付占立

(北京大學(xué)第一醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科,北京 100034)

炎癥(Inflammation)是組織對物理、化學(xué)、免疫或微生物等各種損傷的一種復(fù)雜病理生理反應(yīng),其中由微生物損傷所致或有微生物參與的炎癥反應(yīng)稱為感染(Infection)。

對感染患者的正確臨床處置有賴于對感染病灶及時、準(zhǔn)確的定性與定位診斷。CT、MRI空間分辨率高,可準(zhǔn)確定位器官和肌肉及骨骼內(nèi)的感染灶,但往往發(fā)現(xiàn)病灶較晚,且對病灶活性的判斷困難;對于術(shù)后局部解剖改變、瘢痕、假體或人工血管植入術(shù)后的患者,其對感染灶的診斷價值也很有限。放射性核素炎癥顯像由于其放射性核素的示蹤特性,可根據(jù)局部組織功能和/或代謝的改變,對炎癥病灶做出早期定位診斷,并對病灶活性程度做出準(zhǔn)確判斷。

近年來,隨著人口的老齡化、骨科及心血管人工植入物的增多、細(xì)胞毒性藥物的廣泛應(yīng)用(化療、器官移植)、艾滋(AIDS)病患者及臨床耐藥微生物的增加,使炎癥顯像,特別是感染顯像越來越受到臨床重視。因此,研制與開發(fā)安全、有效、特異的感染顯像劑也就變得日趨緊迫。理想的炎癥顯像劑應(yīng)具備以下特征:能早期診斷炎癥病灶、輻射劑量低,并能鑒別感染和非感染性炎癥;正常組織和器官無攝取或攝取低、血液清除快、無毒性;價格低、易獲得、易制備[1]。本文擬對現(xiàn)有炎癥顯像劑的優(yōu)缺點,以及未來有望應(yīng)用于臨床的在研顯像劑進(jìn)行綜述,以使讀者對炎癥顯像劑的現(xiàn)狀及其研究進(jìn)展有一系統(tǒng)、全面的了解。

1 炎癥顯像劑的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題

目前臨床應(yīng)用的炎癥顯像劑主要有67Ga-枸椽酸鹽,放射性核素標(biāo)記的非特異人免疫球蛋白(IgG)、自體白細(xì)胞、抗粒細(xì)胞單克隆抗體以及環(huán)丙沙星、18F-FDG。盡管它們或多或少地具備理想顯像劑的某些特征,但也還存在這樣和那樣的缺陷,特別是都還無法用于感染與非感染性炎癥的鑒別。

1.1 67Ga-枸椽酸鹽

67Ga-枸椽酸鹽顯像對急、慢性感染和非感染性炎癥均有較高靈敏度[2],臨床用于不明原因發(fā)熱(Fever of Unknown Origin,FUO)患者炎癥病灶的探查,以及免疫低下患者機(jī)會性感染的診斷與鑒別診斷。67Ga由回旋加速器生產(chǎn),物理半衰期為78 h,發(fā)射多種能譜γ射線。67Ga離子的生物活性與三價鐵離子相似,在生理p H下,靜脈注入體內(nèi)的67Ga離子與體內(nèi)轉(zhuǎn)鐵蛋白(Transferrin)快速、牢固結(jié)合。在炎癥部位,由于局部毛細(xì)血管內(nèi)皮通透性增加以及pH下降,與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合的67Ga漏出到炎癥部位并與轉(zhuǎn)鐵蛋白解離,而與由白細(xì)胞產(chǎn)生的乳鐵蛋白(Lactoferrin)或與由微生物產(chǎn)生的低分子鐵結(jié)合蛋白(Siderophores)結(jié)合(在酸性環(huán)境下上述兩種蛋白對67Ga的親和力較轉(zhuǎn)鐵蛋白高),從而在病灶部位形成67Ga濃集[3]。

