19F-磁共振造影劑LL02對清醒比格犬心血管及呼吸系統的影響

溫玉發，丁亞軍，王虎斌，喬紅群

(1.南京工業大學，南京 211816；2.江蘇省藥物安全性評價中心，南京 211816)

19F-磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)技術被廣泛應用于醫學各種領域，包括分子成像、細胞示蹤、藥物遞送與定量、氧分壓測定、肺功能成像等多方面的精準診斷與治療研究[1]。傳統的氫磁共振(1H-MRI)與19F-MRI相比，由于生物體內含水量>60%，H元素易引發組織內部及不同組織間磁共振影像的相互干擾，而人體中只有牙齒含有少量的氟，19F-MRI 具有無背景噪聲干擾且特異性極高的優點。此外，反復使用1H-MRI診斷劑后會殘余并積累在人體中的潛在毒性風險也引起了廣泛關注[2]。LL02是一個以19F標記的RGD肽類新型造影劑，能與腫瘤血管高水平表達的整合素αvβ3特異性結合，并靶向標記，實現無創的磁共振成像，為腫瘤的成像及同步診療開辟了新的途徑，進一步推動未來醫療診斷領域的發展[3]。筆者在本研究通過觀察藥物LL02對清醒狀態比格(Beagle)犬心血管和呼吸系統的影響，研究該藥物是否存在潛在的對生理功能的不良影響，為臨床研究和用藥安全提供參考。

1 材料與方法

1.1實驗動物 Beagle犬4只，普通級，雌雄各半，成年犬，體質量9.8～11.2 kg(首次給藥時)，購自北京瑪斯生物技術有限公司，實驗動物生產許可證號：SCXK(京)2016-0001。飼養于江蘇省藥物安全評價中心動物房，動物質量合格證號：11400600001621；動物房間溫度：18～26 ℃；相對濕度：40%～70%；噪音≤60 dB；換氣次數：≥8次·h-1；動物單籠飼養，籠具每月更換1次，更換后噴霧消毒。本研究中動物已通過江蘇省藥物安全評價中心倫理委員會批準實施，動物倫理編號：IACUC-20180326-01。

1.2藥物與試劑 LL02(美國國立衛生研究院，批號：LL20171229-2，含量：97.5%)；溶媒：0.9%氯化鈉注射液(江蘇淮安雙鶴藥業有限責任公司，批號：1702033C)。

1.3儀器與設備 DSI植入式生理信號遙測采集系統(包括TA11PA-C10-TOX-LA血壓植入子、JET藍牙接收器、Ponemah Physiology Platform 5.2軟件，美國Data Sciences International公司)；電子分析天平(型號：XS105DU，梅特勒-托利多儀器公司，感量：0.01 mg)；雙人單面超凈臺(型號：SW-CJ-2D，蘇州凈化設備有限公司)；電子臺秤(型號：AWH-150TC，上海英展機電企業有限公司)。

1.4給藥方案及選擇理由 給藥劑量：LL02臨床使用劑量為40 μg·kg-1。按照《藥物安全藥理學研究技術指導原則》[4]及相關指導原則要求[5]，分別選擇給藥劑量為3，6，12 μg·kg-1作為LL02對心血管和呼吸系統影響試驗的小、中、大劑量組，劑量相當于人臨床等效劑量的2.8，5.5和11.1倍(人平均體質量以60 kg計)；溶媒對照組給予同等體積氯化鈉注射液。以上各組動物給藥體積均為0.5 mL·kg-1(根據最近一次計劃稱定質量的動物體質量計算理論給藥體積)。給藥途徑：靜脈給藥。給藥方法：前肢靜脈注射，注射器推注。給藥頻率及期限：單次給藥。

1.5分組及給藥 采用Double 4×4 拉丁方設計，設溶媒對照組、小劑量組、中劑量組、大劑量組。所有動物實驗前已完成植入子植入手術，且術后完全恢復后開始實驗。由非臨床藥動學研究數據表明：LL02在血中的清除迅速。一般給藥后2 h，其血液中的放射性降低至初始濃度約5%。在比格犬中血藥濃度-時間曲線末端項，清除半衰期(t1/2)為(57.34±11.69) min。而動物的洗脫期往往是消除半衰期5～7倍，所以本文以48 h作為兩次給藥間隔的洗脫期。

1.6配制溶液 溶媒對照：0.9%氯化鈉注射液。LL02：每次于給藥前配制足夠量給藥制劑用于當天的給藥。根據體質量，稱取適量的LL02，用0.9%氯化鈉注射液稀釋成濃度為24.0，12.0和6.0 μg·mL-1作為大、中、小劑量組使用。

1.7植入子植入手術 手術前提前打開植入子開關，使其內部電子元件穩定工作，打開軟件觀察植入子信號及壓力是否正常，將壓力導管在無菌0.9%氯化鈉溶液中浸泡至少15 min。沿股動脈走向切開腹股溝位置皮膚，鈍性分離暴露出股動脈1～2 cm。在股動脈的近心端、中間、遠心端分別放置一根不可吸收縫線。確保導管內充滿生物膠，如導管內產生氣泡，使用灌膠注射器將氣泡移出。使用導管引導器刺破并擴張血管，將導管緩緩插入動脈腔。確保將導管牢牢得固定到血管上。在腹股溝區域，用不可吸收縫線通過縫合脊將植入子固定在肌肉上。每只比格犬股動脈處已提前植入血壓植入子(PA-C10-TOX-LA)，且術后完全恢復后開始實驗。心電及體溫電極放置位置剃毛，穿戴好馬甲內衣，固定好呼吸綁帶，預先進行呼吸定標，固定心電或體溫電極、血壓天線，穿好馬甲，所有的線穿過馬甲的孔，將電極導線和血壓附件連接到JET設備上。使用磁鐵打開動物體內植入子開關，AM收音機進行確認。

