测定ＰＤＨ活性的方法和用于该方法中的成像介质技术

本发明专利技术涉及通过使用包括高度极化１３Ｃ－丙酮酸盐的成像介质由１３Ｃ－ＭＲ检测法测定ＰＤＨ活性的方法和涉及用于该方法中的成像介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测定PDH活性的方法和用于该方法中的成像介质 本专利技术涉及通过使用包括高度极化"C-丙酮酸盐的成像介质由"C-MR检测法测定 PDH活性的方法和涉及用于该方法中的成像介质。 在组织内三磷酸腺苷(ATP)为复杂分子的合成提供能量和在肌肉中为收縮提供 能量。ATP从富含能量的底物如葡萄糖或长链脂肪酸的代谢产生的。在氧化组织如肌肉中 大部分的ATP是从进入柠檬酸循环的乙酰基-CoA(乙酰基辅酶A)产生的，因此乙酰基-CoA 的供应是在氧化组织中ATP产生的关键性的决定因素。 乙酰基-CoA是由脂肪酸的13 -氧化产生或通过糖酵解途径的葡萄糖代谢作用所 产生。在控制从葡萄糖形成乙酰基-CoA的速率上的关键调节酶是丙酮酸脱氢酶(PDH)，后 者催化丙酮酸盐氧化成乙酰基-CoA和二氧化碳，伴随有烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)还原 成它的还原形式(NADH)。因此，PDH是控制氧化糖酵解作用的速率和调节在碳水化合物和 类脂燃料(lipid fuel)的氧化之间的平衡的关键酶。 最近在PDH配合物的结构和作用上再次引起人们的兴趣，这归因于以下认识改 变的PDH配合物活性是在从相对不寻常的初级PDH缺乏到发病和死亡的主要起因如糖尿 病、饥饿性糖尿病(starvation,)、脓毒病和阿尔茨海默氏疾病的范围内的许多的人疾病的 特征。 PDH是完成丙酮酸盐转化成乙酰基-CoA所需要的由几个亚单元(包括三个酶活性 E1、E2和E3)的多个复制物组成的线粒体内多酶复合物(Patel et al. ， FASEB J. 4， 1990， 3224-3233) 。 El催化二氧化碳从丙酮酸盐的不可逆的损失；E2形成乙酰基-CoA和E3将 NAD还原成NADH。两个附加的酶活性与该复合物有关能够在三个丝氨酸残基上使El磷酸 化的特定的激酶，和使该磷酸化逆转的松散缔合的特定磷酸酯酶。三个丝氨酸残基的单个 的磷酸化使E1变成非活性的。处于其活性(脱去磷酸)状态下的PDH的比例是由在激酶 (PDH激酶，PDHK)和磷酸酯酶的活性之间的平衡决定的。激酶的活性可以在体内通过代谢 性底物如/， / 和/的相对浓 度以及通过丙酮酸盐本身的可利用性来调节。 PDH的反应可使糖酵解作用、糖原异生和脂肪酸合成的代谢途径与该柠檬酸循环 互联。因此，PDH活性是通过各种的别构剂(allostericeffector)和通过共价修饰来高度 调控的。 在疾病症状如1型和2型糖尿病中，类脂的氧化增加，伴随有葡萄糖的利用的减 少，这会促进高血糖。在1型和2型糖尿病中减少的葡萄糖利用与PDH活性的下降有关。另 外，降低了的PDH活性的再一个后果是丙酮酸盐浓度的提高导致作为肝脏糖原异生的底物 的乳酸酯有提高的可利用性。因此可以合理地预计，提高PDH的活性可提高葡萄糖氧化的 速率和因此提高总的葡萄糖利用，同时减少肝葡萄糖排出量。 引起糖尿病的另一个因素是受损害的胰岛素分泌，这已经表明与在胰腺13细胞 中降低的PDH活性有关(Zhou et al. ， Diabetes 45， 1996， 580-586)。 葡萄糖的氧化能够得到比脂肪酸的氧化更多的ATP/每摩尔的氧气。在其中能量 需要超过能量供应的病症，如心脏衰竭和某些心肌病，心肌缺血，周围性血管疾病(包括间歇性跛行)，脑缺血和再灌注，肌肉无力，高脂质血症，阿尔茨海默氏疾病和动脉粥样硬化 中，通过提高PDH活性使底物利用的平衡向着有利于葡萄糖代谢的方向位移可以预计会改 进维持ATP水平和因此维持其功能的能力。 如前所述，糖尿病性的病症应该通过抑制糖原异生和促进在周围组织中的葡萄糖 清除而受益于PDH活化。支持这一建议的初步证据是通过使用二氯乙酸盐(DCA)获得的。 