乏氧组织显像剂的实验研究现状

1、    乏氧组织显像剂的实验研究现状        自80年代初期，国外学者提出利用硝基咪唑类衍生物在乏氧条件下能够杀灭细菌和原虫的这种特性，用它做乏氧组织增敏剂的研究，至今近20年中，多种类型的乏氧显像剂问世，并通过从细胞水平、器官水平、整体水平的实验研究来反映此类放射性药物在感兴趣的靶组织中选择性浓集和滞留量，从血液、周围正常组织及相邻脏器、病变组织的清除速度，所研究的靶组织/本底的放射性计数比值，在靶组织中的滞留时间以及显像机理等，现将这方面的研究现状综述如下：1心脏1

2、.1心肌细胞Biskupiak等在离体成年大鼠心肌细胞中研究氟化2-硝基咪唑 (FMISO)和IVM的滞留情况，发现IVM在给药1 h后无氧心肌细胞和正常心肌细胞摄取的比值为9.6，3 h上升至22.0；FMISO 3h为20.3。体外正常和无氧心肌细胞对硝基咪唑 类乏氧显像剂的摄取部分依赖于化合物的脂溶性，用多种硝基咪唑类化合物对离体心肌细胞进行体外培养1 h后，正常和乏氧细胞的摄取见表1。上述在分离的心肌细胞进行的乏氧显像剂在乏氧心肌摄取的研究，没有血流因素的影响。 表1硝基咪唑类化合物在正常和乏氧细胞摄取的比较化合物正常心肌细胞(%)乏氧心肌细胞(%)乏氧/正常比值3H-FMISO382

3、.699mTc-PnAO-6-amide-2-nitroimidazole10181.8131I-IVM12262.299mTc-PnAO-1-(4-nitroimidazole)23401.799mTc-PnAO-1-（2-硝基咪唑)22502.3     1.2离体灌注心脏Shelton等制作乏氧、缺血、正常、缺血/再灌注离体心脏灌注模型并研究18F-MISO的滞留，发现乏氧和缺血心脏与正常和缺血/再灌注心脏对比，前二者摄取18F-MISO是后二者的2倍，即心脏非缺血组织也能存留最初给予示踪剂剂量的20%，缺血心脏对示踪剂滞留时间更为延长，乏氧与正常

4、心肌组织摄取比值的大小对于显像来说是足以看出差别的，并在5只实验性狗缺血模型的显像中得到证实。在用Krebs-Henseleit缓冲液制作的离体灌注大鼠心脏模型上，BMS181321在乏氧心肌的滞留是正常心肌的2.5倍。正常心脏BMS181321在第二清除时相的半清除时间为170±30 min，而在乏氧离体灌注心脏第二清除时相的半清除时间为604±112 min；BMS181321在正常心脏，40 min时滞留率是33%，而乏氧心脏40 min滞留率是65%。BMS181321在离体灌注心脏中的滞留量与氧分压呈显著的负相关，氧分压下降，滞留增加，且BMS181321的滞留量

5、也与细胞质中乳酸/酮体的比值显著相关。Kusuoka等也研究了BMS181321在正常、乏氧、缺血和缺血/再灌注离体灌注大鼠心脏的滞留，发现正常心脏BMS181321注射后迅速消除，10 min在心脏的滞留量<1%ID/g；相反乏氧心脏10 min时滞留量是正常心脏的4倍。Okada等研究用99mTc-HL91这种去除硝基咪唑的乏氧显像剂在正常、低流缺血、乏氧离体灌注心脏模型灌注10 min，低流缺血心肌与正常心肌放射性摄取的峰值比率为71，1 h后，二者滞留量的比率增加为13.61。1.3动物体内实验Martin等制作左前降支部分狭窄的犬冠心病模型，左前降支狭窄后，血流降低，心肌缺血，

6、IVM在缺血区心肌中滞留增加，滞留量随血流量呈线性增加，当组织血流量减少至基础血流量的30%，滞留增加的区域被认为是存活心肌，狭窄解除后心肌血流增加，收缩功能恢复。Goldstein则认为定位乏氧组织的显像剂不能预测该组织经治疗后是否能恢复功能。有的研究还表明在给IVM 4h后缺血心肌与血液的放射性比值为3.2。结扎左前降支后20 min的家兔被同时注射99mTc-BMS181321和14C-脱氧葡萄糖或14C-硝基咪唑进行双标记自显影，三种显像剂在左前降支供血区内分布的边界范围是相似的，30 min时缺血与非缺血区的放射性比值是31。有文献报道狗注射BMS181321后部分阻塞左前降支冠状动

7、脉并输注异丙肾上腺素，心脏平面和断层显像均可见到放射性摄取增加；放射性自显影也显示左前降支供血区缺血组织与其他非缺血心肌有一个较高的放射性比值为41。在左前降支狭窄50%80%的猪模型上进行BMS181321在心肌组织中的药物动力学研究发现，最初平面显像缺血心肌与正常心肌有相似的放射性分布，但在正常心肌组织清除更为迅速，半清除时间为1.0±0.1 h，而缺血心肌的半清除时间为2.0±0.1 h，心肌中BMS181321的放射活性与通过微球方法测定的血流量呈负相关。Okada等研究8只开胸制作左回旋支狭窄的狗模型，注射99mTc-HL91和微球后显像，左回旋支血流量为0.32

