正电子发射断层（PET）基础与临床研究 ——～（18）氟—知母皂甙元制备方法及生物学初步评价

论文摘要

老年性痴呆（senile dementia of Alzheimer’s disease，SDAT），亦称阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease，AD）是一种神经细胞退行性疾病，临床上以进行性记忆和后天获得的知识丧失直到最后丧失生活能力为特征，是一个严重的社会和人类健康问题。到目前AD已经成为严重威胁老年人继心脏病、肿瘤和卒中之后的第四位疾病。我国痴呆流行病学研究起步较晚，中国到目前为止尚无大规模的AD流行病学调查资料，国内有关痴呆患病率的报道差异较大，根据一项11个城乡的普查材料，60岁以上老年人中AD患病率为10万人口之238，在2004年9月21日世界老年性痴呆日国内有关专家介绍，目前我国65岁以上的老年痴呆患者估计超过500万人，患病率高达10.1％，其中310万老人患AD。随着我国进入老龄化社会，这一问题变得日益突出。张明园等对上海一组社区老人在5年内进行2次调查，结果显示65岁以上AD发病率为0.89％（95％CI0.88％—1.42％）。为了引起各国对痴呆重视程度，2005年第21个世界老年痴呆病宣传日主题是“行动改变未来”。中药治疗AD取得了一定进展，尤其中药有效成分研究主要包括有人参皂甙Rg1、石杉碱甲、知母皂甙元（ZMS）等已经用于临床及实验研究中。ZMS对老年动物、AD脑M受体有明显的上调作用，是一种新型的M受体调节药；能显著改善脑M受体的密度、反应性等；能显著改善自然衰老动物和早老性痴呆动物模型的学习记忆功能；2005年初通过Ⅱ期临床试验，有效率达到70.8％。正电子核素标记的示踪剂参与活体内生理生化过程，从分子水平反映活体的生理生化变化，提供活体内的动态信息。尤其可进行小动物PET显像，在活体内进行药物的开发筛选，缩短新药开发的周期，推动新药研制的步伐。正电子核素标记与AD有关的中药有效成分尚未见文献报道，如能探索18F标记中药有效成分的方法并进行生物学评价，无疑具有创新性，同时有利于探索中药有效成分在活体内的作用机理，并在中药领域寻找适于诊断AD的PET显像剂。考虑本课题为AD及取材方面等因素，首先选择ZMS进行探索性实验，本研究的主要目的：1)探索正电子核素标记中药有效成分的方法学可行性。2)探索18F—中药有效成分ZMS在体内的生物学分布及药物代谢动力学参数，探索ZMS在痴呆模型鼠脑内作用机理，为药物二次开发提供参考。一．18F标记中药知母有效成分知母皂甙元（ZMS）的制备与质量控制目的：制备18F标记中药知母有效成分知母皂甙元（ZMS）并进行质量控制。方法：将无水二氯甲烷溶解的甲苯—4—磺酰氯滴加入吡啶溶解的ZMS溶液中，合成前体Tosyl—ZMS，经过质谱及核磁氢谱证实化学结构；应用小型回旋加速器，通过18O（p，n）18F核反应生产出18F-离子，由亲核取代反应制备18F-FZMS，并与相同条件下合成的19F-FZMS比较，鉴定通过液相质谱联用仪（流动相100％色谱级乙腈，流速0.3ml／min），核磁氟谱鉴定，进行脂溶性分数（1gp）、放化纯度、稳定性检测。并对新制剂18F-FZMS进行质量控制。结果：合成前体Tosyl—ZMS产率为51.23％，18F-FZMS放化合成时间约为50～70 min，放化产率20～44.11％（衰变校正后），放化纯度大于95％；比活度69.3GBq／mmol，放化产物分子量为418，脂溶性分数1gp为1.96，稳定性检测4小时内放化纯度大于95％，主要质量控制指标达到正电子放射性药物质量要求。结论：合成的18F-FZMS注射液可用于进一步的动物或人体探索性研究。二．18F-FZMS在正常动物体内分布及药物代谢动力学实验目的：研究18F-FZMS在动物体内的生物学分布及药物代谢动力学特性。方法：应用亲核取代法标记18F-FZMS，经小鼠尾静脉注射给药，分别于不同时相点2、5、10、15、30、60、120min测量血液及各主要组织器官的放射性计数（cpm），计算每克组织百分注射剂量率（％ID／g湿组织）。通过大鼠静脉取血进行药物代谢动力学分析；大鼠尾静脉注射给药，于注射后不同时间分别将各组大鼠断头处死，迅速解剖取脑，分离纹状体、丘脑、小脑、海马、顶叶、颞叶、枕叶、脑干等脑区，称组织湿重后，用γ计数器测组织放射性，计算每克组织百分注射剂量率（％ID／g湿组织）。结果：18F-FZMS进入小鼠体内具有血液清除快的特点，在2min为9.496±2.123％ID／g，在60min为0.146±0.041％ID／g，肝胆系统及肾组织是18F-FZMS的主要排泄器官，其中以肝胆系统较明显，在2min放射性分布达到28.923±4.357％ID／g，之后呈逐渐下降的趋势，肾脏排泄在2min为2.413±0.749％ID／g，60min之前放射性分布维持在较高的水平。