11C-PIB合成物在小鼠体内分布及在人体显像中的应用*

王治国 左 峰 张国旭* 张宗鹏 石庆学 吴锐先

11C-PIB合成物在小鼠体内分布及在人体显像中的应用*

王治国①左 峰①张国旭①*张宗鹏①石庆学①吴锐先①

目的：通过GE公司合成器Tracerlab FX C合成β淀粉样蛋白(Aβ)的正电子发射断层扫描(PET)显像剂11C-荧光匹兹堡化合物B(11C-PIB)，研究其在小鼠体内分布，并探讨其在人体显像中的应用价值。方法：将经过合成器合成的质量控制显像剂注射于12周龄正常小鼠，测出各个时间点的放射性摄取分布。同时将此显像剂分别用于阿尔茨海默病(AD)患者与健康志愿者的检查，对比PET-CT图像特点。结果：产品放射性化学产出率为13.5%(校正后)，其纯度＞98%。小鼠注射显像剂5 min后放射性摄取分布达到最大，10～15 min后小鼠体内药物分布已经趋近平衡。11C-PIB在人体内图像分布特点是，额前叶(包括眶回)、内侧顶叶(特别在楔前叶)、外侧顶叶、部分外侧颞叶皮层以及纹状体呈高分布区域；岛叶、丘脑及枕叶相关皮层相对低摄取；初级视觉皮层及周围区域、内侧颞叶、初级感觉和(或)运动区域呈更低的区域分布；小脑基本无11C-PIB分布。结论：11C-PIB是较理想的Aβ斑块显像剂，合成快速方便，适于AD患者的诊断与疗效评价。

11C-荧光匹兹堡化合物B；自动化合成；体内分布；PET-CT显像；阿尔茨海默病

老年痴呆又称阿尔茨海默病(alzheimer disease，AD)是影响老年人生活质量及生命健康的主要疾病之一，是临床上多见的疾病。目前，临床上对AD诊断主要是靠问询患者的症状及神经心理量表测试检查，其结果的误差导致诊断特异性及敏感性较低，甚至影响治疗时机，严重影响患者的预后发展[1]。近年来，随着分子生物学、分子影像学研究的发展，AD在临床前期甚至早期诊断成为可能。如正电子发射断层扫描(positron-emission tomography，PET)，其机制是应用同位素示踪原理将短寿命放射性核素标记在生物分子上，以三维立体成像形式将体内器官、组织以及细胞的生理情况及病理变化灵敏地反映出来[2]。11C标记的荧光匹兹堡化合物B(pittsburgh compound11C-PIB)，与AD的特征性病理沉积β淀粉样蛋白(amyloid β-protein，Aβ)特异结合并显像[3]。研究显示，11C-PIB PET在AD的诊断、鉴别诊断以及药物研发方面均有重要价值[4-5]。因此，本研究采用GE自动化合成器合成11C-PIB，其产品经质量控制合格后用于测量小鼠体内放射性分布，并对5例临床诊断为痴呆的患者以及5例智能正常的健康老年人分别进行了11C-PIB PET检查，以探讨11C-PIB PET在AD诊断和鉴别价值。

1 资料与方法

1.1 实验动物

选用昆明小鼠，12周龄，体质量17～20 g，由沈阳军区总医院动物研究所提供。

1.2 主要仪器与试剂

(1)主要仪器。MINItrace型回旋加速器、TRACERlab FXc合成器、配半制备HPLC、色谱柱为反向C18柱和PET-CT均为美国GE公司生产；WIZARD 1470型γ计数器(美国PE公司)；CRC-15R活度仪(美国Capintec公司)；UC-3220高效液相色谱(HPLC)分析系统(配放射性检测器，北京优联光电技术公司)；色谱柱为XB-C18柱(5 μm，250.0 mm×4.6 mm)；Mini Scan型薄层扫描仪(美国Bioscan公司)。

(2)主要试剂。6-OH-BTA-0(德国ABX公司)；丙酮、乙醇(德国Merck公司)；PIB标准品(德国ABX公司)。

1.311C碘代甲烷的合成

在MINItrace合成器上的加速器中利用14N(p，α)11C反应生产11C，在靶内与氧气反应生成11CCO2，共轰击50 min，束流30 μA；前体3.9 mg以0.5 ml丙酮溶解，2号瓶加淋洗液(60%乙醇)1 ml，而后加热MeI炉至730 ℃，此过程约需要10 min，CH4trap开始降温至140 ℃，需要14 min。同时传输11CCO2与H2反应生成11C-CH4，后经CH4trap捕获，进入碘炉与I2反应循环，后11C-碘代甲烷由CH3I trap捕获。

