1、放射性核素示蹤技術Radioactive Nuclide Tracer MethodRadioactive Nuclide Tracer Method思考題思考題1 1如何評價某新型擴冠脈新藥對心如何評價某新型擴冠脈新藥對心肌營養性血流量的影響？肌營養性血流量的影響？思考題思考題2 2從某中藥中提取得某單體可能對從某中藥中提取得某單體可能對瘤細胞瘤細胞DNADNA合成有抑制作用，如合成有抑制作用，如何設計一體外實驗進行驗證？何設計一體外實驗進行驗證？思考題思考題3 3 如何比較口服止血藥如何比較口服止血藥A A及劑型改及劑型改進型進型B B對消化道出血的治療效果？對消化道出血的治療效果？一、概

2、念放射性核素示蹤技術是利用放放射性核素示蹤技術是利用放射性核素及其標記化合物作射性核素及其標記化合物作示示蹤劑蹤劑來研究生物體內各種代謝來研究生物體內各種代謝物質的吸收、分布、排泄、轉物質的吸收、分布、排泄、轉移規律及疾病診斷的一門科學。移規律及疾病診斷的一門科學。 Label: 放射性核素放射性核素Substance：觀察對象：觀察對象System: 整體、離體整體、離體Labeled-Substance吸收、分布、排泄吸收、分布、排泄 放放 射射 性性 核核 素素 示示 蹤蹤 技技 術術* * *放射性核素稀釋法放射性核素稀釋法* * *物質吸收、分布、轉化、物質吸收、分布、轉化、 排泄的

3、示蹤研究排泄的示蹤研究* *放射性核素示蹤動力學放射性核素示蹤動力學細胞動力學的示蹤研究細胞動力學的示蹤研究藥物代謝反應機制的示蹤研究藥物代謝反應機制的示蹤研究 分子生物學的示蹤研究分子生物學的示蹤研究特定探針（單克隆抗體、配基等）的特定探針（單克隆抗體、配基等）的 示蹤研究示蹤研究 . 二、原理二、原理 放射性核素及標記化合物與放射性核素及標記化合物與 相應普通原子及分子具相同相應普通原子及分子具相同 的生物學性質的生物學性質. .如如I I與與125125I I、雌、雌 二醇與二醇與3 3H-H-雌二醇雌二醇 放射性核素發出的射線可記放射性核素發出的射線可記 錄分析錄分析三、放射性核素示蹤

4、的特點三、放射性核素示蹤的特點 靈敏度高靈敏度高 檢測方法簡單檢測方法簡單 合乎生理條件合乎生理條件 定位準確定位準確 非創傷性非創傷性待待分分析析物物析析量量g g比比色色分分光光光光度度色色質質譜譜層層析析放放射射性性核核素素示示蹤蹤技技術術10-210-810-810-1010-1510-18 常常 用用 分分 析析 技技 術術 的的 可可測測 范范 圍圍四、常用示蹤方法及其應用四、常用示蹤方法及其應用 放射性核素稀釋法放射性核素稀釋法 物質吸收示蹤法物質吸收示蹤法 物質轉化示蹤法物質轉化示蹤法 物質分布示蹤法物質分布示蹤法 物質示蹤動力學物質示蹤動力學( (反反稀稀釋釋法法）2 2s

5、s1 1s s2 2s s2 2m m1 1m m1 1) )( (正正稀稀釋釋法法）2 2S S1 1S S( (1 1m m2 2m m) )2 2m m1 1( (m m2 2S S1 1m m1 1S SA A （一一）放放射射性性核核素素稀稀釋釋法法 A A： 放放射射性性示示蹤蹤劑劑的的總總活活度度 S S1 1、m m1 1：混混合合前前示示蹤蹤劑劑比比活活度度與與質質量量 S S2 2、m m2 2：混混合合后后的的比比活活度度及及非非標標記記物物質質量量mgssmm43. 0) 11 . 02000450000(02. 0) 1(2112 例例 1 1：某某樣樣品品中中含含有

