1、第六章 放射性核素示踪技术,放射性核素示踪技术：是利用放射性核素及其标记物作为示踪剂来研究生物机体各种物质的吸收、分布、排泄、转移及转化规律的一门科学。示踪剂：一般为体内原有物质，分布稳定、动态平衡。小剂量无标记被内源性物质湮没，大剂量破坏平衡，导致系统异常；若加一“标记”，以区分原有物质，在系统内引入少量，即可区分开。,第一节 放射性核素示踪技术的 原理及特点,一、基本原理 1.成为示踪剂的前提 与被示踪物的同一性：化学行为、生物学行为； 与被示踪物的可区别性：易于检测，可定性、定量、定位。 2.原理：被研究物质经放射性核素标记后，其生物学性质一般不受影响，它在体内的吸收、分布及排泄可借助被
2、标记物所发射的射线由辐射检测仪器定位、定性及定量测得，进而了解该物质在体内过程中的动态变化规律。,二、放射性核素示踪技术的特点 1.灵敏度高：10-1210-15mol，10-18mol 2.检测方便 3.合乎生理条件 4.能定位注意事项： 测量仪器的使用 安全防护措施 辐射效应的影响 分离步骤,三、示踪实验的基本类型 1.整体示踪实验：研究物质吸收、分布、转运及排泄过程。 2.离体示踪实验：特定物质的转化规律及某些精细结构的功能研究。 3.双（多）标记示踪实验：物质代谢过程中某分子内两部分的代谢规律，或同种分子在不同形态或不同物质的运动转化规律。,四、需注意的方法学问题 1.选择合适的示踪物
3、 射线类型：整体射线离体或整体后取样、射线 半衰期：临床体内短半衰期体外较长半衰期研究生物体代谢及转化长半衰期适当考虑生物半衰期 放化纯度：一般95 衰变产物毒性：核素本身及其产物对机体无害 比活度：一般应足够高 核素标记位置的选择：一般要定位，稳定，不脱落,2.合适的测定方法根据射线类型而定。实验核医学一般采用取标本离体测量固体闪烁、液体闪烁、自显影、薄层扫描等。 3.示踪剂量的估算不能用简单公式估算，因为： 示踪剂进入体内的分布不均一性； 在体内转化代谢速率的不一致； 实验目的的不同，观察时间的差异。一般用倒推法做估算，再通过预实验进一步调整。,4.示踪剂的引入途径整体静脉、腹腔、皮下、肌
4、肉、口服、灌胃等。离体衡量法、脉冲法等 5.放射性样品的制备准确观察示踪物在特定组织或细胞中的量及定位。要求：不能有非目标物质的放射性干扰；必须了解样品在处理过程中是否有损失。 6.数据采集 放射性含量 比活度 相对比活度 总放射性活度百分比,五、示踪实验中的同位素效应同位素效应：物质转化时如分子中某一原子被它的同位素所取代，虽然反应性质不变，有时却会引起反应速率的改变。一般选标记部位远离在体内发生化学键断裂的标记物。会影响有关的生化反应，影响一些酶促反应的速率，进而影响物质的代谢过程。1.初级同位素效应：直接涉及同位素所在键时发生的同位素效应。同位素间质量差别越大，效应越大。2.次级同位素效
5、应：发生在邻近的化学键。3.溶剂同位素效应：溶剂中某种原子被同位素取代后影响溶质的反应速率。,第二节 放射性核素稀释法,利用化学物质在稀释前后质量不改变的原理建立的微量物质定量分析方法。 直接稀释法、反稀释法 操作简便、灵敏度高 可在正常生理状况下进行,一、放射性核素稀释法原理利用稀释前后放射性标记物总放射性活度不变来了解稀释程度。变化的只是比活度或放射性浓度。 即：S1m1S2(m1+m2)或C1V1C2(V1+V2)S1：示踪剂稀释前比活度；S2：示踪剂稀释后比活度 m1：示踪剂稀释前质量； m2：示踪剂稀释后质量 C1：稀释前放射性浓度； C2：稀释后放射性浓度 V1：稀释前容积； V2
