沈麗娟，陸曙，周永華，邢清敏，李嵐，楊敏，周春剛

18氟-氟脫氧葡萄糖微型正電子發(fā)射斷層掃描心肌代謝顯像技術在大鼠擴張型心肌病模型評價中的應用

沈麗娟，陸曙，周永華，邢清敏，李嵐，楊敏，周春剛

目的：探討18氟-氟脫氧葡萄糖（18F-FDG）微型正電子發(fā)射斷層掃描（Micro-PET）心肌代謝顯像技術在大鼠擴張型心肌?。―CM）模型評價中的應用價值。

方法：選用雄性SD大鼠12只，隨機分為對照組（n=6）和DCM組（n=6），DCM組腹腔注射阿霉素1.0 mg/kg（生理鹽水稀釋至1.0 mg/ ml），2次/周，對照組腹腔注射等量生理鹽水，用藥6周，停藥觀察2周。造模前后行超聲心動圖檢查；造模過程中記錄大鼠體重的變化及死亡情況，造模后行18F-FDG Micro-PET檢查、血漿B型利鈉肽（BNP）水平檢測。實驗結束后處死大鼠，觀察心肌組織病理變化。

結果：DCM組造模后死亡1只，其余大鼠經超聲心動圖及病理檢查證實造模成功。DCM組18F-FDG標準攝取率較對照組降低［（1.23±0.55）vs（6.65±0.41），P＜0.01］；18F-FDG標準攝取率與左心室舒張末期內徑（R=-0.709，P=0.015）、左心室收縮末期內徑（R=-0.924，P=0.000）、血漿BNP水平（R=-0.948，P=0.000）呈負相關關系，與左心室射血分數(shù)（R=0.968，P=0.000）和短軸縮短率（R=0.863，P=0.001）呈正相關關系。

結論：18F-FDG Micro-PET心肌代謝顯像技術結合超聲心動圖、生化檢測及病理學觀察，可以作為評價DCM模型檢驗方法；該方法為小動物實驗研究提供了一種無創(chuàng)、連續(xù)的活體評價工具。關鍵詞氟脫氧葡萄糖F18；正電子發(fā)射斷層顯像術；心肌病，擴張型；模型

Abstract

Objective:To explore the application of18F-fluorodeoxyglucose （FDG） micro- positron emission tomography （PET）myocardial metabolism imaging for evaluating dilated cardiomyopathy model （DCM） in experimental rats.

Methods:A total of 12 male SD rats were randomly divided into 2 groups: DCM group，the rats received intraperitoneal injection of adriamycin at 1.0 mg/kg twice per week and Control group，the rats received intraperitoneal injection of normal saline，all animals were treated for 6 weeks followed by 2 weeks observation. n=6 in each group. Echocardiography was performed at pre- and post-modeling，18F-FDG micro-PET myocardial metabolism imaging was conducted after modeling and plasma level of BNP was examined as well. Finally，the rats were scarified to observe the pathological changes of myocardial tissue.

Results:1 rat died in DCM group and the rest were with successful modeling confirmed by echocardiography and pathology. Compared with Control group，DCM group showed decreased standard uptake value of18F-FDG （1.23 ± 0.55）vs （6.65 ± 0.41），P＜0.01； the standard uptake value of18F-FDG was negatively related to left ventricular end diastolicdiameter （LVEDD） （R=-0.709，P=0.015），LVESD （R=-0.924，P=0.000） and plasma level of BNP （R=-0.948，P=0.000），while positively related to LVEF （R=0.968，P=0.000） and fractional shortening （R=0.863，P=0.001）.

Conclusion:18F-FDG micro-PET myocardial metabolism imaging combining echocardiography，biochemical and pathological examinations may evaluate DCM modeling in rats，which provide a non-invasive and intravital tool for small animal experiment.

