分钟传输扫描。10分钟的传输扫描收集使用的可伸缩的外部来源68年Ga /68年通用电气为衰减修正511 kevγ辐射大脑和头骨。在扫描之前,22个指标后插入到桡动脉插管皮下浸润bupivacaine为0.5%。高的特定活动11C-FMZ(370兆贝可,爱德2.6毫西弗)是静脉注射示踪剂。示踪剂是由Maziere的修改方法15动脉血液代谢物的连续取样测定动脉输入函数修正。放射性物质在动脉血液化验不断使用在线铋锗酸盐(BGO)检测系统。21离散样本在2、3、4、5、10、20岁,35岁,60岁,90分钟后注入被用来校准BGO探测器和代谢物纠正等离子体曲线来自整个测量曲线。部分亲水代谢物的浓度和不变,亲脂性的11C-FMZ测定固相萃取的等离子体高压液相色谱(HPLC)紧随其后。22等离子体输入函数的推导获得的数据来自动脉的血液如前所述。23扫描示踪剂注入前30秒,开始收集20个串行时间框架,研究期间在90分钟。

数据分析

20帧的动态图像重新彼此通过一个自动化的“最小二乘法”技术在扫描的任何运动产物减少。24然后处理光谱分析数据生成像素参数图像像素的分布(VD)的体积11C-FMZ从大脑吸收和等离子体输入功能。2511C-FMZ绑定特定和FMZ VD反映了绑定的可用90% BzR (Bmax)。26

图像分析进行使用分析软件(明尼苏达州罗彻斯特市梅奥基础版本7.5.4 BRU,)在太阳SPARCstations (SUN Microsystems公司,加州山景城)。感兴趣区域(roi)定义使用的多光谱立体像素分类特征与高斯聚类分析、7.5版。27两个不同FMZ相同的动态图像11C-FMZ PET扫描(早期血流量加权和受体的加权图像11C-FMZ绑定),被用作“多光谱图像,使用高斯聚类分割。这种自动化算法分配每个立体像素分成三个不同的集群:(1)高血流量和高FMZ VD;(2)高血流量和温和FMZ VD;(3)低血流量和低FMZ VD。这些簇对应于:(1)大脑皮层;(2)小脑皮层、丘脑和基底神经节;(3)白质和CSF,分别。高斯聚类技术为每个集群计算均值和标准差,然后模型概率分布的集群作为高斯函数与这些参数。然后每个立体像素分类通过计算概率,它属于一个特定的集群。体素是包含在一个集群中,如果它是在五个标准差从集群的中心。 An automated postprocessing iterative relaxation technique smoothes the segmentation, so that classification of voxels which are of uncertain cluster membership will be influenced by adjoining voxels and no voxel is left unclassified. Cerebral cortex was defined over 17 consecutive axial planes in each subject, thalamus over seven planes, and cerebellum over six planes.

统计分析

意思是值11C-FMZ VD的大脑皮质、丘脑、小脑压计算的11C-FMZ VD的形象。的结果11从患者获得C-FMZ VD和控制相比,使用学生的未配对的正反t测试。

在活的有机体内1H夫人

1H先生光谱获得使用1.5 T Picker磁铁(选择国际,克利夫兰,俄亥俄州)。一个包络正交传输/接收线圈调到64 MHz是用于所有考试。方法的细节描述。5简单地说,一个T1加权图像位置一个横向收购2厘米在基底神经节的水平切片。在选定的2 d切片CSI技术被用来获取光谱(TR 1500 ms, TE 130 ms)从所有的大脑区域相邻像素点的名义体素的大小4 cc。

数据分析

所有数据分析被观察者不知道病人的临床状态。光谱都是手动分阶段和加工的指数滤波器时域120 ms。谱的局部皮质、小脑和基底神经节在每个病人进行分析。基于知识的算法被用于去除水的峰值和基线压扁。5脑肌酸(Cr)作为内部参考。峰面积比值的n -乙酰天冬氨酸(NAA),胆碱(Cho)、谷氨酸和谷氨酰胺/ (Glx)测量相对于使用NMR1 Cr共振光谱处理程序(新方法研究,Inc .,锡拉丘兹,纽约)在太阳SPARCstation 10 (SUN Microsystems公司,加州山景城)。

统计分析

所有的数据都表示为平均值和标准偏差,除非另有说明。组之间的差异进行了测试使用Mann-Whitney U测试的光谱数据。使用皮尔逊相关性测定分析。在所有情况下,p值小于0.05的被认为是具有统计学意义。

