核素示蹤原理及試驗(yàn)設(shè)計(jì).doc

1、第十二章核素示蹤原理及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)第一節(jié)核素示蹤的基本知識一、核素示蹤原理所謂示蹤法就是給被研究對象加上一個(gè)記號，以便在實(shí)驗(yàn)體系中或機(jī)體內(nèi)追蹤其行徑與動向，了解被研究對象運(yùn)轉(zhuǎn)與變化規(guī)律。核素示蹤法就是利用核素作示蹤劑而建立起來的一種微量研究方法。 目前絕大多數(shù)示蹤實(shí)驗(yàn)都采用核素或其標(biāo)記物作示蹤劑。所以，通常所說的示蹤實(shí)驗(yàn)往往是指核素示蹤實(shí)驗(yàn)，以下便簡稱示蹤實(shí)驗(yàn)。(一 ) 示蹤實(shí)驗(yàn)（ tracer experiment）的原理示蹤實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)包括以下兩點(diǎn)： 其一是放射性核素和穩(wěn)定核素及其標(biāo)記化合物，雖與自然界中存在的相對應(yīng)的同位素和化合物的物理性質(zhì)不同，卻具有相同的化學(xué)性質(zhì)和生物特性。進(jìn)入機(jī)體內(nèi)后，

2、在體內(nèi)所發(fā)生的化學(xué)變化或生物學(xué)過程與被示蹤的物質(zhì)完全相同，這一性質(zhì)在醫(yī)學(xué)研究中非常重要。 其二是放射性核素能自發(fā)地發(fā)生核衰變，同時(shí)發(fā)射出射線， 利用高靈敏度的儀器， 可對標(biāo)記物進(jìn)行精確的定性、定量或定位研究， 而穩(wěn)定核素由于質(zhì)量不同于相應(yīng)的同位素， 可借助質(zhì)量分析儀進(jìn)行定量測量。上述兩點(diǎn)結(jié)合起來， 便成為建立示蹤技術(shù)（ tracer technique）的理論基礎(chǔ)。(二 ) 應(yīng)用及意義1935 年 Hevesy 等研究放射性磷在小鼠體內(nèi)的分布代謝過程時(shí)，便創(chuàng)建了人工放射性核素的示蹤方法，它是一種具有實(shí)際意義的重要研究手段。尤其近10 多年來在示蹤法的基礎(chǔ)上，又建立和發(fā)展了放射自顯影、核素稀釋法

3、、活化分析技術(shù)、體外放射免疫分析等技術(shù)，并廣泛地應(yīng)用于免疫學(xué)、病理生理學(xué)、生物化學(xué)、藥理學(xué)、藥物代謝動力學(xué)、法醫(yī)學(xué)、計(jì)劃生育、 遺傳學(xué)、 分子生物學(xué)等醫(yī)學(xué)生物學(xué)的基礎(chǔ)研究中。已揭示出的生物體內(nèi)和細(xì)胞內(nèi)的精細(xì)而又復(fù)雜的理化過程，對深入細(xì)致地研究正常或異常個(gè)體內(nèi)物質(zhì)代謝的各種問題（包括代謝轉(zhuǎn)變的化學(xué)途徑、 速度；代謝產(chǎn)物在體內(nèi)的分布、位置）及激素和維生素等重要物質(zhì)的代謝起著推動作用。 已闡明的蛋白質(zhì)合成、 核酸的結(jié)構(gòu)等一些生物學(xué)中的最根本問題，為生命科學(xué)的研究開辟了新領(lǐng)域。此外，在當(dāng)代新藥研究中示蹤技術(shù)也起著十分重要的作用。所以，示蹤技術(shù)不僅是實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué)研究不可缺少的方法，臨床功能檢查、臟器顯像等

