釓塞酸二鈉的研究

楊 奎 徐 鵬

(佳木斯大學第一附屬醫院,黑龍江 佳木斯 154003)

釓塞酸二鈉(Gd-EOB-DTPA)商品名為普美顯,別名為釓噻酸二鈉。該藥物是由德國拜耳公司生產、經靜脈注射、能被肝細胞特異吸收的小分子藥物。20世紀90年代初期,該藥品投入臨床研究,通過三期試驗后于瑞典等國家批準使用,2011年7月在我國成功上市。Gd-EOB-DTPA是釓與EOB-DTPA的螯合物,其合成過程是在釓噴替酸葡甲胺(Gd-DTPA)基礎上開鏈螯合添加脂溶性的乙氧基苯甲基(ethoxybenzyl),該藥品相比同類型藥物具有較明顯的高效性、安全性[1]。Gd-EOB-DTPA注射液信息如表1。

表1 Gd-EOB-DTPA注射液基本信息Tab. 1 Basic information of gadoxetic acid disodium

1 Gd-EOB-DTPA的化學純化

Gd-EOB-DTPA的制備大致可分為三個步驟,即酯化、水解、開鏈螯合。相比水解和螯合過程而言,其酯化過程對反應條件要求較高,反應步驟較為復雜,同時生成中間體時產生的雜質較多,對產品的純度影響較大,所以迫切需要一種簡單高效的方法對合成進行更好的質控,尤其是對酯純化反應進行改進。

有學者提出以釓塞酸二鈉中間體(酯)的粗品為原料,采用高效液相色譜法(HPLC)進行純化以解決該問題。該學者對分離材料進行了優化并對洗脫技術進行了升級,最終獲得了高純度樣品[2]。這一過程的中間體(酯)產出率穩定,回收率高,而且操作簡單。亦有學者為了改善Gd-EOB-DTPA的效果以及提高Gd-EOB-DTPA使用安全性而對其異構體進行提純。理論上異構體Gd-A較之Gd-B有更高的干細胞特異攝取力,能明顯縮短磁共振(MR)的T1弛豫時間,提高診療效率。

近年來,有研究者發現還可以利用反相HPLC技術來分離Gd-EOB-DTPA,從而達到更理想的使用效果和安全性[3]。該技術是一種化學鍵合相色譜法,是為了解決分離過程中機械吸附在載體上的固定液的流失問題而產生的。該方法可將不同的有機官能團通過化學反應鍵合到硅膠載體表面的游離烴基上,從而生成化學鍵合固定相,化學鍵合固定相對各種極性溶劑都有良好的化學穩定性和熱穩定性[4]。實驗最后得到了分離后的Gd-EOB-DTPA異構體:Gd-A和Gd-B(水溶液)。實驗者將異構體進行動物實驗以驗證它的安全性。結果表明:經反相 HPLC 技術分離得到的Gd-A和Gd-B的純度均在99%以上,且異構體Gd-A的血漿清除率高,降低了釓在體內沉積的風險,還可以以更少劑量達到成像目的。但該技術目前仍缺乏更多的臨床試驗數據,有待進一步的研究與發展。

2 釓塞酸二鈉在人體中的藥代動力學

Gd-EOB-DTPA因共價鍵結合了脂溶性基團EOB,所以一方面具有EOB-DTPA的低蛋白結合率和親水的特性,另一方面注射一段時間后其能被肝細胞選擇性吸收。Gd-EOB-DTPA分子的血漿半衰期經測定為56 min左右,約為常規釓類細胞外MR增強劑(96 min)的一半,而越短的半衰期對人體危害越小[5]。有研究證實,Gd-EOB-DTPA分子在人體中24 h內可被完全清除且其化學性質會一直保持穩定[6]。其在體內的排泄方式為肝臟、腎臟雙通道排泄。40%～60%的Gd-EOB-DTPA分子先由肝細胞竇狀間隙膜的有機陰離子轉運多肽(OATP)特異性吸收,隨后這些分子因其蛋白結合率和親水性都相對較低,隨血液入肝后優先分布于肝細胞外間隙,細胞外間隙廣泛分布的正離子可明顯縮短組織MR的T1弛豫時間。Gd-EOB-DTPA分子以蛋白質結合的形式被肝細胞吸收,并通過有機陰離子轉運多肽8(OATP8)和膽汁酸轉運蛋白排泄到膽汁中[7]。研究發現此步驟需要多種蛋白,如有機陰離子轉運蛋白多肽OATP1、 OATP1B1、OATP1B3和多藥耐藥相關蛋白[8],因此采用Gd-EOB-DTPA可實現肝膽系統“一站式”檢查。剩余的Gd-EOB-DTPA分子經腎臟的腎小球過濾后排入膀胱[9]。Gschwend等[10]評估了Gd-EOB-DTPA在腎衰竭、肝衰竭或兩者皆有的患者中的藥代動力學和安全性,表明在輕度至中度肝損傷患者中,腎臟排泄量會代償肝排泄量,反之,在腎功能損害的情況下,肝排泄量會增加。

