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类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种病因不明，以慢性、对称性、侵蚀性关节炎为主要表现的全身性自身免疫疾病。患者可出现严重的关节畸形及功能丧失，致残率及病死率较高。该病不仅严重影响患者的生活质量，还给社会带来了巨大的经济负担，目前临床上尚无有效措施逆转已经发生的关节破坏。而关节破坏在病程的早期（1年，甚至4个月内）就可出现，如能早期诊断RA，积极治疗后可控制和延缓病情发展，显著降低致残率[1]。因此，RA的早期诊断成为改善RA预后的关键，近年来已成为国内外学者的研究热点。
研究发现RA的早期诊断主要在于对RA的滑膜血管翳的检测。因为滑膜血管翳形成是RA最基本、最重要的病理表现，也是RA区别于其他关节炎的重要特征。血管翳形成导致软骨和骨破坏及关节重塑，最终导致关节畸形、功能丧失。而血管形成则是产生和维持RA血管翳的重要标志，它增强了血管翳的侵袭性，并同时促进血管翳形成，导致软骨和骨破坏，在RA的侵蚀和破坏过程中发挥了重要的作用，且血管形成在RA病程的早期便开始作用并贯穿整个病程[2]。因此，观察新生血管形成对于RA的早期诊断、活动性判断、疗效观察和预后判断均有重要意义[3]。但到目前为止仍没有较好的早期诊断RA的方法。
近年来随着分子影像学技术的发展，利用整合素αvβ3在肿瘤新生血管内皮细胞中高表达的特性，用99Tcm标记精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（Arginine-Glycine-Aspartic，RGD）的多肽，能特异地与细胞整合素αvβ3配体结合并通过SPECT在体检测新生血管，目前多项研究证实该方法是一种灵敏度高和特异性好的方法[4-5]。由此推测99Tcm-3PRGD2（其中，P为聚乙二醇）SPECT可能在体显示RA的新生血管（滑膜血管翳）。如果这种方法可行，将为RA早期诊断和筛选靶向治疗药物开辟新的方法。
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RGD是含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸的多肽，研究证实它是骨桥蛋白的生物学活性物质，RGD是一种多功能的细胞外基质蛋白，被认为是一种促炎因子，其参与多种生物学过程，包括免疫调节、信号转导、伤口愈合、组织修复、骨的再吸收、动脉粥样硬化的形成和肿瘤的发生等。
研究显示通过RGD与细胞表面的整合素受体结合，可以介导细胞的多种生理功能[6-7]。整合素为细胞黏附分子家族的重要成员之一，是广泛分布于细胞表面的跨膜糖蛋白受体，主要介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质之间的相互黏附，并介导细胞与细胞外基质之间的双向信号传导，对细胞的黏附、增殖、分化、转移、凋亡起着重要的调控作用。这条通路在RA发病中起着重要作用，近年来研究发现，RA患者滑膜组织获得的CD4+滑膜T细胞中RGD mRNA有很高的表达量，主要分布在受侵关节软骨的血管翳上，提示它与RA滑膜血管增生相关，而在正常关节和骨关节炎滑膜中无整合素αvβ3的表达[8]。整合素αvβ3抗体可以促进新生血管内皮细胞凋亡，从而阻断血管增生[9]。
RGD在增殖的血管内皮细胞、新生血管内皮细胞、成骨细胞、破骨细胞、激活的巨噬细胞、部分嗜中性粒细胞和某些肿瘤细胞表面（成神经细胞瘤、骨肉瘤、成胶质细胞瘤、乳腺癌等）均高表达，而在已存在的血管和正常组织中或在静止的没有激活的血管内皮细胞上几乎不表达[10]。RGD不仅在RA的滑膜细胞和软骨细胞中高表达，在RA骨损伤部位的破骨细胞中均可见RGD及整合素αvβ3的高表达[11]。RA的血管翳中的活化破骨细胞RGD与破骨细胞表面的整合素αvβ3结合以调节破骨细胞的骨再吸收，因而RGD在RA的发病进程中起着重要的作用[12]。
RGD可增强巨噬细胞释放IL-2、IL-12、γ干扰素等，并通过与整合素αvβ3和αvβ5相互作用，发挥细胞黏附、迁移和免疫调节等多种功能[13]。在RA患者炎症发生和组织修复过程中，活化的巨噬细胞、粒细胞、T淋巴细胞入侵滑膜细胞及关节软骨细胞可以促使RGD分泌增加。
另外，有许多促进血管增生的细胞因子，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、碱性成纤维细胞生长因子及TNF，是通过RGD与整合素αvβ3结合介导或协同促进血管增生的。研究发现整合素αvβ3介导的内皮细胞与细胞外基质之间的黏附对血管内皮生长因子受体2（vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR-2）的激活至关重要，整合素αvβ3协同强化了VEGF-A165引起的VEGFR-2的磷酸化及促有丝分裂作用，参与了VEGF-A165对VEGFR-2的完全激活[14]。研究同时发现，整合素αvβ3和VEGFR-2存在共同配体细胞黏附分子L1（CD171）的胞外域中的第六个免疫球蛋白（L1Ig6），即使缺乏外源性VEGF-A165，L1Ig6仍可使VEGFR-2磷酸化，表明VEGFR-2和整合素αvβ3存在着紧密的关系。
更进一步的研究发现，阻断RGD和整合素αvβ3结合可以抑制兔关节炎模型滑膜血管增生，缓解滑膜炎症[15]。口服整合素αvβ3拮抗剂可以预防和治疗大鼠佐剂性关节炎[16]。把含有RGD多肽序列的整合素αvβ3拮抗剂偶联到一个七肽上，形成异二聚体，可以促进血管内皮细胞凋亡，缓解小鼠胶原诱导性关节炎。相对于正常关节，整合素αvβ3可以高度选择性地归巢到炎症关节滑膜；整合素αvβ3拮抗剂造成滑膜血管内皮细胞选择性凋亡的程度与关节炎症缓解的程度呈正相关，提示整合素αvβ3拮抗剂可能通过抑制血管增生来达到治疗RA的作用。
RGD特异的细胞黏附功能域序列可与整合素αvβ3作用，从而促进细胞黏附和迁移，且RGD在骨质代谢及免疫系统中起着双重作用。因为RGD与RA病理过程的发生、发展和预后密切相关，RGD与整合素αvβ3结合将成为一个非常有吸引力的靶点。利用RGD多肽进行SPECT（SPECT/CT）显像或PET（PET/CT）显像，有望用于RA的早期诊断、活动性判断、疗效观察和预后判断，以及筛选RA的生物靶向治疗药物。
