β 淀粉样蛋白 (Aβ)为阿尔茨海默病 (AD)老年斑 (SP)的主要核心成分 ,是神经退行性变的重要病理特征之一。Glen ner和Wong等<1 > 于 1984年将其分离和序列化 ,其结构是淀粉样前体蛋白 (APP)在加工修饰过程中经不同剪切方式形成、由 39～ 4 3个氨基酸残基组成的疏水非糖基化多肽 ,在异常神经轴突周围以淀粉样纤维出现 (多为Aβ 4 0与Aβ 4 2 ) ,可在细胞内外沉积 ,形成片层聚合物 ,称为“Aβ负载”<2 > ,有一定特异性 ,为研究AD的重要生物学指标。目前临床上诊断AD主要依据临床症状及各种神经心理学量表 ,尚未见特异性强、灵敏度高的实验室检查方法 ,确诊依赖尸体解剖或脑活组织检查 ,因此研究在活体内进行早期、无创伤的特异性显像及量化分析尤为重要。目前针对Aβ的影像学方法主要包括MRI、多光子荧光显微镜技术及核医学功能显像。功能显像尤其PET显像灵敏度高,可提供生物学信息 ,易于探测Aβ(达到纳摩尔水平 ) ,利于早期诊断、量化分析及追踪疾病发展等<3> 。SP的平均直径为 0 .0 6mm ,单一SP包含数千个有潜力的结合位点 ,为特异性显像剂的研究提供了基础。现将目前研究的Aβ特异性显像剂综述如下。一、荧光染色剂及其类似物1.刚果红 (CR)及其类似物。CR相对分子质量 6 5 3,可特异性标记AD脑组织切片淀粉样物质 ,偏光镜下呈苹果绿双折射光。通过对CR分子结构的修饰改造 ,使其在特异性、相对分子质量、脂溶性及脑穿透能力等方面适于活体显像。研究发现修饰CR分子结构中的双苯基 ( 2及 2′位 )形成的多种衍生物生物活性保持不变 ,且经金属修饰的CR与淀粉样物质的亲和力不仅没有降低 ,反而增加<4 > 。研究较多的CR衍生物有 :①柯胺G(chrysamineG ,CG) :相对分子质量 4 82 ,由苯基、羧基分别取代CR分子中的萘基和磺酸基团得到。与CR相比 ,虽其标记AD脑组织切片Aβ沉积的颜色较浅 ,但其脂溶性为CR的 10 0倍 ,其机理可能为磺酸基团及羧基基团与Aβ沉积的 2个带正电荷氨基酸残基相互作用不同所致 ,脑 血比值达 10∶1。文献<4 6 > 报道标记用放射性核素主要有1 1 C、99Tcm及35S。Han等<5> 用双吡啶基取代CR及CG分子结构中的苯基 ,再与锝偶联。两者与Aβ( 1 4 0 )的亲和常数Kd 值分别为6 30和 16 0nmol L。标记物中锝带正电荷 ,必须借助非特异性血脑屏障 (BBB)转运剂穿透BBB。单胺单胺双硫 (MAMA)配体可与 +5价锝螯合成中性
3+ N2 S2 复合体结合于CR或CG双苯环上 ,借助多巴胺转运体进入BBB ,SPECT显像示其聚集于纹状体<4 > 。 3+ 也可与CG分子上的 1个苯基相连 ,此方法简单 ,标记率 75 % ,血液清除快 ,2min血液中放射性达高峰 ,主要通过肝胆系统清除 ,但入脑量不理想<2min每克组织百分注射剂量率 ( %ID g)为 0 .3><7> 。② 1,4 双 ( 3′ 羧基 4′ 羟基苯乙烯 )苯 (X 34) :相对分子质量 4 16 ,由乙烯基、单苯基分别取代CG分子结构中的偶氮基、双苯基得到 ,具有与CG脂溶性相同 ,但标记Aβ沉积能力更强、本底清晰、稳定性好、可通过多种反应方式合成等优点<8> 。 1,4 双( 4′ 羟基苯乙烯 ) 2 甲氧基苯 (X0 4 )无X 34分子结构苯环上的羧基 ,相对分子质量进一步减至 344 ,脂溶性中度 ,其甲基苯环易被1 1 C标记 ,与Aβ( 1 4 0 )亲和常数Ki=2 6 .8nmol L。鼠静脉注射X0 4 2min后进脑量约 0 .4 %ID g ,消除半衰期(T1 2 )为 4 5min<9> 。③ 1 溴 2 ,5 双 ( 3 羧基 4 羟基苯乙烯 )苯(BSB) :由溴与X 34分子结构的苯基 ( 1位 )共价结合形成。与AD脑组织标本Aβ沉积亲和常数Ki=4 0nmol L ,灵敏度高 ,可检测到Aβ沉积 18× 10 - 5pmol 细胞 (AD鼠脑组织Aβ可高达 2 0 0 0pmol g) ,易穿透细胞膜及BBB ,并与淀粉样斑块特异性结合 ,体内稳定性好 (脑内滞留至少 18h) ,染色及本底清晰 ,有良好的临床应用潜力。用放射性碘取代BSB分子结构中的溴生成ISB和IMSB ,研究示1 2 5I ISB在脑组织中的放射性摄取比1 2 5I IMSB低 ,可能与ISB分子内的—C O…HO—有关<1 0 > 。2 .硫磺素T和S及其衍生物。硫磺素T和S可特异性标记AD脑组织切片的淀粉样物质 (Ki=116nmol L) ,与Aβ( 1 4 0 )亲和常数Ki=890nmol L ,分子结构中噻唑环上氮原子带正电荷。