由于67Ga在腸道內(nèi)的生理性分泌、在惡性病變以及骨創(chuàng)傷內(nèi)的聚集,使其對炎癥診斷的特異性較差;由于血液清除緩慢,為獲得理想的圖像質(zhì)量有時需要延遲到2～3 d顯像,因此獲得診斷結(jié)果較慢;此外,67Ga物理半衰期長、高能γ射線豐度低,使受檢者所受輻射劑量較高,且圖像質(zhì)量較差[4-5]。鑒于67Ga-枸椽酸鹽的上述缺陷,近年來其臨床應(yīng)用正在逐年減少。

1.2 放射性核素標(biāo)記的非特異人IgG

放射性核素標(biāo)記的非特異人IgG對肌肉骨骼的炎癥、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、腹部感染、肺部感染(尤其免疫缺陷患者)、炎性腸道疾病等的定位診斷均有較高的靈敏度[2],對亞急性感染的診斷準(zhǔn)確率略好于放射性核素標(biāo)記的白細(xì)胞。常用的顯像劑為111In和99Tcm標(biāo)記的非特異人IgG。其在炎癥病灶內(nèi)的聚集最初曾被認(rèn)為是通過與白細(xì)胞表面Fc-γ受體的特異性結(jié)合,但隨后的研究表明,主要是由于炎癥部位毛細(xì)血管通透性增加,造成血漿中放射性核素標(biāo)記IgG漏出至細(xì)胞外間隙增多,而使病灶部位放射性增高[3]。

由于此類顯像劑采用人源性IgG,故沒有免疫原性,不會產(chǎn)生人抗鼠抗體(HAMA),但由于其血液清除緩慢,所需顯像時間較長[6]。

1.3 18 F-FDG

18F-FDG是葡萄糖的類似物,被廣泛應(yīng)用于臨床腫瘤、心肌、腦的葡萄糖代謝顯像,其在炎癥領(lǐng)域內(nèi)的臨床應(yīng)用正逐年增加。18F-FDG經(jīng)易化擴(kuò)散進(jìn)入激活的白細(xì)胞后,在己糖激酶作用下,磷酸化成為18F-FDG-6-PO4而滯留在細(xì)胞內(nèi);與腫瘤細(xì)胞不同,炎性細(xì)胞內(nèi)葡萄-6-磷酸酶的活性較高,18F-FDG-6-PO4可重新脫磷酸變成18FFDG彌散回到細(xì)胞外液。由于激活的白細(xì)胞(中性多核粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞)主要利用葡萄糖作為能量代謝底物,使炎癥組織的葡萄糖代謝活性增強,對18F-FDG攝取增加。

動物實驗[7]發(fā)現(xiàn),急、慢性炎癥病灶均有18F-FDG攝取的增加,但慢性炎癥病灶的聚集程度高于急性病灶。臨床研究[8]表明,18F-FDG PET或PET/CT顯像對于慢性骨髓炎、下肢植入假體感染、糖尿病足所致骨髓炎、FUO、血管移植物感染,以及AIDS病患者機(jī)會性感染的診斷中均顯示出良好的應(yīng)用前景。18F-FDG PET或PET/CT顯像具有顯像時間短、空間分辨率好、靶與本底的放射性攝取比高、輻射劑量低、易操作、不同讀片人對圖像診斷的一致性較高等優(yōu)點,因此有取代67Ga顯像的趨勢[8];但受到設(shè)備和放射性藥物的限制,18F-FDG PET或PET/CT炎癥顯像的臨床應(yīng)用在國內(nèi)尚不普及,檢查費用也相對較高。

