核素示踪技术

核素示踪技术2023/8/211第1页，课件共41页，创作于2023年2月Introduction

概述放射性核素示踪技术是核医学诊断与研究的方法学基础。核医学任何诊断技术和方法都是建立在示踪技术的基础之上的。没有示踪原理就没有核医学。2023/8/212第2页，课件共41页，创作于2023年2月什么是示踪技术？

Whatistracingtechnique?什么是示踪？什么是放射性核素示踪技术？2023/8/213第3页，课件共41页，创作于2023年2月1923年Hevesy212Pb→植物不同部位铅含量

32P→磷在生物体内代谢1952年Hershey32P、35S→DNA遗传信息1959年Berson、Yalow→RIAMeselson、Stahl→DNA半保留复制

RNA-DNA逆转录、遗传的三联密码、细胞周期、微量物质测量等均离不开示踪技术。2023/8/214第4页，课件共41页，创作于2023年2月第一节核素示踪原理与特点2023/8/215第5页，课件共41页，创作于2023年2月为什么用放射性核素作为示踪剂？2023/8/216第6页，课件共41页，创作于2023年2月35S32P35S32P子代分离蛋白质外壳及DNA内核，并测量放射性蛋白质外壳无放射性，DNA上有放射性！DNA是遗传物质！2023/8/217第7页，课件共41页，创作于2023年2月一、示踪原理（Principle

）1、示踪剂与被示踪物有同一性（同一性）放射性核素或标记化合物（示踪剂）与相对应的同位素和化合物（被示踪物）具有相同的化学和生物学特性，同样参与转化过程，因此基本上能够反映被研究物质的行为。被标记的物质也能代表非标记物的行为。2023/8/218第8页，课件共41页，创作于2023年2月2、示踪剂与被测物质的可区别性（可测性）放射性核素能自发地放射出射线。利用高灵敏度的仪器可对示踪剂进行精确的定量、定位、定性探测。动态观察各种物质在生物体内的量变规律。一、示踪原理（Principle）2023/8/219第9页，课件共41页，创作于2023年2月二、核素示踪实验的特点灵敏度高：标记物比放高，化学量小，作超微量分析可达ng～pg。特异性强：每一种检测项目，都有专一的标记物。方法简便、准确性好：核射线的测量受外界、pH、温度等条件影响小。符合生理条件：体内核医学的各种检查，不干扰机体内环境，对细胞代谢无损伤。定性、定量、定位检测和研究：除超微量分析外，与电镜结合能进行亚细胞水平的定位分析。2023/8/2110第10页，课件共41页，创作于2023年2月三、基本类型1、整体示踪2、离体示踪3、双（多）标记示踪2023/8/2111第11页，课件共41页，创作于2023年2月四、示踪实验方法学1、选择合适示踪剂2、选择合适测定方法3、示踪剂量的估算4、示踪剂的引入途径5、放射性样品的制备6、数据采集2023/8/2112第12页，课件共41页，创作于2023年2月1、选择合适的示踪剂（1）射线类型（2）半衰期（3）放化纯度（4）衰变产物的毒性（5）比活度（６）核素标记位置2023/8/2113第13页，课件共41页，创作于2023年2月2、选择合适的测定方法根据射线类型采用不同的测定方法β射线多用液闪测量，γ射线多采固体闪烁测量，而α射线由于其发射体核素多有毒，故不常采用。此外，还可以采用放射自显影、动物用SPECT/PET来进行测量。2023/8/2114第14页，课件共41页，创作于2023年2月3、示踪剂的估算示踪剂用量最好是通过预实验来确定。原始比活度的可根据下式计算：

ACE/D>2BA：原始比活度

C：原始放射性示踪剂用量

E：仪器的探测效率

D：稀释倍数

B：仪器的本底2023/8/2115第15页，课件共41页，创作于2023年2月例：静脉注射示踪剂，被观察组织摄取该示踪剂的量约占总量的1%，拟10天后取样，在此期间示踪剂从该组织中消失约为摄入量的90%，取样约占该组织的10%，仪器测量效率为50%，本底为125cpm。计算：最少放射性dpm：125×2÷50%=500dpm

取样时该组织的总dpm：500÷10%=5000dpm

初始时该组织的总dpm：

5000÷（1-90%）÷1%=5×106dpm

初始引入的示踪剂用量：5×106÷60=83.8KBq2023/8/2116第16页，课件共41页，创作于2023年2月4、示踪剂的引入途径

5、放射性样品的制备

6、数据采集2023/8/2117第17页，课件共41页，创作于2023年2月第二节相关核素示踪技术一、核素稀释法二、物质转化示踪技术三、物质吸收、分布、排泄四、细胞动力学五、核素示踪动力学2023/8/2118第18页，课件共41页，创作于2023年2月一、核素稀释法1、基本原理根据化学物质稀释前后质量相等的原理，即已知比活度为S1、质量为m1的标记物和质量为m2的同一种化学形态的非标记物均匀混合时，标记分子被非标记物稀释，混合物的比活度S2比S1低，混合前后总放射性相等。即：

S2（m1+m2）=S1m1

若m2>>m1，则：S2m2=S1m12023/8/2119第19页，课件共41页，创作于2023年2月如分析对象为液体，以及稀释前后物质在深液中的浓度基本不变，则可用放射性浓度（如dpm/ml）代替放射性比活度，用稀释前后的v代替质量m，则上式可写成：

