文摘

正电子发射断层扫描(PET)使用放射性示踪剂[18F] -FDOPA提供了一个工具,在动物和人类研究大脑多巴胺合成能力。我们以前标准化micro-PET方法在小鼠静脉注射管理(18通过颈静脉F] -FDOPA中空和纹状体多巴胺合成的评估能力,索引流入速率常数 (18F] -FDOPA,使用一个扩展的图形Patlak分析小脑作为参考。这使得临床前和临床输出值之间的直接比较。然而,慢性静脉导管是纵向研究技术上难以维护。因此,在这项研究中,腹腔内管理(18F] -FDOPA被评估为侵害替代,促进了纵向成像。我们的实验包括以下评估:(i)的比较(18F] -FDOPA吸收静脉注射和腹腔内放射性示踪剂之间的管理和优化的时间窗口用于扩展Patlak分析,(ii)的比较 试设计的管理路线,(iii)两次试验法的评价 腹腔内放射性示踪剂的试设计管理和(iv)的验证 估计通过比较这两个政府路线hyperdopaminergia诱导的小鼠模型subchronic氯胺酮。我们的结果表明,腹腔内(18F] -FDOPA管理导致大脑吸收好,没有政府的路线的重要影响 估计(腹腔内: ,静脉注射: , )和类似的变异系数(腹腔内:19.6%;静脉注射:18.4%)。这项技术有一个温和的两次试验法的有效性( , )从而支持纵向研究。subchronic克他命政府后,升高 比控制条件与重大影响大小的测量方法(腹腔内:科恩 ;静脉注射:科恩 ),提供进一步的证据表明,氯胺酮对多巴胺系统持久的影响,这可能导致其治疗行动和/或滥用倾向。

1。介绍

放射性示踪剂(18F] -fluoro-3 4-dihydroxyphenyl-L-alanine ([18F] -FDOPA)已经被用于动物研究在人类的大脑突触前多巴胺合成能力使用正电子成像断层扫描(PET)近四年(1- - - - - -4]。(18F] -FDOPA PET成像方面证明改变多巴胺功能由于压力、药理挑战,神经退行性疾病和精神疾病的病理3,5- - - - - -11]。在精神分裂症,具体地说,18F] -FDOPA PET成像揭示了纹状体的多巴胺合成能力升高患者以及那些高危或在精神分裂症的前驱阶段12- - - - - -17]。相反,神经退行性疾病(如帕金森症患者显示减少吸收在同一地区18,19]。因此,(18F] -FDOPA PET成像是一个重要的工具在医学研究诊断和监测疾病进展,以及阐明潜在疾病病理学和评估现有和新的药理治疗的有效性。

最近几年,micro-PET技术的发展(20.)使小动物模型的人类疾病的研究,允许平移调查潜在的病理和支持新的治疗方法的发展。小鼠和大鼠特别是提供实验的优点是容易处理的模型,包括表型的一代药理治疗,基因模型使用蛋白基因敲除或超表达和功能操作使用optogenetic或chemogenetic监管(21- - - - - -23]。工作从我们小组最近表明,subchronic氯胺酮治疗导致小鼠纹状体多巴胺合成能力升高,像多巴胺能改变精神分裂症患者,并证明了这种方法可以减少使用药物治疗(24]。

在老鼠中,放射性示踪剂对PET成像通常管理静脉注射(注射),特别是通过浅尾静脉。然而,重复政府可能导致受伤,由于小静脉孔,注射量是有限的,而部分paravenous注入风险可能导致放射性示踪剂交货不足。颈静脉管子,使大脑快速交付,是一项具有挑战性的老鼠和入侵过程通常是一个终端程序,延长麻醉后复苏有挑战性,从而防止纵向评估。在纵向研究中,慢性静脉导管在技术上难以维护,可以有压力的老鼠。l - 3, 4-Dihydroxyphenylalanine(左旋多巴)大鼠腹膜吸收与个人间的变化比口服给药(25]。然而,现在还不知道如果这是老鼠的情况,在不同大小和代谢可能会影响大脑中放射性示踪剂吸收。

