新型葡萄糖類似物99TcmN-DGDTC的藥代動力學(xué)和顯像研究

金仲慧,呂忠文,張衛(wèi)方,張燕燕,盛曉燕,任佳蕾,張俊波

(1.北京大學(xué)第三醫(yī)院,北京100191;2.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院;3.北京師范大學(xué)化學(xué)系)

核藥學(xué)的發(fā)展帶動著臨床核醫(yī)學(xué)的前進(jìn)。盡管2-脫氧-2-[18F]氟-D-葡萄糖 (18F-FDG)已經(jīng)應(yīng)用了二十余年,但昂貴的設(shè)備費用和藥費仍限制了它的普及[1]。锝-99m(99Tcm)標(biāo)記的葡萄糖類似物具有能量較低和價格便宜的特點[2],并且已經(jīng)有了成功的報道[3-4]。[99Tcm≡N]2+核近幾年來被證明能形成穩(wěn)定的標(biāo)記絡(luò)合物,在我們前期的研究中也充分證實了其標(biāo)記的葡萄糖類似物二硫代氨基甲酸脫氧葡萄糖具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和制備容易的特點[5],本實驗對其藥代動力學(xué)性質(zhì)和對動物模型的顯像能力進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。

1 材料和方法

1.1 細(xì)胞系

小鼠肝癌細(xì)胞系H22和兔肝癌細(xì)胞系VX2由北京腫瘤醫(yī)院傳代。H22細(xì)胞系復(fù)蘇后于含10%胎牛血清(PAA,奧地利)的RPMI 1640培養(yǎng)基(Gibco,美國)于5%CO2濃度37℃下培養(yǎng)72 h,隨后接種于小鼠腹腔。待腹水生成后,取腹水收集細(xì)胞以107的數(shù)量接種于模型小鼠皮下。VX2瘤塊解凍后以PBS洗3遍,切成1 mm大小碎塊,接種于新西蘭大白兔下肢肌肉筋膜下。

1.2 動物

動物實驗經(jīng)北京大學(xué)動物倫理委員會批準(zhǔn)。雌性Balb/C小鼠15只,體重20-22 g,雌性新西蘭大白兔6只,體重2.5-3.0 kg均購于北京大學(xué)實驗動物中心。10只荷瘤模型小鼠分2組進(jìn)行藥物顯像實驗。4只兔荷瘤模型行顯像實驗,2只健康兔行藥代動力學(xué)實驗。實驗后動物立即處死,尸體于-20℃冷藏衰變后統(tǒng)一處理。

1.3 99mTcN-DGDTC的合成

根據(jù)北京師范大學(xué)藥盒提供的步驟進(jìn)行合成,在含0.05 mg氯化亞錫、5.0 mg SDH和5.0 mg DTPA的1 ml生理鹽水混合液中加入[99TcmO4]-液(北京森科)377 MBq(10mCi)?；旌弦褐糜谑覝?5 min然后加入含5.0 mg DGDTC的1.0 ml水溶液,于室溫孵育30 min。TLC檢測在聚酰胺板上進(jìn)行,展開劑為生理鹽水和乙腈。

1.4 藥代動力學(xué)研究方法

99TcmN-DGDTC于耳緣靜脈注射入兔體內(nèi),開始2 h內(nèi)每5 min收集血樣100 μ l,2-2.5 h每15 min采集一次血樣,第2.5-6 h每30 min收集一次血樣?？偛杉瘯r間為6 h,每次收集的血樣保存于4℃,最后統(tǒng)一測定放射計數(shù)(counts,cts)。

99TcmN-DGDTC的血液樣品計數(shù)測定在锝分析儀上進(jìn)行(派特公司,北京)。以藥物總計數(shù)代表總劑量,不同時間點血樣放射性計數(shù)代表藥物的血液濃度,計數(shù)-時間關(guān)系使用DAS 2.1.1軟件(中國藥物數(shù)學(xué)專業(yè)協(xié)會)進(jìn)行分析、探索藥代動力學(xué)數(shù)據(jù)。DAS軟件的理論基礎(chǔ)是Akaike標(biāo)準(zhǔn)的藥代動力學(xué)模型(Akaike information criterion,AIC)。

