131I-組胺-吲哚美辛及其在荷Lewis肺癌小鼠體內(nèi)分布、療效觀察的實(shí)驗(yàn)研究

羅佳文 張彩霞 劉侃峰

1 (大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 大連 116027)

2 (中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院 沈陽 110004)

3 (浙江醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院PET-CT中心 杭州 310003)

吲哚美辛(Indomethacin, IN)是一種傳統(tǒng)的非甾體類抗炎藥，對(duì)結(jié)腸癌、胃癌、肺癌、喉癌、白血病等有顯著的治療效果，其可能的作用機(jī)制：抑制環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase,COX-2)表達(dá)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞增生及抗氧化作用等[1]。文獻(xiàn)[2]用氚標(biāo)記IN進(jìn)行親腫瘤實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，IN可選擇性地聚集于腫瘤組織，存留時(shí)間較其他組織明顯延長；鑒于131I有理想的核物理性能，我們選擇131I標(biāo)記IN衍生物進(jìn)行抗腫瘤研究。采用放射性核素標(biāo)記化療藥物治療腫瘤，使核素的內(nèi)照射作用與化學(xué)藥物的化療作用相結(jié)合，提高腫瘤療效是腫瘤核醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)[3]。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 材料與儀器

IN純品(中國珠海海利來公司產(chǎn)品)、組胺二鹽酸鹽(美國Sigma產(chǎn)品)，其余有機(jī)試劑均為國產(chǎn)分析純。Na131I溶液(中國成都中核高通同位素股份有限公司)、GF254薄層硅膠板(江蘇漢邦科技有限公司)、放射性薄層掃描儀(美國 Bioscan公司)。荷Lewis肺癌C57BL/6小鼠(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院動(dòng)物中心)、昆明裸鼠(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院動(dòng)物中心提供)，SN-695 型自動(dòng)γ計(jì)數(shù)儀(上海日環(huán)光電儀器有限公司)、光學(xué)顯微鏡(Olympus C-5050）、數(shù)碼相機(jī)(Olympus BX41)。

1.2 HIS-IN的合成

IN與二氯亞砜混合后，加熱回流1 h，減壓濃縮后加入丙酮，制得吲哚美辛酰氯的丙酮液備用。另取組胺二鹽酸鹽加入丙酮中，冰水浴下攪拌，加入無水碳酸鉀，于5oC下攪拌1 h，在≤10oC條件下，于 60 min內(nèi)向該反應(yīng)液中滴加吲哚美辛酰氯的丙酮液，升至室溫?cái)嚢? h，回流保持3 h后，將所得反應(yīng)液濃縮蒸除丙酮后，加入氯仿反復(fù)萃取、干燥、重結(jié)晶得到成品，其合成路線見圖1。

1.3 131I標(biāo)記HIS-IN

1.3.1 氯胺-T法標(biāo)記

標(biāo)記管中依次加入10 μL溶于無水乙醇的HISIN衍生物(2–4mg/mL)，6 μL Na131I(11–22 MBq)，10 μL氯胺-T(1–5 mg/mL，50 mmoL/L PBS，pH 7.3–7.6)，室溫振蕩反應(yīng) 1–10 min，加入 100 μL Na2S2O3(5–10 mg/mL，50 mmoL/L PBS，pH 7.3–7.6)混勻終止反應(yīng)?？瞻讓?duì)照組 6 μL Na131I(11–22 MBq)，10 μL氯胺-T(1–5 mg/mL，50 mmoL/L PBS，pH 7.3–7.6)，室溫振蕩反應(yīng)1–10 min，加入100 μL Na2S2O3(5–10 mg/mL，50 mmoL/L PBS，PH 7.3–7.6)混勻終止反應(yīng)[4,5]。

圖1 組胺-吲哚美辛合成路線Fig.1 Synthesis of Histamine-Indomethacin.

1.3.2 標(biāo)記物質(zhì)控

采用薄層層析法測(cè)定產(chǎn)物標(biāo)記率及放化純，支持物為 GF254硅膠薄層板，展開劑為三氯甲烷:甲醇＝8.5:1.5(V/V)，層析完成后經(jīng)放射性薄層掃描儀檢測(cè)指標(biāo)。采用乙酸乙酯萃取法對(duì)標(biāo)記物進(jìn)行純化，收集有機(jī)相通風(fēng)櫥中吹干備用[6]。穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)：131IHIS-IN標(biāo)記完成后，于常溫放置1、3、7天，測(cè)定其放射性化學(xué)純度，觀察標(biāo)記物的穩(wěn)定性。

1.4 131I-HIS-IN在荷瘤鼠及正常鼠體內(nèi)分布實(shí)驗(yàn)

