18F—FDG PET/CT技術監測雷公藤甲素對類風濕關節炎模型大鼠關節損傷的改善作用

馮悅 鐘萌 羅見春 萬勝利 葉云 陳躍

摘 要 目的：建立監測雷公藤甲素對類風濕關節炎模型大鼠關節損傷改善作用的方法。方法：將18只SD大鼠隨機分為正常對照組（0.9%氯化鈉溶液）、模型組（0.9%氯化鈉溶液）、雷公藤甲素組（0.5 mg/kg），每組6只。模型組和雷公藤甲素組大鼠尾根部皮下注射不完全弗氏佐劑-雞Ⅱ型膠原蛋白（1 ∶ 1，V/V）0.1 mL進行初次免疫，7 d后進行第二次免疫，以建立類風濕關節炎模型。造模成功后各給藥組大鼠均尾靜脈注射相應藥物，正常對照組和模型組大鼠均給予等體積0.9%氯化鈉溶液，每2 d 1次，連續30 d。分別于給藥前（0 d）和給藥5、10、15、20、25、30 d后稱定大鼠體質量；于給藥前（0 d）和給藥3、6、9、12、15、18、21、24、27、30 d后對大鼠進行關節炎指數評分；于給藥6、18、30 d后利用正電子發射計算機斷層顯像（PET）/計算機斷層掃描（CT）系統掃描大鼠骨關節，掃描50 min前大鼠尾靜脈注射500 μCi的18F-氟代脫氧葡萄糖（18F-FDG），PET顯像采用濾波反投影圖像重構算法；采用CT掃描進行標準定位；采用Inveon Research Workplace 4.2分析軟件計算病變部位的最大標準攝取值（SUV）。結果：與正常對照組比較，給藥15～30 d后，模型組大鼠體質量均顯著減輕；給藥6～30 d后，模型組大鼠關節炎指數評分均顯著升高；給藥6、18、30 d后，模型組大鼠病變部位SUV均顯著升高（P<0.05）；模型組大鼠關節炎病變逐漸加重，并出現骨質破壞情況。與模型組比較，給藥15～30 d后，雷公藤甲素組大鼠體質量均顯著增加；給藥21～30 d后，雷公藤甲素組大鼠關節炎指數評分顯著降低；給藥18、30 d后，雷公藤甲素組大鼠病變部位SUV均顯著降低（P<0.05）；雷公藤甲素組大鼠關節炎病變逐漸減輕。結論：18F-FDG PET/CT技術能有效監測雷公藤甲素對類風濕關節炎模型大鼠關節損傷的改善作用。

關鍵詞 雷公藤甲素；類風濕關節炎；大鼠；正電子發射計算機斷層顯像；計算機斷層掃描；18F-氟代脫氧葡萄糖；最大標準攝取值

中圖分類號 R285.5 文獻標志碼 A 文章編號 1001-0408（2018）22-3059-04

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2018.22.08

ABSTRACT OBJECTIVE： To establish the method for detect the improvement effects of triptolide （TP） on joint injury in rheumatoid arthritis （RA） model rats. METHODS： Totally 18 SD rats were randomly divided into normal control group （0.9% Sodium chloride solution）， model group （0.9% Sodium chloride solution） and TP group （0.5 mg/kg）， with 6 rats in each group. Model group and TP group were given incomplete Freund adjuvant-chicken type II collagen （1 ∶ 1，V/V） 0.1 mL subcutaneously via tail for initial immunity， and 7 d later given secondary immunity to established RA model. After modeling， they were given relevant medicine intravenously via tail vein； normal control group and model group were given constant volume of 0.9% Sodium chloride solution， every 2 d， for consecutive 30 d. Body weights of rats were weighed before medication， 5， 10， 15， 20， 25， 30 d after medication. Arthritis indexes of rats were scored before medication， 3， 6， 9， 12， 15， 18， 21， 24， 27， 30 d after medication. Positron emission computed tomography （PET）/tomography （CT） were used to scan the joint of rats 6， 18， and 30 d after administration. 18F-FDG 500 μCi was injected into the tail vein 50 min before scanning. The filtered back projection image reconstruction algorithm was adopted for PET imaging. CT scanning was used for standard positioning. Inveon Research Workplace 4.2 analysis software was used to calculate the maximum standard uptake value （SUV） of lesions. RESULTS： Compared with normal control group， 15-30 d after medication， body weight of rats was decreased significantly in model group； 6-30 d after medication， arthritis index scores of rats were increased significantly； 6， 18， 30 d after medication， SUV of lesions in rats increased significantly （P<0.05）， and the severity of arthritis in rats was aggravated and bone destruction occurred. Compared with model group， 15-30 d after medication， body weight of rats increased significantly in TP group； 21-30 d after medication， arthritis index score of rats decreased significantly； 18， 30 d after medication， SUV of lesion decreased significantly （P<0.05）， and arthritis relieved gradually. CONCLUSIONS： 18F-FDG PET/CT imaging is an efficient method to monitor the improvement effect of TP on joint injury in RA model rats.