Key words18F-Fluorodeoxyglucose； Positron emission tomography； Cardiomyopathy，dilated； Model

（Chinese Circulation Journal，2016，31:802.）

擴張型心肌?。―CM）是一種以單側左心室、右心室或雙側心室腔擴大、心肌收縮能力障礙為特征的心肌病，其臨床表現(xiàn)以進行性充血性心力衰竭、各種心律失常、血栓栓塞事件甚至猝死為基本特征［1］。DCM是多種因素作用引起心肌損害的最終結果，是導致心力衰竭的第三位原因及心臟移植最常見原因［2］。DCM的發(fā)病機制尚未完全闡明［3］，臨床缺乏有效的治療手段，目前主要以對癥治療為主［4］。故目前針對DCM的研究熱點集中在其發(fā)病機制及治療方法上，因為大鼠飼養(yǎng)簡便，造價相對較低，大鼠模型應用廣泛。目前大鼠DCM模型模型的評價主要依賴于超聲心動圖及病理改變等方法，從分子水平無創(chuàng)性、動態(tài)地評價心肌代謝情況的影像學技術目前應用相對較少。

正電子發(fā)射斷層掃描（PET）是用解剖形態(tài)學方式進行功能、代謝和受體顯像的影像學診斷技術［5］，是評估心肌存活的金標準［6］。PET心肌代謝顯像是通過測定不同的示蹤劑在心肌組織的糖代謝、脂肪酸代謝情況來評價心肌的活性［7］。18氟-氟脫氧葡萄糖（18F-FDG）是葡萄糖的類似物，因其特殊的分子結構及體內代謝過程，可以反映心肌攝取利用葡萄糖的功能狀況以及探測心肌缺血，但主要用于測定心肌存活［6］。

本研究擬運用18F-FDG微型PET（Micro-PET）心肌代謝顯像聯(lián)合超聲心動圖及病理檢測，評價大鼠擴張型心肌病模型，為小動物實驗研究提供一種無創(chuàng)、連續(xù)的活體評價工具。

1　材料與方法

實驗動物：選用12只健康8周齡雄性SD大鼠［由江蘇省血吸蟲病防治研究所動物中心購于北京維通利華，實驗動物質量合格證：SCXK（京）2012-0001，體重250～280g］。

儀器設備：Inveon型Micro-PET掃描儀（德國SIMENS公司）；Matrx VMR型麻醉機（美國MATRX公司）；CURIEMENTOR 3型活度計（德國PTW公司）；AS210型電子天平（德國Sartorius公司）；飛利浦CX50超聲診斷儀及12MHz超聲探頭（美國PHILIPS公司）；BM450A全自動組織包埋機（常州派斯杰醫(yī)療設備有限公司）；LeicaRM2235切片機（北京中儀光科科技發(fā)展有限公司）；JEOL-JEM-1230透射電子顯微鏡（日本電子株式會社）；Elx-800酶聯(lián)免疫分析儀（美國BioTek公司）。

試劑：顯像劑18F-FDG由無錫第四人民醫(yī)院核醫(yī)學科提供，產品經TLC法測定放化純（RCP），使用95%乙腈作為展開劑，薄層層析硅膠板GF254作為載體，比移值0.427處為18F-FDG，放化純大于99%。異氟烷麻醉劑（美國MinradInc公司）；氯化三苯基四氮唑（美國sigma公司）；水合氯醛（青島宇龍海藻藥業(yè)有限公司）；酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）試劑盒（上海藍基生物科技有限公司）；蘇木素伊紅（HE）染色試劑盒（上海碧云天生物技術有限公司）。

DCM造模方法：12只雄性SD大鼠被隨機分為對照組（n=6）和DCM組（n=6）。阿霉素誘導DCM大鼠模型的建立參照文獻［8］進行：注射用鹽酸阿霉素用生理鹽水稀釋成1mg/ml，予DCM組大鼠腹腔注射阿霉素1mg/（kg·次），2次/周，連續(xù)6周，共12次，總量12 mg/kg。每次根據大鼠體重調整阿霉素劑量。對照組根據大鼠體重腹腔注射1ml/kg生理鹽水，2次/周，連續(xù)6周，停藥觀察2周。實驗過程中觀察兩組大鼠的體重、一般情況和死亡情況。

