核素示蹤技術(shù)

核素示蹤技術(shù)2023/8/211第1頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月Introduction

概述放射性核素示蹤技術(shù)是核醫(yī)學診斷與研究的方法學基礎。核醫(yī)學任何診斷技術(shù)和方法都是建立在示蹤技術(shù)的基礎之上的。沒有示蹤原理就沒有核醫(yī)學。2023/8/212第2頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是示蹤技術(shù)？

Whatistracingtechnique?什么是示蹤？什么是放射性核素示蹤技術(shù)？2023/8/213第3頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月1923年Hevesy212Pb→植物不同部位鉛含量

32P→磷在生物體內(nèi)代謝1952年Hershey32P、35S→DNA遺傳信息1959年Berson、Yalow→RIAMeselson、Stahl→DNA半保留復制

RNA-DNA逆轉(zhuǎn)錄、遺傳的三聯(lián)密碼、細胞周期、微量物質(zhì)測量等均離不開示蹤技術(shù)。2023/8/214第4頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)核素示蹤原理與特點2023/8/215第5頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么用放射性核素作為示蹤劑？2023/8/216第6頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月35S32P35S32P子代分離蛋白質(zhì)外殼及DNA內(nèi)核，并測量放射性蛋白質(zhì)外殼無放射性，DNA上有放射性！DNA是遺傳物質(zhì)！2023/8/217第7頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月一、示蹤原理（Principle

）1、示蹤劑與被示蹤物有同一性（同一性）放射性核素或標記化合物（示蹤劑）與相對應的同位素和化合物（被示蹤物）具有相同的化學和生物學特性，同樣參與轉(zhuǎn)化過程，因此基本上能夠反映被研究物質(zhì)的行為。被標記的物質(zhì)也能代表非標記物的行為。2023/8/218第8頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2、示蹤劑與被測物質(zhì)的可區(qū)別性（可測性）放射性核素能自發(fā)地放射出射線。利用高靈敏度的儀器可對示蹤劑進行精確的定量、定位、定性探測。動態(tài)觀察各種物質(zhì)在生物體內(nèi)的量變規(guī)律。一、示蹤原理（Principle）2023/8/219第9頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月二、核素示蹤實驗的特點靈敏度高：標記物比放高，化學量小，作超微量分析可達ng～pg。特異性強：每一種檢測項目，都有專一的標記物。方法簡便、準確性好：核射線的測量受外界、pH、溫度等條件影響小。符合生理條件：體內(nèi)核醫(yī)學的各種檢查，不干擾機體內(nèi)環(huán)境，對細胞代謝無損傷。定性、定量、定位檢測和研究：除超微量分析外，與電鏡結(jié)合能進行亞細胞水平的定位分析。2023/8/2110第10頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月三、基本類型1、整體示蹤2、離體示蹤3、雙（多）標記示蹤2023/8/2111第11頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月四、示蹤實驗方法學1、選擇合適示蹤劑2、選擇合適測定方法3、示蹤劑量的估算4、示蹤劑的引入途徑5、放射性樣品的制備6、數(shù)據(jù)采集2023/8/2112第12頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月1、選擇合適的示蹤劑（1）射線類型（2）半衰期（3）放化純度（4）衰變產(chǎn)物的毒性（5）比活度（６）核素標記位置2023/8/2113第13頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2、選擇合適的測定方法根據(jù)射線類型采用不同的測定方法β射線多用液閃測量，γ射線多采固體閃爍測量，而α射線由于其發(fā)射體核素多有毒，故不常采用。此外，還可以采用放射自顯影、動物用SPECT/PET來進行測量。2023/8/2114第14頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3、示蹤劑的估算示蹤劑用量最好是通過預實驗來確定。原始比活度的可根據(jù)下式計算：

ACE/D>2BA：原始比活度

C：原始放射性示蹤劑用量

E：儀器的探測效率

D：稀釋倍數(shù)

B：儀器的本底2023/8/2115第15頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月例：靜脈注射示蹤劑，被觀察組織攝取該示蹤劑的量約占總量的1%，擬10天后取樣，在此期間示蹤劑從該組織中消失約為攝入量的90%，取樣約占該組織的10%，儀器測量效率為50%，本底為125cpm。計算：最少放射性dpm：125×2÷50%=500dpm

取樣時該組織的總dpm：500÷10%=5000dpm

初始時該組織的總dpm：

5000÷（1-90%）÷1%=5×106dpm

初始引入的示蹤劑用量：5×106÷60=83.8KBq2023/8/2116第16頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月4、示蹤劑的引入途徑

5、放射性樣品的制備

6、數(shù)據(jù)采集2023/8/2117第17頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)相關(guān)核素示蹤技術(shù)一、核素稀釋法二、物質(zhì)轉(zhuǎn)化示蹤技術(shù)三、物質(zhì)吸收、分布、排泄四、細胞動力學五、核素示蹤動力學2023/8/2118第18頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月一、核素稀釋法1、基本原理根據(jù)化學物質(zhì)稀釋前后質(zhì)量相等的原理，即已知比活度為S1、質(zhì)量為m1的標記物和質(zhì)量為m2的同一種化學形態(tài)的非標記物均勻混合時，標記分子被非標記物稀釋，混合物的比活度S2比S1低，混合前后總放射性相等。即：

S2（m1+m2）=S1m1

若m2>>m1，則：S2m2=S1m12023/8/2119第19頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月如分析對象為液體，以及稀釋前后物質(zhì)在深液中的濃度基本不變，則可用放射性濃度（如dpm/ml）代替放射性比活度，用稀釋前后的v代替質(zhì)量m，則上式可寫成：

