科学家们使用正电子发射断层扫描（PET）结合用于治疗肌萎缩侧索硬化症（ALS）的药物依达拉奉，以检测导致脑损伤的氧化应激，为检测神经系统疾病提供了明确的途径。
正电子发射断层扫描（PET）是一种用于诊断癌症等疾病的核成像技术。来自圣犹达儿童研究医院的科学家们在此技术方面的创新进展增强了该技术检查神经系统疾病迹象的能力。研究人员重新利用了抗氧化剂依达拉奉作为探针，与中枢神经系统的PET成像结合使用。通过这一技术，研究人员可以检测导致脑损伤的氧化应激，为检测神经症状提供了明确的路径。研究结果今天发表在《自然生物医学工程》上。
神经退行性疾病，如ALS和阿尔茨海默病，通常通过物理症状进行诊断，而此时治疗往往已为时已晚。反应性氧氮物种（RONS）是一组具有化学反应活性的分子，在细胞信号传递和生长中发挥着重要作用。然而，RONS的积累会导致氧化应激，从而造成组织损伤和功能障碍。氧化应激与影响大脑和中枢神经系统其他部分的疾病和状况相关，导致神经退行性变。通过非侵入性成像技术检测氧化应激有可能提前更早地转变ALS和阿尔茨海默病等疾病的诊断及治疗，从而使这种护理更具益处。
自由基爆发有助于跟踪脑损伤的发生
除了神经退行性疾病，氧化应激也是许多其他神经疾病的一个因素，如中风。在这种情况下，伤害不仅仅来自最初的损伤。
“最主要的神经损伤来自随后的二次损伤，这通常源于免疫反应，”主笔作者、圣犹达放射学部门的Kiel Neumann博士解释道。“免疫反应的一部分是反应性氧和氮物种的爆发，有时称为氧化爆发。”
在氧化爆发下释放的反应性化学物质包括羟基和过氧基自由基，这些短命的化学物质在数量较大时可以成为一系列氧化损伤的引爆器。依达拉奉作为抗氧化剂，自然与RONS相互作用，从而使Neumann推测该药物可以被重新利用以增强成像效果。Neumann的团队对依达拉奉进行放射性标记，用放射性同位素替代分子中的原子，以便他能够跟踪药物的运动和分解。当给药时，放射性标记的药物释放亚原子粒子，称为正电子，这种数量通常不会被察觉，除了通过PET扫描，会照亮药物积聚的区域：与RONS的积累相伴随。
“成像的目标是促进对比度，因此我们希望有一些快速与目标结合并快速清除的物质，这样你就可以立即看到你的目标，”Neumann解释说。“这药物独特的地方在于，当它与氧化应激反应时，发生巨大的结构和极性变化，从而保持在细胞内并促进对比度。”
该药物以微小剂量结合RONS的卓越能力意味着它非常适合PET成像，同时仍然可以在标准剂量下用作抗氧化治疗——一种诊断与治疗的双重攻击。“我们的诊断测试材料的量在纳克到微克的量级，因此身体甚至都不知道它的存在，”Neumann说道。
“最终，我们的目标是利用这一技术对临床护理产生影响。使用这项技术进行临床疾病管理的治疗干预是未来的发展方向。”
