兔抗原誘導性膝關節(jié)炎滑膜巨噬細胞MR成像的初步研究.pdf

1、研究背景與目的：類風濕性關節(jié)炎(Rheumatoidarthritis，RA)是一種侵犯關節(jié)滑膜，進而破壞關節(jié)軟骨和骨質，致勞動力喪失甚至嚴重影響患者生活質量的疾病。RA早期的病理改變是滑膜炎，此時會有巨噬細胞大量存在于RA炎癥滑膜以及軟骨/血管翳連接處。巨噬細胞活化后，會過度表達組織相容性復合物Ⅱ類分子、促炎或調節(jié)細胞因子和生長因子、化學因子和化學趨化因子等，這些因子相互作用，形成級聯(lián)反應，在RA滑膜炎及關節(jié)破壞中扮演樞紐作用。因此，

2、將巨噬細胞作為治療的靶點是臨床藥理學研究的一個熱點，但從影像學角度可否實現(xiàn)滑膜巨噬細胞的成像呢? 有關RA的研究一直是一個熱點課題。近年來，在免疫病理、發(fā)病機制以及藥物研究方面都取得了顯著進步。比較而言，RA的影像學研究相對滯后，更缺乏影像學基礎研究。國內RA的影像學研究主要集中于X線、CT，主要是臨床研究報道，回顧性研究居多。目前RA的臨床診斷仍然沿用美國風濕病學院1987年的標準，除了臨床癥狀和實驗室指標，依據(jù)的是X線征象。

3、但是一旦X線改變常常提示病變已非早期。熊壯等利用X線位相對比成像，比傳統(tǒng)X線更早發(fā)現(xiàn)大鼠佐劑性關節(jié)炎所致細微骨質改變，包括骨質疏松、骨質破壞和骨膜反應。但X線位相對比成像需要特殊設備，成像技術要求高，很難推廣應用。CT的優(yōu)勢是橫斷圖像，密度分辨力高，可以比X線更為細致地觀察到骨骼改變。但上述研究都難以直觀反映RA的早期病變一滑膜炎。MRI軟組織分辨力高，成像方式靈活，在早期診斷方面優(yōu)勢獨特，且比X線、CT發(fā)現(xiàn)更早、更多的骨質破壞，是唯一

4、能顯示滑膜、軟骨病變的影像手段，因此近來MRI的研究漸成熱點。雖然常規(guī)MRI可以直接顯示滑膜炎癥，實現(xiàn)早期診斷的目的，但在更深層次上揭示RA的細胞和分子學機制并不比X線、CT優(yōu)越。有意義的是，借助特異性分子對比劑，MRI可望從細胞分子水平顯示滑膜炎癥，從而為RA的分子影像學研究提供新的思路，并且可望在形態(tài)學改變之前反映滑膜巨噬細胞對藥物治療的反應。 納米級粒子對比劑的開發(fā)應用為我們從微觀領域進行MR巨噬細胞成像提供了可能。超微超

5、順磁性氧化鐵(ultrasmallsuperparamagneticironoxide，USPIO)粒子是一種新型的MR納米對比劑。與一般超順磁性氧化鐵(superparamagneticironoxide，SPIO)粒子都屬于網狀內皮系統(tǒng)對比劑，均以磁化率效應為主要增強機制，但兩者間存在許多不同之處，與SPIO粒子相比，USPIO粒子體積更小，血漿半衰期更長，除在肝脾中聚集外，還可以被組織細胞吞噬，具有較明顯的T1、T2弛豫增強效應；

6、USPIO的T1弛豫率在15～25s-1mM-1左右，而SPIO粒子縮短T1的作用相對較弱。因此USPIO更適于巨噬細胞成像。 國內關于RAMR成像方面的動物實驗鮮有報道。目前應用較廣泛且較成熟的整體動物實驗模型有膠原誘導性關節(jié)炎、佐劑性關節(jié)炎、多聚糖蛋白誘導的關節(jié)炎以及佐劑角叉菜膠誘導的關節(jié)炎等。選擇的動物一般為嚙齒類和靈長類。一般認為，佐劑性關節(jié)炎大鼠和膠原誘導性關節(jié)炎小鼠是研究RA、篩選抗炎免疫藥物的理想模型。大鼠和小鼠肢

7、體細小，對MRI硬件要求高(高分辨、高場強)，限制了其在常規(guī)MRI研究中的應用。Dawson等以甲基化小牛血清蛋白(methylatedbovineserumalbumin，mBSA)誘導兔膝關節(jié)AA模型獲得成功，此模型對MRI成像要求不高，而且是誘導單側膝關節(jié)炎癥，可以自身對比，特別適于MR研究。 本文即參考Dawson等介紹的方法，在建立兔膝抗原誘導性關節(jié)炎(Antigeninducedarthritis，AA)模型的基礎上