给药后30min，肠道显示低水平一过性增加，在肌肉、皮肤等组织放射性摄取较低，放射性分布较少。大鼠血时间-放射性曲线符合药代动力学二房室模型，其曲线方程：C=1.895e0.7567t+0.0169e-0.0044t。经分析计算，18F-FZMS注射液分布半衰期T1／2α=0.9158min，清除半衰期T1／2β=157.5min。结论：静脉注射18F-FZMS后，组织本底能够在较短的时间内达到低水平，血药浓度-时间曲线符合二房室模型特征，在体内的分布与消除为一级线性动力学过程；18F-FZMS在正常动物各个脑区分布未见明显统计学差异（p＞0.05）。三．18F-FZMS在痴呆鼠脑内的放射自显影研究目的：初步探索18F-FZMS在痴呆鼠脑各个脑区的放射性分布特点。方法：分别制备Aβ1-40大鼠痴呆动物模型、氢溴酸东莨菪碱大鼠痴呆模型及自然衰老大鼠模型（20月龄），用Morris水迷宫实验进行定位航行实验和空间探索实验测试其行为认知能力。尾静脉注射18F-FZMS 10min行放射自显影分析，图像分析采用ROI分析软件，在不同层面的同一脑区各划出8个ROI区，对各个脑区PSL强度进行统计学分析。结果：Aβ1-40痴呆动物模型、自然衰老鼠、东莨菪碱模型大鼠定位航行实验和空间探索实验与对照鼠比较有记忆低下。经放射自显影分析Aβ1—40痴呆动物模型各个脑区PSL强度的方差分析F=1.04，P=0.4095＞0.05：自然衰老鼠各个脑区的方差分析F=2.06，P=0.0753＞0.05；东莨菪碱模型大鼠各个脑区PSL强度的方差分析F=1.05，P=0.406＞0.05。与正常对照鼠比较各个脑区亦无明显的统计学差别。结论：通过18F-FZMS分析显示ZMS在痴呆鼠脑内药理作用符合缓慢调节机制。四．1985～2004年中国老年人群痴呆患病率系统分析目的：探讨中国老年人群1985～2004年痴呆患病率的流行特点，为卫生资源的分配及预防决策提供参考依据。方法：采用系统分析方法对中国1985～2004年发表的有关痴呆流行病学文献进行分析、汇总、归纳和统计学分析。结果：符合条件文献共22篇，60岁及以上的痴呆总患病率为2.818％，阿尔茨海默病（AD）及血管性痴呆（VD）是中国老年人群两个最主要痴呆类型，患病率分别为1.587％和0.756％；AD患病率与受教育程度有关，其中文盲患病率为最高（3.160％），明显高于受教育程度组，VD患病率与受教育程度无关；1985～2004年痴呆、AD患病率呈明显增长的趋势，2001～2004年分别为5.727％、4.805％，VD变化不明显。痴呆总患病率、AD患病率随年龄增长明显增加，90岁及以上年龄组至最高，患病率分别为25.7％、21.39％。中国南方、北方痴呆总患病率分别为2.729％、2.651％，其中AD患病率分别为1.965％、1.187％，VD患病率分别为0.570％、1.036％。结论：中国老年人群AD患病率与年龄、性别、受教育程度及职业有关，VD在中国北方患病率高。本研究论文可以得出以下结论：①通过亲核取代反应制备中药知母有效成分18F标记化合物：18F-FZMS，放化产率20～44.11％，放化纯度＞95％，体外稳定性好，主要质量控制指标达到要求，可满足进一步探索性实验的要求。②大鼠尾静脉注射18F-FZMS后，组织本底能够在较短的时间内达到低水平，血药浓度—时间曲线符合二房室模型特征，在体内的分布与清除为一级线性动力学过程；正常鼠脑内及痴呆鼠各脑区放射性分布未见明显统计学差异，符合其在脑中的缓慢调节药理学机制；18F-FZMS在体内、脑内分布及药代学参数可为药物的二次开发提供参考依据。③中国老年人群AD患病率与年龄、性别、职业及受教育程度有关。

论文目录

• 缩略词索引
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 参考文献
• 18F标记中药知母有效成分知母皂甙元（ZMS）的制备与质量控制'>第一部分:¹⁸F标记中药知母有效成分知母皂甙元（ZMS）的制备与质量控制
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 18F-FZMS在正常动物体内分布及药物代谢动力学实验'>第二部分:¹⁸F-FZMS在正常动物体内分布及药物代谢动力学实验
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 18F-FZMS在痴呆鼠脑内的放射自显影研究'>第三部分:¹⁸F-FZMS在痴呆鼠脑内的放射自显影研究
• 资料与方法
• 结果
• 讨论
• 第四部分（附录）:1985～2004年中国老年人群痴呆患病率系统分析
• 资料与方法
• 结果
• 讨论
• 综述（一）
• 综述（二）
• 在校期间发表论文情况
• 参加学术会议情况
• 致谢