Quantitation of brain metabolism in humans using PET-FDG: levels and limitations

Doktordisputatsen omfatter otte originalarbejder og en oversigt. Studier er udført i forbindelse med kandidatstipendium i perioden 1989-1994 og senere sideløbende med klinisk uddannelse på Neurobiologisk Forskningsenhed, Righospitalet.

Studierne omfatter in vivo-bestemmelse af hjernens glukosestofskifte (CMRglc ) i hvile og under forskellige fysiologiske betingelser. CMRglc korrelerer til graden af neuronal aktivitet og giver vigtig information om hjernens metaboliske niveau. Med anvendelse af positronemissiontomografi (PET) og den radioaktivt mærkede glukoseanalog fluoro-deoxyglukose (FDG) kan man bestemme den regionale glukoseomsætning (rCMRglc ). PET-FDG-teknikken kræver dog kendskab til omregningsfaktoren mellem hjernens FDG og glukoseoptagelse, den såkaldte lumped constant (LC). LC kan udtrykkes som en kombination af to ratioer: ratioen mellem FDG- og glukose-blod-hjerne-barriere-transport og ratioen mellem fosforylering af FDG og glukose til hhv. FDG-6-P og G-6-P. Et studie bestemmer transportratioen og anvender denne til individuel bestemmelse af LC ud fra FDG-tids-aktivitets-kurver i blod og hjerne. I yderligere to metodestudier påvises det, at LC tidligere har været underestimeret på grund af metodologiske fejl og at den globale CMRglc dermed har været overestimeret. Ud fra teoretiske overvejelser varierer LC med variationer i glukosekoncentrationen i blodet, og individuel estimering af LC synes nødvendig ved fysiologiske tilstande, der afviger fra normal hviletilstand. Tre studier beskæftiger sig med adaptation af CMRglc . Efter 3,5 dages faste findes en øgning i blod-hjerne-barriere-transporten af glukose, mens fosforyleringen af glukose hæmmes på grund af samtidig forbrænding af ketonstoffer. Dette skift i hjernens kulhydratstofskifte synes at ske så snart ketonstoffer forefindes i blodbanen i tilstrækkelig mængde: Ved akut hyperketonæmi ses således samme skift til ketonstofforbrænding som under faste. I et studie konkluderes det endvidere at insulin ikke har virkning på blod-hjerne-barriere-transport af glukose og på hjernens totale stofskifte, men at insulin tilsyneladende omfordeler glukosen i hjernevævet mellem de inter- og intracellulære rum. I modsætning til hypoglykæmi findes der ingen holdepunkter for adaptation af blod-hjerne-barriere-transport og metabolisme af glukose ved akut eller kronisk hyperglykæmi. Det konkluderes, at tidligere PET-FDG-studier har overestimeret den globale CMRglc . Endvidere påvises ændringer i transport og omsætning af glukose ved forskellige fysiologiske tilstande og endeligt, at bestemmelse af hjernens glukosestofskifte med PET-FDG bør ledsages af samtidig bestemmelse af LC.