KEYWORDS Triptolide； Rheumatoid arthritis； Rats； Positron emission computed tomography； Tomography； 18F-FDG； Maximum standard uptake value

類風濕關節炎是一種常見的慢性全身性自身免疫性疾病，若不及時治療會導致患者關節損害和肢體殘疾[1]。臨床上用于治療類風濕關節炎的藥物主要有非甾體抗炎藥、糖皮質激素類藥、慢作用抗風濕藥及中藥[2]。近年來，中藥抗類風濕關節炎的作用愈來愈受到人們的重視，雷公藤甲素是一種從中藥雷公藤中提取出的環氧二萜內酯類化合物 ，具有抗炎及免疫抑制等作用[3-4]。

PET/CT技術是近幾年來迅速發展并獲得廣泛認同的醫學影像診斷技術，是將正電子發射計算機斷層顯像（PET）技術和計算機斷層掃描（CT）技術組合到同一設備；前者對功能、代謝和受體分布等顯像具有優勢，后者對解剖結構、形態和密度等顯像具有優勢，兩者結合使得對病灶的定位診斷和定性診斷更加準確[5]。18F-氟代脫氧葡萄糖（18F-FDG）是一種正電子放射性核素標記的葡萄糖類似物，可作為炎癥診斷的顯像劑。在炎癥反應發生時，中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞等炎癥細胞代謝活性增強，能量消耗相應增加，需要攝取大量葡萄糖。因此，可利用不同病變部位對葡萄糖的不同攝取量[即最大標準攝取值（SUV）]來診斷相關病變程度[6-7]。

本研究以不完全弗氏佐劑-雞Ⅱ型膠原蛋白建立大鼠類風濕關節炎模型[8]，采用PET/CT技術監測發炎關節對18F-FDG的攝取水平，以此反映雷公藤甲素對模型大鼠類風濕關節炎的改善作用，為雷公藤甲素用于臨床治療類風濕關節炎提供參考。

1 材料

1.1 儀器

Inveon小動物PET/CT活體影像系統（德國Siemens公司）；VIP 3000型動物麻醉機（美國Matrx公司）；AL 104-IC型電子分析天平（瑞士Mettler-Toledo公司）。

1.2 藥品與試劑

雷公藤甲素對照品（大連美侖生物技術有限公司，批號：M120AS，純度：99%）；雞Ⅱ型膠原蛋白（美國Chondrex公司，批號：160175）；不完全弗氏佐劑（美國Sigma公司，批號：SLBM7415V）；18F-FDG（西南醫科大學附屬醫院核醫學科自制，批號：20170505、20170517、20170529，放化純度：99%）；異氟烷（河北一品制藥有限公司，批號：C002151204）；冰醋酸為分析純，水為純化水。

1.3 動物

清潔級成年SD 大鼠，6～7周齡，雌雄不限，體質量180～200 g，由西南醫科大學實驗動物中心提供[動物生產合格證號：SCXK（川）2013-17]。標準條件飼養，自由進食、飲水，適宜溫度、濕度，人工黑暗和光照交替。

2 方法

2.1 造模

在4 ℃下將雞Ⅱ型膠原蛋白10 mg溶于5 mL 0.05 mmol/L乙酸溶液中，置于4 ℃貯藏，備用。取等體積不完全弗氏佐劑與上述雞Ⅱ型膠原蛋白溶液進行充分混勻、乳化，制成混合乳液。在大鼠尾根部處皮下注射上述混合乳液0.1 mL進行初次免疫，7 d后以同樣的方法進行第二次免疫，以建立類風濕關節炎模型[9]。

2.2 分組與給藥

隨機選取6只未造模大鼠為正常對照組（等體積0.9%氯化鈉溶液），另選取造模成功的12只大鼠隨機分為模型組（等體積0.9%氯化鈉溶液）、雷公藤甲素組（0.5 mg/kg）[3-4]，各6只。造模成功后各組大鼠尾靜脈注射相應藥物，每2 d 1次，連續30 d。

2.3 體質量稱定

分別于給藥前（0 d）和給藥5、10、15、20、25、30 d后稱定大鼠體質量。

2.4 關節炎指數評分

分別于給藥前（0 d）和給藥3、6、9、12、15、18、21、24、27、30 d后對大鼠左前足踝關節進行關節炎指數評分。采用4分制，評分標準：0分，關節無任何變化；1分，關節輕微腫脹；2分，關節中度腫脹；3分，關節嚴重腫脹；4分，關節嚴重腫脹并影響運動[10]。由2名實驗人員同時獨立完成評分，然后取二者評分的平均值作為最終評分結果。

2.5 PET/CT顯像

采用PET/CT活體影像系統掃描大鼠骨關節。分別在給藥6、18、30 d后于大鼠尾靜脈注射500 μCi 18F-FDG，于注射50 min后在異氟烷持續麻醉（動物麻醉機：1.5檔，氧氣流量：0.6 L/min）狀態下行PET/CT掃描。PET顯像采用濾波反投影圖像重構算法（圖像大小128×128，掃描600 s）；采用CT掃描進行標準定位（掃描參數為80 kV、500 μA，掃描8 min）；采用Inveon Research Workplace（IRW）4.2分析軟件計算病變部位的SUV。