6、有殘殘留留甲甲胺胺磷磷，加加入入比比活活度度為為 4 45 50 00 00 00 0d dp pm m/ /m mg g 的的3 32 2P P 標標記記的的甲甲胺胺磷磷 0 0. .0 02 2m mg g 混混勻勻后后分分離離得得 0 0. .1 1m mg g甲甲胺胺磷磷的的放放射射性性為為 2 20 00 00 0d dp pm m, ,求求樣樣品品中中的的甲甲胺胺磷磷含含量量。3 32 2. .4 44 4m mg g3 38 82 25 50 08 83 38 82 21 10 0. .7 7s ss ss sm mm m2 21 12 22 21 1 例例 2 2以以1 14

7、4C CO O2 2通通過過植植物物的的光光合合作作用用生生成成放放射射性性蛋蛋白白。取取其其中中少少量量蛋蛋白白水水解解分分離離出出部部分分谷谷氨氨酸酸比比活活度度為為5 50 08 8d dp pm m/ /m mg g，欲欲求求谷谷氨氨酸酸的的含含量量，取取 1 12 26 6m mg g 放放射射性性蛋蛋白白樣樣品品，水水解解后后加加入入非非標標記記谷谷氨氨酸酸 1 10 0. .7 7m mg g，混混勻勻后后，分分離離出出少少部部分分谷谷氨氨酸酸測測得得其其比比活活度度為為 3 32 28 8d dp pm m/ /m mg g，求求標標記記谷谷氨氨酸酸的的量量及及蛋蛋白白中中標標

8、記記谷谷氨氨酸酸的的重重量量百百分分比比？標標記記谷谷氨氨酸酸的的重重量量百百分分比比為為：3 32 2. .4 44 41 12 26 6= =2 25 5. .7 7% %100- 攝攝入入量量殘殘余余量量攝攝入入量量吸吸收收百百分分率率（二）物質吸收的示蹤研究（二）物質吸收的示蹤研究 1.1. 物質吸收率的示蹤研究物質吸收率的示蹤研究 觀察未吸收殘余量觀察未吸收殘余量 時相曲線時相曲線時相曲線下面積（時相曲線下面積（area under curve AUC)生物利用度生物利用度(bioavailability) 絕對生物利用度絕對生物利用度(absolute bioavailabilit

9、y 相對生物利用相對生物利用度度(relative bioavailability) 血漿中示蹤物的含量測定血漿中示蹤物的含量測定Dpm/mlDpm/ml 10 10 20 20 小時小時 血漿示蹤物濃度時相曲線血漿示蹤物濃度時相曲線ivoral100%AUCAUC ivO絕對生物利用度絕對生物利用度100%AUCAUC 2O1 O相對生物利用度相對生物利用度100%AUC AUC 血血管管內內血血管管外外生生物物利利用用度度 1 10 0 2 20 0 小小時時 口口服服與與靜靜脈脈注注射射A AU UC C計計算算絕絕對對生生物物利利用用度度A AU UC C0 0- - - - -= =

10、0 0. .8 8A AU UC Ci iv vivoral AUC1 -=1.0 AUC2 1 2 10 20 小時 兩種口服方案兩種口服方案AUCAUC計算相對生物利用度計算相對生物利用度 整體計數法測定吸收率整體計數法測定吸收率 尿排出量測定尿排出量測定 2. 2. 物質吸收化學形態的示蹤研究物質吸收化學形態的示蹤研究 3. 3. 物質吸收部位的示蹤研究物質吸收部位的示蹤研究（三）物質轉化示蹤研究（三）物質轉化示蹤研究參入實驗參入實驗: :研究生物體系中化合物研究生物體系中化合物A A與與B B是是否為產物和前身物的關系或轉否為產物和前身物的關系或轉化的必要條件化的必要條件 A A B