1.4 放射性核素標(biāo)記的自體白細(xì)胞

放射性核素標(biāo)記的自體白細(xì)胞(WBC)是在抽取受試者的靜脈全血后,于體外完成WBC的分離與標(biāo)記,然后再注射回受試者體內(nèi)進(jìn)行顯像的一種炎癥顯像劑。常用的顯像劑主要有111In-8-羥基喹啉(111In-Oxine)和99Tcm-6-甲基丙二胺肟(99Tcm-HMPAO)標(biāo)記的WBC。由于在標(biāo)記過程中淋巴細(xì)胞幾乎全部被破壞,因此,注入體內(nèi)的標(biāo)記白細(xì)胞主要為中性多核粒細(xì)胞。靜脈注入體內(nèi)的標(biāo)記白細(xì)胞在炎癥介質(zhì)的趨化作用下,穿出毛細(xì)血管壁,遷移并定位于炎癥病灶內(nèi),形成局部放射性濃聚。

99Tcm-HMPAO-WBC在體內(nèi)容易脫標(biāo)記,可導(dǎo)致假陽性,而111In-Oxine-WBC的體內(nèi)穩(wěn)定性好于99Tcm-HMPAO-WBC,因此顯像結(jié)果更可靠。但由于99Tcm較111In價廉、易得,患者受輻射劑量小,圖像質(zhì)量好,故99Tcm-HMPAOWBC的臨床應(yīng)用更為廣泛。99Tcm、111In標(biāo)記WBC顯像對急性炎癥和慢性炎癥均有較高的靈敏度(分別為90%和86%),其臨床適應(yīng)癥包括FUO、炎性腸病、骨髓炎、人造血管和人工關(guān)節(jié)植入后的隨訪等。

20世紀(jì)90年代初,18F-FDG體外標(biāo)記白細(xì)胞取得成功。18F-FDG-WBC在胃腸道及腎臟內(nèi)無攝取,腦和心臟組織中僅有輕度攝取,因此對炎癥的診斷較18F-FDG更有優(yōu)勢[9]。由于18FFDG-WBC可進(jìn)行 PET或 PET/CT顯像,與111In-Oxine-WBC和99Tcm-HMPAO-WBC相比,圖像質(zhì)量明顯提高。但18F-FDG-WBC的標(biāo)記率受患者自身血糖影響很大,標(biāo)記效率較低,且不穩(wěn)定[1]。

此類顯像劑利用炎癥過程中所特有的白細(xì)胞遷移、聚集進(jìn)行顯像,故屬于炎癥特異性顯像劑[3]。但顯像劑的制備需要抽取患者靜脈血,在體外完成白細(xì)胞分離與標(biāo)記,操作復(fù)雜、耗時,對環(huán)境要求高,對操作者的生物安全也構(gòu)成一定威脅;此外,對于粒細(xì)胞缺乏患者以及因接受化療、免疫調(diào)節(jié)劑治療或感染AIDS病的患者,由于白細(xì)胞數(shù)量和功能的改變,則不能或很難進(jìn)行該項檢查。

1.5 放射性核素標(biāo)記的抗粒細(xì)胞單克隆抗體

由于放射性核素標(biāo)記白細(xì)胞制備過程中的上述缺點,研究簡便、快捷的白細(xì)胞體內(nèi)標(biāo)記方法曾一度成為炎癥顯像領(lǐng)域的熱點。使用放射性核素標(biāo)記的抗粒細(xì)胞單克隆抗體,通過其與粒細(xì)胞表面相關(guān)抗原的特異性結(jié)合來實現(xiàn)體內(nèi)白細(xì)胞標(biāo)記就是方法之一。

用于99Tcm標(biāo)記的抗粒細(xì)胞單克隆抗體主要有抗非特異性交叉反應(yīng)抗原95(抗-NCA-95)IgG(BW250/183)、抗非特異性交叉反應(yīng)抗原90(抗-NCA-90)IgG 片段(LeukoScan)、抗階段特異性胚胎抗原-1(抗-SSEA-1)IgM(LeuTech)等。研究[5]表明,99Tcm標(biāo)記的抗-NCA-95 IgG和抗-NCA-90 IgG片段在體內(nèi)與粒細(xì)胞結(jié)合率均很低,其在炎癥部位的聚集可能主要是由于炎癥部位毛細(xì)血管通透性增加而引起標(biāo)記抗體的非特異性滲出增加所致;而抗-SSEA-1 IgM 與激活粒細(xì)胞表面CD-15抗原的親和力較高,結(jié)合率可達(dá)50%。