在使用血樣檢測法收集藥代動力學(xué)數(shù)據(jù)同時,也采用了動態(tài)顯像法對計數(shù)-時間變化規(guī)律進(jìn)行分析,其中ROI選擇了反應(yīng)血藥濃度變化最敏感的部位——心臟。

1.5 腫瘤模型顯像實驗

小鼠和兔子在SPECT顯像實驗前均使用 2%戊巴比妥鈉靜脈麻醉,劑量為兔50 mg/kg,鼠40mg/kg。麻醉成功后經(jīng)兔耳緣靜脈和鼠尾靜脈分別注射99TcmN-DGDTC 185 MBq(5 mCi,兔)或 37MBq(1mCi,鼠)。兔腫瘤顯像研究分別采集血流相(2s/f,共 1 min),血池相(1 min,共 25 min),和連續(xù)靜態(tài)圖像直到注藥后2 h。通過對感興趣區(qū)(ROI)的計數(shù)(靶點)和對應(yīng)的軀體對側(cè)組織計數(shù)(本底)的對比,分析藥物特異性攝取情況、計算靶/本比。為鑒別腫瘤血管豐富所帶來的高灌注和高代謝所致的99TcmNDGDTC攝取,設(shè)置了99Tcm高锝酸鹽對照組,方案為靜脈注射99Tcm高锝酸鹽(北京森科)185 MBq Ci(5 m)后以同樣劑量和序列進(jìn)行采集,并對二者的靶/本比值進(jìn)行比較。小鼠腫瘤模型顯像采集不同時間點的多f靜態(tài)圖像,未采集血流和血池像。兔子顯像使用低能平行孔準(zhǔn)直器,ECT平面采集(SKY light,荷蘭PHILIPS公司),128×128矩陣,放大倍數(shù)1.0。小鼠顯像采用帶針孔準(zhǔn)直器的ECT(Hawkeye,美國GE公司),同樣參數(shù)為128×128矩陣,放大倍數(shù)為3.0。

1.6 數(shù)據(jù)分析

實驗組和對照組腫瘤計數(shù)、本底計數(shù)、計數(shù)-時間曲線、靶/本比-時間曲線均使用eNTEGRA軟件進(jìn)行運(yùn)算(美國GE公司)。藥代模型以Akaike標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析(Akaike information criterion,AIC)。

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)記合成

標(biāo)記復(fù)合物的放化純使用TLC測定法,在生理鹽水展開體系中,99TcmO4-和99TcmN-DGDTC位于原點,而游離[99Tcm≡N]int2+涌動至前端。在乙腈展開體系中,99TcmO4-展開到Rf=0.3-0.5,而99TcmNDGDTC和[99Tcm≡N]int2+位于原點。結(jié)果表明制備的放化純大于90%。

2.2 藥代動力學(xué)

健康兔子靜脈注射99TcmN DGDTC后,根據(jù)DAS軟件計算各時間點血液中放射性計數(shù)的性質(zhì)曲線符合兩室模型(圖1)。藥動學(xué)中二室模型的藥動學(xué)公式為,C=A?e-α?t+B ?e-β?t其中A 為341 147610,α為0.02,B為60 263 725.6,β為0.002。各項藥代動力學(xué)參數(shù)見(表1),其中藥物半衰期事實上是有效半減期,為34.05 min。顯像藥代動力學(xué)研究表明:心、腎、膀胱清晰可見,但腸道未見明顯顯示,提示藥物代謝途徑主要在泌尿系。對健康兔子心臟ROI進(jìn)行的活度-時間曲線分析表明,其形態(tài)類似于體外的藥代動力學(xué)曲線。

2.3 腫瘤模型顯像實驗

圖1 藥代動力學(xué)曲線

表1 藥代動力學(xué)參數(shù)