C2（v1+v2）=C1v1

若C2>>C1，则：C2v2=C1v12023/8/2120第20页，课件共41页，创作于2023年2月2、正稀释法用已知量的标记物为示踪剂来测定未知量的非标记物的稀释法称为核素正稀释法。求m2（v2）2023/8/2121第21页，课件共41页，创作于2023年2月例1：用放射性浓度为3×106cpm/ml的125I-HSA1ml注入一成人体内，待平衡后取静脉血1ml，测其放射性浓度为500cpm/ml，问该人的血容量是多少？C1=3×106cpm/mlv1=1mlC2=500cpm/ml求v2？

C2（v1+v2）=C1v1

因C2>>C1，则：C2v2=C1v13×106×1=500×v2v2=3×106/500=6000ml2023/8/2122第22页，课件共41页，创作于2023年2月例2：欲测蛋白质水解液中天冬氨酸的含量，将5mg比活度为17kBq/mg的标记天冬氨酸加放水解液，混匀后分离出一部分纯天冬氨酸，测得其比活度为0.37kBq/mg，求该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

则该水解液中天冬氨酸的含量为220mg。2023/8/2123第23页，课件共41页，创作于2023年2月2、反稀释法用已知量的非标记物测定样品中标记物含量的稀释方法。因标记物的量极微，或混有其他放射性杂质，直接测量无法准确获得标记物的量，故加入已知的非标记物混匀后，测得放射性，运用公式：

S2（m1+m2）=S1m1或C2（v1+v2）=C1v1，此时S1、S2、m2（C1、C2、v2）已知，求的是m1（v1）。2023/8/2124第24页，课件共41页，创作于2023年2月3、核素稀释法的优点最大优点：不需待测物质定量回收。尤其是以下情况（1）未知物质无法定量分离；（2）需要快速分析；（3）需分离的物质浓度很低；（4）测量整体分布容积。2023/8/2125第25页，课件共41页，创作于2023年2月二、物质转化示踪技术示踪剂可以与被示踪物一样参与机体内的运行、分布并参与机体的各种转化、代谢过程。运用各种标记物前体，来判断前体与产物之间的关系，如转化速度、转化部位、转化所需条件、转化过程、转化影响因素等。2023/8/2126第26页，课件共41页，创作于2023年2月1、掺入实验*A时间P测量有放射性无放射性A是P的前体A不是P的前体*APB放射性依次出现A先转化成B，再由B转化为P2023/8/2127第27页，课件共41页，创作于2023年2月（1）主要技术参数1）掺入百分率（相对参入量）

掺入百分率=产物放射性/前身物放射性×100%2）相对比活度相对比活度=产物的比活度/前身物的比活度×100%2023/8/2128第28页，课件共41页，创作于2023年2月（2）应用举例3H-TdR掺入3H-TdRDNA淋巴细胞转化实验机体免疫功能其他增殖细胞实验细胞周期细胞增殖肿瘤细胞实验LAK细胞活性NK细胞活性肿瘤免疫+化疗药物肿瘤药敏2023/8/2129第29页，课件共41页，创作于2023年2月3、吸收、分布、排泄（1）物质吸收率、吸收部位的研究（2）物质分布与转运的研究2023/8/2130第30页，课件共41页，创作于2023年2月四、细胞动力学2023/8/2131第31页，课件共41页，创作于2023年2月细胞周期细胞周期（cellcycle）是指从一次分裂结束到下次分裂终止所经历的历程，它包括细胞生长和分裂周期。通常将细胞周期分为四个时相（phase），即DNA全成期（S期）、有丝分裂期（M期）、复制前期（G1期）、复制后期（G2期）。一个细胞完成有丝分裂后，并非所有细胞都可进入G1期，其中部分细胞不进入下一个细胞周期而处于“静止”状态，这种细胞被称为静止细胞或休止细胞以及G0期细胞。2023/8/2132第32页，课件共41页，创作于2023年2月无增殖能力细胞或凋亡细胞死亡G0期G1期2nDNAS期2-4nDNAG2期4nDNAM期2023/8/2133第33页，课件共41页，创作于2023年2月常有术语1、时间参数：

TG1：G1期持续时间

TG2：G2期持续时间

TS：S期持续时间

TM：M期持续时间

TC：一个细胞周期持续时间2023/8/2134第34页，课件共41页，创作于2023年2月2、指数：

LI：标记指数（标记细胞在群体中所占比例）

GF：生长指数（处于增殖状态细胞在群体中所占比例）

MI：有丝分裂指数（有丝分裂细胞在群体中所占比例）2023/8/2135第35页，课件共41页，创作于2023年2月原理细胞动力学研究，最重要的是对细胞进行标记。胸腺嘧啶核苷（TdR）是DNA的特有前身物，处于S期细胞能摄取TdR合成DNA。将3H-TdR或14C-TdR放入实验培养体系中，它只能被S期细胞摄取，而不改变DNA分子的生物、化学特性。根据探测到的3H或14C量可以了解被标记细胞的增殖、分化和消亡规律。2023/8/2136第36页，课件共41页，创作于2023年2月方法（一）一次标记一次取样法

将3H-TdR加入细胞培养15—30min，洗涤后做放射自显影，计算标记细胞，并按公式计算标记指数（LI）

LI=Ns/NcNs：标记细胞数；Nc：处于细胞周期中的总数在一个稳定细胞群体中，细胞处于