BW250/183已成功運用于亞急性感染性心內(nèi)膜炎、肺膿腫、髖及膝關(guān)節(jié)假體感染的診斷[3],主要缺點為血液清除緩慢和產(chǎn)生HAMA,反復(fù)注射后,可引起過敏反應(yīng),并可使標(biāo)記的單克隆抗體在體內(nèi)的分布發(fā)生變化[5]。LeukoScan的免疫源性低,血液清除快,可更快定位于位于軟組織和骨骼內(nèi)的感染灶。LeuTech對于可疑闌尾炎、骨髓炎以及術(shù)后感染均有較高的靈敏度,但在使用過程中有死亡病例報道,目前該顯像劑在美國已停止臨床應(yīng)用[3]。

1.6 放射性核素標(biāo)記的環(huán)丙沙星

環(huán)丙沙星(Ciprofloxacin)是氟喹諾酮類廣譜抗菌藥,可與各種活性細(xì)菌內(nèi)的DNA促旋酶結(jié)合,通過阻斷 DNA復(fù)制而達(dá)到抗菌作用。99Tcm標(biāo)記環(huán)丙沙星(Infecton)是最早應(yīng)用于臨床的感染顯像,雖然其確切的化學(xué)結(jié)構(gòu)一直未明,但卻有著血循環(huán)清除快,肝臟和腹部攝取少,且無骨髓攝取等優(yōu)良的生物分布特性[10]。較早的臨床資料顯示,99Tcm標(biāo)記環(huán)丙沙星對各種細(xì)菌感染的靈敏度和特異性分別為88%和82%[11]。但后續(xù)的研究表明,99Tcm標(biāo)記環(huán)丙沙星對感染的特異性較低,甚至根本無法鑒別感染與非感染性炎癥[12-13]。這種不同研究結(jié)果間的差異可能是由于[3]:①99Tcm標(biāo)記環(huán)丙沙星無法鑒別感染與非感染性炎癥;②對顯像結(jié)果的判斷標(biāo)準(zhǔn)不同;③顯像劑標(biāo)記方法不一,可能導(dǎo)致形成不同的標(biāo)記化合物;④研究中的質(zhì)量控制不嚴(yán)格。99Tcm標(biāo)記環(huán)丙沙星對感染病灶特異性較低的原因可能是由于標(biāo)記過程中氟喹諾酮結(jié)構(gòu)或活性位點發(fā)生改變[14],或是由于較高的非特異性攝取掩蓋了其與細(xì)菌DNA促旋酶的特異性結(jié)合[15-16]。文獻(xiàn)[15-16]還應(yīng)用18F進(jìn)行標(biāo)記,標(biāo)記過程中不改變環(huán)丙沙星分子結(jié)構(gòu),以保留其藥代動力學(xué)和藥效學(xué),結(jié)果顯示,細(xì)菌對18F-環(huán)丙沙星的攝取仍然很低,其在粒細(xì)胞內(nèi)的滯留也較少,因此推測放射性核素標(biāo)記的環(huán)丙沙星在感染灶部位的聚集,主要是由于局部血供的增加和毛細(xì)血管通透性的增強而使顯像劑在病灶局部漏出增加所致。

2 在研的炎癥顯像劑

鑒于現(xiàn)有炎癥顯像劑的各種缺陷和不足,針對炎癥過程中特定細(xì)胞遷移與聚集以及病原微生物繁殖,研制更加理想、有效的炎癥和感染特異性顯像劑成為未來的主要發(fā)展方向。