3 釓塞酸二鈉在臨床MR檢查中的應用

Gd-EOB-DTPA作為肝臟特異性MR造影劑在2008年7月由美國食品和藥物管理局(FDA)批準用于臨床肝膽疾病的檢查,因能夠顯著提高MR的T1加權弛豫時間而常用于肝臟疾病檢測中。人體注射Gd-EOB-DTPA不僅在20 min后就能達到肝臟強化峰值[11],從而顯示動脈期和靜脈期的血供情況,還能利用受損肝細胞因受體減少而導致的造影劑轉運障礙對肝細胞進行功能性定性診斷[12]。Gd-EOB-DTPA分子在肝膽期(HBP)增加大量信息,盡管在量化肝功能方面存在困難,但卻給增強型MR成像提供了一個獨特的機會,通常可以結合定性和定量的形態學和功能信息進行局灶性肝臟病變的診斷,提高彌漫性肝病的評估水平。

3.1 原發性肝細胞癌(HCC)的早期診斷

HCC又稱小肝細胞癌,是消化系統的原發性惡性腫瘤之一,發病率在我國有逐年上升趨勢[13]。該疾病前期臨床表現較為隱匿,數據顯示多數患者發現時已進展至中晚期,其5年總體生存率不足50%,而早期發現并進行治療的患者可大大提高生存率[14]。所以臨床上迫切需要找出一種簡單易行、準確性高、普及性強的檢查方法為其早期診斷提供支持。

目前影像學診斷HCC的最主要的方法為腹部多層螺旋CT增強,其強大的后處理功能可多角度觀察病灶位置、大小和血供情況。但早期HCC由于體積小,多有分化良好的腫瘤結構且出現血供改變較晚,常規動態CT及MR對早期疾病檢查的特異性和準確性較低。同時臨床發現有部分HCC為少血供,導致其在CT增強檢查影像中表現不典型,極易漏診。Ueno等[15]研究表明,HCC的早期在分子水平上OATP1B3已有減少,遠早于血供改變,所以在HBP,大多數的HCC肝細胞表面因受體減少而不能攝取Gd-EOB-DTPA分子,在增強MR檢查中呈明顯低信號,從而可為疾病診斷提供理論基礎。多位學者也表示與多排CT(MDCT)相比,釓塞酸增強MR利用動脈期過度增強和HBP低信號的特點,對HCC的診斷具有更高的敏感性[16]。牟煥晨等[17]通過實驗分組對HCC的檢出率進行比較,實驗表明:Gd-EOB-DTPA增強MR組(95.38%)明顯高于多層螺旋CT增強組(81.54%),差異具有統計學意義。Gd-EOB-DTPA增強MR診斷HCC的特異度、準確性、陽性預測值、陰性預測值均高于HRCT(高分辨力CT)增強檢查結果。國外一項大型多中心試驗顯示,Gd-EOB-DTPA增強型MR成像改變了131例患者中 的19例患者(14.5%)的手術策略[18]。國內學者通過分析發現Gd-EOB-DTPA增強MR顯示出比MDCT更高的靈敏度和整體診斷準確性,是診斷最大2 cm的HCC病灶的首選成像方式[19]。但是有研究發現雖然大多數HCC于HBP呈低信號,但5%～10%的HCC表現為“等或高信號”,并可能與癌細胞分化有關,即分化較高的癌細胞有一定攝取Gd-EOB-DTPA的能力[20]。但有學者認為HCC細胞對Gd-EOB-DTPA的攝取僅與腫瘤OATPlB3蛋白的表達水平有關[15],該機制尚未有可靠實驗能進行科學解釋。