11、B ？ * *A A * * B B 主要參數主要參數 %100 前身物總放射性前身物總放射性產物總放射性產物總放射性參入百分率參入百分率 前身物比活度前身物比活度產物比活度產物比活度相對比放射性相對比放射性 基基本本原原理理 參入實驗的類型參入實驗的類型 整體參入實驗整體參入實驗 離體參入實驗離體參入實驗 參入實驗應用參入實驗應用 1.1.淋巴細胞轉化實驗淋巴細胞轉化實驗細胞免疫功能細胞免疫功能腫瘤細胞增殖腫瘤細胞增殖鉛中毒病人淋巴細胞轉化率鉛中毒病人淋巴細胞轉化率 淋巴細胞轉化率（淋巴細胞轉化率（104CPM/ 106淋巴細胞淋巴細胞） 病人病人 n=60 21.2710.32 正常正常

12、n=100 48.9621.462.2.代謝物轉化實驗代謝物轉化實驗 細菌放射呼吸實驗：細菌放射呼吸實驗： 原理原理 ： 細菌細菌COCO2 2 14 14C-C-葡萄糖、葡萄糖、1414C-C-氨基酸氨基酸 1414COCO2 2 設備：細胞代謝快速閃爍計數器設備：細胞代謝快速閃爍計數器 濾膜濾膜 培養液細菌放射呼吸實驗的應用：細菌放射呼吸實驗的應用： 生長指數（生長指數（GIGI）測定：測定：GI=CGI=Ci i/C/C0 0 GI GI3 3 為陽性為陽性 細菌倍增時間（細菌倍增時間（t t2x2x）測定：測定： logRlogR2 2-logR-logR1 1=K(t=K(t1 1-

13、t-t2 2) t) t2x2x=0.301/K=0.301/K R R2 2 為為t t2 2的計數，的計數，R R1 1 為為t t1 1的計數，的計數，K K為對數為對數生長期的速度常數。生長期的速度常數。常見需氧菌倍增時間（常見需氧菌倍增時間（min）菌菌種種t2x菌菌種種t2x大大腸腸桿桿菌菌27.50.7炭炭疽疽桿桿菌菌38.05.2產產氣氣桿桿菌菌28.70.5枯枯草草桿桿菌菌48.82.3腸腸炎炎沙沙門門氏氏菌菌43.75.5福福氏氏痢痢疾疾桿桿菌菌51.54.1粘粘質質沙沙雷雷氏氏菌菌44.31.6宋宋內內氏氏痢痢疾疾桿桿菌菌29.70.1臘臘樣樣桿桿菌菌33.60.8金金黃

14、黃色色葡葡萄萄球球菌菌40.93.6巨巨大大芽芽孢孢桿桿菌菌40.12.0白白色色葡葡萄萄球球菌菌74.58.73.3.參入競爭抑制實驗：參入競爭抑制實驗：體外抗腫瘤藥物篩選體外抗腫瘤藥物篩選 卵巢癌常用化療藥物體外敏感實驗卵巢癌常用化療藥物體外敏感實驗 Drug IR（%） ADM 57.73 Carbo 29.38 BLM 38.26 VCR 56.80 Taxol 63.35 Holoxan 32.97 MMC 19.34 DTIC 38.31 ADM+Carbo 70.90 VCR+Carbo+BLM 75.27（四）物質分布的示蹤研究（四）物質分布的示蹤研究物質在組織、臟器濃集并保留

15、物質在組織、臟器濃集并保留一定時間是該物質對器官或組一定時間是該物質對器官或組織發揮作用的前提織發揮作用的前提1818F-DG-F-DG-腦、心肌腦、心肌1414C-C-氟烷氟烷-大腦、小腦白質大腦、小腦白質3535S-S-乙酰唑胺乙酰唑胺-海馬海馬 3 3H-H-青蒿素青蒿素-瘧原蟲質膜與瘧原蟲質膜與 食物泡食物泡 1 18 8F FD DG G（氟氟去去氧氧葡葡萄萄糖糖）注注入入后后不不同同時時間間的的組組織織分分布布1 1m mi in n1 15 5m mi in n3 30 0m mi in n6 60 0m mi in n9 90 0m mi in n血血7 7. .1 10 0.