2.1 放射性核素標(biāo)記的細(xì)胞因子及其拮抗劑

細(xì)胞因子(Cytokine)是一類用來完成細(xì)胞間信息傳遞的信號蛋白或糖蛋白,可與白細(xì)胞表面的特異性受體在納摩爾水平高度親和。放射性核素標(biāo)記的細(xì)胞因子通過受體-配體結(jié)合反應(yīng)而定位于血液與炎癥病灶內(nèi)的白細(xì)胞。由于沒有免疫原性,且相對分子質(zhì)量較小,血清除快,因此有望成為理想的炎癥顯像劑,如白細(xì)胞介素(Interleukin,IL)2和8(IL-2和IL-8)。有些細(xì)胞因子的生物活性過于強大,即使微量也會使人體出現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng),因此多采用其受體的拮抗劑作為顯像劑,如針對白細(xì)胞三烯(Leukotriene,LT)B4受體的拮抗劑。

IL-2是由淋巴細(xì)胞合成并分泌的相對分子質(zhì)量為15.5的糖蛋白,可與激活淋巴細(xì)胞表面的IL-2受體高度親和。123I、99Tcm標(biāo)記的 IL-2主要與慢性炎癥病灶內(nèi)單核細(xì)胞結(jié)合,故被用于克羅恩氏病、I型糖尿病、自身免疫性甲狀腺炎等慢性炎癥的評價[17-18]。

IL-8是具有化學(xué)趨化性的細(xì)胞因子,相對分子質(zhì)量為8.5,可與粒細(xì)胞表面特異性受體CXCR1和CXCR2高度親和。臨床前研究[19]表明,99Tcm-IL-8在炎癥部位的聚集程度與血循環(huán)內(nèi)的中性粒細(xì)胞數(shù)量以及中性粒細(xì)胞被IL-8趨化的能力呈正相關(guān),提示99Tcm-IL-8在病灶內(nèi)的聚集可能是通過與血循環(huán)內(nèi)中性粒細(xì)胞表面的IL-8特異性受體結(jié)合,而后隨中性粒細(xì)胞遷移至炎癥病灶,也提示該檢查可能不適于臨床免疫受損的患者。人體研究[20]顯示,99Tcm-IL-8的體內(nèi)過程與體外標(biāo)記白細(xì)胞相似,其對肌肉骨骼系統(tǒng)感染的靈敏度、特異性、準(zhǔn)確率分別為83%、100%、90%。上述研究表明,99Tcm-IL-8作為炎癥特異性分子探針,有望通過體內(nèi)標(biāo)記白細(xì)胞而取代體外標(biāo)記白細(xì)胞的方法。

LTB4受體在多核粒細(xì)胞表面高度表達(dá),主要參與炎癥過程中的粒細(xì)胞的趨化和化學(xué)激活作用,其中受體亞型Ⅰ屬于高親和受體,主要在激活和滲出的中性粒細(xì)胞中表達(dá)[21]。研究較多的LTB4受體拮抗劑類顯像劑主要有111In-DPC11870、99Tcm-MB81 和99Tcm-MB88,它們都是與LTB4受體亞型Ⅰ結(jié)合,其中99Tcm-MB88由于在炎癥病灶出現(xiàn)快且骨髓攝取少,更有望成為理想的炎癥顯像劑[22-23]。

此類顯像劑最大的缺陷是某些細(xì)胞因子的生物活性較強,容易產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用,目前只能選用副作用相對較小的細(xì)胞因子或其拮抗劑進(jìn)行研究;此外,此類顯像劑的放射化學(xué)特性,如化學(xué)結(jié)構(gòu)、受體親和力等,仍不十分明確[1]。

