综述：肥胖和糖尿病中脑葡萄糖代谢的测量

这篇综述系统阐述了PET（正电子发射断层扫描）和MRS（磁共振波谱）技术在研究肥胖与糖尿病对脑葡萄糖代谢影响中的应用，重点分析了血糖（hyperglycaemic/hypoglycaemic clamp）和胰岛素（hyperinsulinaemic clamp）调控下脑葡萄糖摄取（BGU）、三羧酸循环通量（VTCA）等关键代谢参数的变化，揭示了代谢疾病中脑能量代谢的异常特征。

引言

糖尿病和肥胖通过胰岛素抵抗、神经炎症等机制显著影响脑结构、功能和代谢，增加认知障碍风险。作为人体耗能最高的器官，脑消耗全身20%-60%的葡萄糖，其代谢异常与疾病进展密切相关。动物模型难以模拟人脑复杂性，因此结合神经影像技术（如PET、MRS）的临床研究成为关键手段。

PET和MRS方法学概述

PET成像 通过放射性标记葡萄糖类似物（如[¹⁸F]FDG）动态监测脑葡萄糖代谢率（CMR_glc），需校正集总常数（LC）以反映内源性葡萄糖利用。Patlak模型和FUR（分数摄取比）简化了计算，但血浆葡萄糖浓度和LC的准确性至关重要。

MRS技术 中，¹H MRS可检测脑内葡萄糖浓度，而¹³C MRS结合稳定同位素标记能追踪TCA循环通量（V_TCA），区分神经元与星形胶质细胞代谢差异。新兴的氘代谢成像（DMI）和化学交换饱和转移（glucoCEST）技术为肿瘤和代谢疾病研究提供了新视角。

外周与脑葡萄糖水平的关联

健康人和1型糖尿病患者中，血浆与脑葡萄糖浓度呈线性关系（图2）。超糖钳实验显示，血糖升至10-18 mmol/L时，脑葡萄糖浓度同步上升；而肥胖和2型糖尿病患者此反应减弱，提示脑葡萄糖摄取受损。

血糖与胰岛素调控下的脑代谢特征

低血糖研究 显示，血糖降至3 mmol/L时，脑通过增加葡萄糖类似物摄取维持能量供应，但1型糖尿病患者的CMR_glc调节能力可能因低血糖频发而受损。

高血糖研究 结果存在争议：¹³C MRS发现葡萄糖氧化率仅轻微上升，而FDG PET显示运输速率下降但总CMR_glc不变，提示高血糖可能优先激活非氧化代谢途径。

胰岛素作用 在健康人中不明显，但胰岛素抵抗个体在高胰岛素钳夹中表现出CMR_glc升高，暗示中枢胰岛素敏感性改变可能驱动代谢异常。

结论

多模态神经影像证实，代谢疾病中脑葡萄糖代谢的动态平衡被破坏，尤其肥胖和2型糖尿病患者的脑葡萄糖摄取和利用效率显著降低。未来需结合标准化分析流程，进一步探索胰岛素抵抗对脑能量代谢的影响机制。