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【摘要】帕金森病(Parkinson’sdisease，PD)是一種神經退行性疾病，在中老年群體中較為常見，危害性大，但是早期臨床診斷與鑒別帕金森病、帕金森疊加綜合征以及其他運動障礙性疾病有一定的困難性，因此臨床前的研究顯得尤為重要，利用動物分子影像技術對帕金森病模型進行活體腦部顯像，能夠動態觀察帕金森病的形成和腦深部電刺激(DBS)治療前后多巴胺受體的代謝及動力學變化，對帕金森病早期診斷及發病機制研究有一定的作用，當前帕金森病實驗動物的腦部顯像可以采用小動物PET/CT、小動物MRI和小動物SPECT進行精確診斷，通過諸多研究結果，可以明顯提升診斷效率，與臨床診斷結果達到高度一致性，為臨床鑒別和診斷帕金森病和帕金森綜合征提供數據支持。綜述了近年來國內外研究者利用分子影像技術對帕金森病臨床前研究的結果，展現了分子影像醫學的發展趨勢，對未來診斷和治療帕金森疾病具有一定的參考價值。

【關鍵詞】小動物PET/CT;小動物MRI;小動物SPECT;帕金森病;臨床前診斷

帕金森病(Parkinson’sdisease，PD)是一種運動功能障礙性疾病，持續時間長，危害大［1－2］，據不完全統計，我國目前PD患者超過300萬，隨著我國老齡化進程的加快，患病人數屢增不減，由于PD具有運動遲緩或喪失、姿勢不穩以及病程時間長等特點，對國家和家庭都是極大的負擔［3－5］。因此，65歲以上老年人早預防、早發現和早治療PD應成為重要的健康準則［6］。就當前而言，無論是臨床和臨床前的診斷及治療研究都存在一定的局限性，但是隨著更多診斷技術的發展和革新，極大的提升了PD的診斷水平，尤其是分子影像技術在PD臨床前研究的運用獲得了廣泛的關注，也取得了良好的成果［7－9］。分子影像技術能夠評估非侵入性的分子在人類及動物體內生理和代謝過程［10］。隨著分子影像技術的發展，臨床以正電子發射型計算機斷層顯像(positronemissiontomography/computedtomography，PET/CT)、磁共振成像(magneticresonanceimaging，MRI)和單光子發射計算機斷層成像術(single-photonemissioncomputedtomography，SPECT)為代表對PD等神經系統疾病進行診斷，影像技術的結合使用能夠有效的觀察到PD的結構和功能特點，對PD與帕金森疊加綜合征的鑒別診斷效果良好，而臨床前的研究則通過小動物PET/CT［11］、小動物MRI［12］以及小動物SPECT［13］進行活體PD模型的腦部顯像，充分利用動物分子影像技術在PD模型動物中的診斷優勢，最終與臨床研究結果達到一致性［14］。本文綜述了近些年國內外關于動物分子影像技術在PD動物模型中的基礎研究。

1動物PET/CT顯像

探測器技術的進步使PET的空間分辨率有了很大的改進(1～2mm)［15］。隨著放射化學和示蹤技術的發展，多種內源性和外源導入基因的表達可以進行觀察研究，這開辟了迅速發展的分子影像領域，針對動物模型、人體內正常細胞和病變體無創的生物過程［16］。分子影像的優勢是能夠分析特定的分子在同一個實驗對象隨時間變化的動力學，廣泛應用于細胞生物學的研究［17］。分子影像技術對識別潛在的分子治療靶點具有重要意義，能夠成功的運用于臨床診斷。

1.1PD小鼠PET/CT顯像

Honer等［18］比較了18F-FDOPA、18F-FMT和8F-FeCNT三種示蹤劑在C57BL/6PD小鼠多巴胺能神經傳遞的情況。18F-FDOPA和18F-FMT未能清楚的顯示小鼠紋狀體，而使用18F-FeCNT能夠清楚的分辨小鼠的紋狀體。