1.4.1 荷Lewis肺癌小鼠模型的建立

將腫瘤直徑1 cm左右的荷Lewis肺癌C57BL/6模型鼠處死，取生長良好的腫瘤組織5 g用研磨器磨碎，加生理鹽水15 mL稀釋成細(xì)胞懸液。無菌條件下，每只昆明小鼠右腋窩皮下注射0.2 mL細(xì)胞懸液，待瘤體直徑達(dá)1 cm左右即用于實(shí)驗(yàn)。

1.4.2 荷瘤小鼠體內(nèi)分布實(shí)驗(yàn)

荷Lewis肺癌小鼠35只，查隨機(jī)數(shù)字表對(duì)所有小鼠匹配隨機(jī)數(shù)字，按隨機(jī)數(shù)字分為7組，每組5只。注射標(biāo)記物前3天，每天每鼠尾靜脈注射0.1%碘化鉀2 mL以封閉甲狀腺。實(shí)驗(yàn)前所有小鼠禁食8 h以上，尾靜脈注射131I-HIS-IN 185 kBq/只(0.2 mL，含HIS-IN 90 μg)，分別于給藥后2、4、8、12、16、24、48 h摘眼球采集血樣，用斷頸法處死小鼠。取心、肝、脾、肺、腎、胃、甲狀腺、腫瘤組織，用生理鹽水洗凈表面浮血后濾紙吸干，稱重后于r井型計(jì)數(shù)儀測(cè)定各樣本放射性計(jì)數(shù)率，計(jì)算%ID·g–1和腫瘤組織與其他組織(T/NT)的放射性比值[7]。預(yù)留給藥后12、24、48 h組的腫瘤組織作病理觀察。

1.4.3 正常小鼠體內(nèi)分布實(shí)驗(yàn)

正常昆明小鼠35只，隨機(jī)分為7組，每組5只，按上述方法給藥、取材并測(cè)量(%ID·g–1)。

1.5 病理檢查和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

取上述三組腫瘤組織用10%中性甲醛緩沖液固定，石蠟切片，做HE染色，光鏡下觀察各治療組腫瘤細(xì)胞的壞死情況。

用SPSS13.0軟件進(jìn)行單向方差分析，若組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義則進(jìn)行兩兩比較的 SNK-q檢驗(yàn)，以P<0.05具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

(1) 合成的HIS-IN為微黃色晶體。MS(m/e)：451(M+)，473(M+Na+)，449(M-H+)，485(M+CL-)。1H-NMR(μg·g–1)：δ11.7(17H)；8.07(12H)；7.60–7.70(2'，3'，5'，6')；7.47(16 H)；7.10(4 H，J=2.3 Hz)；6.90(7 H，J=8.9 Hz)；6.71(15 H)；6.68(6 H，J=8.9 Hz，J=2.4 Hz)；3.74(5-OCH3)；3.48(11 H)；3.20(13 H)；2.60(14 H)；2.20(10H)。

(2) HIS-IN用氯胺-T法最佳標(biāo)記條件為：10 μL HIS-IN 無水乙醇溶解液(2 mg/mL)，加入 6 μL Na131I(11 MBq)，10 μL氯胺-T(1 mg/mL，50 mmoL/L PBS，pH 7.3)，室溫振蕩反應(yīng)1 min，加入100 μL Na2S2O3(5 mg/mL，50 mmoL/L PBS，pH 7.3)混勻終止反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，若加大氯胺-T濃度，標(biāo)記率下降，延長振蕩反應(yīng)時(shí)間不能提高標(biāo)記率。按上述標(biāo)記液配制比例，平均標(biāo)記率可達(dá)65%。在以GF254硅膠為支持介質(zhì)、以三氯甲烷:甲醇＝8.5:1.5(V/V)為展開劑的層析體系中，131I-HIS-IN Rf為0.6–0.7，而游離131I的Rf為0–0.1(見圖2，圖中縱坐標(biāo)0點(diǎn)處橫線代表放射性波動(dòng)基線，通過放射性薄層檢測(cè)儀分析軟件自動(dòng)生成Rf及標(biāo)記率等指標(biāo))。

圖2 標(biāo)記物(a)和空白對(duì)照組(b)TLC放射性薄層掃描圖，峰I為標(biāo)記物峰，峰II為原點(diǎn)峰Fig.2 TLC of 131I-HIS-IN. PeakⅠwas the marker, and PeakⅡwas the base point.