超聲心動圖檢查：造模前后均行超聲心動圖檢查，大鼠稱重，腹腔注射10%水合氯醛（3 ml/kg）麻醉，麻醉成功后將大鼠腹部朝上固定，左胸前部脫毛，將探頭放置于大鼠胸骨旁，獲得滿意的左室長軸切面、心臟四腔切面和M型超聲心動圖，測量后獲得大鼠左心室舒張末期內徑（LVEDD）、左心室收縮末期內徑（LVESD）、左心室射血分數(shù)（LVEF）、短軸縮短率（FS）等數(shù)據。

18F-FDG Micro-PET顯像：掃描前大鼠禁食12h，稱重記錄，尾靜脈注射18F-FDG ［劑量（250±50）μCi，注射體積約0.2ml］ 60 min后，俯位固定在掃描床上，靜態(tài)掃描10min。Micro PET掃描參數(shù)為：層厚0.78 mm，矩陣128×128，采集時間10 min，采集能窗350～650 kev。掃描采集結束后，將掃描的圖像用OSEM 3D迭代重建，迭代2次，重建后利用西門子掃描儀自帶數(shù)據處理軟件ASIProVM勾畫心肌為感興趣區(qū)域（ROI），然后計算ROI的最大標準化攝取值（SUV）。SUV=局部感興趣區(qū)放射性活度（MBq/ ml）/注射放射性活度（MBq）/體重（g）。

大鼠血液、心肌標本的采集：提前禁食12 h，常規(guī)酒精消毒，操作人員帶好橡膠無菌手套，用手術剪沿腹中線剪開腹腔，充分暴露下腔靜脈，采取血液。取血后處死，取出心臟，用生理鹽水沖洗，濾紙吸干水分，沿冠狀溝剪去心房，再沿室間隔剪去室間隔和右心室，獲取左心室心肌。取一塊多聚甲醛固定，用于HE染色；取一塊戊二醛固定，用于電鏡檢查。

大鼠血清B型利鈉肽（BNP）水平檢測：將采集的血液用離心機離心，1 800 g，離心15 min，吸取上清液，儲存于EP管中，于-70℃冰箱保存后統(tǒng)一用ELISA法按照說明書測定大鼠血漿BNP水平。

統(tǒng)計學方法：所有數(shù)據采用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計學分析。計量資料以±s表示；兩樣本組間比較采用兩樣本t檢驗；相關性分析采用Pearson’s相關分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2　結果

兩組大鼠的一般情況及死亡率：DCM組大鼠毛發(fā)凌亂，無光澤，活動度差，與對照組相比進食減少，第3周開始體重出現(xiàn)下降，第5周又呈上升趨勢。DCM組3只（50%）大鼠腹水形成，1只（16.7%）大鼠死亡；對照組大鼠毛發(fā)柔順，有光澤，精神、活動度、進食如常，體重穩(wěn)定增長，均無腹水形成，無死亡。

兩組大鼠超聲心動圖檢查結果比較（表1、圖1）：第8周時，DCM組大鼠LVEDD和LVESD均大于對照組，LVEF和FS均小于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（P均＜0.05）。

兩組大鼠18F-FDG Micro-PET顯像結果比較（圖2）：對照組大鼠心肌完整，葡萄糖代謝正常，心肌攝取18F-FDG均勻，整體SUV值為6.65±0.41。DCM組大鼠心肌糖代謝異常，部分心肌攝取18F-FDG明顯降低，整體SUV值為1.23±0.55，明顯低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。

表1　兩組大鼠超聲心動圖檢查結果比較（±s）

表1　兩組大鼠超聲心動圖檢查結果比較（±s）

注：LVEDD：左心室舒張末期內徑；LVESD：左心室收縮末期內徑；LVEF：左心室射血分數(shù)；FS：短軸縮短率；DCM：擴張型心肌?。慌c對照組比較*P＜0.05