綜上,Gd-EOB-DTPA增強MR在早期HCC以及小病灶檢出中具有較高的特異性及準確性,可明確診斷出病灶位置及范圍信息,明顯提高少血供病灶的檢出率。

3.2 肝功能評估

肝功能綜合評估方法,如Child-Pugh分級、吲哚氰綠(indocyanine,IGG)試驗、體積測量、終末期肝病模型評分系統等,已經被廣泛應用于臨床,但是以上方法只適用于整體肝功能的評估,不能評估各肝段肝功能情況,滿足不了臨床精準診斷的需求。而且由于肝細胞的死亡與修復進程不一致,肝功能常表現為節段性分布不均,這也提高了肝功能評估的要求[21]。目前肝功能評估主要是通過肝實質信號強度、MR弛豫時間的測定、膽管信號強度、膽管顯影時間以及膽管內對比劑排泄的量來評價[22]。近年來,有學者提出通過計算注射Gd-EOB-DTPA增強MR前后的肝實質信號強度、弛豫時間等來評估肝功能甚至是局部肝功能,該方法滿足了臨床精準診斷的需求,已被廣泛應用[23]。

國內學者通過實驗分析了肝實質細胞攝取Gd-EOB-DTPA的程度與Child-Pugh評分及定量指標的相關性,為肝臟功能量化評估提供了依據[24]。該實驗共計納入65例患者,并按照不同評分等級進行分組對照實驗。實驗結果表明,將肝細胞對Gd-EOB-DTPA的強化率作為定量指標可以對肝功能進行量化評估,同時也能對肝硬化患者的肝臟儲備功能及愈后進行評估。國外研究者通過實驗證明了Gd-EOB-DTPA增強MR對肝功能評估的價值。研究發現,功能正常的肝細胞與受損肝細胞在特異吸收Gd-EOB-DTPA分子時存在差異,受損細胞吸收Gd-EOB-DTPA分子的能力明顯下降,因此通過增強MR對肝功能評估能同時評估整個或部分肝功能[25]。Haimerl等[26]通過肝實質強化后T1時間及T1時間減低率區分了肝功能正常和輕度受損的臨界值,最后表明肝實質強化后T1時間降低50%可作為參考界限。Hata等[27]認為Gd-EOB-DTPA增強MR對肝功能評估可實現對不同肝段肝功能進行評估或豐富某特定肝段的解剖和血管信息,彌補以往方法評估肝功能的不足。Gd-EOB-DTPA增強MR對肝功能評估為臨床精準評估部分肝段切除體積等治療計劃至關重要[28]。

以上研究表明,Gd-EOB-DTPA用于增強MR使得肝臟儲備功能的無創評估和定性定量診斷成為可能,開創性地提出了對肝臟的特定區域評估,從而為肝臟的檢查提供了更全面的信息和理論基礎。然而,不同人體的增強MR信號表現的高低并非固定值,且信號強度并不由造影劑用量高低而決定,同時還會受到設備等其他因素的影響,還有待進一步優化和解決。

4 Gd-EOB-DTPA應用的未來展望

影像學檢查中,Gd-EOB-DTPA能被肝細胞特異性吸收的特點明顯區別于與以往檢查方式,這種無輻射、無創傷的檢測能被臨床患者很好地接受,可同時對肝膽系疾病進行“一站式”檢查,尤其是對于一些需要多次檢查、長期隨訪的慢性肝膽系疾病患者具有獨特優勢。同時Gd-EOB-DTPA增強MR結合三維重建技術還能無創性地實現區域性肝功能評估。

但目前Gd-EOB-DTPA對肝膽系疾病的檢查大多還處于臨床研究階段,且Gd-EOB-DTPA增強MR在肝膽功能障礙患者的膽系檢查中仍存在局限性[29]。如,在對肝膿腫、肝囊腫以及肝轉移瘤的檢查中,肝膽特異期影像表現與HCC相似,難以鑒別,需要將Gd-EOB-DTPA增強MR進一步同其他檢查手段相結合,因而這也是今后重要的研究方向。同時Gd-EOB-DTPA增強MR在HCC的檢查中發現,有小部分肝癌細胞也能吸收Gd-EOB-DTPA分子并表現為高信號,這極易引起漏診。因此未來Gd-EOB-DTPA增強MR進入臨床,用于診斷肝臟疾病和肝臟功能評估還需要研究者們展開更廣泛的研究。Gd-EOB-DTPA增強MR膽道成像能夠展現膽道系統解剖形態獲得膽汁排泄的動態時間信息。如何利用該點了解肝臟分泌膽汁的情況,從而獲得肝膽系統功能狀況的信息也是今后的研究重點。總而言之,利用Gd-EOB-DTPA對肝膽系疾病診斷及系統評估的診斷方法、測量標準,以及檢測對象還有待研究者們進行更加明確的量化和進一步發掘。