在目前的研究中,我们调查了腹腔内(i.p。) [18F] -FDOPA政府评价多巴胺合成能力,表示为速率常数 ,老鼠在四个步骤。在实验1中,我们比较(18F] -FDOPA吸收输液和ip之间的放射性示踪剂管理和优化用于估计的时间窗口 。实验2相比, 静脉输液和ip路线之间的受试设计管理放射性示踪剂。实验3的两次试验法的相关性评价 试设计的ip放射性示踪剂管理。最后,实验4比较了 值的两种途径获得政府hyperdopaminergia诱导的小鼠模型subchronic氯胺酮。我们的结果表明,ip管理(18F] -FDOPA导致好的大脑吸收放射性示踪剂,温和的两次试验法的有效性,并测量多巴胺的合成能力与静脉输液管理路线。腹腔内的管理(18F] -FDOPA从而使纵向研究,支持更多的人道动物研究精制方法,并具有转化价值帮助发展新的治疗方法来治疗多巴胺功能障碍。

2。方法

2.1。主题

雄性野生型C57BL / 6 j小鼠,年龄6 - 7周大货到后,得到从查尔斯河(英国肯特郡)和安置在4组在12:12小时光暗循环随意提供食物和水。动物习惯至少1周,之前被用于程序的最低年龄8周;在这项研究中使用的动物整体重量范围是19-34 g ( ),和动物被随机分配到不同的实验和治疗组。所有动物实验程序进行按照英国动物(科学程序)法案1986年,欧盟指令2010/63 /欧盟,和协议也批准Invicro帝国理工学院和动物福利和伦理审查的身体。

2.2。实验设计

实验1(相比18F] -FDOPA增长值之间的吸收动力学( )和i.p。 )放射性示踪剂的路线的管理。实验在天真的老鼠重19-34 g ( )。丸后注入-兆贝可( ; ),宠物收购进行了120分钟。所有小鼠受到一个(18F] -FDOPA扫描的ip注入放射性示踪剂被允许恢复的扫描,2天监控以确保他们的福利,而且,至少2天的时间间隔后,重用于后续实验2中纵向扫描( )或实验3 ( )。

实验2相比, 随着ip或注射。18使用受试设计F] -FDOPA注入。至少12天的时间间隔后,一个子集( )从腹腔注射组的动物恢复实验1受到第二次[18F] -FDOPA扫描使用静脉输液管理放射性示踪剂。动物用于这种比较重达25 - 34 g ( )。喷丸后的兆贝可(2 - 13 ; ),宠物收购进行了120分钟。

实验3评估的两次试验法的估计 试设计的ip放射性示踪剂管理。后两天的间隔,一个子集( )老鼠从腹腔注射组在实验1中受到第二次(18F] -FDOPA扫描使用ip管理放射性示踪剂。老鼠用这种比较重22 - 25 g ( )。喷丸后做些兆贝可( ; ),宠物收购进行了120分钟。

实验4比较了 值的两种途径获得政府hyperdopaminergia诱导的小鼠模型subchronic克他命政府如前所述[24]。总之,老鼠接受连续5天每天腹腔注射30毫克/公斤的克他命(Sigma-Aldrich K2753)溶解在盐水(刃, )或不及时治疗(Ctrl, )。间隔2天之后最后一个氯胺酮注射后,动物受到一个(18F] -FDOPA扫描使用静脉输液或ip管理放射性示踪剂。动物在这项研究中重21-32 g ( )。丸后注入2-23兆贝可( ; ),宠物收购进行了120分钟(注射)或140分钟(i.p)。