4、技術(shù)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究中的重要手段。二、示蹤方法的特點(diǎn)核素示蹤包括放射性核素示蹤和穩(wěn)定核素示蹤，它們有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足。（一）放射性示蹤方法的優(yōu)點(diǎn)：（ 1）靈敏度高目前最精確的化學(xué)分析水平為1012g，而放射性示蹤法的分析水平可達(dá) 1014 10- 18g，這對于研究體內(nèi)或體外實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中微量的生物活性物質(zhì)具有特殊價(jià)值。（ 2）測量方法簡便放射性核素衰變不受其他理化因素（溫度和pH 值）的影響，也181不受樣品中其他非放射性雜質(zhì)的干擾，因此可省去分離提純待測物的程序。尤其是用 射線輻射體作示蹤劑時(shí)，可直接從體表測量。這樣，不僅可簡化實(shí)驗(yàn)過程，又可減少實(shí)驗(yàn)誤差。同時(shí)也是無創(chuàng)傷性的。（

5、3）合乎生理?xiàng)l件示蹤方法是在示蹤物質(zhì)用量接近生理劑量的條件下，研究其在整體內(nèi)的變化。 這樣少的物質(zhì)不會干擾或破壞體內(nèi)生理過程的平衡狀態(tài)。這類的實(shí)驗(yàn)是合乎客觀實(shí)際的。（ 4）能定位示蹤法不僅能準(zhǔn)確地定量測量和進(jìn)行動態(tài)研究，還可利用自顯影方法確定標(biāo)記物在機(jī)體器官組織內(nèi)的分布和積聚。結(jié)合顯微鏡或電鏡，可進(jìn)行細(xì)胞水平或亞細(xì)胞水平分析，使結(jié)構(gòu)與功能研究結(jié)合起來。（二）穩(wěn)定核素示蹤方法的優(yōu)點(diǎn)（ 1）無輻射危害適用于體內(nèi)示蹤，特別是孕婦和兒童使用時(shí)不需要防護(hù)設(shè)施。（ 2）穩(wěn)定核素標(biāo)記物不會發(fā)生輻射自分解， 核素也不會衰變， 因而無使用時(shí)間的限制，適用于實(shí)驗(yàn)周期長的示蹤實(shí)驗(yàn)。（ 3）穩(wěn)定核素一般無化學(xué)毒性。（

6、 4）穩(wěn)定核素示蹤方法不僅靈敏度、準(zhǔn)確度高，尚能對標(biāo)記原子的位置及標(biāo)記化合物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。盡管示蹤實(shí)驗(yàn)具有上述優(yōu)點(diǎn)， 在進(jìn)行示蹤研究中還應(yīng)注意下列幾點(diǎn)： 操作人員的特殊訓(xùn)練；電子儀器和安全防護(hù)條件的配備及由同位素效應(yīng)導(dǎo)致的錯誤結(jié)果。三、示蹤劑示蹤劑（ tracer）是一些有特殊標(biāo)記、很容易被測定并易與其他核素和化合物區(qū)分的核素及其標(biāo)記化合物。放射性核素和穩(wěn)定核素都可作示蹤劑。前者由于核素發(fā)射出的射線，能比較容易地被放射性探測器定量地測定出來。而穩(wěn)定核素由于質(zhì)量不同于相應(yīng)的元素，可借助質(zhì)量分析儀， 如質(zhì)譜儀、氣相層析儀、 氣 - 質(zhì)聯(lián)用儀、液 - 質(zhì)聯(lián)用儀和核磁共振儀等定量測定出來。四、示

7、蹤研究的基本類型根據(jù) 示蹤 實(shí)驗(yàn)研究的性質(zhì)，可將示蹤研究分為兩大類。（一）物理示蹤此類示蹤研究中所用的放射性標(biāo)記物不是作為體內(nèi)某一特定物質(zhì)的示蹤物，而是用作追蹤物， 研究其重量或物理變化，示蹤物不參與化學(xué)過程或代謝過程。如利用放射性惰性氣體從血流向肺內(nèi)彌散的速度來判斷肺組織的病理變化等，便屬此類示蹤研究的范疇。（二）化學(xué)示蹤主要用于追蹤某種物質(zhì)在體內(nèi)或培養(yǎng)體系內(nèi)的復(fù)雜的生物化學(xué)行為，實(shí)驗(yàn)中標(biāo)記化合物作為體內(nèi)被測物質(zhì)的示蹤劑，要求其結(jié)構(gòu)應(yīng)與該特定物完全一樣或十分近似，以保證兩者生物特性相同或非常相似，以具有代表性。182第二節(jié)示蹤實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本過程一、示蹤實(shí)驗(yàn)的基本程序由于示蹤實(shí)驗(yàn)的特殊性，除了