組別　只數(shù)　LVEDD （mm）LVESD （mm） LVEF （%）　FS （%）對照組　6　5.29±0.16　2.35±0.23　88.84±1.34　55.74±3.89 DCM組　5　6.43±0.61*　4.15±0.42*70.12±6.96*38.71±1.03*

圖1　兩組大鼠超聲心動圖檢查不同切面比較

圖2　兩組大鼠18F-FDG Micro-PET顯像圖

兩組大鼠血BNP水平比較：DCM組大鼠血漿BNP濃度明顯高于對照組［（566.34±109.18）pg/ml vs（261.05±32.85）pg/ml，P＜0.05］。

兩組大鼠病理HE染色及電鏡檢查結果比較（圖3）：（1）HE染色：DCM組大鼠心肌細胞變性、壞死，心肌組織受損；細胞排列紊亂，組織間質纖維化，細胞間隙增寬，炎癥細胞浸潤，呈心肌病樣改變。對照組大鼠心肌纖維無斷裂，排列整齊，肌細胞胞質均勻豐富，無心肌細胞破壞；細胞排列整齊，無間質纖維化，細胞間隙正常。（2）電鏡：DCM組心肌纖維斷裂，線立體腫脹，空泡變性，嵴缺失。對照組心肌纖維排列整齊，線立體大小均勻，無腫脹，膜完整，內膜嵴正常。

注：蘇木素伊紅染色：DCM組大鼠心肌細胞變性、壞死，心肌組織受損；細胞排列紊亂，組織間質纖維化，細胞間隙增寬，炎癥細胞浸潤，呈心肌病樣改變。對照組大鼠心肌纖維無斷裂，排列整齊，肌細胞胞質均勻豐富，無心肌細胞破壞；細胞排列整齊，無間質纖維化，細胞間隙正常。電鏡：DCM組心肌纖維斷裂，線立體腫脹，空泡變性，嵴缺失。對照組心肌纖維排列整齊，線立體大小均勻，無腫脹，膜完整，內膜嵴正常。DCM：擴張型心肌病

SUV與超聲心動圖各指標和血漿BNP水平的相關性分析：（1）SUV與超聲心動圖結果的相關性分析：SUV與 LVEDD（R=-0.709，P=0.015）、LVESD（R=-0.924，P=0.000）呈負相關關系，與LVEF （R=0.968，P=0.000）和FS（R=0.863，P=0.001）呈正相關關系。（2）SUV與血漿BNP水平的相關性分析：SUV與血漿BNP水平呈負相關關系（R=-0.948，P=0.000）。

3　討論

DCM是一種以單側左心室、右心室或雙側心室腔擴大、心肌收縮能力障礙為特征的心肌病，其臨床表現(xiàn)以進行性充血性心力衰竭、各種心律失常、血栓栓塞事件甚至猝死為基本特征［1］。DCM的發(fā)病機制尚未完全闡明［3］，臨床缺乏有效的治療手段［4］。目前針對DCM的研究熱點集中在其發(fā)病機制及治療方法上，大鼠DCM模型應用廣泛。目前評價DCM動物模型主要依靠超聲心動圖及病理改變等方法。超聲心動圖易受到檢測者人為因素的影響［9］，而且評價模型成功需處死部分大鼠得到病理結果，無法在動物存活時準確判斷有無病理改變的發(fā)生，這就給針對這些改變的一些基礎研究及療效研究造成很大的困難。

