放射性心臟損傷的分子影像學(xué)監(jiān)測及機(jī)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(xiàn)報道臨床胸部腫瘤放療或同步放化療后照射野內(nèi)心肌可出現(xiàn)代謝增高，可能與心肌輻射損傷有關(guān)，但其關(guān)系尚不確定。本研究對Beagle犬心臟局部照射，構(gòu)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(jié)構(gòu)損傷。
　　2.研究結(jié)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(biāo)的相關(guān)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(guān)，炎癥在此過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。研究表明樹突狀細(xì)胞（DC）這一功能最強(qiáng)大的抗原提呈細(xì)胞廣泛參與了AS及ACS的免疫炎癥的誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)，但其具體分子機(jī)制目前尚未闡明。干擾素調(diào)整因子-1（IRF-1）是目前研究最多的參與炎癥反應(yīng)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(xì)胞來源的DC中IRF-1表達(dá)及其與DC功能的相關(guān)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(gòu)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(jìn)行，采用不同的顯像前準(zhǔn)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(jìn)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(zhì)量分為4個等級：0級為不攝??；1級為輕度（或部分心?。z?。?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(nèi)

5、處死實驗犬，取離體心臟組織進(jìn)行光鏡及電鏡觀察。
　　2.18只自SD大鼠隨機(jī)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(biāo)本， RT-PCR和Western blotting檢測心肌組織CTGF及FN的mRNA和蛋白表達(dá)，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(xì)胞，體外培養(yǎng) DC細(xì)胞，以流式細(xì)胞儀法檢測各組細(xì)胞 CD80、CD83陽性的DC細(xì)胞。以實時定量 PCR法檢測各組細(xì)胞IRF-1mRNA表達(dá)水平，western-blot法檢測各組細(xì)胞IRF-1蛋白表達(dá)水平的變化。ELISA法檢測各組患者細(xì)胞上清液IL-6, IL-12p70，TN

7、F-α，和 IL-10表達(dá)，相關(guān)分析進(jìn)行IRF-1表達(dá)與上述炎癥因子水平的相關(guān)性研究。
　　結(jié)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(xué)差異。放療前以在兩種不同的顯像前準(zhǔn)備方法下顯像，禁食加高脂餐顯像準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(xué)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(zhǔn)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(zhǔn)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(xì)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(jìn)行性損壞加重，表現(xiàn)為心肌變性、毛細(xì)血管增厚狹窄、心肌間質(zhì)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(dá)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(dá)成正相關(guān)（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(xì)胞中IRF-1mRNA、蛋白表達(dá)明顯高于SA及CPS患者（P<0.01）。ACS患者外周血細(xì)胞上清液的促炎性因子IL-6, IL-

11、12p70，TNF-α表達(dá)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(guān)分析結(jié)果表明IRF-1mRNA表達(dá)與IL-6, IL-12p70，TNF-α表達(dá)呈顯著正相關(guān)，反之，與IL-10水平呈顯著負(fù)相關(guān)，(P<0.01)。
　　結(jié)論：
　　1.顯像前禁食加高脂餐準(zhǔn)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(zhǔn)備方法不同影響顯像結(jié)果，禁食加高脂餐準(zhǔn)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(guān)，也可能與輻射直接損傷線粒體引起的代謝異常有關(guān)。
　　2.放射性心臟損傷是心肌細(xì)胞不斷損傷，間質(zhì)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(dá)增高，提示其在放射性心臟損傷發(fā)生及進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用，靶向抑制 CTGF，可能