8、遵循一般實(shí)驗(yàn)要求外，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮褪聚檶?shí)驗(yàn)的類型，考慮和解決示蹤劑的選擇、觀察方法及數(shù)據(jù)處理等問題。所以，示蹤實(shí)驗(yàn)必須按照一定的基本程序進(jìn)行。（一）基本程序1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段是示蹤實(shí)驗(yàn)過程中的重要階段。主要對使用的示蹤劑、研究對象、 探測儀器、實(shí)驗(yàn)用具和試劑等實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行準(zhǔn)備。并通過預(yù)實(shí)驗(yàn)檢查和完善這些條件。不僅如此，通過模擬實(shí)驗(yàn) （冷試驗(yàn)） 可掌握操作技術(shù)和熟悉實(shí)驗(yàn)過程。此階段可在小范圍內(nèi)進(jìn)行活性實(shí)驗(yàn)，了解探測儀器的性能及確定示蹤劑選擇是否合適，防護(hù)條件和廢物處理措施能否合乎要求等。 不僅如此，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和預(yù)實(shí)驗(yàn)中，除設(shè)正常實(shí)驗(yàn)對照外，還應(yīng)設(shè)放射性工作液的空白對照組分，以利于實(shí)驗(yàn)數(shù)

9、據(jù)的糾正。總之，該階段的最終目的是根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，調(diào)整與修改實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，完善實(shí)驗(yàn)方法， 以保證正式實(shí)驗(yàn)的順利完成，并強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程的最優(yōu)化和最簡略化。2正式實(shí)驗(yàn)階段它是實(shí)驗(yàn)研究計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)施與完成的階段。應(yīng)在已確定的條件下，按具體的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行工作。 尤其是示蹤劑的使用、樣品的收集與制備以及放射性測量都要求按計(jì)劃進(jìn)行。若必須修改實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性和可比性。在此階段中，與預(yù)實(shí)驗(yàn)一樣，必須認(rèn)真作好詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)記錄，包括實(shí)驗(yàn)步驟、測量結(jié)果。意外現(xiàn)象也應(yīng)詳細(xì)記錄。3實(shí)驗(yàn)總結(jié)階段該階段的任務(wù)是按照研究設(shè)計(jì)的要求， 認(rèn)真檢查與歸納原始資料， 使之系統(tǒng)化、 條理化。盡量地減少或消除整理引起的誤差

10、。 并根據(jù)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算， 找出事物的內(nèi)在聯(lián)系， 得出最后的結(jié)論。 對于大量放射性測量數(shù)據(jù)的計(jì)算、 整理與比較， 可利用計(jì)算機(jī)的專用程序來完成。但應(yīng)指出， 示蹤實(shí)驗(yàn)中，有時(shí)需要進(jìn)行放射性計(jì)數(shù)校正和特殊數(shù)據(jù)計(jì)算，或因?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)不足，需作補(bǔ)充試驗(yàn)和進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析，以獲得正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。4實(shí)驗(yàn)的善后處理階段示蹤實(shí)驗(yàn)不同于一般實(shí)驗(yàn)，尤其是放射性示蹤實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生各種放射性廢物必須妥善處理， 要根據(jù)使用核素的核性質(zhì)、半衰期和化學(xué)性質(zhì)等，并根據(jù)國家的相關(guān)法規(guī)和政策選擇適當(dāng)?shù)姆绞椒椒?。所以，?shí)驗(yàn)結(jié)束后的處理工作，仍是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的一部分。并且，放射性廢物的處理及放射性污染與防護(hù)，應(yīng)當(dāng)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程種都予以高