对于PDHK的、提供改进的效力和特异性的新型小分子抑制剂的考察现在已经进行了多几年。 从以上叙述可以清楚地知道，PDH活性的测定在某些病症和疾病的诊断上起着关 键作用。此外，测定PDH活性在分析治疗响应(例如对于使用影响(即提升)PDH活性的药 物所进行的治疗的响应)中和在影响PDH活性的药物的药物筛选中是重要的。 测定PDH活性的各种方法是已知的，它们能够粗略地分成体外和体内试验。 W0-A-2004/021000公开了能够用于从处于活性状态的患者样品中免疫沉淀PDH 的为PDH特定的抗体。PDH的量和/或活性状态能够在免疫分析中在体外测定。 体外PDH活性试验进一步公开在W0-A-99/62506中。这些分析方法是用分离的酶 所进行的体外分析法(它包括费时的制备如PCR分离和PDH激酶的克隆)或是需要原细胞 的分离的细胞分析法。 体内PDH活性可以通过在体外分析法中通过组织样品(例如肌肉组织或肝脏组织)的取出来测定，该样品按照在W0-A-99/62506中所述方法进行萃取。萃取物的一部分用从猪心脏制备的PDH磷酸酯酶进行处理，未处理样品的活性与由Stansbie等人，Biochem.J. 154(1976) ，225的方法所制备的脱去磷酸的样品的活性进行比较。 因此仍然需要测定PDH活性(尤其体内PDH活性)的新和改进方法。 现在已发现，高度极化13C_丙酮酸盐能够用作利用13C_MR检测法在体内和体外测定PDH活性的试剂。 如上所述，丙酮酸盐是在柠檬酸循环中的前体且PDH催化丙酮酸盐被氧化成乙酰 基-CoA和二氧化碳(CO》，后者与碳酸氢盐(HC03—)处于快速平衡中。 已经发现，高度极化13C_丙酮酸盐的代谢性转化成它的代谢物高度极化13C_乳酸 盐、高度极化13c-碳酸氢盐(仅仅对于"Q-丙酮酸盐，13(^,2-丙酮酸盐，13(^,3-丙酮酸盐或 "Cu,f丙酮酸盐而言)和高度极化13C-丙氨酸的过程能够用于使用MR来研究在人和非人 动物体中的代谢过程。"Q-丙酮酸盐在37t:的人全血中具有约42秒的Tl驰誉，然而，高度 极化13c-丙酮酸盐转化至高度极化13C-乳酸盐、高度极化13C-碳酸氢盐和高度极化13C-丙 氨酸的过程已经被认为是足够快速的，从而允许从13c-丙酮酸盐母体化合物和它的代谢物 的信号检测。丙氨酸，碳酸氢盐和乳酸盐的量取决于所研究的组织的代谢状态。高度极化 13C-乳酸盐、高度极化13C-碳酸氢盐和高度极化13C-丙氨酸的MR信号强度与这些化合物 的量和在检测时保留的极化程度相关，因此通过监测从高度极化13c-丙酮酸盐至高度极化 13C-乳酸盐、高度极化13C-碳酸氢盐和高度极化13C-丙氨酸的转化，有可能通过使用非侵入 的MR成像法或MR谱学研究在人体或非人动物体中的体内代谢过程。 进一步发现来源于不同的丙酮酸盐代谢物的MR信号振幅将根据组织类型而改 变。由丙氨酸，乳酸盐，碳酸氢盐和丙酮酸盐所形成的独特的代谢峰图案能够用作所要考察 的组织的代谢状态的指纹图谱并且因此允许在健康组织和肿瘤组织之间的辨别。高度极化413c-丙酮酸盐用于肿瘤成像的用途_其中肿瘤组织显示出高的代谢活性_已经详细地描述 在W0-A-2006/011810中。此外，高度极化13C-丙酮酸盐用于心脏成像的用途已经描述在W0-A-2006/054903中。 因此，在第一方面本专利技术提供一种通过使用包括高度极化13C_丙酮酸盐的成像介 质由13C本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过使用包括高度极化［１３］↑Ｃ－丙酮酸盐的成像介质由［１３］↑Ｃ－ＭＲ检测法测定ＰＤＨ活性的方法，其中检测［１３］↑Ｃ－碳酸氢盐的信号和任选地［１３］↑Ｃ－丙酮酸盐的信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA施罗德，LE科克林，HJ阿瑟顿，LC希瑟，K克拉克，GK拉达，DJ泰勒，
申请(专利权)人：通用电气健康护理有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]