分子探针18F-Fallypride 和18F-FDG 在帕金森病中的Micro PET/CT 显像研究

刘晓杰，冯柳，陈夏彬

帕金森病（PD）是一种以典型的运动功能障碍，如静止性震颤、肌肉僵硬、运动迟缓和平衡障碍为特点的神经退行性疾病，尽管PD 的确切发病机制尚未完全清楚[1-3]，但越来越多的证据表明，脑内黑质致密部多巴胺能神经元的损伤和相应的多巴胺水平下降在PD的发病过程中发挥关键作用。因此，精准定位和评估这些神经递质的变化对改进PD 的早期诊断至关重要。18F-Fallypride 是一种新型探针，专门靶向多巴胺2 型受体（DRD2），以其高亲和力和适宜的亲脂性，使其成为PD研究的理想选择[4-6]。通过18F-FallypridePET/CT 显像可以在大脑结构发生明显变化之前，精准捕捉到代谢和功能的微妙异常，为PD的早期诊断和治疗提供新的途径。同样，18F-脱氧葡萄糖（18F-FDG）作为评估脑部葡萄糖代谢的经典探针，在揭示PD相关神经变性及其补偿机制方面也显示出巨大潜力。本研究通过结合18F-Fallypride和18F-FDG两种探针[7]，在小鼠模型上进行动物PET活体成像，旨在探索大脑不同区域摄取行为的变化，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

1.1.1 实验材料 质子回旋加速器（Cyclone18，比利时IBA 公司）；合成模块（RNplus 德国Synthra）；Micro PET/CT（Inveon，德国Siemens 公司）；放射性活度计（CRC-55TR，美国Capintec 公司）；液相色谱仪HPLC（1260，美国安捷伦公司）。18F-Fallypride 前体、合成卡套及18F-FDG 由江苏华益科技有限公司提供；氨基聚醚（Kryptofix2.2.2，K222）由德国Merck公司提供；碳酸钾（K2CO3）由国药集团上海化学试剂有限公司提供；乙腈购自美国Sigma公司；三乙胺由安徽泽升科技有限公司提供；1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶（MPTP）由加拿大Atuka 公司提供。

1.1.2 实验动物 6 只ICR 小鼠，雄性，10 月龄，购自杭州子源实验动物科技有限公司，动物生产许可证：SCXK（浙）2019-0004。

1.2 实验方法

1.2.118F-Fallypride 合成 调取Fallypride 合成程序，执行模块自检程序，确认模块工作正常；按照提示，装入合成卡套，并执行卡套自检程序，确认卡套完好；按照提示，在卡套对应位置装入试剂盒，执行试剂预处理程序，预处理并确认试剂装载正常；执行接收加速器传入18F-合成工序；执行合成工序，正式进行18F-Fallypride 合成；合成结束，执行18F-Fallypride传输工序，将18F-Fallypride药液传入分装室进行分装。制备过程参考以往研究并加以改进。

1.2.2 质量控制 质控要求为：（1）pH值6.0 ～7.0。（2）放射化学纯度＞95%，检测条件为：Luna C18 色谱柱（5m，4.6×250 mm），流动相A为含0.05%三乙胺的纯水，流动相B 为乙腈，A∶B=40%∶60%，流速1 ml/min，检测波长为254 nm。（3）无菌、内毒素符合注射液剂标准，检测按照《中华人民共和国药典》2020 年版方法进行。

1.2.3 动物分组及建模 实验分两组，PD模型建模方法：选取ICR小鼠3 只，腹腔注射MPTP，给药剂量为25 mg·kg－1·d－1，连续注射7 d。另选取3 只ICR 小鼠腹腔注射等量0.9%氯化钠注射液作为正常对照组。

1.2.4 Micro PET/CT 显像 小鼠异氟烷气体麻醉，翻正反射消失后，18F-Fallypride 每只小鼠尾静脉注射3.7 MBq，等待30min 后行PET 静态扫描10min。通过CT衰减校正后重建图像。18F-FDG 扫描前小鼠禁食8h 以上，每只小鼠尾静脉注射3.7 MBq，等待40 min 后行PET 静态扫描10min。通过CT 衰减校正后重建图像。