其衍生物形成主要在不影响苯并噻唑骨架的前提下 ,对其结构进行修饰改造 ,使呈电中性 ,这些分子结构中包含 1个N 甲基胺基苯或N ,N 双甲基胺基苯 ,这与Aβ沉积的特异性结合有关<1 1 > 。William等<1 2 > 合成 6 Me BTA 2、6 Me BTA 0和 6 Me BTA 13种电中性衍生物 ,脂溶性为硫磺素T的 6 0 0倍 ,与Aβ( 1 4 0 )亲和常数Ki=2 0 .2nmol L。动物实验示 2min鼠脑摄取为 7.6 1%ID g,脑 血比值为 2 ,清除率高 ( 6 0min可清除非特异性摄取量 84 % )。Klunk等<1 3> 成功进行了首例人活体1 1 C BTA 1(PIB)的Aβ分子PET显像 ,发现放射性明显滞留于淀粉样物质沉积的相关区域 ,额叶皮质最强 ,顶、颞、枕叶和纹状体均有放射性摄取 ,该研究成果引起学者们的广泛关注。Price等<1 4> 用1 1 C PIB对 4例AD和 3例健康者进行PET显像 ,发现1 1 C PIB滞留于AD相应病变脑区 ,AD皮层分布密积比率 (DVR ,侧颞叶 2 .1± 0 .7,后扣带回 2 .2±0 .7)高于健康者 (侧颞叶 1.3± 0 .1,后扣带回 1.3± 0 .2 )。对硫磺素分子结构苯基 4′位进行改造后的衍生物有 2 ( 4′ N ,N二甲基胺 )苯 6 碘苯并噻唑 (TZDM)和 2 <4′ ( 4″ 甲基对二氮已环 ) >苯 6 碘苯并噻唑 (TZPI) ,与Aβ( 1 4 0 )亲和常数Kd 值分别为 0 .0 6、0 .13nmol L ,与Aβ( 1 4 2 )亲和常数Kd值分别为 0 .14、0 .15nmol L。由于可与脑白质结合使本底增加 ,不易得到满意的图像。氧原子取代TZDM噻唑环 3位的硫原子形成的IBOX ,相对分子质量降低 ,脂溶性增加 ,与Aβ沉积的亲和常数Ki 为 0 .8nmol L ,1 2 5I IBOX放化纯 >98% ,标记率 85 % ,脑摄取速率和摄取量均明显高于1 2 5I TZDM ,其注入体内 2min后摄取率达 1.4 %ID organ( 1 2 5I TZDM 2min摄取率为 0 .6 %ID organ) ,30min达高峰 ( 2 .0 8%ID organ)。Kung等<1 5,1 6 > 用咪唑基取代TZDM分子中的噻唑基得到 6 碘 2 ( 4′ N ,N 二甲基胺 )苯 咪唑并 ( 1,2 α)吡啶 (IMPY) ,稳定性好 (室温可保存 6h ,- 2 0℃纯酒精中可保存 8周 ) ,易穿透BBB( 2min脑摄取率达高峰 ) ,脑清除快 ( 30min仅为高峰的十分之一 ) ,明显优于1 2 5I TZDM和1 2 5I IBOX等 ,与Aβ的亲和力低于TZDM。3.其他化合物及其衍生物。 1,2 二苯乙烯 (stilbene) :结构相对简单 ,易于修饰 ,结合特性可能与分子中 2个苯环的4 ,4′位置有关。Masahiro等<1 1 > 对此结构进行多种修饰所得衍生物比1 2 5I TZDM更具亲和力 (Ki=1～ 6nmol L) ,1 1 C 甲基胺可标记于其分子结构的苯环上 ,显示良好结合Aβ的特性和穿透BBB的能力 ,注入体内 2min脑皮质和小脑的摄取达到高峰 (其中脑皮质为 1.5 1%ID organ) ,脑组织滞留时间较短。芴 (fluorene)是一种三环化合物 ,其中一苯环连接带电荷的基团 (p Me2 N—或—OMe或—OH) ,可能与Aβ沉积特异性结合密切相关 ,另一苯环易连接99Tcm 、1 2 3I或1 8F ,且不影响其与Aβ沉积特异性结合能力。2 ( 1 <6 双甲基氨 > 2 萘 乙叉 ) 丙二腈 (DDNP)是一种荧光染料 ,在正常生理溶液中不带电荷 ,粘性强 ,疏水性 ,易透过细胞膜 ,结合部位可能在Aβ ( 1 4 0 )纤维的疏水表面裂缝。Agdeppa等<1 7> 合成的1 8F 2 ( 1 { 6 <2 1 8F 乙基 >(甲基 )氨 } 2 萘 乙叉 ) 丙二腈 (FDDNP)和1 8F 1 <6 2 1 8F 乙基 (甲基 )氨 > 2 萘 乙酮 (FENE)与Aβ ( 1 4 0 )的高亲和部分结合的亲和常数Kd值均为 0 .12nmol L ,与低亲和部分结合的亲和常数Kd 值分别为 0 .86、71.2nmol L。Kepe等<1 8> 用1 8F FDDNP对 13例可疑AD和 10例健康者进行PET显像 ,AD患
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