放射性心臟損傷的分子影像學監(jiān)測及機制研究.pdf

1、目的：
　　1.目前缺乏放射性心臟損傷監(jiān)測的共識指南，有文獻報道臨床胸部腫瘤放療或同步放化療后照射野內心肌可出現(xiàn)代謝增高，可能與心肌輻射損傷有關，但其關系尚不確定。本研究對Beagle犬心臟局部照射，構建心臟輻射損傷模型，利用18F-FDG PET/CT明確其代謝改變及其病理、超微結構損傷。
　　2.研究結締組織生長因子（CTGF）對放射性大鼠心臟損傷模型中的作用及其與心肌組織纖維化指標的相關性研究。
　　3.動脈粥樣

2、硬化（AS）是一種慢性炎癥過程，急性冠脈綜合征（ACS）的發(fā)生與斑塊的不穩(wěn)定密切相關，炎癥在此過程中發(fā)揮了至關重要的作用。研究表明樹突狀細胞（DC）這一功能最強大的抗原提呈細胞廣泛參與了AS及ACS的免疫炎癥的誘導和調節(jié)，但其具體分子機制目前尚未闡明。干擾素調整因子-1（IRF-1）是目前研究最多的參與炎癥反應的IRF家族成員之一，本研究通過體外培養(yǎng)方法研究ACS患者外周血單個核細胞來源的DC中IRF-1表達及其與DC功能的相關性，探討

3、其在動脈粥樣硬化（AS）中的可能作用。
　　方法：
　　1.取12只正常1歲齡雄性Beagle犬，對實驗犬前壁行單次20Gy照射構建局部心肌輻射損傷模型。實驗犬在放療前1W及放療后3個月行心臟彩超、18F-FDG PET/CT檢查。各心功能各參數(shù)由心臟彩超獲得。同時間段18F-FDG PET/CT需檢查兩次，兩次顯像間隔2-3天進行，采用不同的顯像前準備方法。一種是單純禁食12h后行代謝顯像（12H-F），另一種是先禁食12

4、h，后進食高脂餐，禁食3h后代謝顯像（F-HFD）。放療前左室FDG攝取程度肉眼定性分析，圖像質量分為4個等級：0級為不攝??；1級為輕度（或部分心肌）攝?。?級為心肌攝取且顯像基本清晰，但不均勻；3級為心肌完全均勻攝取且顯像清晰。定量分析選擇左心室為 ROI并測定SUVmax。放療后照射靶區(qū) FDG攝取程度分別通過肉眼定性分析及分別勾畫放療前后照射靶區(qū)與非照射靶區(qū)，測得其各自SUVmax，計算照射區(qū)/非照射區(qū)SUV比值。檢查完畢后一周內

5、處死實驗犬，取離體心臟組織進行光鏡及電鏡觀察。
　　2.18只自SD大鼠隨機分為對照組、放療3個月組、放療6個月組，各6只。對照組不接受照射，放療3、6個月組大鼠心臟接受單次20 Gy照射后分別繼續(xù)飼養(yǎng)3個月、6個月。各組行心臟灌注檢測，計算百分注射劑量率/每克組織（％ ID/g），而后全部處死。處死大鼠獲心臟標本， RT-PCR和Western blotting檢測心肌組織CTGF及FN的mRNA和蛋白表達，HE、電鏡、天狼星紅

6、染色觀察心肌病理改變。
　　3.分離胸痛綜合征（CPS）組、穩(wěn)定型心絞痛（SA）組、不穩(wěn)定型心絞痛（UA）組、急性心肌梗死（AMI）組患者外周血單個核細胞，體外培養(yǎng) DC細胞，以流式細胞儀法檢測各組細胞 CD80、CD83陽性的DC細胞。以實時定量 PCR法檢測各組細胞IRF-1mRNA表達水平，western-blot法檢測各組細胞IRF-1蛋白表達水平的變化。ELISA法檢測各組患者細胞上清液IL-6, IL-12p70，TN