1.3 统计方法 采用GraphPad Prism 8.0 软件进行数据分析，采用PMOD 分析影像数据，获得各脑区数据，计量资料以均数±标准差表示，采用t 检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 产率 随机分析3 批自动化合成的18F-Fallypride 产率，3 批产率分别为30.2%、30.1%、30.4%。

2.2 分子探针标记结果18F-Fallypride产物与标准品相比，两者保留时间一致，且放化纯度均＞95%。

2.3 MicroPET/CT显像图18F-Fallypride成像图显示小鼠脑部放射性信号主要浓聚于纹状体，纹状体轮廓清晰可见，形状饱满；18F-FDG 成像图显示小鼠大脑皮层、中脑、小脑等多个脑区均有放射性摄取，见图1 ～2。

图1 18F-Fallypride 小鼠PET 冠状面显像图

图2 18F-FDG 小鼠PET 冠状面显像图

2.4 各脑区摄取数据比较 通过PMOD 软件脑分区模块，融合PET 显像图，将小鼠脑部分成9 个脑区。正常对照组小鼠18F-Fallypride 纹状体、小脑及杏仁核摄取值均高于PD 模型组（均P ＜0.05）；PD模型组小鼠18F-FDG 纹状体、皮层、海马体、丘脑、下丘脑、杏仁核、中央灰质及嗅球摄取值均高于正常对照组小鼠（均P ＜0.05），见表1。

表1 18F-Fallypride 和18F-FDG 在小鼠脑部各脑区摄取值比较 %ID/g

3 讨论

本研究观察PD小鼠模型中DRD2 的活性及大脑代谢变化，揭示PD代谢之间的复杂关联，为开发潜在的治疗策略提供新方向。多巴胺是脑内重要的神经递质之一[8-9]，DRD2 参与多巴胺信号传导功能，是介导生物学作用最广泛的多巴胺受体信号转导系统[10]。本研究随机分析的3 批产率比较稳定，较杨敏等[11]合成产率略低，分析其原因可能与加样的时间控制有关，将在后续加以改进。18F-Fallypride 是DRD2 的特异性显像剂[12]，对于研究患者脑内纹状体区和纹状体外多巴胺受体的分布情况，分析多巴胺受体在认知、情感中的作用具有重要意义[13-14]。18F-FDG 可评价脑区葡萄糖代谢及反映神经功能。

DRD2 作为G 蛋白偶联受体，增强其信号或平衡多巴胺系统的活动有助于改善PD 患者运动障碍。DRD2 能够抑制小胶质细胞的过度活化和炎症因子的释放，从而减少神经炎症和相关神经损伤。在DRD2基因表达降低或缺失的小鼠中，某些大脑区域（如躯体感觉区、纹状体）活化小胶质细胞增多，提示DRD2水平的降低可能增加对特定炎症标志物的脆弱性[13，15]。

本研究采用18F-Fallypride 作为示踪剂，其对DRD2 具有高度亲和力，能够准确反映这些受体的活性。同时，应用18F-FDG PET/CT 成像技术能揭示大脑内的代谢活动，从而为多巴胺成像结果提供补充信息。通过脑分区计算，正常对照组小鼠18F-Fallypride 纹状体摄取值高于PD模型组（P＜0.05），表明PD 模型小鼠DRD2 体量明显下降；18F-FDG 显像结果示PD 模型组小鼠纹状体、皮层、海马体、丘脑、杏仁核、中央灰质、嗅球多个脑区摄取值均高于正常对照组（均P ＜0.05），表明PD 小鼠脑区葡萄糖代谢高于正常小鼠。在PD 模型小鼠的各个脑区，代谢活动的增加可能反映了作为多巴胺神经元丧失补偿机制或神经炎症的潜在标志。

有研究表明处于社会孤立状态的小鼠DRD2 活性降低，这一现象可能会加剧神经退行性的过程，这一发现与多巴胺系统对环境应激因素敏感性强相吻合，进一步验证了社会因素在神经退行性疾病进展中的重要作用。然而，本研究的局限性在于小样本量和特定动物模型的使用，这可能限制本研究的普遍适用性。因此，未来的研究应致力于在更广泛、多样化的样本群体中验证这些发现。此外，深入研究社会互动所观察到的保护效应背后的分子机制，有望揭示PD 治疗的新靶点。

利益冲突 所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明 刘晓杰、冯柳、陈夏彬：实验操作、论文撰写、数据整理、统计学分析