PET是分子代謝學與解剖形態(tài)學完美結合的顯像的技術［5］，具有空間分辨率高、敏感性高、準確性高、顯像對比度好以及能進行定量分析等特點［10］。PET代謝顯像劑包括葡萄糖、氨基酸、蛋白質、磷脂和核酸代謝顯像劑［7］。常用葡萄糖代謝顯像劑有18F-FDG、11C葡萄糖、11C甲基D葡萄糖等，其中18F-FDG是目前應用最廣泛的正電子顯像劑。18F-FDG是葡萄糖的類似物，它在血及組織中的轉運與葡萄糖類似，都被相同的酶催化成18F-FDG-6-磷酸（FDG-6-P），帶負電荷的18F-FDG-6-P不能自由通過細胞膜，同時腦、心肌、腫瘤等細胞中缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，使得FDG-6-P去磷酸化后變成FDG的速度降低，所以進入體內的FDG最終以FDG-6-P的形式停留在上述細胞內而顯影［7］。

PET心肌代謝顯像是從分子水平活體評價心肌代謝情況的影像學技術，是評估心肌存活的金標準［6］。PET葡萄糖心肌代謝顯像在縱向多途徑活體實驗研究方面具有可行性和可重復性［11］。既往大量應用于冠心病心肌梗死后存活心肌的檢測［12-14］，以及預測血運重建后左心室功能的恢復情況［13］。18F-FDG PET應用于DCM的實驗研究相對較少，應用18F-FDG Micro-PET評價大鼠DCM模型目前暫未見公開報道。本研究嘗試用此法評價大鼠DCM模型，研究顯示成功的DCM模型大鼠心肌細胞出現(xiàn)變性、壞死，心肌組織受損，18F-FDG Micro-PET心肌代謝顯像顯示SUV明顯下降，心肌糖代謝異常，同樣存在心肌細胞壞死，同時SUV下降情況與心腔大小及心功能呈現(xiàn)相關性，提示18F-FDG Micro-PET可以用于DCM模型的評價，其優(yōu)點是可以活體檢測模型的心肌存活情況，也可以用于評價某些治療方法的療效。但是18F-FDG Micro-PET顯像技術也有一定的局限性，很多因素都可以影響葡萄糖的代謝，比如空腹血糖水平及胰島素水平等［15，16］。由于實驗經費的關系，本研究進行18F-FDG Micro-PET顯像的大鼠樣本量偏小，可能影響研究結果的準確性，我們將在以后的實驗中盡可能完善。另外，本研究造模觀察總時間為8周，相對較短，隨著模型觀察時間延長，大鼠心室腔擴張及心功能減退可能更明顯。我們將在以后的實驗中將延長觀察時間，以期得到更充足的證據。

總之，與傳統(tǒng)的超聲心動圖及病理分析相比，18F-FDG Micro-PET顯像技術不僅可以從分子學水平、功能代謝方面評價心肌活性，提高了評價方法的精準度，而且可實現(xiàn)無創(chuàng)、連續(xù)、動態(tài)、活體評價。在未來科研中，18F-FDG Micro-PET顯像技術憑借其獨特的優(yōu)勢在評價DCM模型方面具有廣闊的應用前景。

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Application of18F-FDG Micro-PET Myocardial Metabolism Imaging for Evaluating Dilated Cardiomyopathy Model in Experimental Rats

SHEN Li-juan，LU Shu，ZHOU Yong-hua，XING Qing-min，LI Lan，YANG Min，ZHOU Chun-gang.
Intensive Care Unit，Wuxi Hospital of traditional Chinese Medicine，Wuxi （214071），Jiangsu，China
Corresponding Author: LU Shu，Email: panda55007@163.com

2015-10-27）

（編輯：朱柳媛）

無錫市醫(yī)管中心科研項目（YGZXM14047）

214071江蘇省，無錫市中醫(yī)醫(yī)院（沈麗娟、陸曙、邢清敏、李嵐、周春剛）；江蘇省血吸蟲病防治研究所（周永華）；江蘇省原子醫(yī)學研究所（楊敏）

沈麗娟主治醫(yī)師博士研究生主要從事心肌病研究Email： panda55@163.com通訊作者：陸曙Email： panda55007@163.com

R54

A

1000-3614（2016）08-0802-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2016.08.018