《Scientific Reports》：Aquaporin-4 inhibition alters cerebral glucose dynamics predominantly in obese animals: an MRI study
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在肥胖與腦葡萄糖代謝關系復雜且 AQP4 作用不明的情況下，研究人員以肥胖和非肥胖小鼠為對象，開展 AQP4 抑制對腦葡萄糖代謝影響的研究。結果表明 AQP4 抑制改變相關 MRI 值，影響肥胖小鼠腦葡萄糖代謝。該研究為相關疾病機制研究提供依據。
在生物的大腦中，葡萄糖是主要的能量來源，對維持大腦正常運轉至關重要，它的運輸和代謝與神經血管單元中的微血管、星形膠質細胞和神經元密切相關。然而，肥胖這一現代社會的高發疾病，卻會打亂這種平衡，影響大腦的正常功能。比如，肥胖會改變腦血管壁結構、影響腦血流和葡萄糖代謝，還會增加血腦屏障的通透性，引發星形膠質細胞增生和小膠質細胞增生等問題。
水通道蛋白 4（AQP4）作為大腦中含量最為豐富的水通道蛋白，在葡萄糖運輸和代謝過程中發揮著重要作用，它能促進與葡萄糖代謝相關的水流入細胞。但目前，AQP4 在肥胖狀態下對葡萄糖代謝的調節能力、具體影響以及其作用機制，科學家們還知之甚少。為了深入了解這些問題，來自西班牙國家研究委員會 - 馬德里自治大學等機構的研究人員展開了一項極具意義的研究，相關成果發表在《Scientific Reports》上。
研究人員運用了多種關鍵技術方法。他們選用了 66 只成年 C57BL6/J 小鼠，將其分為正常飲食組和高脂肪飲食（HFD）組，誘導部分小鼠肥胖。在實驗過程中，使用磁共振成像（MRI）技術，包括擴散張量成像（DTI）和 T2加權成像（T2WI） ，在給予 AQP4 抑制劑（TGN - 020）或生理鹽水前后，以及葡萄糖刺激后，對小鼠大腦進行多次掃描。同時，利用主成分分析（PCA）和線性混合模型分析等統計學方法，來探究飲食、性別、抑制劑使用以及腦區等因素對實驗數據的影響。
下面來看具體的研究結果：
- 體重變化：研究發現，HFD 組的雄性小鼠體重顯著高于對照組，雌性 HFD 小鼠體重也高于對照組，但差異相對較小。不同處理組之間體重無明顯差異。
- 不同時間點 T2*和 DTI 的影響因素：在基礎測量時，飲食類型對 PCA3有顯著影響，HFD 小鼠在除海馬體之外的區域 T2*值較低。在 Glcshort測量中，發現飲食和性別對 PCA2有顯著交互作用，雄性 HFD 動物的 PCA2較高；同時，處理方式也對 PCA 有區域和飲食依賴性的影響。在 Glclong測量中，飲食類型影響 PCA2值，處理方式則顯著影響 PCA3值。
- TGN - 020 給藥后 MRI 參數的變化：對海馬體的分析顯示，處理方式對 PCA1有顯著影響，TGN + Glc 組的 PCA1值較高；飲食和處理方式的交互作用對 PCA2有顯著影響，HFD 小鼠中 TGN 處理組的 PCA2值較低。對皮層、丘腦和下丘腦的分析發現，性別、區域和飲食的交互作用對 PCA3有顯著影響，HFD 組的 PCA3值往往較低或相等。
綜合研究結果和討論部分，該研究意義重大。研究表明，TGN - 020 作為 AQP4 抑制劑，在葡萄糖刺激后，會引起神經血管單元的變化，通過 MRI 可檢測到多個腦區血流量降低，以及肥胖小鼠海馬體中葡萄糖誘導的細胞腫脹過程減弱。這揭示了 AQP4 在葡萄糖攝取和代謝中的關鍵作用，為深入理解肥胖相關的大腦代謝變化機制提供了重要依據。同時，研究還發現肥胖小鼠存在海馬體微血管血流改變以及與星形膠質細胞或小膠質細胞增生相關的 DTI 標記物變化，且這些變化在雄性小鼠中更為明顯。不過，該研究也存在一定局限性，如 TGN - 020 對 AQP4 功能抑制的準確性有待進一步明確，PCA 和 MFA 分析方法存在一定缺陷，小鼠模型與人類的差異等。但總體而言，這項研究為后續研究指明了方向，有助于推動肥胖相關腦部疾病治療和預防策略的發展。