2.2 針對病原微生物的顯像劑

主要是針對病原微生物的特異性結(jié)合位點或酶而進(jìn)行研制和開發(fā)的一類感染特異性顯像劑,希望能用于臨床感染與非感染性炎癥的鑒別。

2.2.1 放射性核素標(biāo)記的抗菌藥物

目前正在研究99Tcm標(biāo)記氟喹諾酮類抗菌藥有司帕沙星(Sparfloxacin)、諾氟沙星(Norfloxacin)、培氟沙星(Pefloxacin)、洛美沙星(Lomefloxacin)、氧氟沙星(Ofloxacin)等,研究顯示其在細(xì)菌(體外研究)及無菌性炎癥病灶(體內(nèi)研究)均有明顯攝取,因此其能否成為感染特異性顯像劑還有待進(jìn)一步深入研究[24]。

氟康唑(Fluconazole)為抗真菌藥物,被真菌攝取后可與細(xì)胞色素P450結(jié)合。初步研究顯示,99Tcm標(biāo)記氟康唑不被非感染性炎癥病灶、細(xì)菌性感染灶及正常的哺乳類動物細(xì)胞所攝取,其在真菌感染灶內(nèi)的攝取與存活真菌的數(shù)量有良好的正相關(guān)[25],有望用于真菌感染的診斷。利用異煙肼(Isoniazid)可與結(jié)核桿菌細(xì)胞壁特異結(jié)合的特性,有人用99Tcm標(biāo)記的異煙肼對結(jié)核桿菌冷膿腫進(jìn)行了動物顯像研究,并初步取得了陽性的結(jié)果[26]。

2.2.2 放射性核素標(biāo)記的噬菌體

噬菌體(Bacteriophage)是一種對細(xì)菌特異性的病毒,通過與細(xì)菌表面的特異性受體或區(qū)域結(jié)合,從而進(jìn)入細(xì)菌進(jìn)行復(fù)制,但不感染哺乳動物細(xì)胞。大多數(shù)的噬菌體感染的細(xì)菌譜較窄,甚至可以特異到單一菌種。雖然其安全性有待現(xiàn)代毒理學(xué)進(jìn)一步證實,但早在20世紀(jì)20年代(抗生素出現(xiàn)前),噬菌體就已有臨床應(yīng)用。研究[27]顯示,99Tcm標(biāo)記的噬菌體在體外可以和相應(yīng)的細(xì)菌特異性結(jié)合;動物顯像也發(fā)現(xiàn)其在細(xì)菌感染灶有較高的攝取,但對細(xì)菌感染的特異性尚待進(jìn)一步證實。

2.2.3 放射性核素標(biāo)記的甲殼酶與甲殼結(jié)合蛋白

甲殼酶(Chitinase)是由動物、植物、真菌及細(xì)菌產(chǎn)生的相對分子質(zhì)量為30～120的一類酶,可與真菌細(xì)胞壁中的特有成分甲殼質(zhì)結(jié)合,并使其水解。甲殼酶B(ChiB)來源于粘質(zhì)沙雷菌,具有一個結(jié)合位點和一個催化位點,其變種ChiBE144Q(第144位的谷氨酸被谷氨酰胺取代)保留了野生型ChiB與甲殼質(zhì)結(jié)合的性能,但水解酶活性降低了約4 000倍。體外實驗顯示,123IChiB-E144Q可與真菌特異性結(jié)合而不被細(xì)菌及人體細(xì)胞攝取;動物研究表明,其在真菌灶內(nèi)的攝取與存活真菌數(shù)量密切相關(guān),但123I-甲殼酶在體內(nèi)易脫標(biāo)記而使甲狀腺和胃明顯顯影[28]。

