实时剪切波弹性成像对乳鼠海马神经元突触可塑性和学习记忆的影响及机制研究

With 2D-Shear Wave Elastography (2D-SWE) imaging technique being widely used in the clinical practice, some researchers have applied this technique in the evaluation of neonatal brains. Compared with acoustic radiation force impulse imaging(ARFI) technique, the acoustic power of 2D-SWE is much lower. However, the immediate and long-term impacts of dynamic radiation force exposure on the neonatal central nervous system remain unknown. In our previous study, we found that the expression of p-PKCa was affected when the scanning lasted for over 10 minutes, and the P13K/AKT/mTOR pathway was disturbed when the scanning lasted for more than 30 minutes. Although these injuries may be self-repaired as the mice grew, the potential impairments on cognitive and neurological functions might be irreversible. Synaptic plasticity is the basis of learning and memory, and is regulated by mTOR. To determine the reasonable scanning duration and provide experimental evidence for the clinic, it is of great importance to explore the effects of 2D-shear wave elastography on synaptic plasticity, learning and memory of neonatal mice.

随着声辐射力弹性成像技术在新生儿颅脑疾病的诊断中逐渐开展，其安全问题也开始引起重视。虽然与声辐射力脉冲弹性成像(ARFI)技术相比，剪切波弹性成像(SWE)技术探头的输出能量更小，已得到广泛应用，但该技术应用于新生儿颅脑检查的安全性仍有待考证。我们在前期研究中发现持续的剪切波弹性成像仪的照射会引起C57乳鼠脑组织中p-PKCa蛋白水平减低，且PI3K/AKT/mTOR信号通路的传导也会受到干扰。虽然这种改变在小鼠长至成年后会恢复到正常水平，但是其在新生儿期的表达改变和传导抑制对神经元或其功能的损伤也许是不可逆的。突触可塑性是学习记忆的重要基础，而该过程受雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的调控。因此，进一步研究该技术可能会对新生小鼠海马神经元突触可塑性和学习记忆造成的影响，并初步确定应用该技术对新生儿颅脑进行检查时的相对安全时间范围具有重要意义，可为其在新生儿神经系统的广泛应用提供可行性安全依据。

随着声辐射力弹性成像技术在新生儿颅脑疾病的诊断中逐渐开展，其安全问题也开始引起重视。虽然与声辐射力脉冲弹性成像（ARFI）技术相比，剪切波弹性成像（SWE）技术探头的输出能量更小，已得到广泛应用，但该技术应用于新生儿颅脑检查的安全性仍有待考证。我们在前期研究中发现持续的剪切波弹性成像仪的照射会引起C57乳鼠脑组织中p-PKCa蛋白水平减低，且PI3K/AKT/mTOR信号通路的传导也会受到干扰，而突触可塑性是学习记忆的重要基础，该过程受雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的调控，因此我们在本项目中进一步探索该技术可能会对新生小鼠海马神经元突触可塑性和学习记忆造成的影响。本项目研究发现使用实时剪切波弹性成像仪对乳鼠颅脑持续照射超过10分钟时，在乳鼠颅脑海马区突触机制相关蛋白中，有部分蛋白（包括BNDF、突触素蛋白、NMDAR1、NMDAR2A、NMDAR2B）的表达和基因转录水平受到不同程度的影响，虽然这一改变在照射后24小时会恢复至正常水平，且在小鼠成年后并没有对其学习认知功能产生明显影响，但仍警醒我们在对新生儿颅脑进行弹性成像检查时应将检查时长控制在10分钟以内。以上理论成果为该技术在新生儿神经系统的应用提供了可行性安全依据，拟在3年内申报成果 1 项，并将该成果向临床推广。在本项目的资助下，项目组成员多次参加国际国家级会议，并进行学术交流；共发表论文4篇，其中SCI论著3篇；已培养研究生3名，其中博士研究生2名，硕士研究生1名。