2.3。宠物收购

(18F] -FDOPA合成如前所述在Jauhar等发布的补充材料。3]。一个小时前政府的18F] -FDOPA,老鼠犀牛与异氟烷进行管子,并保持在1 - 2%异氟烷麻醉下1 L / min氧研究期间,伴随呼吸率和体温监测不断(BioVet m2m成像公司哦,美国)。允许交付放射性示踪剂,经颈外静脉插管前45分钟扫描或插入一个腹腔内插管前30分钟扫描。为了防止外围新陈代谢的18F] -FDOPA catechol-O-methyl-transferase抑制剂(COMT的)和芳香族氨基酸脱羧酶(AADC) entacapone(40毫克/公斤;Sigma-Aldrich SML0654)和盐酸benserazide(10毫克/公斤;Sigma-Aldrich B7283),腹腔内,分别在45分钟和30分钟前政府的18F] -FDOPA [22- - - - - -24]。以确保最佳的吸收这些抑制剂和放射性示踪剂,避免竞争与其他中性氨基酸的摄取饮食穿过血脑屏障(BBB) [24,26),动物是食物短缺,曝露了45分钟之前。管理抑制剂后,老鼠接受了10分钟CT扫描在一个Inveon PET / CT扫描仪(西门子、萨里、英国)允许宠物信号的衰减校正。开始一个动态PET扫描是与喷丸的18F] -FDOPA,数据收集长达140分钟。

2.4。PET图像处理

宠物收购后,数据直方图为43帧( , , , , ,和 )PET扫描持续120分钟。在扫描的情况下获得140分钟(实验4,腹腔注射组),另外两个帧的600年代是包括在内。使用过滤后投影数据重建CT衰减校正,调整为随机噪声,散射和放射性示踪剂衰变。图像处理进行了使用Inveon研究工作区(西门子、美国),在哪里coregistered CT图像重建的宠物形象和检查对齐。对于每个主题,percentage-injected剂量是正常体重和注入活动提供标准化的吸收值(SUV)。感兴趣的区域(ROI)与预定义的形状和大小是手动在求和辐射图像左右striata(广场;0.07厘米3每个)和小脑(矩形;0.1厘米3)提取时间曲线(tac)的引导下,CT和老鼠大脑解剖学27]。

2.5。扩展Patlak分析

动力学分析使用一个内部管道在MATLAB版本R2020a(美国马MathWorks)。扩展Patlak图形分析是用来确定速率常数 (最低1),它提供了一个估计的速度(18F] -FDOPA纹状体吸收及其后续转换成(18F] -fluorodopamine ([18F)多巴胺或(18F] fda)。 是流入速率常数的修改版本 (最低1),考虑一个估计 (最低1),信号从系统中删除的速度由于新陈代谢的18F] fda,如前所述22,28- - - - - -31日]。总之,外围地管理(18F] -FDOPA穿越BBB被分成striatal-projecting多巴胺神经元和由AADC转换成18F] fda,然后将不可逆转地困在脑组织(30.,32]。的速度(18F] -FDOPA都是和转化为[18F] fda作为突触前多巴胺合成能力的指标。这个速率常数称为 当小脑作为参考地区动脉输入函数的地方。之间的比例不可逆转地困放射性示踪剂测定纹状体和自由放射性示踪剂参考小脑地区呈现线性关系,策划与运行时间的比例积分小脑SUV和小脑的越野车,一个函数称为延伸时间。的斜率线性情节所派生的图形Patlak分析(33对应于流入速率常数 。在人类,18F] fda捕获被认为是不可逆转的,两个小时后(18F] -FDOPA政府[32]。啮齿动物有一个更快的代谢率,18F] fda通过代谢失去了在典型的扫描时间(21,22),导致偏离纹状体吸收和拉伸时间之间的线性关系。这可以纠正使用一个扩展Patlak分析,它提供了一个修改涌入速率常数, ,估计的新陈代谢18F] fda的速度损失, 并调整恢复线性关系(24,29日,30.]。

