钙通道拮抗剂介入的18F-FDG心肌缺血显像的机制和方法学研究

Myocardial ischemia promotes myocardial glucose uptake which may persist hours to days even after flow restoration. Therefore, myocardial glucose metabolic imaging with 18F-FDG has been explored to diagnose myocardial ischemia. However, non-ischemic myocardium have variable extents of physiological 18F-FDG uptake even after 12-16 hours's fasting, and it is difficult to distinguished them from ischemic myocardium. Preliminary studies have demonstrated that calcium channel blocker (Verapamil) can significantly suppress 18F-FDG uptake in non-ischemic myocardium, but it's still unknown whether Verapamil would also decrease 18F-FDG uptake in ischemic myocardium and whether it was superior to fasting method. In the present study, we plan to analyze the difference of Verapamil in suppression of glucose uptake between ischemic and non-ischemic myocardium using canine model. We will also compare the difference between Verapamil administration and fasting method in decreasing myocardial 18F-FDG uptake. Furthermore, we will explore the translocation and distribution of glucose transporters following Verapamil administration using western blot to investigate the underlying mechanism of Verapamil. This study is expected to establish a more efficient procedure in suppression of physiological glucose uptake of myocardium and to improve the diagnostic specificity of 18F-FDG imaging in detection of myocardial ischemia.

心肌缺血能够引起心肌葡萄糖代谢的增加，并在缺血后持续一定时间，即"缺血记忆"现象。因此，针对葡萄糖代谢的显像可以拓展心肌缺血诊断的"窗口"期。但是，即使通过长时间的禁食，非缺血心肌仍有不同程度的葡萄糖摄取，易与缺血心肌相混淆。初步研究发现，钙通道拮抗剂（维拉帕米）能够抑制正常心肌的葡萄糖代谢。但其机制不清，并且尚不明确其是否会同时抑制缺血心肌的葡萄糖代谢，以及是否优于目前常用的禁食方法。因此，我们拟在心肌缺血的动物模型（犬），利用氟-18-脱氧葡萄糖（18F-FDG）PET显像比较钙拮抗剂对缺血心肌和非缺血心肌葡萄糖代谢抑制的差异，并与禁食方法进行比较，探讨其抑制葡萄糖代谢的有效性；还将利用western blot检测钙拮抗剂对心肌细胞葡萄糖转运体表达和分布的影响，探讨其作用机制。通过本研究，力争探索更加有效的抑制心肌葡萄糖生理性摄取的方法，促进18F-FDG PET心肌缺血显像的应用。

背景：心肌缺血等心脏疾患伴随心肌葡萄糖代谢增加，但是正常心肌也有不同程度的葡萄糖摄取。传统上，通过一定时间的禁食可部分抑制正常心肌的摄取，而心肌缺血等病理情况不受抑制，从而利用18F-FDG显像诊断上述疾病。但是，即使长时间禁食，正常心肌仍有不同程度的葡萄糖摄取，易与缺血等病理性摄取相混淆。初步研究发现，钙通道拮抗剂和肝素等可抑制正常心肌的葡萄糖代谢，但机制不清，并且不明确是否会同时抑制病理性心肌的葡萄糖代谢，以及是否优于常规的禁食方法。基于此，本研究拟通过基础和临床研究评价钙通道拮抗剂和肝素抑制心肌葡萄糖生理性摄取的方法和机制。.方法：本研究通过建立大鼠心肌缺血及心肌梗死、小型猪心肌梗死的动物模型，探讨了禁食、钙拮抗剂、肝素、以及上述方法联用对正常心肌、缺血心肌、梗死后炎症的葡萄糖摄取抑制情况。研究手段包括PET/CT显像、大体病理、葡萄糖转运体表达的检测（RT-PCT, western blot, 免疫荧光检测）。在基础研究的基础上开展了多项临床转化研究，包括心肌缺血、心肌梗死后炎症、房颤患者的心房显像、肺癌患者的心脏代谢改变。.结果及关键数据：本研究发现，虽然禁食、钙拮抗剂、肝素等都可以不同程度地抑制心肌葡萄糖生理性摄取，但单一措施很难对心肌葡萄糖生理性摄取实现稳定的、满意的抑制，并且钙拮抗剂的抑制效果不及肝素，肝素的安全性、实用性更强，联用肝素和禁食可以达到约85-90%的成功率。在临床转化研究中，利用上述措施对心室摄取进行了有效抑制，成功实现心房显像；对稳定性冠心病与不稳定心绞痛的诊断，与心肌灌注显像相比，18F-FDG显像均具有更高的灵敏度（分别为80.6% vs 64.5%；85.7% vs 52.4%）。.意义：对心肌葡萄糖生理性摄取进行有效抑制是检测多种心脏病变的前提，具有重要的临床应用前景和价值。本研究实现了在心肌缺血、心肌梗死、房颤和肿瘤性心脏病的临床转化研究，均取得了明确的结果。为进一步的深入研究奠定了基础。