8、，利用USPIO納米粒子對比劑標記滑膜巨噬細胞后行MR成像，旨在探討納米鐵MRI評價滑膜巨噬細胞的活性的可行性及其引起的MR信號變化特征；優(yōu)選出理想的MRI掃描序列；觀察醋酸潑尼松干預后滑膜巨噬細胞的活性及其MR信號改變。 材料與方法：15只雌性大耳白兔，右膝關節(jié)腔注入甲基化小牛血清蛋白(0.5mlmBSA，2mg/ml)誘導關節(jié)炎模型，左膝關節(jié)注入等量生理鹽水作為對照。模型組分為2個亞組：炎癥組(9只)和潑尼松干預組(6只)。

9、另選3只制成假模型組。模型成功后9—28天(平均21.3天)經靜脈注入USPIO(0.3mi/kg體重)，炎癥組分別于增強前、增強后24h行MR掃描，各有2只分別于48h、72h行MR掃描；潑尼松干預組分別于口服醋酸潑尼松第3、7、10天注射USPIO，于注射前、后24hMR掃描。掃描方案包括T1WI，F(xiàn)SET2WI，STIR，GRET2*WI。分析不同序列滑膜SNR在注射USPIO后24h、48h和72h的變化趨勢，繪制時間信號曲線。

10、將病變滑膜增強前信號強度與增強后信號強度行配對t檢驗。分別比較醋酸潑尼松治療后第3、7、10天病變滑膜增強前信號強度與增強后信號強度，行配對t檢驗。將潑尼松干預組d3、d7、d10模型與炎癥組模型右膝滑膜厚度、右膝滑膜△SNR分別進行獨立樣本t檢驗。并與病理結果對照。 結果：15只大白兔右膝關節(jié)炎模型全部誘導成功。(1)炎癥組：病理顯示滑膜增生，血管翳形成，有大量吞噬USPIO的滑膜巨噬細胞浸潤；MRI示滑膜增厚，厚度為2.07

11、±O.97mm(范圍1.33～3.50mm)，呈稍長或等T1、長T2信號，STIR和GRET2*WI序列呈稍高信號；關節(jié)囊積液，呈長T1、長T2信號，STIR和GRE序列呈T2*高信號。注射USPIO后24h，T1信號升高(41.91％)，T2和T2*信號下降(分別為34.92％和57.24％)，各序列增強前后信號變化存在統(tǒng)計學差異(p＜O.05)。注射USPIO后24h，各序列信號強度變化最明顯。(2)潑尼松干預組：口服潑尼松第3天，

12、各序列增強前后右膝滑膜信號變化有統(tǒng)計學意義，病理提示大量巨噬細胞浸潤，大量鐵微粒沉積；第7天，僅T1WI序列增強前后右膝滑膜信號變化存在統(tǒng)計學意義(p＜0.05)，病理仍可見較多巨噬細胞及較多鐵微粒；第10天，F(xiàn)SET2WI及GRET2*WI增強前后右膝滑膜信號變化無統(tǒng)計學差異(p＞0.05)，病理見少量巨噬細胞和鐵微粒。(3)潑尼松干預組d3、d7、d10模型與炎癥組模型右膝滑膜厚度之間無明顯統(tǒng)計學差異；與炎癥組右膝滑膜△SNR比較，

13、潑尼松干預3d模型，3種序列上(T1WI,T2WI及T2*WI)右膝滑膜△SNR與炎癥組右膝滑膜△SNR間無明顯統(tǒng)計學差異；潑尼松干預7d模型，T1WI上右膝滑膜△SNR與炎癥組右膝滑膜△SNR間無明顯統(tǒng)計學差異，T2WI、T2*WI上右膝滑膜△SNR與炎癥組右膝滑膜△SNR間存在統(tǒng)計學差異(分別為p=0.027，p=0.039)；潑尼松干預10d模型，T1WI上右膝滑膜△SNR與炎癥組右膝滑膜△SNR間無明顯統(tǒng)計學差異，T2WI、T2

14、*WI上右膝滑膜△SNR與炎癥組右膝滑膜△SNR間存在統(tǒng)計學差異(分別為p=0.041，p=0.047)。(4)模型組左膝關節(jié)及假模型組雙膝關節(jié)滑膜正常，關節(jié)囊無明顯積液。 結論：1.納米鐵MRI巨噬細胞成像是可行的，USPIO能較特異性地標記滑膜巨噬細胞； 2.滑膜巨噬細胞吞噬氧化鐵粒子是引起MRI信號改變的基礎； 3.梯度回波序列T2*WI是USPIO標記MRI巨噬細胞成像的最佳序列； 4.USPIO