16、 .7 7 1 1. .5 50 0. .2 2 0 0. .9 90 0. .1 1 0 0. .6 60 0. .1 1 0 0. .4 40 0. .1 1心心3 39 9. .8 83 3. .4 4 2 27 7. .5 56 6. .4 4 3 32 2. .7 78 8. .6 6 3 31 1. .7 72 2. .7 7 3 32 2. .2 22 2. .7 7肺肺5 5. .4 40 0. .4 4 2 2. .7 70 0. .1 1 2 2. .5 50 0. .1 1 2 2. .5 50 0. .2 2 2 2. .4 40 0. .1 1肝肝9 9. .6 60

17、 0. .4 4 1 1. .6 60 0. .2 2 1 1. .1 10 0. .1 1 0 0. .8 80 0. .1 1 0 0. .9 90 0. .1 1腎腎1 13 3. .3 31 1. .4 4 2 2. .5 50 0. .1 1 2 2. .1 10 0. .5 5 1 1. .1 10 0. .1 1 0 0. .5 50 0. .1 1腦腦4 4. .3 30 0. .5 5 6 6. .1 10 0. .1 1 5 5. .3 30 0. .9 9 4 4. .6 60 0. .8 8 3 3. .4 40 0. .3 3 大大鼠鼠腦腦局局部部葡葡萄萄糖糖代代謝謝

18、的的比比較較 m mg g/ /1 10 00 0g gm mi in n 1 14 4C CD DG G 1 18 8F FD DG G 灰灰質質 視視皮皮質質 2 20 0. .3 3 1 17 7. .0 0 聽聽皮皮質質 2 29 9. .3 3 2 21 1. .0 0 側側 膝膝 1 16 6. .9 9 1 14 4. .0 0 上上橄橄欖欖體體 2 26 6. .5 5 2 21 1. .5 5 側側丘丘系系 2 20 0. .5 5 1 17 7. .9 9 下下 丘丘 3 36 6. .5 5 2 27 7. .4 4 上上 丘丘 1 18 8. .0 0 1 13 3.

19、.2 2白白質質 內內 囊囊 5 5. .9 9 5 5. .5 5 小小腦腦白白質質 6 6. .7 7 6 6. .1 1主要參數主要參數： dpm/gdpm/g組織組織 dpm/mldpm/ml體液體液 dpm/10dpm/106 6cell cell dpm/mg dpm/mg蛋白（蛋白（DNADNA）藥物毒物在體內分布的示蹤研究藥物毒物在體內分布的示蹤研究生理物質在體內分布的示蹤研生理物質在體內分布的示蹤研特定標記物的示蹤研究特定標記物的示蹤研究 標記單克隆抗體標記單克隆抗體 * *標記受體配基標記受體配基 標記互補標記互補RNARNA或或DNADNA（五）放射性示蹤動力學（五）放射

20、性示蹤動力學以放射性標記物研究其進入機以放射性標記物研究其進入機體后的攝取、排泄、轉化和代體后的攝取、排泄、轉化和代謝的運動過程，并通過數學運謝的運動過程，并通過數學運算求出動力學參數，從而了解算求出動力學參數，從而了解物質在體內的動態變化特征。物質在體內的動態變化特征。 食食物物 代代謝謝物物 血血漿漿甘甘氨氨酸酸與與總總體體蛋蛋白白的的代代謝謝模模型型甘甘氨氨酸酸總總體體蛋蛋白白蛋蛋白白1蛋蛋白白2蛋蛋白白n 基本概念基本概念 代謝庫、代謝庫、 通道、系統、通道、系統、 穩態、非穩態穩態、非穩態 模型模型 代謝庫模型示意圖 庫 a庫 b庫 a庫 b庫 c庫 動力學參數動力學參數表示絕對速度