2.6。确定最优窗口 和 参数

准确的估计 参数需要足够的时间数据的采集,以捕获的可逆特性的动力学系统。随后, 确定为偏离线性回归。这使得这两个参数估计敏感的时间范围选择进行分析。建立确定的最佳窗口 和 参数,个人TAC数据,获得ip后放射性示踪剂管理实验1 ( ,获得120分钟)和实验4(天真的集团, ,获得140分钟),通过扩展Patlak分析处理使用不同的开始( )和结束时间( )。对于每个参数,标准偏差(停工) 和 和变异系数(% CV)计算在不同的时间点来确定最小类内变化产生的分析窗口。使用这些措施,优化时间范围进行分析 和 输液后政府以前确定为15 - 120分钟(23];在最近的研究中,改变时间窗的影响在两个参数测试ip管理。

2.7。统计分析

统计测试中进行了使用GraphPad棱镜v9(美国加州La Jolla GraphPad软件)。平均数值的文本表达 ;在图表中,数据显示为 使用溃败的测试数据进行统计离群值, ,为正态分布和测试使用Kolmogorov-Smirnov测试决定使用参数( - - - - - -测试)或非参数测试;没有统计离群值确定,所有数据显示一个正态分布。斜坡SUVR曲线使用简单线性回归分析进行了比较。统计测试图传说中指定文本和使用。

3所示。结果

3.1。实验1:[18F] -FDOPA纹状体吸收后的小鼠大脑相似i.p。或者注射。放射性示踪剂注入
3.1.1。放射性示踪剂吸收的比较

动物的重量扫描组之间没有显著差异(i.p。 ;注射。 ; , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)。然而,剂量注射输液组低于在ip组由于更加严格的注射卷使用静脉输液管理(i.p。 ;注射。 ; , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)。

tac显示不同的吸收动力学的18根据注射方法(F) -FDOPA放射性示踪剂的数字1(一)和1 (b))。无论是方法显示标准吸收差值(SUV)的左派和右派之间的放射性示踪剂striata (Str)(注射。 , ;i.p。 , ;配对的双尾 - - - - - -测试)。时间达到最高水平的放射性示踪剂诱捕在纹状体(SUV峰)略推迟后腹腔注射(图1 (b)相比),静脉输液注射(图1(一)),但这并未达到统计学意义(注射。 ;i.p。 ; , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)。纹状体SUV峰值水平减少ip后注射比输液注射(SUV峰,四, ;运动型多功能车峰、IP, ; , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)。

(一)
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(b)
(b)
(c)
(c)
图1
时间曲线和SUVR显示放射性示踪剂注入方法的效果(18随着时间的推移F] -FDOPA吸收和损失。(a, b) TAC的SUV (18F] -FDOPA活动随着时间的推移,在纹状体(蓝圈),左侧纹状体(绿色方块),小脑(红色三角形)静脉((a)注射。 )或腹腔内(i.p (b)。 )管理。价值观是指 (c) SUV。比(SUVR)之间的纹状体(Str)和小脑(Cer)随着时间的推移,静脉输液或ip后注入。虚线显示最佳线性回归。值是

在小脑(Cer)绑定的放射性示踪剂被认为是特异性的,动力学是高度可逆的,冲刷后开始在更早的时间点放射性示踪剂交付与纹状体:这两种方法,小脑SUV峰了明显早于纹状体越野车吗峰(注射。Cer, ,注射。Str, , , ;i.p。Cer, ,和i.p。Str, , , ;未配对的双尾 - - - - - -测试)。此外,小脑越野车峰后来达到了显著后ip管理比静脉输液管理(注射。Cer, ,i.p。Cer, , , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)。小脑的活动水平明显低于峰值在纹状体两种方法(注射。:越野车峰,Cer, ,运动型多功能车峰,Str, , , ;i.p。运动型多功能车峰,Cer, ,运动型多功能车峰,Str, , , ;未配对的双尾 - - - - - -测试)。没有小脑SUV的显著差异峰这两种方法之间的值( , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)。

纹状体和小脑SUV (SUVR)随着时间的推移,对这两种方法在图所示1 (c)。尽管减少整体SUVR值ip管理后,没有显著差异斜率的线性适合SUVR(10 - 120分钟计算)之间的两种方法(注射。、边坡 , ;i.p。slope , ; , )。