11、度重視。（二）示蹤實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求1放射性示蹤實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求（ 1）放射性核素的選擇放射性核素的選擇在示蹤實(shí)驗(yàn)中是非常重要的。這種選擇不僅在取決于實(shí)驗(yàn)的要求，還取決于核素的放射化學(xué)性質(zhì)。所以，實(shí)際上應(yīng)綜合兩方面的要求，183去確定放射性核素選擇的基本原則。輻射類型：在示蹤實(shí)驗(yàn)中，由于發(fā)射粒子的核素，半衰期極長，測量困難，生物示蹤實(shí)驗(yàn)中很少應(yīng)用。一般多選用發(fā)射- 粒子和射線的核素， - 射線因能量不同，分為低能的軟 - 射線(3H、 14C、 35S、 45Ca)和高能量的硬 - 射線（ 32P），離體實(shí)驗(yàn)和各種代謝研究多選用發(fā)射 -粒子的核素。體內(nèi)診斷性示蹤實(shí)驗(yàn)體外測量，主要選用發(fā)射 射

12、線的核素作示蹤核素。半衰期： 也是放射性核素選擇的標(biāo)準(zhǔn)之一。要挑選具有最適宜的半衰期的核素，它應(yīng)足夠長，以滿足實(shí)驗(yàn)周期的要求；同時(shí)又要足夠短，便于放射性廢物的處理。整體實(shí)驗(yàn)時(shí)除考慮放射性核素的物理半衰期 （ T p）外，還需考慮它的生物半衰期 （ Tb）。根據(jù)公式 （ 12. 1），111TeTbTp（12.1）若 T p 與 T b 相差 20 倍以上時(shí)，其有效半衰期（T e）基本等于其中那個(gè)短的半衰期。例如， 14C 標(biāo)記物（ T p=5,730 a， T b=10 d）所以能夠作為示蹤劑被安全地使用于體內(nèi)和臨床就是這個(gè)緣故。（ 2）放射性核素標(biāo)記的位置當(dāng)研究物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)律時(shí)，追蹤觀察的是原

13、示蹤物的去向，而不是追蹤其代謝產(chǎn)物， 故只要求標(biāo)記原子牢固便可。 又如研究氨基酸脫羧基反應(yīng)，應(yīng)將示蹤原子牢固地定位標(biāo)記在羧基上，否則在實(shí)驗(yàn)過程中會脫離化合物，失去實(shí)驗(yàn)意義。 有些實(shí)驗(yàn)不要求特殊定位標(biāo)記的化合物，可采用均勻標(biāo)記。 可是在使用均勻標(biāo)記物時(shí)， 要盡量除去化合物中不穩(wěn)定位置上的標(biāo)記原子，以免造成實(shí)驗(yàn)誤差。（ 3）示蹤劑要有足夠的放射性核素純度、放射化學(xué)純度（放化純度）和比活度為避免不同放射性核素的干擾， 減少對實(shí)驗(yàn)對象的不必要的照射，要求放射性示蹤劑的放射性核素純度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，即98以上。在使用其標(biāo)記化合物時(shí)，也應(yīng)滿足規(guī)定的純度，即放化純度為 95以上。此外，放射性示蹤劑應(yīng)有相當(dāng)

14、高的比活度，這是因?yàn)槭聚檮┮胙芯矿w系或機(jī)體后立即被稀釋。如示蹤劑比活度太低， 為滿足測量的要求， 引入的化學(xué)量必定會大大超過生理劑量，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果失去真實(shí)性。 另外， 有些示蹤實(shí)驗(yàn)中， 要求使用無載體的示蹤劑，尤其當(dāng)所研究的物質(zhì)含量甚微時(shí)，載體的有無或其量的多寡，都能影響原有物質(zhì)在體內(nèi)的平衡。（ 4）示蹤劑劑量的選擇主要依據(jù)標(biāo)記化合物的放射性比活度、放射性核素的半衰期；標(biāo)記化合物在研究系統(tǒng)中或機(jī)體內(nèi)被稀釋的程度、利用率及在機(jī)體內(nèi)的分布和排泄特點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)周期、 測量儀器的探測效率和示蹤劑安全使用范圍等因素。一般要求在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中示蹤劑被稀釋后，樣品脈沖計(jì)數(shù)率應(yīng)5 倍于本底計(jì)數(shù)即可滿足要求（見第一章）