6、：稀释后容积若m2m1或V2V1，可简化为：S1m1S2m2或C1V1C2V2,注意事项 足够高的比活度或放射性浓度； 必须与待测物充分混匀。 二、直接稀释法用已知标记物测定未知非标记物的稀释实验。,三、反稀释法应用非标记物来稀释待测的放射性标记化合物，测定放射性标记物的化学量。四、稀释法应用必要条件 1.选用正确的标记化合物：稳定性好、比活度高、使用无毒性、不发生非代谢交换反应，标记物与待测物在化学性质和生物学行为上的一致。 2.准确的稀释度：测量精确，混匀彻底。 3.分离、纯化及测定方法的可靠,五、应用 1.测定生理物质的体内代谢库 2.整体内各种体液成分的量 3.作为考核其它超微量分析方
7、法可靠性的参比,第三节 物质转化的示踪实验,目的：揭示机体内重要生命物质的前身物、中间物及产物的关系，以及完成某种转化的必要条件。 一、参入实验 1.原理：标记物质A，引入生物体系一定时间，分离物质B，测量B的放射性。 2.主要参数： 参入百分率：产物总放射性占前身物的百分比。 相对比活度：产物比活度占前身物的百分比。参入率：标记前身物转化为产物的速率（标记前身物的利用率）。影响因素较多。,3.参入实验的类型整体：离体： 4.基本方法及基本要求方法：合适的标记物引入生物体系分离产物测量产物要求：标记物用量是示踪量、放化纯度高(98%)、分离产物要达到放化纯。,二、双标记参入实验研究前身物的一个
8、或两个以上基团或同一基团的不同原子是直接转化产物，还是经过中间变化。三、产物标记部位分析阐明产物分子的特定部位与前身物的规律性联系。四、稀释实验用于分析物质转化的中间过程。五、比活度时相变化分析前身物、中间物和产物的关系。,第四节 物质吸收、分布及排泄的 示踪研究,一、物质吸收的示踪研究主要是了解物质的吸收率、吸收的化学形式、吸收机制及吸收的解剖部位等。 1.吸收率的示踪实验 观察未吸收的残留量 整体技术法测定吸收量 血浆中示踪物的含量测定 测定尿排出量,2.物质吸收时化学形态的示踪研究 用不同单标记物作比较观察 双标记实验 3.物质吸收部位的示踪研究 离体肠段实验 口服示踪剂后不同肠腔段内示
9、踪物含量的变化 口服示踪物后观察消化道壁内示踪物含量的变化 示踪物引入不同部位后测血中含量,二、物质分布与转运的示踪研究 1.基本方法宏观水平或器官水平、细胞水平、亚细胞水平、分子水平 引入示踪物 观察示踪物的分布 数据处理 2.物质分布研究的应用 药物、毒物在体内分布的示踪研究 生理物质在体内的分布示踪研究 特定标记物的示踪研究,3.物质转运的示踪研究及应用 血浆组织间的转运动态平衡的验证组织成分来源的判断血浆运载蛋白的研究 生物膜两侧的物质转运单纯扩散研究易化扩散及主动转运的研究 亚细胞水平的物质转运研究电镜自显影动态观察亚细胞组分的动态观察亚细胞结构间物质转运模型制备,第五节 细胞动力学
10、的示踪研究,研究生物体内各类细胞群体的新生、增殖、消亡过程的规律，包括细胞处于不同状态时的时间参数、细胞数量、分布位置、细胞迁移途径及更新过程等。 一、细胞周期 四个时相 G1期：DNA合成前期，大量RNA及蛋白质合成 S期： DNA合成期，DNA及组蛋白合成 G2期：DNA合成后期，DNA合成停止，mRNA、蛋白质合成 M期：有丝分裂期 G0期：静止期,二、常用术语、参数及指数 1.相关术语 细胞群体 细胞丢失 同步化的细胞群 稳定状态的细胞群体 指数方式增长的细胞群体 2.指数 生长分数 有丝分裂指数 标记指数,3.参数 TG1：G1期的持续时间 TS： S期的持续时间 TG2：G2期的持续时间 TM：M期的持续时间 TC：一个细胞周期的时间 T0：细胞更新时间 TD：倍增时间,三、细胞动力学研究方法的原理和分类 1.放射性核素标记法的原理处于S期的细胞合成DNA需特异前身物TdR，将放射性核素标记的TdR（3H-TdR、14C-TdR)引入待研究实验体系，放射性就会出现在细胞的DNA中。 2.放射性核素标记法的分类 一次脉冲标记法在实验体系中一次性给予标记的TdR，在一定时间内取材，观察M期细胞中有标记的细胞的百分数。 二次脉冲标记法对待侧细胞用不同核素和浓度不同法人同种核素进行两次标记，每次15min，两次标记间隔小于TG2。,