21、的參數：表示絕對速度的參數：單位時間單位時間內進入或離開代謝庫的絕對量，內進入或離開代謝庫的絕對量，以以F F表示。單位表示。單位 mmol(mg)/hr mmol(mg)/hr 或或其派生單位其派生單位更新速率更新速率(turnover rate)(turnover rate)輸入速率輸入速率(input rate)(input rate)輸出速率輸出速率(output rate)(output rate)產生速率產生速率(production rate) (production rate) 排除速率排除速率(disposal rate)(disposal rate)清除率清除率(clear

22、ance rate)(clearance rate)表示相對速度的常數：表示相對速度的常數：單位時間內某物質在代謝庫中變化單位時間內某物質在代謝庫中變化量或運動量相當于庫大小的百分數量或運動量相當于庫大小的百分數各種速率常數各種速率常數(rate constant)(rate constant)或或部分速率部分速率(fractional rate),(fractional rate),如如K Kxxxx為更新速率常數為更新速率常數用時間來反映速度的參數：用時間來反映速度的參數： 更新時間更新時間(turnover time)(turnover time) 半更新時間半更新時間 (half ti

23、me)(half time)各種參數的相互關系：各種參數的相互關系：1.1.每個庫的總輸入速率與總輸出每個庫的總輸入速率與總輸出速率相等，均等于庫的更新速率。速率相等，均等于庫的更新速率。 如如F Fbbbb=F=Fabab=F=Fba ba 、F Faaaa=F=Fabab+F+Faoao=F=Fbaba+F+Foaoa2.2.各絕對速率各絕對速率F F等于速率常數等于速率常數 K K與庫大小與庫大小P P的乘積。的乘積。 如如K Kbbbb=F=Fbbbb/P/Pb b、K Kaaaa=F=Faaaa/P/Pa a3.3.絕大多數平衡系統的更新服絕大多數平衡系統的更新服從一級動力學即更新時

24、間和更從一級動力學即更新時間和更新速率常數的關系與核衰變時新速率常數的關系與核衰變時平均全衰期和衰變常數的關系平均全衰期和衰變常數的關系相似，互為倒數。相似，互為倒數。 如如 T T1/2a1/2a=0.693/K=0.693/Kaaaa=T=Ta a/1.44/1.44 T T1/2b1/2b=0.693/K=0.693/Kbbbb=T=Tb b/1.44/1.44ktteAA 0 （ 單單 庫庫 ）tktkOteAeAA20211 （ 雙雙 庫庫 ）tktktkOteAeAeAA30320211 （ 三三 庫庫 ） 時 相 曲 線 A At t（d dp pm m/ /m mg g） 1

25、10 00 00 00 0 正正常常大大鼠鼠 1 10 00 00 0 糖糖尿尿病病大大鼠鼠 1 1 2 2 3 3 4 4 t t（h hr r） 大大鼠鼠血血漿漿1 14 4C C- -葡葡萄萄糖糖時時相相曲曲線線 l ln nA At t A A0 01 1 A A0 02 2 A A0 01 1e e- -k k1 1t t A A0 02 2e e- -K K2 2t t t t A At t= =A Ao o1 1e e- -k k1 1t t + + A A0 02 2e e- -k k2 2t t 雙雙庫庫系系統統a a庫庫示示蹤蹤物物時時相相曲曲線線 lnBt B0 -B0e-k1t B0e-k2t t B Bt t= =- -B B0 0e e- -k k1 1t t + + B B0 0e e- -k k2 2t t 雙雙庫庫系系統統b b庫庫示示蹤蹤物物時時相相曲曲