所有小鼠受到一个(18F] -FDOPA扫描ip注入放射性示踪剂( )一个不起眼的复苏,使纵向研究的重用。

3.1.2。分析窗口的影响 和 参数

的变化 和 在Patlak i.p分析。管理(18F] -FDOPA tac显示修改流入速率常数 和损失速率常数 ,以及每组内差异,改变在响应分析窗口(数据的变化2(一个)和2 (b))。 和 不能确定分析窗口长度的30分钟或更少,在这种情况下,估计 将基于4或更少点确定的线性范围Patlak阴谋。变异系数比例(% CV)的 和 参数减少而增加 ,最少的社会团体内部的变异性的分析窗口15 - 120分钟( 和 ,)(%的简历 ,24.4%;%的简历 ,26.4%;数据2 (c)和2 (d))。一致,这时窗口,停工的 和 最低(图2(一个)和2 (b)),表明样品的最大程度的一致性。这是相同的分析窗口输液管理优化(18F] -FDOPA在以前的工作23]。

(一)
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(d)
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(e)
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(f)
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(h)
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图2
不同的影响 和 在 和 价值观和intersample可变性ip后放射性示踪剂管理。从tac (a, b)值计算后ip放射性示踪剂管理局( )扩展Patlak分析 (一)和 (b)与变量 ( - - - - - -轴), (60分钟:红色三角形;第90分钟:蓝色的开放广场;和120分钟:黑色圆圈)。值是 (c, d) %的简历 (c)和 (d)与变量 和 。(情况)(模拟),但显示出不同的效果 ( - - - - - -轴) (e)和 (f)结果值和金丝%的简历 (g)和 (h)使用 120分钟(黑色圆圈)或140分钟(绿色方块)。

由于缓慢吸收动力学ip后放射性示踪剂管理,导致短时间窗的估计 ,我们在一个单独的数据集验证( 天真的动物)是否延长扫描时间,因此分析窗口用于估计 和 Patlak分析扩展到140分钟可以进一步减少的类内变化 和 。一组有限的评估 显示在一个值 140分钟,类内变化和%的简历的变化不太敏感 比在使用 120分钟,20 - 140分钟的分析窗口产生稍微减少可变性相比15 - 120分钟(%的简历 ,19.1%;%的简历 ,19.7%;数据2 (e)- - - - - -2 (h))。因此,分析窗口选择20 - 140分钟的扫描数据的分析获得了140分钟后ip管理(18F] -FDOPA,而分析窗口的15 - 120分钟被选为最优数据集收购了120分钟。

3.2。实验2:受试比较没有放射性示踪剂的影响政府的路线 价值

老鼠接受了两个扫描时,第一个扫描后ip管理(18F] -FDOPA第二扫描后静脉输液管理放射性示踪剂,与扫描之间的间隔至少12天。动物没有显著差异在连续扫描(i.p重量。首先扫描, ;注射。第二次扫描, ; , ,配对的双尾 - - - - - -测试)或注射剂量(i.p。首先扫描, ;注射。第二次扫描, ; , ,配对的双尾 - - - - - -测试)。

没有明显区别的意思 来自这两种方法中(图3(一个);i.p。 ;注射。 ; , ,双尾配对 - - - - - -测试),变异系数相当(i.p。,19.6%;注射。18。4%). Likewise, there was no difference in 来自方法(i.p。 ;注射。 ; , ,配对的双尾 - - - - - -测试;% i.p简历。,23。1%; %CV i.v., 17.0%; data not shown). Comparison of the methods by a Bland-Altman plot (Figure3 (b))显示的偏差 对ip管理;然而,这一发现并没有显示一致的偏见。然而,扫描的顺序并不平衡,这是一个限制这个实验。

(一)
(一)
(b)
(b)
图3
Within-animal的比较 结果值。(一) 计算使用15 - 120分钟的TAC和扩展Patlak分析。值是 ; ;ns:不重要,搭配双尾 - - - - - -测试。(b)的比较 结果使用Bland-Altman情节估计偏差值。虚线表示95%的协议。
3.3。实验3:两次试验法的纹状体多巴胺合成能力的可靠性验证使用i.p。政府的18F] -FDOPA纵向研究

