18F-FDG PET显像评价秋水仙碱对心肌缺血再灌注的抗心肌缺血疗效

董扬，王文标

（金华市人民医院，浙江金华321000）

18F-FDG PET显像评价秋水仙碱对心肌缺血再灌注的抗心肌缺血疗效

董扬，王文标

（金华市人民医院，浙江金华321000）

目的采用18F-FDG PET显像评价秋水仙碱对心肌缺血再灌注的抗心肌缺血疗效。方法20只SD大鼠随机分为对照组（A组）和3个秋水仙碱处理组［分别为1mg（kg·d）（B组），2mg（kg·d）（C组），4mg（kg·d）（D组）］，每组5只，给药1个月。建模成功后第1天、1周、2周、4周对各组SD大鼠行18F-FDG MicroPET显像。评价各组大鼠的心肌缺血情况。结果所有SD大鼠均存在不同程度的心肌缺血，随着秋水仙碱使用剂量的增大及观察时间的延长，SD大鼠的心肌缺血情况亦存在不同程度改变。两样本t检验结果显示C组第1天及第4周显像R值均有统计学差异（t=2.337，2.789，均P＜0.05）。LSD-t检验，结果显示A组与D组、B组与D组及C组与D组组间差异具有统计学意义（t=-1.667，-1.042，-0.998，均P＜0.05）。结论秋水仙碱对心肌缺血再灌注损伤存在保护作用，且随治疗剂量的增加，疗效愈明显。

秋水仙碱；心肌缺血再灌注；18F-氟脱氧葡萄糖；正电子发射断层显像

心肌缺血再灌注损伤 （myocardial ischemia and reperfusion injury，MI/RI）是临床上缺血性心脏病、休克、体外循环、心血管手术等疾病或治疗过程中常见的病理生理损伤，通过过激的级联反应造成组织、器官等的损伤［1］。目前，有学者提出秋水仙碱对心肌活性有一定的保护作用，已在动物实验中得到验证，但具体的分子机制尚不够明确。18F-氟脱氧葡萄糖（F-18-fluorodeoxyglucose，18F-FDG）正电子发射断层显像 （positron emission computed tomography，PET）是目前临床中广泛开展、可用于监测心肌活性的无创性影像学检查方法，且在心肌梗死后的长期、实时、动态监测中有重要的应用价值［2］。本研究旨在探讨秋水仙碱对心肌缺血再灌注的抗心肌缺血疗效，通过分子影像学新技术动态、定量、长期观察秋水仙碱在不同有效部位药效变化及量效关系。

1　材料与方法

1.1实验动物清洁SD大鼠20只（雌雄各半），鼠龄8周，体质量为220～250g。由浙江中医药大学实验动物中心提供，实验室饲养温度为 （25± 2）℃，湿度40%～70%，昼夜明暗交替时间为12/12小时，自由摄食进水。适应性喂养1周后进行实验研究。

1.2方法

1.2.1给药方法20只SD大鼠随机分为A组（对照组）和3个秋水仙碱处理组 （分别为B组［1mg/（kg·d）］，C组 ［2mg/（kg·d）］，D组 ［4mg/（kg· d）］，每组各5只，给药1个月。秋水仙碱（西双版纳药业有限责任公司）按1mg/kg，2mg/kg，4mg/kg浓度配制，每天灌胃1次，每次2mL，共4周。模型建立：结扎冠状动脉左前降支30分钟，记录再灌120分钟II导联心电图 （BL-420E生物信号采集仪，成都泰盟科技有限公司）。造模后，心电图表现ST段抬高或T波高耸均为心肌缺血标志；抬高的ST段下降或T波高耸得到恢复，为再灌注模型成功的标志。给药组：结扎冠状动脉左前降支，缺血30分钟，复灌后即刻给予不同浓度的秋水仙碱。

