第一部分:基于FDG-PET显像技术早期诊断阿尔茨海默病的实验研究研究背景和目的:阿尔茨海默病(AD)是中老年痴呆的主要原因,目前全球有4600万患者,给家庭和社会带来沉重负担。早期诊断进而早期干预有望提高AD治疗效果,改善预后。研究发现,AD脑内神经代谢改变往往早于结构改变,因而检测AD脑内神经代谢常能更早诊断AD。然而,关于AD早期脑内神经代谢改变特点的报道较少。本研究使用PET显像技术研究AD早期脑内葡萄糖代谢改变规律,并探讨其与认知障碍之间关系,为使用PET技术早期诊断AD提供依据。方法本研究使用Morris水迷宫实验评估4个年龄组APP/PS1双转基因AD小鼠的神经行为学情况(2、3.5、5及8月龄,分别模拟AD不同疾病阶段)。之后,使用FDG-PET技术检测AD小鼠,研究特定脑区内(包括内嗅皮层、海马组织、额叶皮层、胼胝体、丘脑和纹状体)糖代谢水平(表达为相对FDG吸收值,即SUVR值)随年龄变化的特点,探讨检测特定脑区内糖代谢早期诊断AD的价值。同时,探讨AD小鼠海马内葡萄糖代谢水平与认知功能之间关系。结果:2月龄AD小鼠神经行为学正常,脑内未见淀粉斑块(Aβs)形成(临床前期AD);3.5月龄AD小鼠学习速度下降,但记忆力正常,脑内可见散在Aβs(亚临床期AD);5月龄AD小鼠学习和记忆功能损伤,脑内有明显Aβs(临床早期AD);而8月龄AD小鼠神经功能损伤加重,脑内存在广泛Aβs(临床中期AD)。FDG-PET显像提示2及3.5月龄AD小鼠的广泛脑区内糖代谢水平升高;而5及8月龄时糖代谢水平下降。定量分析显示,2月龄AD小鼠的内嗅皮层、海马组织和额叶皮层内SUVR值显著升高,显著区别于对照组,提示这些脑区内糖代谢显著升高可以早期诊断AD(症状前期);3.5月龄AD小鼠脑内SUVR值升高更为明显,而升高的SUVR值在5月龄AD小鼠显著降低,在8月龄AD小鼠则降至正常水平(症状期)。然而,纹状体和丘脑内SUVR值在3.5月龄AD小鼠显著升高,且在5及8月龄AD小鼠脑内SUVR升高更为明显。相关分析显示,症状期内,AD小鼠海马组织内SUVR值与MWM参数显著相关,提示海马组织内糖代谢水平能反映神经功能进展。结论:研究表明,APP/PS1转基因AD小鼠出现行为学改变前脑内已经出现葡萄糖代谢升高,其中以内嗅皮层、海马组织和额叶皮层内升高最为显著;认知障碍出现前,内嗅皮层、海马组织和额叶皮层内的糖代谢显著升高可以作为早期诊断AD的标记物;认知障碍出现后,海马组织内糖代谢水平可以监测AD进展。第二部分:人源性神经干细胞移植治疗阿尔茨海默病小鼠的实验研究研究背景和目的:阿尔茨海默病(AD)是痴呆的最常见类型,其特征性表现为患者认知功能减退、以及脑内广泛的淀粉样斑块(Aβs)形成和神经元退变。迄今为止,尚没有治愈AD的方法。神经干细胞(NSCs)移植为AD的治疗带来新的希望。既往研究显示,AD小鼠的海马组织内移植NSCs能够补偿或替代脑内退变神经元,改善受损的神经功能。然而,关于人源性NSCs(hNSCs)移植治疗AD的报道较少。本研究探讨hNSCs移植对AD小鼠的治疗作用,旨在为临床使用干细胞技术治疗AD提供前期临床证据。方法:本研究使用8月龄APP/PS1双转基因AD小鼠为对象,将hNSCs移植入双侧海马组织内,探讨AD小鼠神经行为学和神经病理的改变特点。同时,评估hNSCs在AD小鼠脑内存活、增殖、迁移和分化情况,探讨神经细胞、突触和神经连接的数目、形态以及超微结构的改变特点。此外,我们使用磁共振波谱技术(MRS)检测AD小鼠脑内神经代谢状态,探讨移植hNSCs后AD小鼠脑内神经代谢的改变情况。结果:移植hNSCs 6周后,AD小鼠的认知、学习和记忆能力显著改善,但焦虑状态无显著变化。移植的hNSCs能够在AD小鼠脑内存活、增殖和迁移分布于海马组织、胼胝体和额叶皮层等广泛脑区,且部分分化为神经胶质细胞和神经元。虽然脑内Aβs未见显著减少,但AD小鼠的海马组织和额叶皮层内神经元、突触和神经纤维密度显著增加,提示hNSCs能够改善AD小鼠脑内神经细胞数目和连接。超微结构分析显示,移植hNSCs后AD小鼠脑内的突触和神经纤维保持良好的结构状态。此外,MRS检测显示,移植hNSCs的AD小鼠的海马组织和额叶皮层内NAA及Glu水平显著增加,提示移植hNSCs能够改善AD脑内神经细胞的代谢活性。结论:结果表明,移植hNSCs能够改善AD小鼠的认知、学习和记忆能力,但不影响焦虑状态。hNSCs能够在AD小鼠脑内存活、增殖和迁移,并分化为中枢神经系统类型细胞。hNSCs主要通过提高AD小鼠脑内神经细胞的数目,改善神经网络连接和神经细胞代谢活性减轻神经功能损伤。本研究为临床使用NSC移植技术治疗AD的可行性提供了新的证据。