结果

11C-FMZ宠物

的平均体积的分布11C-FMZ在大脑皮层是5.4(0.3)在病人和4.3 (0.5)(p < 0.001)在健康志愿者(无花果1)。小脑,11C-FMZ VD是4.7(0.4)在病人和3.7(0.4)的控制(p < 0.001);在基底神经节,11C-FMZ VD是3.3(0.4)在病人和2.2(0.3)的控制(p < 0.001)。在两个病人的小脑只是部分领域的观点,预防小脑的计算11C-FMZ VD。表3显示个别病人的值11C-FMZ VD。新陈代谢的父11C-FMZ在等离子体明显慢于病人与对照组(无花果2)。

图1

PET图像11C-flumazenil,呈现出显著高于吸收所有配体的大脑区域在一个年级我肝性脑病患者与健康志愿者(p < 0.0001)。

表3

量的分布11C-flumazenil(毫升血浆/毫升的大脑)

图2

的比例不变11C-flumazenil等离子体的健康志愿者(A)和(B)在肝性脑病患者宠物研究(11C衰变校正曲线)。

之间没有显著相关性血浆白蛋白的浓度和皮质或基底神经节11C-FMZ VD。

在活的有机体内1H夫人

3显示1H先生光谱从患者和健康志愿者。表4总结平均值乙酰天冬氨酸/ Cr, Cho / Cr, Glx / Cr率从患者获得和控制。没有差别的平均值,乙酰天冬氨酸/ Cr在病人和志愿者的人口比例。平均Cho / Cr率显著降低皮层,小脑,基底神经节的病人与对照组(p < 0.05, p < 0.05, p < 0.05)。意味着Glx / Cr率明显高于皮质,小脑,基底神经节的病人与对照组(p < 0.01, p < 0.01, p < 0.001)。

图3

质子核磁共振谱从健康的志愿者和患者年级我肝性脑病。曹,胆碱;Cr,肌酸;Glx,谷氨酰胺和谷氨酸;NAA, N-acetylaspartate。

表4

在病人和控制代谢物的比率进行比较

讨论

研究集中在循环肠道的神经毒性或刺激神经组织的影响导出毒素和在某些神经递质系统活动的干扰,包括gaba ergic系统。28的注意,没有观察到BzR密度增加动物的大脑暴发性肝衰竭,肝性脑病,28但在这项研究中我们已经证明11C-FMZ VD是增加大脑皮层、小脑和基底神经节的相对统一的人口的酒精相关肝硬化患者门静脉高压食管静脉曲张(的存在),而稳定的慢性肝性脑病i ii级。这个观察到的变化11C-FMZ VD可能相关的可用性的增加BzR受体。我们的研究和之前的动物数据之间的差异可能是由于这样的事实,我们研究慢性肝病患者和稳定的慢性肝性脑病,而动物实验进行模型的急性肝代谢失调。28

外围FMZ代谢慢于人口比我们的病人在健康志愿者(无花果2)。然而,大脑VD的计算的输入函数是母公司的动脉血浆浓度示踪剂(11C-FMZ)。这个计算,考虑了代谢分数和红细胞和血浆之间的分区数量,但它不占蛋白结合血浆蛋白的示踪剂。23血浆白蛋白测定肝性脑病患者的六天的PET扫描。值在正常范围内的四个病人和降低3 g / l的另外两个人。之间没有显著相关性血浆白蛋白的浓度和皮质或基底神经节11C-FMZ VD。此外,大多数的循环11C-FMZ未绑定,绑定的11C-FMZ血浆白蛋白被只有40%(年代奥斯曼,MRC临床科学中心,伦敦;个人沟通)。因此,增加意味着大脑11C-FMZ VD患者中观察到肝性脑病似乎并不来自母公司的血浆浓度的增加示踪(由于新陈代谢缓慢或降低血浆蛋白质绑定)。这可能反映了BzR可用性的增加或减少内源性BzR受体激动剂。有证据表明增加BzR受体激动剂配体的大脑在暴发性肝衰竭动物模型(FHF)和人类FHF和增加BzR受体激动剂配体在失代偿肝硬化患者的体液。1129日30.虽然游离脂肪酸绑定的次生效应不能被排除在外,很可能我们的发现代表BzR可用性的增加。