C2（v1+v2）=C1v1

若C2>>C1，則：C2v2=C1v12023/8/2120第20頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2、正稀釋法用已知量的標記物為示蹤劑來測定未知量的非標記物的稀釋法稱為核素正稀釋法。求m2（v2）2023/8/2121第21頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：用放射性濃度為3×106cpm/ml的125I-HSA1ml注入一成人體內(nèi)，待平衡后取靜脈血1ml，測其放射性濃度為500cpm/ml，問該人的血容量是多少？C1=3×106cpm/mlv1=1mlC2=500cpm/ml求v2？

C2（v1+v2）=C1v1

因C2>>C1，則：C2v2=C1v13×106×1=500×v2v2=3×106/500=6000ml2023/8/2122第22頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：欲測蛋白質(zhì)水解液中天冬氨酸的含量，將5mg比活度為17kBq/mg的標記天冬氨酸加放水解液，混勻后分離出一部分純天冬氨酸，測得其比活度為0.37kBq/mg，求該水解液中天冬氨酸的含量。S1=17kBq/mgm1=5mgS2=0.37kBq/mgm2？

S2（m1+m2）=S1m10.37（5+m2）=17×5m2=225mg225-5=220mg

則該水解液中天冬氨酸的含量為220mg。2023/8/2123第23頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2、反稀釋法用已知量的非標記物測定樣品中標記物含量的稀釋方法。因標記物的量極微，或混有其他放射性雜質(zhì)，直接測量無法準確獲得標記物的量，故加入已知的非標記物混勻后，測得放射性，運用公式：

S2（m1+m2）=S1m1或C2（v1+v2）=C1v1，此時S1、S2、m2（C1、C2、v2）已知，求的是m1（v1）。2023/8/2124第24頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3、核素稀釋法的優(yōu)點最大優(yōu)點：不需待測物質(zhì)定量回收。尤其是以下情況（1）未知物質(zhì)無法定量分離；（2）需要快速分析；（3）需分離的物質(zhì)濃度很低；（4）測量整體分布容積。2023/8/2125第25頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月二、物質(zhì)轉(zhuǎn)化示蹤技術(shù)示蹤劑可以與被示蹤物一樣參與機體內(nèi)的運行、分布并參與機體的各種轉(zhuǎn)化、代謝過程。運用各種標記物前體，來判斷前體與產(chǎn)物之間的關(guān)系，如轉(zhuǎn)化速度、轉(zhuǎn)化部位、轉(zhuǎn)化所需條件、轉(zhuǎn)化過程、轉(zhuǎn)化影響因素等。2023/8/2126第26頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月1、摻入實驗*A時間P測量有放射性無放射性A是P的前體A不是P的前體*APB放射性依次出現(xiàn)A先轉(zhuǎn)化成B，再由B轉(zhuǎn)化為P2023/8/2127第27頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）主要技術(shù)參數(shù)1）摻入百分率（相對參入量）

摻入百分率=產(chǎn)物放射性/前身物放射性×100%2）相對比活度相對比活度=產(chǎn)物的比活度/前身物的比活度×100%2023/8/2128第28頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）應用舉例3H-TdR摻入3H-TdRDNA淋巴細胞轉(zhuǎn)化實驗機體免疫功能其他增殖細胞實驗細胞周期細胞增殖腫瘤細胞實驗LAK細胞活性NK細胞活性腫瘤免疫+化療藥物腫瘤藥敏2023/8/2129第29頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3、吸收、分布、排泄（1）物質(zhì)吸收率、吸收部位的研究（2）物質(zhì)分布與轉(zhuǎn)運的研究2023/8/2130第30頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月四、細胞動力學2023/8/2131第31頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞周期細胞周期（cellcycle）是指從一次分裂結(jié)束到下次分裂終止所經(jīng)歷的歷程，它包括細胞生長和分裂周期。通常將細胞周期分為四個時相（phase），即DNA全成期（S期）、有絲分裂期（M期）、復制前期（G1期）、復制后期（G2期）。一個細胞完成有絲分裂后，并非所有細胞都可進入G1期，其中部分細胞不進入下一個細胞周期而處于“靜止”狀態(tài)，這種細胞被稱為靜止細胞或休止細胞以及G0期細胞。2023/8/2132第32頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月無增殖能力細胞或凋亡細胞死亡G0期G1期2nDNAS期2-4nDNAG2期4nDNAM期2023/8/2133第33頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月常有術(shù)語1、時間參數(shù)：

TG1：G1期持續(xù)時間

TG2：G2期持續(xù)時間

TS：S期持續(xù)時間

TM：M期持續(xù)時間

TC：一個細胞周期持續(xù)時間2023/8/2134第34頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2、指數(shù)：

LI：標記指數(shù)（標記細胞在群體中所占比例）

GF：生長指數(shù)（處于增殖狀態(tài)細胞在群體中所占比例）

MI：有絲分裂指數(shù)（有絲分裂細胞在群體中所占比例）2023/8/2135第35頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月原理細胞動力學研究，最重要的是對細胞進行標記。胸腺嘧啶核苷（TdR）是DNA的特有前身物，處于S期細胞能攝取TdR合成DNA。將3H-TdR或14C-TdR放入實驗培養(yǎng)體系中，它只能被S期細胞攝取，而不改變DNA分子的生物、化學特性。根據(jù)探測到的3H或14C量可以了解被標記細胞的增殖、分化和消亡規(guī)律。2023/8/2136第36頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月方法（一）一次標記一次取樣法

將3H-TdR加入細胞培養(yǎng)15—30min，洗滌后做放射自顯影，計算標記細胞，并按公式計算標記指數(shù)（LI）

LI=Ns/NcNs：標記細胞數(shù)；Nc：處于細胞周期中的總數(shù)在一個穩(wěn)定細胞群體中，細胞處于