接種細(xì)胞后2周左右一般均可構(gòu)建成功腫瘤模型,其中小鼠腫瘤直徑平均在10 mm左右。兔腫瘤的直徑一般在50mm左右。兩種腫瘤模型均能在實驗組和對照組中清晰顯示。兔耳緣靜脈注射后,在髂動脈顯影同時腫瘤組織即清晰顯示,隨時間延遲腫瘤組織攝取逐漸增高,在30 min左右達(dá)攝取高峰,之后逐漸下降。瘤區(qū)ROI高峰時計數(shù)在380 cts/s,1h45分為250 cts/s。對側(cè)肢體選取相同區(qū)域相同面積的ROI,其攝取在15 min左右達(dá)到高峰,峰值在90 cts/s左右,其后緩慢下降,1 h 45分值為50 cts/s左右。靶/本比在檢測的2 h內(nèi)平均大于2(圖2)。雖然鼠腫瘤模型的瘤塊體積絕對值較小,但顯像效果同樣很明顯。

圖2 兔腫瘤模型顯像結(jié)果

3 討論

本組實驗證明,該凍干試劑盒所采用的配體交換法合成標(biāo)記99TcmN-DGDTC具有較高的產(chǎn)量和放化純,制備過程也比較容易。同時,藥物的體內(nèi)穩(wěn)定性也在顯像時被間接證實:注射后2 h內(nèi),小鼠的甲狀腺組織未見明顯顯示,證明锝的結(jié)合是穩(wěn)定的。藥代動力學(xué)研究顯示,99TcmN-DGDTC在體內(nèi)的代謝途徑符合二室模型,主要在血液中分布,組織中蓄積少。藥物在腫瘤組織中的吸收高峰在30 min,而藥物半衰期為34 min,藥物濃度達(dá)到診斷目的后能迅速排除體外。藥物的代謝途徑,經(jīng)顯像結(jié)果證實是經(jīng)腎排泄。

在腫瘤模型的顯像研究中,本組實驗設(shè)計了99Tcm高锝酸鹽對照組,是因為在血流豐富的組織,如肝脾和腫瘤,高锝酸鹽可以因血液本底而顯示組織輪廓。本組的結(jié)果表明了移植的腫瘤能被高锝酸鹽所顯示,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于99TcmN-DGDTC顯像時的濃集程度,提示了99TcmN-DGDTC濃集于腫瘤中不單純是高血供的結(jié)果,也是癌細(xì)胞高代謝所致藥物攝取增加的結(jié)果。在鼠腫瘤模型中,瘤塊相對體積較小,但也能清晰顯示。文獻(xiàn)證實葡萄糖類似物18F-FDG的代謝途徑至少包含2種:糖酵解和磷酸化[6-7]。但99TcmN-DGDTC的細(xì)胞內(nèi)代謝途徑并不明確,需要進(jìn)一步研究。已有的文獻(xiàn)表明[6-11],多數(shù)99Tcm標(biāo)記的葡萄糖類似物與18F-FDG有著不同的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑和動力學(xué),反映了顯像劑不同的性質(zhì)。

顯像結(jié)果符合我們對99TcmN-DGDTC作為代謝顯像劑的預(yù)期[5],與前期生物分布實驗的結(jié)果相符合。本組實驗證明了99TcmN-DGDTC作為腫瘤代謝顯像劑在哺乳動物鼠和兔腫瘤模型顯像的可行性,提示其未來有作為人類腫瘤代謝顯像劑的探索價值。

雖然我們的結(jié)果支持99TcmN-DGDTC作為代謝顯像劑的潛力,DGDTC也很容易被99TcmN核標(biāo)記,標(biāo)記率、放化純、穩(wěn)定性、效價比也都較理想,但是PET往往能提供更高的分辨率和敏感度。如果將來SPECT在分辨率和靈敏度上能獲得更大進(jìn)步,99Tcm標(biāo)記的葡萄糖類似物必將大有前景。

致謝:對核醫(yī)學(xué)科所有同志表示衷心的感謝,感謝他們對核醫(yī)學(xué)科研和臨床所做出的無私奉獻(xiàn)。

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