老鼠接受了两个扫描后ip管理(18F] -FDOPA,之间的间隔2天扫描。连续扫描,动物之间没有显著差异的重量(第一次扫描, ;第二次扫描, ; , ,配对的双尾 )或注射剂量(第一次扫描,0.64 + 0.12兆贝可/ g;第二次扫描, ; , ,配对的双尾 - - - - - -测试)。

没有明显区别的意思 为后续扫描(图4;测试中, ,重新测试, ; , ,配对的双尾 - - - - - -测试),虽然变异系数降低了重新测试扫描(测试,27.3%;重新测试,13.7%)。同样,没有差别 来自方法(测试, ;重新测试, ; , ,配对的双尾 - - - - - -测试;% CV测试,33.3%;%的简历重新测试,18.3%;数据未显示)。使用双向混合模型与绝对的协议,组内相关系数(ICC) 是0.515,这说明一个温和的两个数据集之间的相关性(34]。同样,绝对变化百分比(% VAR)表示温和的可靠性( )。


图4
两次试验法的可靠性 结果值。 计算使用15 - 120分钟的TAC和扩展Patlak分析。值是 ; ;ns:不重要,搭配双尾 - - - - - -测试。
3.4。实验4:提升多巴胺合成能力后Subchronic氯胺酮可以复制使用i.p。或注射。18F] -FDOPA管理

值在天真的动物(Ctrl)与动物收到subchronic克他命政府(刃)比较单扫描后使用ip或注射。18F] -FDOPA管理。之间没有显著差异治疗组动物体重(天真, ;尿酮体, ; , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)或注射剂量(天真, ;尿酮体, ; , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)。

显著增加 之后subchronic克他命政府与天真的动物相比,使用ip管理局(图5(一个)Ctrl, ,尿酮体, ; , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)或静脉输液管理(图5 (b)Ctrl, ,尿酮体, , , )。这两种方法的区别和巨大的影响大小(i.p观察。:科恩 ;注射。Cohen’s )。纹状体和小脑的斜率SUVR后ip管理放射性示踪剂在ketamine-treated动物相比显著增加(图天真的动物5 (c))(天真,斜率 , ;尿酮体、边坡 , ; , )。显著增加 之后subchronic克他命政府与天真的动物相比,使用静脉输液管理(Ctrl, ,尿酮体, ; , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)。但是没有显著增加 使用我的观察。p管理局(Ctrl, ,尿酮体, ; , ,未配对的双尾 - - - - - -测试)由对照组相对更高 价值。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图5
subchronic克他命的影响政府对多巴胺合成能力衡量的两条不同的路线18F] -FDOPA管理。(a, b) 计算使用(a) 20 - 140分钟的TAC和扩展Patlak分析ip管理或(b)后15 - 120分钟后TAC的输液管理(18F] -FDOPA天真(Ctrl)或ketamine-treated(刃)动物。值是 ; (Ctrl, i.p。;尿酮体、i.p;刃,注射。)或 (Ctrl,注射。); , ,未配对的双尾 - - - - - -测试。随着时间的推移(c) SUVR Ctrl或刃后动物和ip管理(18F] -FDOPA。虚线显示最佳线性回归。值是

4所示。讨论

在目前的研究中,我们评估使用ip管理(18F] -FDOPA相比,静脉输液管理在小鼠纹状体多巴胺合成能力的评估。我们的数据表明,ip管理是一个方法,让优秀的纹状体放射性示踪剂,用温和的两次试验法的可靠性(34),类似的结果值相比静脉输液管理、快速并不起眼的复苏的动物成像后,使纵向研究和within-animal比较。重要的是,使用i.p。18F] -FDOPA政府,我们可以复制先前测量增强多巴胺合成hyperdopaminergia[的小鼠模型24]。我们的研究结果与以前的研究一致在啮齿动物18F-sodium氟化物(18F-NaF)和18F-fludeoxyglucose (18F-FDG)放射性示踪剂显示出类似的结果之间的静脉输液和ip管理路线35,36]。