15、。在實(shí)際工作中常用下式估算示蹤劑的劑量：ACEB（ 12.2）DA 為示蹤劑的比活度， B 為本底計(jì)數(shù)， C 為原示蹤劑的用量，D 為稀釋倍數(shù)， E 為探測效率。一般來說，小動物實(shí)驗(yàn)的用量在7. 4 18. 5kBq （ 0. 2 0. 5Ci ）范圍內(nèi)，更多的是在 370 kBq （ 10 Ci ）以下。離體實(shí)驗(yàn)如細(xì)胞培養(yǎng)、切片保溫、酶反應(yīng)等示蹤實(shí)驗(yàn)，用量184可小于 37 kBq （ 1 Ci ）。（ 5）示蹤劑的給予途徑整體動物實(shí)驗(yàn)的給藥途徑，和其他非放射性實(shí)驗(yàn)一樣，不外乎經(jīng)口、靜脈、腹腔、皮下或肌肉注射。一般給藥量小，要求體積準(zhǔn)確。應(yīng)防止損傷或漏出造成的污染。離體實(shí)驗(yàn)要根據(jù)研究目的，嚴(yán)

16、格控制引入示蹤劑的時(shí)間。（ 6）樣品的采集與制備樣品的采集要有代表性；臟器采樣應(yīng)固定解剖部位，同時(shí)要避免與其它他臟器和血液接觸造成污染。進(jìn)行代謝研究時(shí)， 動物要飼養(yǎng)在代謝籠內(nèi)， 尤其是注射揮發(fā)性的放射性核素時(shí)， 應(yīng)有專門的氣體收集裝置。此外，還要注意的是樣品的采集與制備須在相同的條件下進(jìn)行，以免帶來人為的誤差。（ 7）放射性測量方法的選擇不同能量的射線應(yīng)采用不同的測量方法，如 射線的測量，主要選用碘化鈉晶體閃爍計(jì)數(shù)器。32P 的測量可用 G-M 計(jì)數(shù)管， 而目前多用液體閃爍計(jì)數(shù)器；而低能核素314G-M 計(jì)數(shù)管進(jìn)行測量； 射線可用H、C 則用液體閃爍計(jì)數(shù)器或薄窗帶有硫化鋅晶體的閃爍計(jì)數(shù)器、電離

17、室和核乳膠測量，也可用液體閃爍計(jì)數(shù)器測量。2穩(wěn)定核素示蹤實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求（ 1）核素的選擇 可供示蹤實(shí)驗(yàn)用的穩(wěn)定核素有： 2H 、13C、 15N 、18O。但由于合成方便和費(fèi)用低，氘成為最常選用的核素。（ 2）示蹤劑量 與放射性實(shí)驗(yàn)相比，穩(wěn)定核素標(biāo)記物的使用劑量較大。有時(shí)采用化學(xué)劑量，這在一些示蹤動力學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)慎重考慮。（ 3）豐度 示蹤實(shí)驗(yàn)中不僅要求使用高純度的標(biāo)記物，同時(shí)也要求使用高豐度的穩(wěn)定核素。豐度愈高，用量就愈小，可以避免過大劑量示蹤劑對機(jī)體生理狀態(tài)的影響。另外，豐度高也能經(jīng)得起最大限度的稀釋，并能提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。此外，穩(wěn)定核素示蹤實(shí)驗(yàn)和放射性核素示蹤實(shí)驗(yàn)一樣。 要求盡量縮短從