甲殼結(jié)合蛋白(Chitin-binding Protein,CBP)是由微生物分泌的一種能與真菌細(xì)胞壁中甲殼質(zhì)特異性結(jié)合的蛋白質(zhì),其中CBP21是由粘質(zhì)沙雷菌分泌的相對分子質(zhì)量為21的甲殼結(jié)合蛋白,由于其沒有酶活性,與甲殼質(zhì)的親和力強,且與之結(jié)合的真菌譜較廣,故被作為新型真菌特異性感染顯像劑進(jìn)行研究。體外研究顯示,99Tcm標(biāo)記的甲殼結(jié)合蛋白(99Tcm-HYNICCBP21)不與大腸桿菌結(jié)合,而與真菌結(jié)合,且該結(jié)合可被過量“冷”CBP21所阻斷,表明其與真菌為特異性結(jié)合;動物實驗發(fā)現(xiàn),99Tcm-HYNICCBP21主要經(jīng)腎臟排泄,且血液清除快,其在白細(xì)胞缺乏小鼠真菌病灶的攝取顯著高于細(xì)菌感染和非感染性炎癥病灶,但出現(xiàn)了明顯的胃攝取,表明99Tcm-HYNIC-CBP21在體內(nèi)不夠穩(wěn)定,容易脫標(biāo)記[29]。

2.2.4 放射性核素標(biāo)記的抗菌肽

抗菌肽(Antimicrobial Peptide)是動物先天性免疫的重要組成部分,一般由10～50個氨基酸組成,由于富含疏水和堿性氨基酸(賴氨酸、精氨酸),所以多數(shù)抗菌肽都帶正電荷。動物體內(nèi)的抗菌肽主要由吞噬細(xì)胞、上皮及內(nèi)皮細(xì)胞等產(chǎn)生,它們有些是持續(xù)合成,有些是在微生物及其產(chǎn)物、炎癥因子的誘導(dǎo)下產(chǎn)生?？咕木哂袕V譜抗菌作用,它們對革蘭氏陽性菌、陰性菌和真菌都有殺滅作用。盡管各種抗菌肽的化學(xué)結(jié)構(gòu)差異很大,但大都是通過其自身的正電荷與微生物細(xì)胞膜/細(xì)胞壁中帶負(fù)電荷的磷脂/磷壁酸之間的相互靜電作用而與之結(jié)合,然后在微生物細(xì)胞膜“打孔”而致其死亡。由于宿主細(xì)胞與微生物細(xì)胞的組成及所帶電荷的差異,使抗菌肽只對微生物具有殺傷作用[30]。作為感染顯像劑進(jìn)行研究的抗菌肽主要有防衛(wèi)素(Defensin)、人乳鐵蛋白(Human Lactoferrin,hLF)和 Ubiquicidin(UBI)。

99Tcm標(biāo)記人中性粒細(xì)胞防衛(wèi)素是最早作為感染顯像劑進(jìn)行研究的抗菌肽。動物研究表明,其主要經(jīng)腎臟排泄,血漿半衰期僅1 h,且肝、腎攝取少;靜脈注射后很快(5～15 min)在革蘭氏陰性和陽性細(xì)菌感染灶內(nèi)聚集,且這種聚集主要是與細(xì)菌結(jié)合[31]。但是防衛(wèi)素具有較強的白細(xì)胞化學(xué)趨化活性,會引起肌體的不良反應(yīng);且其較強的抗菌活性,能殺死病灶內(nèi)的微生物而使顯像失敗[31]。通過人工合成防衛(wèi)素中與細(xì)菌特異性結(jié)合區(qū)域的肽段,從而消除其趨化性和抗菌活性可能是該顯像劑今后的研究發(fā)展方向。