(3) 用乙酸乙酯與蒸餾水(V:V=2:2)4 mL混合液反復(fù)萃取3次，收集有機(jī)相，通風(fēng)廚中吹干，終產(chǎn)物放化純可達(dá)98%以上。終產(chǎn)物結(jié)晶品常溫放置1、3、7天后，放化純分別為97.8%、96.5%和95.5%，結(jié)果顯示，131I-HIS-IN至少在一周內(nèi)保持穩(wěn)定，適用于生物學(xué)分布研究及進(jìn)一步治療研究。

(4)131I-HIS-IN在荷Lewis肺癌小鼠體內(nèi)分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表1)表明，2 h后131I-HIS-IN在血、心、腎及腫瘤組織中分布較多，腫瘤組織在給藥4 h時(shí)放射性分布達(dá)峰值(%ID·g–1=4.73±0.07)，非腫瘤組織中(除腎臟外)放射性分布量迅速減少，此時(shí)間點(diǎn)后131I-HIS-IN在腫瘤組織中的清除速率明顯慢于其他組織(圖3)。給藥2 h后腫瘤組織與血、心、肝、脾等臟器的比值(T/NT)逐漸增加且達(dá)高峰，腫瘤/血比值4、8、12、16、24、48 h時(shí)分別為2.23±0.14、2.95±0.30、3.07±0.73、3.54±0.54、3.07±0.31、6.43±0.58；除12 h組與16 h組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其余各組間比較均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖4)。腎臟的放射性分布早期隨時(shí)間延長有逐步增加的趨勢(shì)，在4 h時(shí)放射性分布達(dá)高峰，表明該藥物主要經(jīng)腎臟排泄。正常小鼠體內(nèi)分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果與上述結(jié)果相似(表2)。

表1 131I-HIS-IN在荷Lewis鼠體內(nèi)生物學(xué)分布(±SD, %ID·g–1, n=5)Table 1 Biodistribution of 131I-HIS-IN in mice with Lewis pulmonary tumor.

表1 131I-HIS-IN在荷Lewis鼠體內(nèi)生物學(xué)分布(±SD, %ID·g–1, n=5)Table 1 Biodistribution of 131I-HIS-IN in mice with Lewis pulmonary tumor.

器官Organs 2 h 4 h 8 h 12 h 16 h 24 h 48 h血Blood 4.75±0.36 2.13±0.14 1.26±0.18 0.72±0.12 0.58±0.07 0.43±0.04 0.20±0.02心Heart 3.69±0.34 1.09±0.22 0.73±0.18 0.49±0.05 0.38±0.06 0.34±0.08 0.11±0.02肝臟Liver 3.13±0.55 1.45±0.18 0.94±0.12 0.60±0.15 0.43±0.03 0.34±0.03 0.15±0.04脾臟Spleen 1.88±0.55 0.64±0.11 0.63±0.07 0.41±0.05 0.37±0.06 0.24±0.04 0.09±0.04肺臟Lung 2.77±0.26 1.31±0.21 0.74±0.11 0.49±0.03 0.43±0.05 0.30±0.05 0.13±0.03腎臟Kidney 9.99±0.69 10.11±0.82 6.0±0.69 2.80±0.88 1.22±0.15 0.61±0.12 0.38±0.04胃Stomach 2.12±0.14 1.18±0.28 0.88±0.07 0.49±0.07 0.38±0.03 0.28±0.06 0.14±0.01甲狀腺Thyroid 2.76±0.09 1.62±0.24 1.39±0.07 1.36±0.25 1.06±0.07 0.88±0.07 0.75±0.09腫瘤Tumor 4.13±0.16 4.73±0.07 3.71±0.56 2.14±0.13 2.02±0.09 1.31±0.06 1.25±0.07

圖3 131I-HIS-IN在荷Lewis鼠血、心臟、腫瘤中分布趨勢(shì)Fig.3 The trendgraphy of 131I-HIS-IN in blood, heart and tumor of mice with lewis pulmonary tumor.

圖4 不同時(shí)間點(diǎn)部分組織T/NT走勢(shì)圖Fig.4 Tumor/blood and tumor/heart as a function of the post-injection hours.

表2 131I-HIS-IN在正常鼠體內(nèi)生物學(xué)分布(±SD, %ID·g–1, n=5)Table 2 Biodistribution of 131I-HIS-IN in normal mice.

表2 131I-HIS-IN在正常鼠體內(nèi)生物學(xué)分布(±SD, %ID·g–1, n=5)Table 2 Biodistribution of 131I-HIS-IN in normal mice.