18、取樣到分析的時(shí)間，可避免同位素的“污染” 。再者，還應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)中標(biāo)記原子的丟失，特別在物質(zhì)轉(zhuǎn)化研究中更應(yīng)給予充分的重視。二、示蹤實(shí)驗(yàn)的基本方法示蹤實(shí)驗(yàn)按照不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方式可分為兩大類：離體示蹤實(shí)驗(yàn)和整體示蹤實(shí)驗(yàn)。（一）離體示蹤實(shí)驗(yàn)（in vitro）它是指用由整體中分離出來的簡單系統(tǒng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，如長期培養(yǎng)的細(xì)胞株、無細(xì)胞酶系統(tǒng)、短期孵育的細(xì)胞懸液或組織切片及灌流器官。此類實(shí)驗(yàn)主要用于揭示物質(zhì)（包括大分子）的轉(zhuǎn)化、 精細(xì)的結(jié)構(gòu)及神經(jīng)遞質(zhì)的釋放與攝取的關(guān)系。所以在研究物質(zhì)代謝、受體與配基相互作用時(shí)，應(yīng)首先考慮選用此類示蹤實(shí)驗(yàn)。由于離體示蹤實(shí)驗(yàn)的分析系統(tǒng)簡單、示蹤物和轉(zhuǎn)化物的濃度不會遇到運(yùn)轉(zhuǎn)

19、、排泄等因素的影響，所以， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性高，分析方法也比較簡單；同時(shí)離體實(shí)驗(yàn)條件能夠人為地加以控制，因此， 它更適合于各種精細(xì)的分析研究。然而，離體實(shí)驗(yàn)的條件明顯地不同于整體實(shí)驗(yàn)， 其實(shí)驗(yàn)結(jié)論不一定能夠外推到整體情況?？梢?，對離體示蹤實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行整體示蹤實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是必要的。185離休示蹤實(shí)驗(yàn)根據(jù)示蹤劑的使用方法又分為兩種類型：1恒量標(biāo)記實(shí)驗(yàn)多數(shù)離體示蹤實(shí)驗(yàn)都是向?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)中加入過量的示蹤劑，實(shí)際消耗量極少， 在整個(gè)過程中示蹤劑的濃度基本一致，分析結(jié)果時(shí)毋須考慮示蹤劑的濃度變化，故稱為恒量標(biāo)記實(shí)驗(yàn)。此類方法常用于研究離子轉(zhuǎn)移規(guī)律和DNA 合成速度等。2脈沖標(biāo)記實(shí)驗(yàn)這種示蹤實(shí)驗(yàn)方法只允許被研究系統(tǒng)

20、與示蹤劑接觸一個(gè)短暫時(shí)間，隨即將示蹤劑除去，再繼續(xù)觀察。如細(xì)胞的增殖動力學(xué)研究和活性肽的代謝研究等。（二）整體示蹤實(shí)驗(yàn)(in vivo)整體示蹤實(shí)驗(yàn)是將標(biāo)記物引入完整的機(jī)體內(nèi)，從體表或定期取樣研究標(biāo)記物的運(yùn)轉(zhuǎn)與分布。這類實(shí)驗(yàn)方法主要用于研究物質(zhì)的吸收、分布、轉(zhuǎn)運(yùn)和排泄等運(yùn)動規(guī)律，或?qū)δ承┥砥鞴俟δ艿难芯俊?此類實(shí)驗(yàn)方法雖不如離體示蹤實(shí)驗(yàn)精細(xì)，但卻能反映機(jī)體的實(shí)際生理情況。因此，常用來對離體實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。整體示蹤實(shí)驗(yàn)中，除吸收途徑研究外，通常采用靜脈注射引入示蹤劑（小動物實(shí)驗(yàn)常采用腹腔注射）。靜脈注射方式分一次性快速注射和恒速滴注兩種。示蹤劑的濃度在血液、組織及代謝物中都呈現(xiàn)出時(shí)相變化（圖