1.2PD大鼠PET/CT顯像

相對于小鼠而言，實驗大鼠的腦部結構更加清晰和完整，因此，被大量用于臨床前的腦部結構研究，PD模型大鼠的研究范圍相對小鼠更為廣泛。例如2006年Casteels等［19］對十只成年WistarPD大鼠分別用18F-FDG(氟代脫氧葡萄糖)、18F-FECT，以及11C-Rracopople示蹤劑進行PET顯像。大鼠尾狀殼核18F-FDG攝取率范圍為1.7%－6.4%，11C-Rracopople和18F-FECT攝取率最大值分別為11%和5.3%。小動物PET有助于大鼠腦功能空間定位和精確評估。2008年［20］該課題組對十八只成年Wistar雌性PD大鼠［八只6-羥基多巴胺(6-OHDA)誘導，對照組十只］進行18F-FDG和18F-FECT顯像。圖像數據結合SPM2軟件分析，在6-OHDA模型中，同側感覺運動皮層葡萄糖代謝顯著降低，同側尾殼核、伏隔核和黑質的DAT代謝嚴重下降，經行為學和組織學相關分析證實:同側海馬DAT受損程度與糖代謝變化呈正相關，小腦葡萄糖代謝與DAT受損程度呈負相關。Sun等［21］利用動物PET觀察大鼠單側紋狀體病變及早期紋狀體D2受體功能變化。結果顯示，大鼠內側前腦束損傷模型和紋狀體損傷模型有不同的動態病理過程。內側前腦束損傷模型是PD的早期階段，而紋狀體損傷模型是帕金森綜合征，如帕金森血管綜合征。Jang等［22］對6-OHDA單側誘導的PD大鼠進行18F-FDG顯像，與藥物誘導的旋轉試驗進行比較。在PD大鼠中，原發運動皮質、黑質和橋腦在同側18F-FDG代謝明顯降低。相反，誘導后能夠觀察到初級軀體感覺皮層和尾狀核殼核區域的神經元激活現象。在初級運動皮層中，黑質和腦橋被蓋核的葡萄糖代謝存在顯著相關性，此外，腹側尾狀核、黑質、和初級運動皮層葡萄糖代謝顯著相關，初級運動皮層與黑質也表現出葡萄糖代謝的顯著相關性。Dbrssy等［23］通過新型放射性示蹤劑18F-DMFP檢測PD大鼠多巴胺D2/D3受體表達。從PET圖像清楚地顯示病變引起的D2R受體代謝變化。藥代動力學分析D2R代謝變化與體外放射自顯影顯著相關。18F-DMFP能夠很好的評估PD大鼠體內D2R受體表達，還可用于監測細胞治療。Li等［24］利用新型的放射性示蹤劑10－11C-DTBZ對6-OHDA誘導的PD大鼠進行顯像，結果表明:與正常組對比，PD大鼠單側病變紋狀體的攝取明顯不對稱，差異有顯著性，10－11C-DTBZ能夠有效的診斷PD癥狀。Bu等［25］為了研究視網膜色素上皮細胞移植術治療PD，利用18F-P3BZA示蹤劑對PD豬紋狀體進行PET/CT顯像。結果顯示:植入管細胞活性隨處理時間的減少而降低，18F-P3BZA可作為一種動態監測體內植入RPE細胞活性的方法。Park等［26］用18F-FP-CIT示蹤劑結合PET技術評價骨髓間充質干細胞(BMSCs)在PD大鼠中的功能。各時間點骨髓間充質干細胞治療組FP-CIT攝取率具有顯著差異，對照組在任何時間點均無顯著性差異。SPM分析顯示，只有BMSC治療組大鼠右側基底節區多巴胺轉運體活性增強，與對照組相比，BMSC能夠明顯改善大鼠的旋轉行為和修復TH陽性神經元損傷。通過多巴胺轉運體的PET數據、旋轉功能和組織病理學研究，證實了靜脈注射骨髓間充質干細胞能夠有效的治療PD大鼠。Zhou等［27］通過PET顯像數據分析了6-OHDA誘導的PD大鼠中腺苷2A受體和多巴胺D2受體的變化。CrabbéM等［28］研究了PD大鼠發病后大腦中的mGLUR5和谷氨酸/谷氨酰胺的變化情況。PET數據顯示:隨著左旋多巴的用量加大，MGLUR5對側運動皮層和體感皮層的攝取增加mGluR5在PD大鼠皮質區的參與性強于谷氨酰胺。

1.3四氫吡啶(MPTP)誘導的PD猴PET/CT顯像

猴作為最為熟悉的靈長類動物，與人有著極為相似的基因，對PD猴的診斷研究對臨床具有很大的參考價值。Ando等［29］利用PET影像對PD狨猴進行觀察，能夠無創的監測其神經退化過程。Riverol等［30］通過PET顯像觀察了PD獼猴黑質紋狀體的功能活性。經左旋多巴和安慰劑治療后，黑質(SN)中發現數量相近的多巴胺能細胞，兩組動物紋狀體DAT含量均降低，左旋多巴治療后的動物殼核TH水平顯著低于安慰劑組。Peng等［31］對比了健康獼猴和PD獼猴的視網膜色素上皮細胞(hRPE)PET圖像。結果顯示，未誘導的PRP活性半球攝取相對于正常組升高(P＜0.00005)，而視網膜半球色素上皮植入后攝取降低(P＜0.05)，hRPE細胞植入手術在非人靈長類PD動物有一定效果。磷酸二酯酶抑制劑(PDE)4是中樞神經系統催化細胞內cAMP水解最常見的第二信使抑制劑。通過PDE4抑制治療，促進細胞內cAMP水平穩定，改善精神病和神經退行性疾病包括抑郁、記憶喪失和PD的癥狀。用11C標記的PDE4抑制劑R-(－)-咯利普蘭可用于研究PDE4在體內非侵入性方式的示蹤劑，并評估新的PDE4治療藥物。Thomae等［32］合成了［18F］MNI-617示蹤劑，對PD猴行PET顯像，結果顯示:示蹤劑能夠迅速進入大腦，測得SUV值在4－5之間，與PDE4的攝取路徑一致。