7、F-α，和 IL-10表達，相關分析進行IRF-1表達與上述炎癥因子水平的相關性研究。
　　結果：
　　1.放療前、放療后3個月，超聲檢測各心功能參數(shù)無統(tǒng)計學差異。放療前以在兩種不同的顯像前準備方法下顯像，禁食加高脂餐顯像準備動物心肌幾乎不顯影（0級10只，1級2只）；單純禁食顯像準備動物大部分心肌仍有 FDG攝?。?級4只，1級1只，2級5只、3級各2只）；左室SVUmax值分別為2.84±1.15、10.91±2.48（

8、P<0.05）。單純禁食準備下，放療前照射區(qū)/非照射區(qū) SUV比值為1.18±0.10，放療后為1.41±0.18，有統(tǒng)計學差異（P<0.05），但肉眼觀察從圖像上不易分辨，12例中4例可觀察到照射靶區(qū) FDG攝取增高；而在禁食+高脂餐準備情況下，放療前照射區(qū)/非照射區(qū) SUV比值為0.99±0.15，放療后為2.54±0.43，差異顯著（P<0.01）。肉眼觀察照射區(qū)相比非照射區(qū)代謝明顯增高，12例中10例可觀察到差異。不同顯像前準備

9、方法對觀察有顯著影響（P=0.031）。照射靶區(qū)心肌HE染色可見少量心肌細胞變性，小動脈管壁可見增厚硬化；電鏡下觀察可見線粒體空泡樣改變。
　　2.心肌受照射3個月與對照組相比，未見灌注減低，但照射6個后可見灌注明顯減低（P﹤0.01）。HE染色和電鏡下證實，心臟受照后進行性損壞加重，表現(xiàn)為心肌變性、毛細血管增厚狹窄、心肌間質纖維化過程。心肌受照射3個月與對照組相比， CTGF及FN的mRNA和蛋白表達增加（P<0.01）；受照6

10、個增加更明顯（P<0.01）。天狼星紅染色顯示心臟纖維化隨心臟照射時間加重，且纖維化程度與 CTGF mRNA和蛋白表達成正相關（P<0.01）。
　　3. ACS患者（包括UA、AMI組）外周血CD80、CD83陽性例數(shù)高于SA及CPS患者（P<0.01）。ACS患者（包括UA、AMI組）外周血DC細胞中IRF-1mRNA、蛋白表達明顯高于SA及CPS患者（P<0.01）。ACS患者外周血細胞上清液的促炎性因子IL-6, IL-

11、12p70，TNF-α表達較之SA和CPS患者明顯增高，而IL-10水平顯著下降(P<0.01)。相關分析結果表明IRF-1mRNA表達與IL-6, IL-12p70，TNF-α表達呈顯著正相關，反之，與IL-10水平呈顯著負相關，(P<0.01)。
　　結論：
　　1.顯像前禁食加高脂餐準備方法簡單，可以低成本的有效抑制心肌生理性 FDG攝取。心肌受照射后18F-FDG PET代謝顯像可早于心功能改變前顯示照射區(qū) FDG攝

12、取增高；顯像前準備方法不同影響顯像結果，禁食加高脂餐準備可以提高輻射心肌損傷發(fā)現(xiàn)率；且照射靶區(qū)FDG攝取增高可能與微血管損傷致心肌缺血有關，也可能與輻射直接損傷線粒體引起的代謝異常有關。
　　2.放射性心臟損傷是心肌細胞不斷損傷，間質不斷纖維化的惡化過程。心肌灌注顯像可在心臟被輻射幾個月后觀察到灌注減低，可成為隨訪監(jiān)測發(fā)現(xiàn) RIHD的手段。且CTGF表達增高，提示其在放射性心臟損傷發(fā)生及進展中起著關鍵作用，靶向抑制 CTGF，可能