1.2.2Micro PET葡萄糖代谢显像仪器采用美国Leica TCS SP2。扫描前禁食6小时，称重后利用异氟烷和氧气混合气体（1.5%）麻醉待扫描SD大鼠，固定于Micro-PET扫描床上，每只尾静脉注射18.5MBq新鲜制备的18F-FDG，注射体积为0.5mL，注射30分钟后实施18F-FDG MicroPET扫描显像。层厚0.78mm，矩阵128×128，采集时间10分钟，采集能窗350～650keV。第1天、1周、2周与4周对各组SD大鼠尾静脉注射18.5MBq的18F-FDG，30分钟后在麻醉状态下行18F-FDG MicroPET显像，扫描10分钟，数据经重建后进行定性、定量分析。采集信息包括心肌缺血或梗死定性诊断、定位诊断、靶/非靶比值R（R=缺血或梗死心肌放射性计数/右肺尖放射性计数）。预试验结果提示R值10%的改变可用于评价缺血心肌代谢改善情况。若R值增大超过10%定义为改善，R值减小超过10%定义为加重，其余定义为稳定。感兴趣区域（ROI）勾画由2名实验人员分别进行3次，取均值。

1.3统计学处理采用SPSS15.0统计软件行数据处理与分析，定量资料用（±s）表示，各组资料第1天与第4周R值比较行两样本t检验。采用方差分析比较四组SD大鼠第4周时R值，若组间差异有统计学意义，则行LSD-t检验对比分析各组间第4周时R值差异。

2　结果

2.1SD大鼠一般情况20只SD随机分为A、B、C、D四组，每组5只，分别编号为1～5。其中A5、B2、C1、D4分别在第17天、15天、21天和第8天死亡，其余SD大鼠生长发育正常，体质量增长平稳，实验期间无死亡。

2.218F-FDG MicroPET显像定性结果A组显像结果提示：第1天时4只SD大鼠均有不同部位心肌缺血的存在，其中2例前壁近心尖，1例前壁，1例前间壁，第1周、2周心肌代谢情况基本稳定，而在第4周4只SD大鼠左室心肌缺血处葡萄糖代谢进一步减低。秋水仙碱处理过的B、C及D组均有4只SD大鼠完成显像，显像结果提示所有SD大鼠均存在不同程度的心肌缺血，且随着秋水仙碱使用剂量的增大及观察时间的延长，SD大鼠的心肌缺血情况亦存在不同程度的改变，在第4周时，SD大鼠的心肌缺血情况有很大的改善。详见表1。

表1　18F-FDG MicroPET显像定性结果

2.318F-FDG MicroPET显像定量结果通过勾画感兴趣区域计算R值。因预试验结果显示第1周、第2周及第3周显像结果及R值与第1天结果差异无统计学意义，故本研究未进一步统计分析。结果提示，C组与D组的第1天与第4周显像R值组间差异有统计学意义（P＜0.05），详见表2。方差分析结果显示第4周时四组SD大鼠R值各组间差异存在统计学（F=4.766，P＜0.05）。各组间差异比较行LSD-t检验，结果显示A组与D组、B组与D组及C组与D组组间差异具有统计学意义（t=-1.667，-1.042，-0.998，均P＜0.05），详见表3。

表2　各组SD大鼠第1天及4周时心肌显像R值情况（±s）

表2　各组SD大鼠第1天及4周时心肌显像R值情况（±s）

与第1天比较*P＜0.05，**P＜0.01

组别　第1天　第4周A组　2.40±0.34　2.38±0.35 B组　2.42±0.45　2.53±0.47 C组　2.39±0.39　2.56±0.44*D组　2.44±0.51　2.92±0.62**

表3　各组间LSD-t检验结果

3　讨论

早期的研究应用13N-氨水作为心肌灌注显像剂，18F-FDG PET作为心肌代谢显像，发现临床诊断为陈旧性心肌梗死，心肌灌注减低的节段，部分心肌节段存在18F-FDG摄取，即18F-FDG显像阳性提示该节段有存活的心肌［3］。存活心肌在血运重建术后，局部心室功能可改善［4］。因此，早期鉴别存活心肌与梗死心肌，对其临床治疗与预后至关重要。