2動物MR顯像

MRI是一種生物磁自旋成像技術，它是利用原子核自旋運動的特點，在外加磁場內，經射頻脈沖激發后產生信號，用探測器檢測信號并輸入計算機，經過計算機處理轉換后在屏幕上顯示圖像［33］。Jenkins等［34］使用MRI技術無創性的分析了PD小鼠谷氨酸的化學變化。小鼠局部或全身注射3-硝基丙酸(3-NP)、丙二酸和疊氮化物毒素從而引起繼發性興奮性病變，結合線粒體呼吸引起的紋狀體乳酸濃度升高，導致了選擇性抑制作用。N-乙酰天冬氨酸(NAA)在病變部位的濃度降低。通過磁共振結合冷凍鉗技術生化法測定乳酸含量和病灶大小。實驗證實了細胞的能量代謝間接產生了具有損害性的興奮毒性，證明了體積小的代謝物在體內神經化學顯像的可行性。Guzman等［35］為了研究帕金森模型大鼠腦神經活動情況，將大鼠分別注射6-OHDA和QA并放置在一個專門設計的PVC裝置中，配有一個靈活的表面線圈和T2加權自旋回波序列，隨后移植胚胎組織。T2加權圖像顯示在6-OHDA與QA病變部位都出現彌漫性高信號。移植組織出現在T1加權像高信號邊緣的低信號區。研究還表明血腦屏障修復時間也可以被監測。Bjarkam等［36］對帕金森病模型豬進行MRI影像診斷，對模型豬行干細胞移植和腦深部電刺激手術。結果表示，帕金森模型定向手術能夠實現小型豬CNS中樞神經修復功能，可以動態評估腦成像結果。

3動物SPECT顯像

單光子發射的多巴胺能系統成像(SPECT)，特別是多巴胺轉運體(DAT)成像被廣泛接受，SPECT技術成功開發出了圖像的神經遞質系統，包括PD大鼠和小鼠模型突觸前DAT和突觸后多巴胺D2/3受體的表達［37］。Andringa等［38］分析了MPTP誘導的帕金森C57BL/6小鼠體內多巴胺神經元變性表達，監測模型小鼠退行性過程以及藥物在體內的神經保護或恢復時間。誘導小鼠時間分別為1d、3d和5d，觀察不同時間的DAT水平變化。小鼠MPTP注射5d后行［(123)I］FP-CIT-SPECT顯像，MPTP注射6d后灌注，數據顯示:不同時間內誘導的小鼠非特異性結合紋狀體減少比例分別是59%(1d)、82%(3d)和76%(5d)，體內和體外觀察指標呈正相關。本研究首次證實了［(123)I］FP-CIT結合動物SPECT顯像能準確檢測小鼠紋狀體DAT水平，大面積的多巴胺病變也可以被檢測到，SPECT檢測方法至少可以證明神經保護治療在小鼠多巴胺缺失中是有效的。Alvarez-Fischer等［39］利用同樣的方法觀察兩種PD模型小鼠紋狀體多巴胺的水平，結果顯示:SPECT顯像能夠精確測量紋狀體多巴胺的濃度，但不一定與黑質多巴胺能細胞數相關，能夠判斷在PD中FP-CITSPECT紋狀體多巴胺能神經末梢是否完整，而不能夠預測黑質多巴胺能細胞數量。Nierola-Baizán等［40］利用該技術對6-OHDA誘導的大鼠多巴胺能神經傳遞系統進行體內評價。十四只大鼠在左側內側前腦束中接受6-OHDA注射(4μg或8μg)，3周后，行SPECT顯像，免疫組化分析黑質紋狀體病變，證實兩個水平的多巴胺能退變，放射性攝取分別為61%和76%，兩組之間相比，放射性攝取和損傷程度差異均有顯著性。Suwijn等［41］報道了SPECT-HEEPSECT顯像系統用于有意識小鼠腦成像的研究。使用運動校正技術，驗證了麻醉劑對DAT成像的影響，評估了麻醉劑結合放射性示蹤劑對麻醉效果的影響，同時該影響還與動物的神經遞質系統和行為有關，最后證明超高分辨率顯像系統能準確地評估PD小鼠體內的多巴胺能表達。

4結語

分子影像技術的發展促使臨床和臨床前疾病診斷研究更加精準和可靠，建立了轉化醫學和精準醫學領域更結實的技術橋梁。臨床前的研究無論對影像設備還是技術分析都要求更高，從本論文的綜述可以看出，當前動物分子影像技術對PD與帕金森疊加綜合征的診斷及預后評估效果顯著，受到國內外眾多研究者的關注，小動物PET/CT、小動物MRI和小動物SPECT都各具診斷優勢，能夠對大、小鼠以及非人類靈長類動物進行腦部掃描，得到清晰的圖像，同時可以進行三維數據重建和多元化的腦部數據分析，定量出分析模型動物腦部各分區的變化情況，獲得統計學意義。因此，分子影像技術的綜合運用具有一定的前瞻性和可靠性，新型示蹤技術和影像技術的結合更是診斷PD及其他神經系統相關疾病的未來發展趨勢。

作者：涂清強 李紅宇 單位：中山大學實驗動物中心