稳态强磁场用户首次报道了30T级强磁场对生物安全和神经行为学的影响
时间 : 2022-04-28     

近期,稳态强磁场实验装置(SHMFF)用户中科院合肥研究院强磁场中心张欣课题组借助SHMFF所属水冷磁体WM5和WM2,利用自主搭建的强磁生物学研究平台,开展了高达33.0 T的稳态强磁场生物安全性和神经行为学影响的研究。在国际上首次报道了30 T级稳态强磁场对健康小鼠的生理安全性以及20 T和30 T级稳态强磁场对小鼠神经行为学影响。相关成果以“Safety evaluation of mice exposed to 7.0–33.0 T high-static magnetic fields”“The Anti-Depressive effects of Ultra-High Static Magnetic Field”“Short- and long-term effects of 3.5–23.0 Tesla ultra-high magnetic fields on mice behaviour”为题,相继发表在核磁共振成像领域国际期刊《磁共振成像杂志》(Journal of Magnetic Resonance Imaging,JMRI)和《欧洲放射学》(European Radiology),并获得国际专家的两篇专文点评和高度评价。  

近年来,高场磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)因具有高分辨率的显著优势而发展迅速。7 T MRI已获批进入临床,21.1 T MRI也成功用于啮齿类动物的实验研究。但20 T以上强磁安全性研究仍然十分缺乏,30 T以上相关研究则处于空白。 

张欣课题组在前期3.5-23.0 T 稳态强磁场生理安全性研究的基础上(Neuroimage 2019),进一步提高了磁场强度并缩短了暴露时间,将健康C57BL/6J小鼠暴露于7.0-33.0 T强稳态磁场中1小时之后常规饲养2个月。发现磁场暴露组小鼠的少数指标略有变化,但均未超出正常范围,大多生化指标、血常规及重要器官的组织形态均无明显改变。同时,在磁场暴露后的2个月之内,通过多种行为学检测发现,稳态强磁场可以提升小鼠社交能力、改善其焦虑情绪,并提高空间记忆力。这种神经认知改善效应也在3.5-23.0 T磁场暴露2小时的健康小鼠的行为学研究中得以体现,并发现这可能与小鼠海马组织中的钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKII)的表达水平升高有关。张欣课题组进一步研究发现7 T稳态磁场可有效缓解抑郁模型小鼠的抑郁症状。这不仅为高场MRI 的发展提供了有力的理论基础和实验依据,也预示着稳态强磁场有望在未来成为一种缓解抑郁的治疗方法。 

日本西门子医疗公司的Hideto Kuribayashi博士和土耳其Karadeniz Technical University的Arif Kamil Salihoglu教授在核磁共振成像领域期刊JMRI上对张欣课题组的强磁生物学研究成果发表了两篇专文点评,高度认可了该团队的研究贡献。他们指出“7 T 磁共振已经被开发并且正在作为研究型设备,这些研究结果为 7 T 以上的超高场磁共振的安全性做出了贡献” “张等人以此为目的的初步研究可以说是令人瞩目且值得钦佩” “张等人的研究可能呈现了一个重要的未来治疗前景展望”(专评文章链接: https://doi.org/10.1002/jmri.27562;https://doi.org/10.1002/jmri.28060)。 

其中,7.0-33.0 T强磁场生理安全性(JMRI 2021a)、神经行为学影响和抗抑郁作用(JMRI 2021b)的研究由张欣课题组工作人员田小飞和博士生吕悦共同完成,3.5 -23.0 T 稳态强磁场行为学研究(European Radiology 2022)由张欣课题组与中科大薛天课题组、中科院深圳先研院鲍进研究员合作完成。 

全文链接:  
https://doi.org/10.1002/jmri.27496 
https://doi.org/10.1002/jmri.28035 
https://link.springer.com/article/10.1007/s00330-022-08677-8

 
依托 SHMFF 开展系列动物实验 
 
国际同行撰写两篇专评