1.8測量指標

1.8.1體質量 每次給藥當天，每只動物稱定體質量一次，并記錄。

1.8.2血壓測定 實驗前，打開植入子開關，通過接收器接收信號，記錄每只比格犬收縮壓(SYS)、舒張壓(DIA)及平均動脈壓(MAP)的變化。

1.8.3心電指標的測定 通過心電導聯記錄比格犬標準Ⅱ導聯心電圖，觀察心率(HR)、心電圖(QRS、PR、QT、QTcB)變化情況。校正QT間期采用Bazett公式計算，QTcB=QT/(RR)1/2。

1.8.4呼吸指標測定 實驗前固定每只比格犬的胸部綁帶和腹部綁帶，通過呼吸傳感器和呼吸流量測定模塊對每只動物進行呼吸定標，實驗時通過呼吸綁帶記錄每只動物潮氣量及呼吸頻率的變化。

1.8.5指標數據采集與分析 使用DSI Ponemah Physiology Platform 5.2軟件對以上指標進行自動采集，連續記錄給藥前2 h至給藥后2 h的數據。分別對給藥前1 h及給藥后(按給藥結束時間點計)5，10，15，30，60，90，120 min各個檢測點的數據進行分析。人工核對心電圖波形標記是否正確。計算各指標每個時間點處1 min內的平均值。當動物身體活動導致1 min內中有不穩定信號時，選擇該時間點附近最接近該時間點的連續1 min時間段的數據進行分析，并將分析結果作為相應時間點的檢測結果。

2 結果

2.1心電圖 監測小、中、大劑量組給藥前、給藥后5，10，15，30，60，90，120 min各時間點心電指標(心率、QRS、PR、QT、QTcB)，分組因素和時間因素無交互作用。與溶媒對照組對應時間點比較，各給藥組各項心電指標均差異無統計學意義(均P>0.05)。結果見圖1。

圖1 LL02對比格犬心率和QRS、PR、QT間期及QTcB的影響Fig.1 Effects of LL02 on heart rate， QRS interval， PR interval， QT interval and QTCB of Beagle

2.2血壓 LL02小、中、大劑量組不同時間點收縮壓、舒張壓、平均動脈壓，分組因素和時間因素無交互作用。與溶媒對照組對應時間點比較，各給藥組收縮壓、舒張壓、平均動脈壓均差異無統計學意義(P>0.05)。見圖2。

圖2 LL02對比格犬收縮壓、舒張壓和平均動脈壓的影響Fig.2 Effects of LL02 on systolic， diastolic and mean arterial pressure of Beagle

2.3呼吸 LL02小、中、大劑量組不同時間點潮氣量、呼吸頻率，分組因素和時間因素無交互作用。與溶媒對照組對應時間點比較，各給藥組潮氣量、呼吸頻率均差異無統計學意義(P>0.05)。見圖3。

圖3 LL02對比格犬潮氣量和呼吸頻率的影響Fig.3 Effects of LL02 on tidal volume and respiratory rate of Beagle

3 討論

安全藥理學是研究藥物劑量在治療范圍內及超過治療范圍時，潛在不期望出現的生理機能的藥物作用，主要考察其對動物心血管系統、呼吸系統和中樞神經系統潛在的影響。根據需要對藥物進行追加和(或)補充的安全性藥理研究[7]，彌補毒理實驗觀察的不足，為臨床試驗所需的藥理及毒理信息提供了參考。

ICH S7A[8]、S7B[9]和《藥物安全藥理學研究技術指導原則》在進行心血管系統、呼吸系統的安全性評價時，均推薦使用清醒動物模型。與傳統麻醉動物的方式比較，使用清醒動物可提高QT間期、心率和血壓等安全藥理學參數的靈敏度和準確性;能更好地模擬正常動物給藥后在不受束縛情況下的反應。另外經過藥物洗脫期后動物可重復給藥，符合動物實驗減少、優化、替代的3R原則[10-11]。

LL02作為一種新型高分辨率、高靈敏度MRI探針造影劑，利用F原子磁共振效應，可直接或間接顯示生物體內更為豐富的結構信息，在活體內無背景信號干擾且不會殘留體內，其精湛的空間分辨能力使其具有更為準確的定位能力，更加有利于病理生理學的評估[12]。

本研究通過對預先埋植有DSI遙測植入子的清醒Beagle犬靜脈注射3，6，12 μg·kg-1的LL02，發現Beagle犬心電圖(心率、QRS間期、PR間期、QT間期、QTcB)和血壓(收縮壓、舒張壓、平均動脈壓)及呼吸(潮氣量、呼吸頻率)指標均未見明顯改變，并未發現有1H-MRI造影劑在使用中的毒性反應，說明在上述劑量下的新型19F-MRI造影劑LL02安全性良好，在較大劑量應用于磁共振診療腫瘤時也較為安全，具有很好的臨床應用前景。