中国科学家实现人体肌糖原高分辨成像，揭示运动后代谢新机制
基于glycoNOE MRI技术，首次在活体中清晰观测骨骼肌糖原动态变化，发现三种典型恢复模式
近日，中国科学院深圳先进技术研究院周洋副研究员团队在国际权威期刊《Nature Communications》发表题为“In vivo imaging of glycogen in human muscle”的研究成果。该研究利用自主研发的糖原rNOE成像方法（glycoNOE MRI），结合5T超高场磁共振平台uMR Jupiter，成功实现人体骨骼肌糖原的高时空分辨率成像，首次在活体水平揭示了运动后肌糖原消耗与补充过程中的复杂空间异质性和动态恢复模式。审稿人评价称：“人体糖原的空间测量是革命性的。” 研究第一作者为别崇雪博士，通讯作者为周洋副研究员，主要合作单位包括约翰斯·霍普金斯大学、厦门大学和利物浦约翰摩尔大学。研究背景：突破“看不清”的技术瓶颈
肌糖原是人体重要的能量储存形式，在静息状态下浓度约为100 mM，通过分解为ATP支持肌肉持续收缩，其代谢速率与运动强度密切相关。过去，¹³C磁共振波谱（MRS）虽能检测体内糖原，但受限于分辨率和灵敏度，难以实现精细定位。2019年，周洋团队提出利用中继核奥氏效应（rNOE）放大糖原信号，命名为glycoNOE，为高分辨率成像开辟新路径。本次研究在此基础上，首次将该技术应用于人体，部分解决了糖原“看不清”的难题，实现了毫米级空间分辨率与分钟级时间分辨率的在体成像。研究方法与关键发现
发现一：建立5T环境下高分辨肌糖原成像方法研究团队在5T磁共振系统中开发了基于glycoNOE MRI的人体肌糖原定量成像流程。通过体外仿体实验校准糖原信号与浓度关系，并去除水饱和和磁化转移背景干扰，在-1 ppm处清晰捕捉到glycoNOE信号。采用两阶段多池洛伦兹拟合进行定量分析，绘制出肌糖原浓度图谱。结果显示，16名健康受试者小腿肌糖原分布均匀，平均浓度为99 ± 13 mM，重复扫描验证了方法的稳定性与精确性（图1）。
图1. 5T磁共振环境下人体骨骼肌糖原的测量
发现二：运动后糖原恢复呈现显著局部差异研究考察了低强度（16 kJ）与高强度（30 kJ）跖屈运动后的糖原动态变化。结果显示，运动导致肌糖原显著耗竭，且在6小时内未能完全恢复至基线水平。不同肌肉区域恢复速度存在明显差异：内侧腓肠肌（MG）恢复最为显著，而比目鱼肌（soleus）和外侧腓肠肌（LG）恢复较慢，提示糖原消耗与恢复呈正相关，代谢具有高度空间异质性（图2）。
图2. 低强度跖屈运动前后的小腿肌糖原分布
发现三：揭示三类典型的糖原恢复动力学模式对高强度运动数据深入分析后，研究识别出三种局部糖原恢复模式（图3）：
- Type a（单指数恢复）：糖原缓慢指数上升但未完全恢复，占骨骼肌区域的78 ± 12%；
- Type b（快速恢复后再消耗）：初期快速回升后缓慢下降，占比14 ± 10%；
- Type c（持续消耗后指数恢复）：恢复初期糖原继续下降，随后指数回升，占比8 ± 9%。
图3. 高强度跖屈运动后骨骼肌糖原恢复的三种动力学模式