1.411C-Triflate-CH4及产品的合成

在不锈钢管(10 mm×70 mm)内，装入0.4 g三氟甲基磺酰基银与0.65 g石墨的混合物。通入氦气，加热到190 ℃活化40 min以上，将合成的11C-碘代甲烷通入该管，在线转换为11C-Triflate-CH4，将其传到反应瓶经丙酮溶解与6-OH-BTA-0反应，反应后经高效液相色谱(high performance liquid chromatography，HPLC)UV 254 nm分离产品。

1.511C-PIB质量控制

采用HPLC分析放射化学纯度，HPLC柱为Ultimate XB-C-18，5 μm，4.6 mm×250 mm，放射化学纯度＞98%。需注意因为淋洗液中含有乙醇，具有刺激性，产品收集后用生理盐水稀释后方可用于显像。

1.6 小鼠体内分布实验

取正常12周龄小鼠14只，测量其体内放射性分布，采用10%水合氯醛腹腔麻醉实验小鼠，经尾静脉注入37 MBq/ml(1ml)的11C-PIB(6.7±0.7)MBq，分别于5 min、10 min、20 min、30 min、40 min、50 min和60 min后同时取2只小鼠取心脏、肝脏、肺、肾脏、血液及膀胱等器官，称取质量，用γ计数器测定放射生计数，取平均数，计算放射性摄取值(%ID/g)。

1.7 人体显像

(1)患者资料。选择2015年1月至2016年12月在沈阳军区总医院行11C-PIB PET-CT检查的5例AD患者为AD组，其中男性4例，女性1例；年龄51～83岁，平均年龄(75.5±10.6）岁；另选择智力行为正常的5名老年人为正常组，其中男性3名，女性2名；年龄80～85岁，平均年龄(83.1±7.23)岁。正常组智力行为检查均正常，检查排除神经系统相关疾病。AD组全部病例经3名专家同时进行了系统的病史采集，专科查体，认知功能量表测试，均进行颅脑CT、MR检查。进行11C-PIB PET-CT检查前告知本人或家属检查信息，并签署知情同意书。

(2)显像方法。所有受检者在注射11C-PIB前平静休息，将经质量控制合格后的11C-PIB(555～740 MBq)静脉注射后立即行PET动态扫描，受检者平躺在扫描床上，头颅躺在头托内，检查时保持环境安静，仰卧位，尽量保持头部不动。定位后采用3D模式动态连续采集60 min，经滤波反投影(filtered back projection，FBP)重建。在11C-PIB PET采集完20 min后PET数据经低剂量CT进行衰减校正、迭代重建后和CT图像一同传送至Xeleris工作站进行同机图像融合，进行横断面、冠状面及矢状面多幅图像显示。采用图像视觉分析方法由2名核医学医师盲法目测分析两组受试者的显像图像结果。

2 结果

2.111C-PIB情况

HPLC分离，出峰时间约10 min，反应用时50 min，11C-PIB放射性活度为65 mCi(1Ci=3.7×1010Bq)，放射性化学产出率为13.5%(未校正)，如图1所示。

2.2 小鼠放射性摄取分布

正常12周龄小鼠放射性摄取5 min时，全身各部分组织摄取11C-PIB较多，脑内含量(%ID)为0.0129，60 min后降为0.0019。其次，在肝和肾中含量(%ID)分别从0.1203和0.0841降至0.0986和0.0483。注射显像剂10～15 min后小鼠体内药物分布已经趋近平衡。正常小鼠放射性摄取分布结果分析见表1；脑内放射性分布如图2所示。

图1 11C-PIB的HPLC分离图谱

表1 11C-PIB在正常小鼠体内不同脏器不同时间点的放射性摄取分布(%ID)

图2 正常小鼠脑内不同时间的放射性分布图

2.3 两组受检者图像分析

(1)正常组脑显像未见明显萎缩征象，注射显像剂后10 min时大脑皮质及两侧海马区域显示清晰，左右对称；皮质下各核团(纹状体、丘脑)及桥脑显像结构完整、清晰对称，放射性分布较皮质及海马区高；小脑对称；白质显像欠清晰。30 min时脑组织放射性明显减退，皮质及皮质下核团、脑桥和小脑放射性较10 min时明显减低。60 min左右时皮质及皮质下核团、脑桥和小脑放射性放射性均已基本清除，脑结构分辨不清。

(2)AD组患者脑萎缩明显，脑室系统扩大。10 min时AD患者脑图像即可见皮质、皮质下核团、海马、小脑和脑桥的放射性分布显著高于正常组，以纹状体和丘脑为著，提示上述部位存在11C-PIB的放射性滞留，白质放射性相对较低。30 min时皮质、皮质下核团、海马和脑桥放射性较10 min时有清除，但总体放射性清除缓慢，相对健康对照者清除不明显，皮质及皮质下核团、海马和脑桥仍存在较高的放射性滞留，白质部分放射性较低，小脑部分放射性清除相对明显。60 min显像仍可区分皮质、皮质下核团及脑桥，放射性清除缓慢。小脑部位显影不清，放射性已基本清除。