通過對99Tcm標(biāo)記抗菌肽及其人工合成肽段的一系列研究,人工合成的短肽UBI 29-41最有望成為理想的感染顯像劑[32]。UBI 29-41是由天然UBI中第29到41個氨基酸殘基組成的人工合成肽,其 氨基酸序列為TGRAKRRMQYNRR,相對分子質(zhì)量為1 693,沒有免疫活性。動物實驗表明,99Tcm-UBI 29-41不僅對細(xì)菌感染而且對真菌(白色念珠菌和煙曲霉)感染也具有特異性[33];其在病灶部位的聚集程度與病灶內(nèi)活性細(xì)菌的數(shù)量直接相關(guān),并能用于抗菌素療效的監(jiān)測[34]。人體研究表明,99Tcm-UBI 29-41靜脈注射后無明顯副作用,主要經(jīng)腎臟排泄,肝、腎攝取在 2 h時明顯降低[35];靜脈注射后30 min感染病灶即明顯顯影,其對感染灶診斷的靈敏度和特異性分別為100%和80%[36]。最近也有研究對放射性核素標(biāo)記的UBI 29-41在感染灶內(nèi)的聚集是與細(xì)菌結(jié)合的結(jié)果提出異議[37],但由于實驗動物數(shù)量較少,且實驗方法不同,目前尚不能得出明確結(jié)論。

2.2.5 放射性核素標(biāo)記的核苷及其類似物

哺乳動物細(xì)胞內(nèi)的胸腺嘧啶激酶(Thymidine Kinase,TK)特異性很強,只能催化胸腺嘧啶核苷的磷酸化,而細(xì)菌和病毒TK的特異性較差,可催化尿嘧啶、羥甲基無環(huán)鳥苷等多種核苷及其類似物的磷酸化,而使其滯留于病原體內(nèi),因此可以利用微生物的 TK作為靶點研制新型感染顯像劑。人們合成了多種放射性核素標(biāo)記的核苷類似物,如124I-FIAU、18F-FHPG等,利用微生物與人體細(xì)胞TK底物的差異,用于感染顯像研究[38-40],目前已有應(yīng)用于人體研究的報道[40]。

3 結(jié) 論

(1)目前臨床應(yīng)用的炎癥顯像劑中,只有放射性核素標(biāo)記的自體WBC屬于炎癥特異性顯像劑,但該顯像劑的制備操作復(fù)雜、耗時,對環(huán)境要求高,對操作者的生物安全也構(gòu)成一定威脅;而67Ga-枸椽酸鹽、放射性核素標(biāo)記的非特異人IgG、抗粒細(xì)胞單克隆抗體,以及環(huán)丙沙星在炎癥病灶內(nèi)的聚集,可能更多的是由于局部毛細(xì)血管的通透性增強所導(dǎo)致的顯像劑滲出增加,故對炎癥診斷的特異性較差;18F-FDG雖也屬于非特異性炎癥顯像劑,但其圖像質(zhì)量好,又可同時進(jìn)行腫瘤顯像,以及近年來顯像劑供應(yīng)和顯像設(shè)備的普及,使其在炎癥領(lǐng)域的應(yīng)用正逐年增加。但以上這些炎癥顯像劑都無法用于感染與非感染性炎癥的鑒別。此外,由于以上顯像劑在藥代動力學(xué)方面的缺陷、可能的副作用,以及制備過程復(fù)雜、耗時,而且標(biāo)記過程中還存在生物安全問題,因此針對炎癥病灶中白細(xì)胞的遷移、聚集以及病原微生物的繁殖,研制具有良好生物學(xué)性能的炎癥特異性和感染特異性顯像劑成為今后的發(fā)展方向。

(2)近年來,炎癥顯像劑的研究正由大分子蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)向小分子蛋白質(zhì)或多肽,以便改善藥代動力學(xué)指標(biāo),減少毒副作用,以及對炎癥或感染的特異性。在研的顯像劑中,研究最多、也最有希望成為理想的感染特異性顯像劑的是放射性核素標(biāo)記的抗菌肽及其人工合成的相關(guān)肽。

(3)炎癥顯像劑從實驗室走向臨床應(yīng)用有一個漫長的過程,因此,盡管現(xiàn)有的顯像劑存在各種缺陷或不足,但仍應(yīng)利用和發(fā)揮好它們的作用,為臨床提供更多有價值信息。在這一方面,新的融合影像設(shè)備(如SPECT/CT、PET/CT)的應(yīng)用無疑為炎癥顯像帶來了新的機(jī)遇。

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