阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)是最常见的神经退行性疾病，迄今为止，AD的病因和发病机制尚未完全阐明，目前对AD的诊断主要借助于心理量表，其确诊依赖于神经病理检查，由于活检对患者具有创伤性，不易被患者及家属接受，故绝大多数患者最终只有经尸检才能确诊，目前尚无生前无创性确诊方法。老年斑(Senile plaque，SP)与神经原纤维缠结（Neurofibrillary tangle，NFT）是AD的两大神经病理学改变，其NFT的含量与AD患者的临床痴呆程度呈正相关，作为构成NFT的主要成分---异常过度磷酸化的tau蛋白已被公认可作为AD的诊断指标。本研究第一部分通过在大鼠整体使用工具药复制AD样tau蛋白的异常磷酸化和聚积，同时采用功能核磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI)技术测量大鼠不同脑层和脑区脑血氧水平依赖对比(Blood Oxygenation LevelDependent，BOLD)信号，探讨AD样tau蛋白异常磷酸化和聚积与fMRIBOLD信号间的关系，为寻求阿尔茨海默病的神经病理学改变与影像学观测脑功能变化之间的关系奠定基础;第二部分通过MORRIS水迷宫与fMRI技术获得AD样大鼠学习记忆变化与BOLD信号变化的关系，建立一个AD样大鼠的BOLD信号强度的阈值限作为对AD影像学诊断标准。该研究首次探讨反映脑功能的BOLD信号与反映神经细胞结构改变的tau蛋白异常之间的内在联系，对AD样动物模型进行预测，将为AD早期预报提供实验依据。　　第一部分:为寻求阿尔茨海默病(Alzheimers disease，AD)的神经病理学改变与影像学观测脑功能变化之间的关系，本实验将清洁级Wistar大鼠分为假手术组与实验组，分别用生理盐水和反式异丙肾上腺素((-) Isoproterenol，IP)注射于大鼠双侧海马，24小时后，应用功能核磁共振成像（fMRI）技术，测量大鼠海马与皮质区域脑血氧水平依赖对比(BOLD)信号（脑功能的指标之一，反映氧消耗和脑血流的变化）。成像结束后，应用磷酸化依赖的Tau蛋白抗体作免疫组织化学检测。结果显示:　　1.IP组大鼠海马和皮质区域BOLD信号较假手术组低:　　在经海马、齿状回互包平面额皮质Ⅰ区、额皮质Ⅱ区、CA1、CA4及齿状回区的BOLD信号明显减弱;在经结节、乳头体交界平面额皮质Ⅰ区、额皮质Ⅱ区、皮质后肢区、顶皮质Ⅰ区、颞皮质Ⅰ区、CA1、CA2及CA3区的BOLD信号明显减弱;在经乳头体前核平面顶皮质Ⅰ区、颞皮质Ⅰ区及CA3区的BOLD信号明显减弱。提示IP组大鼠在上述脑区的脑氧消耗和脑血流显著低于正常水平。　　2.IP组大鼠海马和皮质区域tau蛋白PHF-1和12e8显色增强，海马皮质区域tau蛋白tau-1显色减弱:　　选用识别tau蛋白特异性磷酸化位点的抗体，免疫组织化学结果显示:(1)IP组大鼠海马CA1、CA2、CA3、CA4及齿状回区和大脑皮质12e8和PHF-1显色较假手术组明显增强，提示IP组大鼠海马和皮质区域tau蛋白Ser-262/Ser-356(12e8)，Ser-396/Ser-404(PHF-1)位点过度磷酸化;(2) IP组大鼠海马CA1、CA2、CA3、CA4及齿状回区tau-1显色减弱，特别是CA1、CA2区明显减弱，提示IP组大鼠海马区域tau蛋白Ser-198/Ser-199/Ser-202位点过度磷酸化;　　3.IP组大鼠在海马和皮质区域BOLD信号减弱与tau蛋白磷酸化增强出现的位置一致，呈一定程度的负相关:　　(1)海马CA1、CA2、CA3、CA4及齿状回各区BOLD信号减弱，相同区域tau蛋白在12e8、PHF-1和tau-1表位磷酸化程度异常增高，二者呈负相关，即氧消耗和脑血流愈低，tau蛋白磷酸化程度愈高;(2)大鼠脑颞皮质Ⅰ区、顶皮质Ⅰ区、额皮质Ⅰ区、额皮质Ⅱ区的BOLD信号亦减弱，相同区域tau蛋白在12e8和PHF-1表位的磷酸化程度异常增高，提示上述皮质区域氧消耗和脑血流与相同区域tau蛋白12e8和PHF-1表位的AD-样异常过度磷酸化程度亦呈负相关。　　