3 讨论

大脑皮质Aβ沉积是AD特征性病理改变之一[6]。11C-PIB作为可与Aβ特异性结合的分子探针，自2004年首次报道以来，在AD及相关疾病的诊断及鉴别诊断研究中应用广泛[7]。本研究中AD组患者脑组织较之正常组老年人脑组织摄取11C-PIB明显增高，尤其是病理改变严重的颞叶、额叶和顶叶。这一研究结果表明，11C-PIB PET在AD早期诊断中具有重要作

用[8-10]。

AD患者脑皮质中有不同程度的淀粉样蛋白沉积，因此11C-PIB可以与之结合，11C-PIB图像与正常人群有所差异，早期同正常人群，到后期仅小脑的11C-PIB洗脱率与对照者相同，其他脑灰质表现为较慢的初始摄取，且由于较慢速度的11C-PIB洗脱而保持较高水平的活性(与小脑比较)。典型的AD图像11C-PIB分布特点是，额前叶(包括眶回)、内侧顶叶(特别在楔前叶)、外侧顶叶、部分外侧颞叶皮层和纹状体呈高分布区域；岛叶、丘脑和枕叶相关皮层相对低摄取；初级视觉皮层及周围区域、内侧颞叶、初级感觉和(或)运动区域呈更低区域分布，小脑基本无11C-PIB分布。

Aβ的过量沉积并非AD患者所特有，该病理表现还可存在于路易体痴呆及淀粉样血管病变患者，尸检发现正常老年人脑内也可以见到淀粉样蛋白的沉积[11-12]。11C-PIB为能够与Aβ特异性结合的小分子探针，与脑组织中Aβ的结合几乎为1∶1，因此，可以设想上述Aβ沉积同样也可以被11C-PIB标记，部分研究也证实了这一点[13-15]。体外试验结合了放射自显影法与组织化学技术，表明[3H]-PIB不仅能够标记AD患者的经典斑块(classic plaques，CPs)，同样也可以标记含有的病理学改变的脑淀粉样血管病变

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11C-PIB是较理想的Aβ斑块显像剂，适于AD患者的诊断与疗效评价。目前合成方法淋洗溶剂为乙醇，经稀释后注射仍有一定的刺激性。日后可试验其他刺激性较小或者无刺激的溶剂体系，对实际应用有重要意义。11C-PIB PET-CT能够在疾病早中期鉴别AD与正常患者，无创性的反映患者脑组织的病理改变，为早期诊断提供较为客观的检查资料，进一步结合患者的临床病史、实验室检查、神经心理学量表及结构影像学结果，有助于提高诊断的准确性，以指导早期治疗。

The distribution of11C-PIB in mouse body and its application in imaging of body/

WANG Zhi-guo, ZUO Feng, ZHANG Guo-xu, et al//China Medical Equipment,2017,14(8):154-157.

Objective: To research the distribution of11C-PIB that was composited by synthesizer Tracerlab FX C of GE company in mouse body and its application value in imaging of body. Methods: The photographic developer composited by synthesizer was injected in normal aged mouse (12 weeks), and then the relative distribution of radioactivity at various time point were detected. At the same time, this photographic developer was injected in patient with alzheimer disease (AD) and healthy volunteers, respectively, and the imaging characteristics of PET-CT between the two groups were compared. Results: The rate of output of radioactivity was 13.5% and its purity was more than 98%. The distribution of radioactivity achieved largest level after the photographic developer was injected 5min, and the distribution approached balance after 10-15 min. The distribution characteristics of11C-PIB in imaging were: the prefrontal lobe (including orbital gyrus), medial parietal lobe (especially precuneus), lateral parietal lobe, partial outer temporal lobe cortex, striatum were high distribution area. The intakes in insular lobe, thalamus, occipital relevant cortex were relatively lower. The distributions in primary visual cortex and peripheral region, medial temporal lobe, primary sensory and (or) sport region appeared lower level. In cerebellum, there was almost no distribution of11C-PIB. Conclusion:11C-PIB is relatively suitable photographic developer for plaque of Aβ and it is convenient and fast in composition speed. Therefore, it fits with diagnosis and evaluation for curative effect of patients with AD.

11C-PIB; Automated synthesis; Internal distribution; PET/CT imaging; Alzheimer disease(AD)

Department of Nuclear Medicine, The General Hospital of Shenyang Military, Shenyang 110840, China.

1672-8270(2017)08-0154-04

R197.39

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.08.043

王治国,男,(1974- ),硕士，副主任技师。沈阳军区总医院核医学科，研究方向：核医学技术。

2017-03-13

辽宁省自然科学基金（2014020066）“11C-PIB PET-CT脑显像在阿尔兹海默病(AD)及轻度认知障碍(MCI)诊断和研究中的应用”

①沈阳军区总医院核医学科 辽宁 沈阳 110840

*通讯作者：zhangguoxv502@sina.com