器官Organs 2 h 4 h 8 h 12 h 16 h 24 h 48 h血Blood 5.71±0.24 2.72±0.42 1.54±0.21 1.07±0.18 0.97±0.03 0.62±0.01 0.35±0.02心臟Heart 3.89±0.17 1.98±0.08 0.98±0.05 0.75±0.08 0.53±0.04 0.52±0.12 0.19±0.01肝臟Liver 3.42±0.31 1.84±0.08 1.90±0.14 0.57±0.19 0.71±0.05 0.54±0.01 0.21±0.03脾臟Spleen 2.25±0.97 0.85±0.02 0.80±0.04 0.60±0.10 0.42±0.07 0.50±0.06 0.13±0.02肺臟Lung 2.97±0.19 1.51±0.06 0.89±0.01 0.65±0.06 0.48±0.02 0.44±0.02 0.19±0.40腎臟Kidney 12.96±1.13 14.01±1.43 10.03±0.96 4.21±0.79 2.01±0.09 0.73±0.06 0.34±0.01胃 Stomach 2.24±0.14 1.27±0.21 1.02±0.04 0.84±0.19 0.69±0.06 0.39±0.03 0.18±0.01甲狀腺Thyroid 2.86±0.02 2.13±0.40 2.10±0.18 2.17±0.12 1.62±0.22 0.87±0.07 0.62±0.03

(5) 肉眼及光鏡下觀察不同時(shí)間段的腫瘤組織，中心均有不同程度的壞死，且壞死部分隨時(shí)間推移而增多，同時(shí)出現(xiàn)一定量的碎裂細(xì)胞，細(xì)胞碎裂數(shù)目逐漸增加。

3 討論

Wagner[3]指出，用放射性核素標(biāo)記化療藥物使內(nèi)照射與化療作用相結(jié)合，將是腫瘤治療學(xué)的主要研究熱點(diǎn)。IN作為傳統(tǒng)的非甾體類抗炎藥，對(duì)腫瘤細(xì)胞有確切的化學(xué)毒性作用，還具有明確的放療增敏作用。陳春梅等[8]用微觀放射性自顯影技術(shù)觀察IN在Lewis肺癌內(nèi)的亞細(xì)胞定位，發(fā)現(xiàn)IN在細(xì)胞胞漿、胞核及胞膜上均有較多分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，用131I及90Y等腫瘤治療核素標(biāo)記IN有如下優(yōu)勢(shì)：(1) IN作為載體將核素聚集于腫瘤細(xì)胞內(nèi)或其表面，核素放出的射線(β粒子)具有電離輻射生物效應(yīng)，其作用于腫瘤組織以殺傷或殺死腫瘤細(xì)胞；(2) IN發(fā)揮抑制腫瘤化學(xué)毒性及增強(qiáng)核素的電離輻射作用，在腫瘤局部發(fā)揮雙重治療功效。

IN抗腫瘤作用主要通過抑制COX-2途徑實(shí)現(xiàn)，Khann等[9]發(fā)現(xiàn)，改變IN的羧酸結(jié)構(gòu)會(huì)增強(qiáng)IN抑制COX-2活性的能力。IN缺乏易被131I標(biāo)記的基團(tuán)，而組胺、酪胺等物質(zhì)則含有易于被131I標(biāo)記的組胺環(huán)、酪胺環(huán)，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)IN 3位的乙酸與組胺側(cè)鏈的伯胺由酰胺鍵形成穩(wěn)定的衍生物(HIS-IN)，該衍生物不會(huì)降低IN抑制COX-2活性，故不會(huì)改變 IN抗腫瘤作用，同時(shí)又增加了可供放射性碘標(biāo)記的組胺環(huán)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，131I-HIS-IN標(biāo)記方法簡單易行、標(biāo)記產(chǎn)率高、體外穩(wěn)定性高。

131I-HIS-IN在荷Lewis肺癌小鼠體內(nèi)分布結(jié)果顯示：給藥2 h后腫瘤、心、腎等組織放射性分布均較高。腫瘤組織在4h時(shí)%ID·g–1達(dá)峰值，隨時(shí)間延長藥物在腫瘤組織的清除速度明顯慢于其他組織。腫瘤/血液、腫瘤/心臟等比值隨給藥時(shí)間延長逐漸升高，且從給藥后4 h起組間差異大部分具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，48 h時(shí)非腫瘤組織的%ID·g–1均值小于1，而腫瘤組織的%ID·g–1均值為1.25，與其他組織比較具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明131I-HIS-IN在腫瘤組織中的有效作用時(shí)間至少在給藥后48 h內(nèi)。雙腎放射性分布較高，在4 h時(shí)腎臟的放射性分布達(dá)高峰，隨時(shí)間延長，其放射性逐漸減低，提示該藥物主要經(jīng)腎臟排泄。

不同時(shí)間段的腫瘤組織均有不同程度的壞死，壞死部分隨時(shí)間推移而增多，表明131I-HIS-IN對(duì)腫瘤細(xì)胞有明顯的毒性作用，且隨時(shí)間延長，對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用逐漸增強(qiáng)。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)合成的131I-HIS-IN保留了IN瘤組織親和性，可顯著聚集于腫瘤組織中，且存留時(shí)間較長，對(duì)腫瘤細(xì)胞有明顯的毒性作用，作用效果隨時(shí)間延長有增加趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，131I-HISIN適用于抗腫瘤的研究，可成為新一類抗腫瘤放射性藥物。

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