在宠物文献关于有争议的浓度BzR绑定肝性脑病患者。参孙研究了四个(和潜在肝硬化)和肝性脑病患者皮质吸收有显著提高11C-FMZ。31日在他们的研究中,这些作者的血浆代谢物分数不正确11C-FMZ。另一方面,使用相同的分析方法11C-FMZ VD使用在我们的研究中,麦克唐纳发现一个趋势增加全球的绑定11C-FMZ在9个肝病患者。32这些研究结果尚不具备统计学意义,除了在小脑和丘脑。然而,他们的数据是我们的发现的普遍支持。麦克唐纳的队列研究有肝病的不同程度和不同目的。一个病人他们研究糖原存储疾病,五个病人有transjugular肝内门体静脉的支架分流插入,和一个病人远端脾肾分流。我们的研究进行一个更同质组患者与酒精相关的肝硬化和肝性脑病特征级i ii。这些差异可能占更重要的增加BzR绑定,我们观察到。

结果之间的微小差异的另一个解释我们的研究和麦克唐纳可能与慢性酒精对苯二氮- GABA的影响一个受体的复杂函数。我们的病人都是有节制的至少六个月前研究,但都有一个以前的长期过量饮酒的历史。动物研究显示(Bmax)的受体数量增加网站在皮层和小脑当老鼠遭受慢性酒精管理。33最近的研究表明,慢性饮酒可能导致GABA的调制一个与减少GABA受体复杂一个受体α1和增加α4亚基基因的表达。34GABA的变化一个受体的构象和功能可能负责酒精承受力、依赖、戒断症状,35但长期影响BzR函数后长期不饮酒和肝性脑病的混杂效应还不为人知。然而,急性酒精摄入并未改变11C-FMZ绑定在脑宠物健康志愿者的研究。3637此外,在一个单光子发射断层扫描研究(SPET) Lingford-Hughes显示,与主题没有酒精依赖的历史相比,GABA减少一个苯二氮受体结合在禁欲的酒精依赖的对象(没有一个人有肝性脑病或历史)。38它将因此似乎不太可能增加11C-FMZ VD我们观察到有节制的肝性脑病患者的持续效应直接相关酒精或禁欲导致受体增加可用性的影响。进一步的研究应该执行在其他同质组患者肝性脑病,如原发性胆汁性肝硬化。

符合我们之前的出版物,我们还展示了在这项研究中,这组患者有显著增加意味着Glx / Cr比率。53940其他调查人员曾发现海拔在这个多组分谷氨酰胺/谷氨酸共振,肝性脑病患者,反映脑谷氨酰胺的增加。344142谷氨酸是底物酶促合成GABA的谷氨酸脱羧酶。然而,谷氨酰胺的直接联系和GABA新陈代谢不太可能,因为前者是合成星形胶质细胞,而后者是形成于一个神经池。43

总之,我们已经表明,在一个相对均匀的禁欲的酒精相关肝硬化患者和稳定i ii级肝性脑病,11C-FMZ VD和Glx / Cr率显著增加,而秋/ Cr率却降低了大脑皮层、小脑和基底神经节。虽然慢性饮酒的作用不能完全排除,这些结果表明,肝性脑病患者和代谢紊乱,夫人有一个大脑gaba ergic系统功能障碍所反映大脑BzR增加可用性。进一步的验证性研究必须在肝硬化患者执行之前没有酒精过量的历史。

确认

这项研究是由英国医学研究理事会,英国卫生部,选择国际,美国俄亥俄州克利夫兰。我们感谢博士的研究设计的建议V J坎宁安,MRC回旋装置,哈默史密斯医院,伦敦,英国;N E P道依茨博士,外科学系,马斯特里赫特大学,荷兰;和M摩根博士,医学系的皇家自由医院医学院,伦敦,英国。格雷姆比亚迪教授和博士沃尔特Curati辐射提供支持。奥黛丽Moundfield,乔安娜·欧烁,玛丽雪莉,佐伊Bratis帮助准备演示材料。我们感谢伊莱恩飙升,阿德里亚娜。威廉姆斯和苏西白色与病人扫描他们的帮助。

引用

脚注

  • 这篇论文使用的缩写:
    酒精相关肝硬化
    BGO
    铋锗酸盐
    BzR
    苯二氮受体
    含有胆碱化合物
    cps
    周期每秒
    中枢神经系统
    中枢神经系统
    Cr
    肌酸
    脑脊液
    脑脊髓液
    CSI
    化学位移成像
    脑电图描记器
    脑电图
    FMZ
    flumazenil
    伽马氨基丁酸
    γ-aminobutyric酸
    Glx
    谷氨酰胺和谷氨酸
    高效液相色谱法
    高压液相色谱
    mcf
    平均周期频率
    夫人
    核磁共振光谱学
    乙酰天冬氨酸
    N-acetylaspartate
    NCT
    数字连接试验
    宠物
    正电子发射断层扫描
    ppm
    百万分之
    ROI
    感兴趣的区域
    TE
    回声的时间
    TR
    重复的时间
    VD
    的体积分布