核医学分子影像技术是目前较为成熟的能够定性、定量反映组织器官血流、代谢及功能改变的影像学方法，特别是近年发展起来的被称为“活体生化显像”的PET能够从体外无创、定量、动态地观察体内的生理、生化和分子过程的特异性信息，洞察标记物在体内的活动，应用越来越广泛。同时，该技术能在一定程度上克服细胞等体外研究的不足［5］。正常情况下，心肌总能量的40%～80%来自脂肪酸，平均65%，其余能源来自葡萄糖底物。但这种比例关系不是恒定的，取决于多种因素，包括底物在动脉血内的浓度，激素调节以及心肌细胞的供氧情况。如心肌细胞处于轻中度缺血缺氧状态下，脂肪酸的氧化作用降低，厌氧代谢增加，葡萄糖就成为厌氧与氧化代谢的底物，18F-FDG PET摄取增强［6］。Al等［7］对比分析了30例冠心病患者单光子发射计算机断层显像（single-photon emission computed tomography，SPECT）、PET显像、超声心动图及血管造影检查，结果提示，相比SPECT与超声心动图，18F-FDG PET显像在评价心肌活性方面具有更高的临床价值，符合本研究所提出的18F-FDG PET显像可评价大鼠心肌活性的实验基础。本研究分别在造模成功后第1天、第1周、2周、4周时行SD大鼠心肌代谢显像，提示造模成功后第1天即可观察到心肌缺血的存在，表明18F-FDG PET显像可早期定性判断心肌缺血的存在与部位，且可动态观察心肌缺血的改变，在临床中有极高的应用价值。

临床上，秋水仙碱作为急性痛风的常用药，有控制炎症、止痛的作用［8］。目前已有研究提示秋水仙碱对犬及大鼠缺血心肌有一定的保护作用［8-9］。近年来，国外对秋水仙碱在各种心血管疾病中的应用研究广泛开展，有研究提出MI/RI时心肌细胞微管结构变化，在缺氧的早期阶段即可通过调节心肌细胞缺氧诱导因子的表达影响糖酵解，这就为心肌缺氧早期细胞糖代谢显像提供理论基础。Nidorf等［10］通过对532例冠状动脉粥样硬化性心脏病患者的前瞻性研究评价低剂量秋水仙碱在心血管疾病二级预防中的价值，该研究在常规治疗基础上每日给予0.5mg秋水仙碱，研究终点为急性冠脉综合征、心源性猝死与非心源性缺血性中风，研究结果显示每日小剂量秋水仙碱对稳定性冠状动脉病变患者预防心血管事件具有一定的临床价值。本研究采用葡萄糖类似物18F-FDG评价心肌细胞的MI/RI。通过18F-FDG PET显像评价不同剂量秋水仙碱治疗大鼠缺血再灌注损伤心肌疗效，结果提示随着治疗时间及治疗剂量的增大，定量评价心肌供血可见明显改善，以第4周的4mg/（kg·d）给药最显著，各组间早期与第4周心肌供血改变均有统计学差异，提示秋水仙碱对缺血心肌具有一定的保护作用，其保护作用可能不仅归功于其炎症抑制作用，还与其改变多种细胞及生物学标志物表达密切相关［11］，部分细胞及生物学标志物与MI/RI密切相关，如最为常见的血管紧张素Ⅱ，其保护作用机制仍待进一步大样本研究。因本研究纳入对象为SD大鼠且病例数较少，暂不能为临床治疗提供有力的理论数据支持，需要进一步加大样本量、用多种实验动物作研究，为秋水仙碱对心肌缺血的保护作用奠定实验基础。

关于秋水仙碱对心肌缺血或其他心血管疾病的治疗剂量与疗效的对比研究开展较少，Gasparyan等［12］提出每日给予 0.5～2.5mg秋水仙碱可用于治疗心肌缺血。本研究对比分析不同治疗剂量秋水仙碱疗效，结果提示随着秋水仙碱治疗剂量的增加，缺血心肌代谢明显改善。但其不良反应未纳入本研究范畴，因此尚不能明确其量效关系。

秋水仙碱可用于心血管疾病的预防治疗，并通过18F-FDG PET显像可视化评价其对缺血心肌的保护作用，方法简便、微创且重复性高，然而秋水仙碱量化标准及显像诊断的定量指标尚未提出，需进一步研究。

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金华市科学技术局研究计划项目（2013-3-062）