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神经和精神疾病严重影响着人类的健康和社会发展,精神分裂症对人体的功能损害大、病程缓慢、终身患病率高,精神分裂症的早期诊治成为21世纪的棘手难题之一。中枢N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methy-D-aspatrate receptor, NMDAR)属于离子型谷氨酸受体。NMDAR的过度激活引起兴奋性神经元持续去极化,导致Ca2+内流,胞内钙超载引起细胞死亡,这可能在神经疾病(如帕金森病、老年痴呆症、亨廷顿、疼痛、脑卒中等)及精神疾病(如精神分裂症、双向情感障碍等)的发生发展过程中发挥着重要的作用。研究表明NMDAR活性降低是引起精神分裂症的主要原因,因此通过核医学受体显像检测神经系统中特定区域的NMDAR的分布、数目(密度)和功能(亲和力)等变化,从分子水平上展现脑的生理、病理状态,对精神分裂症作出早期诊断,并用于观察病情进展、指导合理用药以及疗效评价和预后判断,具有重要的理论和实用价值。核医学脑受体显像有着其它研究手段无可替代的优势,是当今的热门研究和攻关课题。因为99mTc的放射性药物制备简单,价廉易得,能量(140KeV)、半衰期(6h)适中,99mTc作为医学示踪剂具有其它核素无法比拟的优越性。99mTc标记脑受体分子探针是核医学发展和研究的一个重要方向。目前有关99mTc标记NMDAR分子探针的研究,国内外仍处于空白。由于吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinine, PQQ)的特殊结构,可以同时作为电子的供体和受体参与各种反应,因此,我们选择PQQ作配体,与99mTc络合制备99mTc-PQQ作分子探针,研究观察由这类疾病引起的NMDAR密度的变化,并有助于阐明这些变化的病理机制。为研究99mTc-PQQ是否能作为一种潜在的NMDAR显像剂,PQQ是否有益于精神分裂症的诊断和治疗,故设计本实验,该研究国内外未见报道。本实验首次采用99mTc对PQQ进行标记,制备NMDAR分子探针,进行放射性受体结合分析,观察99mTc-PQQ体外稳定性、脂水分配系数、血浆蛋白结合率等生物学特性,并对其生物体内分布及初步药代动力学,急性毒性及体内外脑显像、精神分裂症模型及显像等进行研究,阐明相关的病理机制。PQQ锝标记是在还原剂氟化亚锡的作用下,以配体交换法用锝标记PQQ获得99mTc-PQQ,通过标记条件的优化探索,以纸层析和高效液相法测定其放化纯度,获得放射化学纯度在90%以上的99mTc-PQQ。体外稳定性实验显示,室温下放置6h后,99mTc-PQQ的放化纯度仍然大于90%。受体结合分析显示,标记化合物99mTc-PQQ与NMDAR能够特异性地结合,呈现单一饱和趋势。标记化合物99mTc-PQQ与NMDAR结合的平衡解离常数Kd为6.648μmol/L,最大结合容量Bmax为2.381 nmol/mg。利用NMDAR拮抗剂依布硒啉(ebselen, EB)和地卓西平(dizolcipine, MK-801)及多巴胺D2受体和σ受体拮抗剂氟哌啶醇作为抑制剂,与99mTc-PQQ进行竞争结合实验,结果显示EB和MK-801对99mTc-PQQ与NMDAR结合有不同程度的抑制作用,而氟哌啶醇则没有明显的抑制作用。实验显示,99mTc-PQQ与NMDAR的结合具有靶向性的特点。这为99mTc-PQQ能否成为NMDAR良好显像剂提供良好的证据。99mTc-PQQ体外与NMDAR具有一定的结合特异性和靶向性。脑受体显像剂还要具有良好的脂溶性、适宜的电性等,以便能够进入脑内发挥作用。实验结果表明99mTc-PQQ在正辛醇/水体系中的脂水分配系数lgP为-1.49±0.16；在pH7.4的磷酸盐/乙醇体系中呈带负电荷；四个剂量组的血浆蛋白结合率分别为6.02%、5.43%、6.15%和7.23%,不具有质量浓度依赖性；小鼠体内分布实验显示99mTc-PQQ体内分布以胃、肝、肾和肺最多,主要经过肝、肾代谢,脑部有一定摄取,NMDAR分布较多的海马、皮层和脑干摄取最多；血液动力学实验显示99mTc-PQQ的分布和消除符合二室模型,吸收半衰期是18.16min,组织半衰期为100.45min;脑部显影显示该放射性配体在海马和皮层有较高的浓集。急性毒性试验没有明显反应。建立MK-801诱导精神分裂症(schizophrenia, SZ)小鼠模型并进一步用于研究99mTc-PQQ。通过用0.6mg/kg腹腔注射地卓西平(MK-801)处理小鼠造成谷氨酸功能低下而诱导出类似SZ的动物模型。用药一次制作急性模型。用药7d,每天一次,制作亚慢性模型。检验小鼠模型的典型的行为学表现：高运动状态、刻板性动作和共济失调以明确小鼠模型的有效性。用0.9mg/kg抗精神病药物利培酮急性和亚慢性腹腔注射处理小鼠模型和正常小鼠作为对照研究。并研究不同剂量的PQQ、PQQ酯对急性和亚慢性SZ小鼠模型的干预作用,用18F-FDG PET及体内放射自显影技术进行评价。初步的研究表明99mTc-PQQ是一种潜在的NMDAR显像剂,有可能为精神分裂症的发病机理提供新的依据,也为今后的受体显像剂的研究提供了一定的方法和思路,为后续研究打下良好的基础。后续研究将对PQQ结构进行改造,研制系列类似物,以增加脂溶性提高进脑量为技术突破,研制出特异性更好的NMDAR显像剂。