本研究在国内外首次探讨fMRI反映的脑功能变化与AD样神经病理学改变的关系，结果提示大鼠AD样tau蛋白磷酸化程度与脑氧消耗和脑血流密切相关，显示了fMRI在AD临床诊断中的潜在价值。　　第二部分:为进一步探讨对AD早期诊断的潜在方法，建立一个BOLD信号强度的阈值限作为对AD样大鼠的影像学诊断标准，我们研究了静息自旋-自旋弛缓时间T2*信号与tau蛋白过度磷酸化及空间记忆缺失的关系。本研究在大鼠双侧海马注射反式异丙肾上腺素((-) Isoproterenol，IP)，通过免疫印迹方法和Morris水迷宫方法检测并确立AD样tau蛋白过度磷酸化及空间记忆缺失的大鼠模型，应用功能核磁共振成像脑血氧水平依赖对比信号获得静息T2*信号。分析结果显示:　　1.IP诱导大鼠AD样学习记忆缺失　　经过一个星期的Morris水迷宫训练后，所有大鼠均能在10秒以内寻找到平台，亦即潜伏期在10秒以内。接着这些大鼠被随机分成2组，分别于大鼠双侧海马注射IP与生理盐水。术后24小时后重新进行Morris水迷宫测试，获得注射IP与生理盐水后的大鼠寻找平台的潜伏期，反映其空间记忆保留能力(memory retention)。结果显示:(1)与术前相比，注射生理盐水组大鼠寻找平台的潜伏期没有显著变化[(10.44±5.78)s vs.(6.74±2.37)s，P=0.14];(2)与术前相比，IP处理大鼠寻找平台的潜伏期显著延长[(49.83±8.65)s vs.(6.55±2.42)s，P＜0.01];(3)与注射生理盐水组大鼠相比，IP处理大鼠寻找平台的潜伏期显著延长[(49.83±8.65)s vs.(10.44±5.78)s，P＜0.01]。大鼠游泳路径结果显示:所有大鼠术前和假手术组术后的搜寻平台路线没有太大差异，均为直线型寻找策略搜寻平台，而IP组大鼠显得较为随意，属于随机型搜索策略;　　2.IP诱导AD样tau蛋白过度磷酸化　　免疫印迹的结果显示:(1)识别总tau的抗体R111e没有显示在IP注射后有改变，说明总tau未发生变化;(2)经R111e校正后，tau-1作为识别Ser199/S er202位点非磷酸化的tau蛋白抗体，与对照组大鼠相比，IP大鼠tau-1的相对灰度明显降低(P＜0.05)，亦即表明其磷酸化程度显著增加;(3)经R111e校正后，PHF-1作为识别Ser396/Ser404位点磷酸化的tau蛋白抗体，与对照组大鼠相比，IP大鼠PHF-1的相对灰度明显增高(P＜0.01)，亦即表明其磷酸化程度显著增加。这些结果提示:注射IP能诱导tau蛋白在Ser396/Ser404(PHF-1)和Ser199/Ser202(tau-1)位点过度磷酸化;　　3.静息T2*信号预报AD样行为学变化　　通过水迷宫实验获得大鼠寻找平台潜伏期的变化，用统计T值反映fMRI BOLD信号改变（静息T2*信号），经一个简单的线性回归方程来分析二者的关系，回归方程的灵敏度可以作为AD样动物模型的BOLD信号变化的统计推断的检测域值。结果显示潜伏期的范围在31.33-55.23秒（置信度为99％）。最小潜伏期为31.33秒，对应的统计值T为32.62。32.62作为敏感的静息T2*信号阈值，即BOLD信号强度的阈值限可以鉴别IP大鼠与正常大鼠。　　本研究结果提示:静息T2*信号可作为具有AD样行为学及病理学改变的动物模型预报的一个无创性定量标记指标。本研究亦为临床无创性确诊AD提供了实验依据。