21、 12- 1，圖 12- 2），這是機(jī)體內(nèi)復(fù)雜代謝過程綜合影響的結(jié)果； 血液中示蹤物的濃度不僅取決于它的吸收，也取決于它在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化和排泄。甚至有的物質(zhì)可能有體內(nèi)反饋（如標(biāo)記氨基酸進(jìn)入蛋白質(zhì)又分解出來）。所以，在設(shè)計(jì)這類實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須同時(shí)考慮對比研究血液和組織中原示蹤劑與標(biāo)記代謝產(chǎn)物的放射性活度的變化。在處理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，還應(yīng)作必要的復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。否則難以得到正確的結(jié)果。圖 12- 1 靜脈一次性快速注射放射性示蹤圖 12- 2 靜脈恒速滴注放射性示蹤劑劑在血液（） 、組織（） 、代謝在血液（）、組織（）、代 謝物（ ）中的時(shí)相變化物（ ）中的時(shí)相變化三、示蹤實(shí)驗(yàn)資料的整理與分析示蹤實(shí)驗(yàn)

22、資料的整理和數(shù)據(jù)分析是整個(gè)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃不可缺少的組成部分。應(yīng)指出由于示蹤186實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)， 必須在確保標(biāo)記物起到真正的示蹤作用、量具與探測儀精度高、嚴(yán)格控制各種變異因素和測量數(shù)據(jù)可靠的前提下， 才能對示蹤實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析處理。 具體的統(tǒng)計(jì)分析處理方法見第一章，這里只強(qiáng)調(diào)了三個(gè)須注意的問題。（一）兩個(gè)計(jì)數(shù)率的顯著性檢驗(yàn)在放射性測量工作中，經(jīng)常比較兩個(gè)計(jì)數(shù)率的差別，如比較兩個(gè)樣品的凈計(jì)數(shù)率，或同一樣品兩次測量的計(jì)數(shù)率等。若兩個(gè)計(jì)數(shù)率有差別時(shí)，首先應(yīng)確定兩個(gè)計(jì)數(shù)率的差別不是由放射性衰變所致，才能作出兩個(gè)計(jì)數(shù)率有差異的結(jié)論。工作中常用u 檢驗(yàn)方法進(jìn)行判斷（見統(tǒng)計(jì)學(xué)）。（二）可疑值的舍棄在分析測量結(jié)果

23、時(shí)， 可能發(fā)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)與均數(shù)的相差甚大， 懷疑是否能從泊松分布中獲得如此結(jié)果，便可用 2 檢驗(yàn)法或 Chauvenet 判斷標(biāo)準(zhǔn)等方法驗(yàn)證。（三）誤差傳遞在放射性計(jì)數(shù)處理過程中， 有的結(jié)果不是直接測量得到的， 而是間接地由一些計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)加、減、乘、除等運(yùn)算得到的。其中，每個(gè)計(jì)數(shù)結(jié)果都存在統(tǒng)計(jì)誤差，各原始測量數(shù)據(jù)的誤差又會傳遞到最終結(jié)果上。所以，在進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制計(jì)算誤差。否則，會影響最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。第三節(jié)雙標(biāo)記示蹤實(shí)驗(yàn)一、雙標(biāo)記示蹤實(shí)驗(yàn)的原理與用途（一）雙抗記實(shí)驗(yàn)雙標(biāo)記示蹤是指用一種或兩種不同的核素標(biāo)記不同種類的化合物、或同種化合物進(jìn)行的示蹤實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)稱為雙標(biāo)記實(shí)驗(yàn)。（二）雙標(biāo)記實(shí)