8、±0.04 ml/min.g，血流下降约30%，1 h显像均可见8只狗心肌有高摄取的“热点”；4h更为明显。30 min显像时定量计算缺血心肌较正常心肌的放射性明显增加。99mTc-HL91显像阳性即可说明该部位心肌缺血。2脑Di Rocco等对自发性高血压大鼠行大脑中动脉阻塞后，注射99mTc-BMS181321和14C-IAP(iodoantipyrine)，作双标记放射自显影，研究表明BMS181321选择性地滞留于急性缺血脑组织，而不是梗塞的脑组织，并证明BMS181321有高渗透性，它的摄取正如X线和核磁共振的对比剂一样，不依赖于血脑屏障的破坏。动脉阻塞后24 h，BMS1

9、81321在梗塞区不再滞留，这充分说明BMS181321可以区分缺血但存活和坏死的组织，这是普通血流灌注显像剂所不能达到的。同样对阻塞大脑中动脉的猫注射99mTc-BMS181321后2至8 min及144至156 min之间连续进行SPECT显像，BMS181321早期分布影像可反映血流状况，延迟影像放射性滞留增加的缺血区域与放射自显影显示的边界相似。Hoffman等对结扎右颈总动脉产生脑缺血的沙土鼠，进行3H-MISO分布研究，结扎后69 h测量右侧大脑半球3H-MISO的摄取和右/左两侧半球摄取比值与缺血的严重性呈正相关，同时用14C-IAP测量血流变化表明，血流不是乏氧显像剂滞留增加的

10、决定因素。Lytgoe等利用125I-IAZA和99mTc-IAZA和99mTc-HMPAO对大脑中动脉阻塞的大鼠行放射自显影，99mTc-HMPAO表明的轻度血流灌注减低的区域没有125I-IAZA的摄取，说明仅灌注受损而氧代谢水平仍能满足需要；中度血流灌注减低的区域伴随有125I-IAZA的摄取增加，说明该区域乏氧；严重血流灌注减低或无血流灌注的区域，也没有125I-IAZA 的摄取，说明该区域不再能存活。Taniuchi等在短暂的脑缺血大鼠进行62Cu-PTSM和123I-P-iodophenyl-N-isopropy lmethanphetamine(IMP)对比研究，表明62Cu-P

11、TSM在乏氧脑组织增加，可能是线粒体电子传递紊乱造成还原型辅酶I(NADH)增加的结果。3肿瘤125I-IAZA在EMT-6肿瘤细胞体外结合率是MISO的3倍，具有移植瘤的BALB/C小鼠注射125I-IAZA，4 h肿瘤/血放射性比值为4.6，8 h为8.7，肿瘤的摄取值分别是2.08±1.24%ID/g和1.22±0.07%ID/g。Wen等对体外无氧和正常氧压下L2981肿瘤细胞与BMS181321的结合的研究发现，结合率随着肿瘤细胞数目的增多和孵育温度的增高而增加，无氧状态下肿瘤与之的结合率是正常氧态下的数倍。37孵育1 h后乏氧/正常放射性比值是13.91，而V7

12、9 379A肿瘤细胞在孵育5 h后乏氧/正常放射性比值是14.51。3.2动物体内实验Parliament等对一组种植了EMT-6或RIF-1肿瘤瘤株的小鼠进行125参考文献1Biskupiak JE,Grierson JR,Rasey JS,et al.Synthesis of an (iodovinyl)misonidazole derivative for hypoxia imaging.J Med Chem,1991,34:2165-21682Rumsey WL,Patel B,Kuczynski B,et al.Potential of nitroimidazoles as mark

13、ers of hypoxia in heart.In:Vaupel P,eds.Oxygen transport to tissue.New York:Plenum,1994,263-2703Shelton ME,Dence CS,Hwang DR,et al.Myocaridial kinetics of fluorine 18 misonidazole:a marker of hypoxic myocardium.J Nucl Med,1989,30:351-3584Rumsey WL,Cyr JE,Raju N,et al.A novel(99m)technetium-labeled n

14、itroheterocycle capable of identification of hypoxia in heart.Biochem Biophys Res Commun,1993,193:1239-12465Rumsey WL,Patel B,Linder KE.Effect of graded hypoxia on retention of technetium-99m-nitroheterocycle in perfused rat heart.J Nulcl Med,1995,36:632-6366 Kusuoka H,Hashimoto K,FukuchiK,et al.Kin

15、etics of a putative hypoxia tissue marker,technetium-99m-nitroimidazol(BMS181321),in normoxic,hypoxic,ischemic and stunned myocardium.J Nucl Med,1994,35:1371-13767 Okada RD,Johnson G,Nguyen KN,et al.99mTc-HL91:effects of low flow and hypoxia on anew ischemia-avid myocardial imaging agent.Circulation,1997,95:1892-18998 Martin GV,Biskupiak JE,Caldwell JH,et al.Characterization of iodovinylmisonidazole as a marker for myocardial hypoxia.J Nucl Me