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自1984年Pierschbacher和Ruosluherici首次报道纤维蛋白原中含有的RGD序列为细胞的识别位点以来，RGD多肽作为潜在的示踪剂而成为研究热点。RGD是整合素αvβ3特异性结合的天然内源性配体，合成的外源性RGD多肽也能与整合素αvβ3特异性结合，并且可与体内含RGD模序的物质竞争结合。目前国内外已有多种放射性核素标记的RGD多肽及其衍生物作为SPECT和PET分子探针，与其他影像学手段，如X射线、MRI、99Tcm-MDP及18F-FDG相比，突出了更多靶向性的优势[17]，18F-低聚半乳糖-RGD、18F-AH111585（含有RGD模序）、99Tcm-maraciclatide（99Tcm-NC100692，含有RGD模序）等已先后被用于临床研究[4-5]。最近，99Tcm-3PRGD2作为新型的99Tcm标记的RGD环肽二聚体已经在多中心临床前肺癌研究中被证实是一种有效的整合素αvβ3受体显像剂[18]。
目前RGD显像已被初步应用于成神经细胞瘤、骨肉瘤、成胶质细胞瘤、乳腺癌和前列腺癌等患者中，无论对肿瘤的分子显像还是对肿瘤的放射靶向治疗都具有重要意义。Ma等[19]国内多中心研究小组将99Tcm-3PRGD2 SPECT显像成功应用于不同病理类型肺结节的鉴别诊断。因此在使用针对整合素αvβ3的肿瘤治疗药物之前，进行SPECT或PET显像是十分必要的。另外有研究报道整合素αvβ3特异性结合物能够用于心肌血管生成显像[20]；含RGD的多肽NC100692能用于小鼠后肢缺血后的血管生成显像[21]。最近Zhu等[22]对20例类风湿患者同时进行了68Ga-PRGD2和18F-FDG PET/CT显像，研究发现68Ga-PRGD2 PET/CT显像在αvβ3高表达部位的摄取较18F-FDG显像高，因此其在评价类风湿新生血管形成方面优于18F-FDG显像。笔者相信99Tcm-3PRGD2 SPECT显像在研究RA新生血管方面将会有很好的前景。
99Tcm-RGD显像在类风湿性关节炎血管形成早期诊断的初步探讨
Applications of 99Tcm-RGD for angiogenesis in early diagnosis of rheumatoid arthritis
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摘要: 滑膜血管翳形成是类风湿性关节炎（RA）最基本、最重要的病理表现，可导致软骨和骨破坏及关节重塑，最终导致关节畸形、功能丧失。其中，血管形成在血管翳的侵蚀和破坏过程中发挥了重要的作用，增强了血管翳的侵袭性，促进了软骨和骨破坏。血管形成从RA病程的早期便开始作用并贯穿整个病程。因而观察血管形成对于RA的早期诊断、活动期判断、疗效观察和预后判断均有重要意义。99Tcm标记精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）的多肽是一种能与整合素αvβ3受体有高度的选择性和亲和力，并能在体反映血管形成情况的显像剂。因而可以利用99Tcm-RGD SPECT观察RA的滑膜血管翳形成和发展过程及血管形成拮抗剂抑制RA血管形成的规律，从而为RA的生物治疗提供更多的理论依据并寻找到更多的新靶向治疗药物。Abstract: Synovial pannus formation is the most basic and important pathological manifestation for rheumatoid arthritis(RA). This manifestation can lead to the destruction of cartilage, bone, and joint, ultimately leading to joint deformity and loss of function. Angiogenesis plays an important role in the process of synovial pannus formation, as well as the erosion and destruction of the pannus. Angiogenesis enhances the invasiveness of the pannus and promotes destruction of bone and cartilage. Angiogenesis began early in and throughout the course of the disease. Thus, angiogenesis should be observed for early diagnosis of RA, judgment of active stage, and assessment of therapy and prognosis. To examine the change rule of RA angiogenesis, the development course and antagonists of angiogenesis should inhibit this process to determine a further theoretical basis and novel drugs for targeted therapy with 99Tcm labeled arginine-glycine-aspartic acid(Arg-Gly-Asp, RGD) peptides. These peptides demonstrate high selectivity and affinity with the integrin αvβ3 receptor and can show angiogenesis-imaging agents via SPECT imaging in the body.
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Key words:
- Arthritis, rheumatoid /
- Angiogenesis /
- RGD imagin
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