24、驗(yàn)的原理雙標(biāo)記示蹤實(shí)驗(yàn)的基本原理可概括如下：作為示蹤劑的兩種化合物分子，或一種分子的兩種形態(tài)（如一種藥物的兩種劑型），或是一種分子的兩個(gè)基團(tuán)，分別帶有標(biāo)記原子，這兩種原子的放射性活度或質(zhì)量的差別能被有效地分別測量出來，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析找出它們轉(zhuǎn)化前后比值的變化，以說明被觀察的對象變化規(guī)律的異同。（三）雙標(biāo)記實(shí)驗(yàn)的用途雙標(biāo)記實(shí)驗(yàn)的用途廣泛，尤其是在物質(zhì)的代謝研究中，是單標(biāo)記實(shí)驗(yàn)無法取代的。此類實(shí)驗(yàn)常被用來研究某一化合物分子上不同的原子或基團(tuán)的各自代謝情況，觀察兩種相關(guān)化合物的吸收、 分布、排泄等方面的異同； 還可用來研究兩種代謝產(chǎn)物在代謝過程中的相互轉(zhuǎn)化。此外， 在藥物研究中，常需用雙標(biāo)記實(shí)驗(yàn)進(jìn)行回收

25、校正。由此可見，雙標(biāo)記實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中不可缺少的手段。二、雙標(biāo)記示蹤實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)187和其他示蹤實(shí)驗(yàn)一樣，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中涉及兩種不同的示蹤物。所以在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意下列問題：（一）標(biāo)記化合物大多數(shù)實(shí)驗(yàn)不需要分子內(nèi)雙標(biāo)記示蹤物，而是用相互混合的兩種單標(biāo)記物作雙標(biāo)記實(shí)驗(yàn)的示蹤劑。適合雙標(biāo)記用的、成對的放射性核素有3H 與 14C、 3H 或 14C 與 32P、 32P 與 45Ca、 32P與 125I 、24Na 與 36Cl 、 55Fe 與 59 Fe、125I 與 131I 等。上述放射性核素不僅可發(fā)射出能量明顯不同-），其半衰期也有較大的差別。近來，由于

26、穩(wěn)定核素分析技術(shù)的發(fā)展，的 射線與電子（e還可以采用放射性核素與穩(wěn)定核素的雙標(biāo)記物或兩種不同的穩(wěn)定核素的雙標(biāo)記物。（二）示蹤劑劑量的配比由于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中采用兩種單標(biāo)記化合物混合物，如何分配兩種標(biāo)記物用量是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)中能有效地分別測量， 首先取決于兩種標(biāo)記原子放射出的射線的能量。有資料證明，液體閃爍計(jì)數(shù)器能同時(shí)測量能量相差4 倍以上的兩種 -射線。 然而高能核素標(biāo)記的化合物，由于比活度太高也會影響低能核素測量的精確度。因此， 常在保持最小測量誤差的條件下，可按照兩種放射性核素各自的探測效率和在體內(nèi)消失的速度去估算所需的用量，并應(yīng)通過驗(yàn)證確定兩者最合適的劑量比例。（三）雙標(biāo)記測量液閃探測技術(shù)

27、是放射性核素雙標(biāo)記示蹤實(shí)驗(yàn)的重要測量手段，是利用液體閃爍計(jì)數(shù)器分辨能量的本領(lǐng)進(jìn)行雙標(biāo)記測量的。除此之外， 也可利用雙標(biāo)記核素半衰期的不同，或發(fā)射的射線類型不同，采用相應(yīng)的儀器進(jìn)行測量。對穩(wěn)定核素的測量，常借助有機(jī)質(zhì)譜儀來完成。第四節(jié)同位素效應(yīng)問題一、同位素效應(yīng)的概念在示蹤實(shí)驗(yàn)中， 由于使用的同位素質(zhì)量的不同而引起物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)速度的變化，稱為同位素效應(yīng)（ isotope effect）。如在研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化時(shí)，由于被研究的物質(zhì)分子中某一原子由它的同位素所取代，便可引起反應(yīng)速度的變化，所以在示蹤動力學(xué)的更新速率研究中，同位素效應(yīng)不可忽略。否則會影響最終結(jié)果。氫的同位素效應(yīng)研究較多，部分原因是因?yàn)殡℉）、氘（ D）和氚（ T）的質(zhì)量差別大，比較容易觀察到較大的效應(yīng)；另一方面是因?yàn)橘|(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)在化學(xué)和生物學(xué)中普遍存在而且具有十分重要的意義。此外，氫又是機(jī)體