我们应用一个扩展Patlak分析测定多巴胺的合成能力i.p之后。18F] -FDOPA政府在老鼠身上,表明两种 和修改后的流入速率常数 是敏感分析的开始和结束时间窗口。的推导 依赖于估计的 ,所以使用提供的分析范围,最一致的估计 也产生最少的变量的估计 。以前,霍尔顿等人在非人灵长类动物,在一个更长的扫描时间(结束时间240分钟) 参数是不敏感的开始时间(29日]。较长的扫描时间,有更多的数据来获得一个精确的衡量 。同样地,我们发现延长扫描时间从120到140分钟的敏感性降低 和 的变化 (图2)。由于维护的复杂性小鼠麻醉后一段时间内,进一步延长扫描时间是不可取的,尤其是当恢复成像后的动物。在目前的研究中,我们发现,20 - 140分钟的分析窗口提供最低的类内变化在时间范围(%的简历进行测试 ,%的简历 ,数据2 (g)和2 (h))。相比这是一个轻微的增加到11%在180分钟的扫描时间,老鼠的放射性示踪剂注入静脉输液的尾巴(22]。正如所料,用较短的扫描长度(120分钟),类内变化在我们的研究中增加到超过40%(数据2 (c)和2 (d));如此高的变化可能会限制使用这个方法来研究只有非常大的群体间的尺度效应。

相似的组间差异报告,未来的老鼠研究使用扩展Patlak分析需要组大小至少10检测尺度效应的大小相等的效果我们发现氯胺酮( )> 90%的力量。这可以减少 为研究两个试测量是可行的;因此,ip管理(18F] -FDOPA可以支持的减少数字在啮齿动物PET成像研究。

在目前的研究中,我们使用了一个群居饲养近交品系的小鼠减少会促进个体差异性的影响和提供更大的分辨率不同的分析开始和结束时间,以及支持再现性在两次试验法的可靠性研究的受试比较ip和静脉输液管理18F] -FDOPA。在我们的研究中获得的类内变化(19%)略高于中看到人类[18F] -FDOPA PET成像研究中,变化的地方 在整个纹状体是10%,6 - 12%的范围内纹状体条件(37]。同样,两次试验法的可靠性( 和 )在我们的研究有点低于报道人类( 和 在人类纹状体)[37]。这些差异可能反映了人类更大的纹状体的大小,从而导致更高分辨率的图像,使ROI的正确位置比老鼠更可靠,重现性好。然而,国际刑事法庭在老鼠表示温和的可靠性(34),支持这种方法的使用。

据我们所知,我们是第一批申请延长Patlak分析小鼠扫描与18F] -FDOPA,尽管其他人使用了放射性示踪剂在老鼠来衡量整体放射性示踪剂放射性示踪剂注入后绑定在一个预定义的时间点(38- - - - - -40]。虽然这些研究显示放射性示踪剂增加绑定在纹状体与其他大脑区域相比,这个参数没有被评估的可靠性研究。使用Patlak动力学建模分析的一个主要优势是,结果价值观直接对应用于人类[18F] -FDOPA PET成像(10,41]。SUVR是另一个代理措施,已被用于测量多巴胺合成能力在人类42]。我们的数据提供了一个初步迹象表明,该输出值也可以被用来作为替代 在多巴胺功能的评估使用18F] -FDOPA PET成像和ip放射性示踪剂管理在老鼠(图5 (c))。