2.6 統計學方法

采用SPSS 19.0軟件對數據進行統計分析。計量資料以x±s表示，兩組間數據比較采用方差分析或LSD檢驗。 P<0.05 為差異有統計學意義。

3 結果

3.1 各組大鼠體質量比較

給藥15～30 d后，與正常對照組比較，模型組大鼠體質量均顯著減輕，差異均有統計學意義（P<0.05）；與模型組比較，雷公藤甲素組大鼠體質量均顯著增加，差異均有統計學意義（P<0.05），詳見表1。

3.2 各組大鼠關節炎指數評分比較

給藥6～30 d后，與正常對照組比較，模型組大鼠關節炎指數評分均顯著升高，差異均有統計學意義（P<0.05）。給藥21～30 d后，與模型組比較，雷公藤甲素組大鼠關節炎指數評分均顯著降低，差異均有統計學意義（P<0.05），詳見表2。

3.3 各組大鼠PET/CT顯像比較

給藥6、18、30 d后，正常對照組大鼠骨關節PET顯像未見18F-FDG異常濃聚；CT顯像也未見骨關節骨質損傷病變。模型組大鼠骨關節PET顯像可見18F-FDG濃聚，且隨著時間延長濃聚增多；給藥6 d后CT顯像未見明顯骨質破壞，給藥18 d后可見輕微骨質破壞，給藥30 d后可見骨質破壞加重。雷公藤甲素組大鼠給藥6 d后骨關節PET顯像可見18F-FDG濃聚，CT顯像未見明顯骨質破壞；給藥18 d后PET顯像可見濃聚程度略有減輕，CT顯像可見輕微骨質破壞；給藥30 d后PET顯像未見18F-PDG異常濃聚，CT顯像可見骨質破壞程度減輕，詳見圖1～圖3。

3.4 各組大鼠病變部位SUV比較

給藥6、18、30 d后，與正常對照組比較，模型組大鼠病變部位SUV均顯著升高，差異均有統計學意義（P<0.05）；給藥18、30 d后，與模型組比較，雷公藤甲素組大鼠病變部位SUV均顯著降低，差異均有統計學意義（P<0.05），詳見表3。

4 討論

類風濕關節炎屬于中醫的“痹癥”范疇，中醫理論認為雷公藤味苦、有大毒，具有祛風除濕、活血通絡、消腫止痛、改善血瘀等功效[11]。有研究表明，雷公藤可抑制血管通透性增加和炎癥細胞趨化，從而發揮抗炎作用[12]。目前，臨床對于風濕性疾病的常規影像學檢查主要包括X射線、CT、磁共振成像和B超檢查，但以上檢查均以某一主要部位顯像為主，而不能顯示全身病變。PET/CT顯像則是真正意義的全身顯像，PET顯像能夠顯示病變部位的代謝異常，CT顯像能夠準確顯示病變位置。同時，本實驗診斷顯像劑為18F-FDG，在炎癥反應發生時，可采用PET/CT技術觀察骨關節病變部位對18F-FDG攝取的增加情況[13]。

Ⅱ型膠原蛋白大量存在于關節軟骨中，當作為外源性抗原時可誘導機體產生Ⅱ型膠原蛋白抗體，而該抗體與軟骨結合可誘導T 細胞和B細胞激活，從而產生關節炎性質的自身免疫反應。不完全弗氏佐劑不含有結核分枝桿菌成分，僅含礦物油，可協助Ⅱ型膠原蛋白刺激機體產生免疫應答[14]。因此，本研究應用不完全弗氏佐劑和雞Ⅱ型膠原蛋白誘導大鼠類風濕關節炎模型形成，7 d后為確保造模成功率進行第二次免疫。

本研究結果顯示，與正常對照組比較，給藥15～30 d后，模型組大鼠體質量均顯著減輕；給藥6～30 d后，模型組大鼠關節炎指數評分均顯著升高；給藥6、18、30 d后，模型組大鼠病變部位SUV均顯著升高，差異均有統計學意義；模型組大鼠關節炎病變逐漸加重，出現骨質破壞情況。與模型組比較，給藥15～30 d后，雷公藤甲素組大鼠體質量均顯著增加；給藥21～30 d后，雷公藤甲素組大鼠關節炎指數評分均顯著降低；給藥18、30 d后，雷公藤甲素組大鼠病變部位SUV均顯著降低，差異均有統計學意義；雷公藤甲素組大鼠關節炎病變逐漸減輕。由此可見，雷公藤甲素對類風濕關節炎模型大鼠的關節損傷具有一定的保護作用。

綜上所述，18F-FDG PET/CT技術能有效監測雷公藤甲素對類風濕關節炎模型大鼠關節損傷的改善作用。

參考文獻

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（收稿日期：2018-01-09 修回日期：2018-02-28）

（編輯：張 靜）