的 价值观决定了我们的方法,静脉输液和ip方法,类似于老鼠可比参数确定(43)和人(44,45在先前的研究,但它已经确定订单低于在非人灵长类动物30.,31日]。没有比较研究在老鼠身上除了早先出版集团,他们是最有可能与物种的测量(23]。一个方法论的考虑18F] -FDOPA PET扫描在啮齿动物COMT的管理需要和AADC抑制剂防止周边放射性示踪剂,主客体之间的代谢变化的吸收抑制剂构成的变化数据。这些抑制剂的腹腔内注射前腹腔注射放射性示踪剂可能会引入额外的变化比静脉注射放射性示踪剂吸收。大表面积的腹膜膜艾滋病快速吸收;然而,放射性示踪剂主要是将运送到体循环通过肝门静脉途径(46]。其他drug-metabolising酶分解不扮演重要角色的二羟基苯丙氨酸(47),因此,它的大脑动力学是适合我们的研究。外围抑制剂也用于人类[18F] -FDOPA成像,支持这种方法在小鼠体内的转化价值(3,6]。

重要的是,使用ip管理(18F] -FDOPA和在一个独立队列使用静脉输液管理,我们可以复制前面观察小鼠接受subchronic政府增加多巴胺合成率的克他命(24]。一个潜在的限制对氯胺酮的影响的研究是控制动物没有收到控制注射,与ketamine-treated动物。因此,设计不能消除歧义是否注射氯胺酮或导致差异。然而,研究Kokkinou et al。24注射生理盐水作为控制条件,找到一个与氯胺酮组差异显著,表明缺乏控制注射对照组不太可能解释我们的发现。这些结果提供了进一步的证据表明,氯胺酮对多巴胺信号的规定的影响。此外,高重现性的影响支持使用subchronic氯胺酮在小鼠hyperdopaminergia创建一个模型作为代理的多巴胺信号异常与精神疾病有关15]。此外,SUVR小脑与ip低于静脉输液可能意味着ip的方法不太敏感的检测模型减少多巴胺合成能力,尽管这种影响可能会抵消较低的可变性与ip相对于注射。研究使用模型减少多巴胺合成需要评估这个能力。它也是值得注意的意思 值在实验2中类似实验4中氯胺酮暴露组。这可能是一个人工制品的小样本实验2但也可以反映群体差异,强调纵向成像的价值。

5。结论

总之,我们已经表明,腹腔内管理(18F] -FDOPA提供可靠的突触前测量多巴胺合成能力相似的价值观同静脉注射。我们还表明,氯胺酮提高多巴胺合成能力,扩展先前的研究结果显示在一个独立的动物。Subchronic谷氨酸受体拮抗使用其他药理干预还显示提升多巴胺合成能力和消除18F] -FDOPA啮齿动物和人类因此支持我们的研究结果(44,48]。我们的ip管理模型的发现是一致的高架多巴胺合成能力,而对照组高 在ip模型可能被遮挡的分解代谢的差异,因此,还需要进一步的研究。然而,这必须提到克他命模型模拟结果与分解代谢和消除[18 f] -FDOPA在精神分裂症患者的大脑45]。应用该方法在老鼠身上将允许纵向研究小鼠模型,评估基因的影响,药物和环境变化对多巴胺系统。within-animal比较的可能性,使得动物数量的减少,从而支持道德标准在动物研究尽可能减少使用动物。突触前的方法允许平移测量多巴胺功能,从而提供一个重要的工具在理解的因素最终可能发挥作用在几个神经和精神疾病以及支持新药理治疗方法的发展。

数据可用性

生成的数据集和/或分析在这项研究中,以及在目前的研究中,使用的所有代码都可以从相应的作者在合理的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突,关于这篇文章的出版。

作者的贡献

Els F哈尔和bloom Natesan贡献同样这项工作。

确认

这项工作是支持由英国医学研究理事会(MRC) (MC_A656_5QD30_2135哦,MC-A654-5QB40 DJW)和威康信托(094849 / Z / 10 / Z哦)。MV MIUR支持,意大利教育部门,根据计划“优秀部门”(232/2016);威康信托基金会的数字奖(215747 / Z / 19 / Z);国家健康研究所和生物医学研究中心伦敦南部与马氏NHS信托基金会和伦敦国王学院。我们愿意承认莎朗·阿什沃思(生物业务经理,Invicro)和尼古拉斯·普雷斯顿(磁共振物理学家,Invicro)研究提供支持。