專利名稱：測定pdh活性的方法和用于該方法中的成像介質(zhì)的制作方法
測定PDH活性的方法和用于該方法中的成像介質(zhì) 本發(fā)明涉及通過使用包括高度極化"C-丙酮酸鹽的成像介質(zhì)由"C-MR檢測法測定 PDH活性的方法和涉及用于該方法中的成像介質(zhì)。 在組織內(nèi)三磷酸腺苷(ATP)為復(fù)雜分子的合成提供能量和在肌肉中為收縮提供 能量。ATP從富含能量的底物如葡萄糖或長鏈脂肪酸的代謝產(chǎn)生的。在氧化組織如肌肉中 大部分的ATP是從進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的乙?；?CoA(乙酰基輔酶A)產(chǎn)生的，因此乙?；?CoA 的供應(yīng)是在氧化組織中ATP產(chǎn)生的關(guān)鍵性的決定因素。 乙?；?CoA是由脂肪酸的13 -氧化產(chǎn)生或通過糖酵解途徑的葡萄糖代謝作用所 產(chǎn)生。在控制從葡萄糖形成乙?；?CoA的速率上的關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶是丙酮酸脫氫酶(PDH)，后 者催化丙酮酸鹽氧化成乙?；?CoA和二氧化碳，伴隨有煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)還原 成它的還原形式(NADH)。因此，PDH是控制氧化糖酵解作用的速率和調(diào)節(jié)在碳水化合物和 類脂燃料(lipid fuel)的氧化之間的平衡的關(guān)鍵酶。 最近在PDH配合物的結(jié)構(gòu)和作用上再次引起人們的興趣，這歸因于以下認(rèn)識(shí)改 變的PDH配合物活性是在從相對不尋常的初級PDH缺乏到發(fā)病和死亡的主要起因如糖尿 病、饑餓性糖尿病(starvation,)、膿毒病和阿爾茨海默氏疾病的范圍內(nèi)的許多的人疾病的 特征。 PDH是完成丙酮酸鹽轉(zhuǎn)化成乙?；?CoA所需要的由幾個(gè)亞單元(包括三個(gè)酶活性 E1、E2和E3)的多個(gè)復(fù)制物組成的線粒體內(nèi)多酶復(fù)合物(Patel et al. ， FASEB J. 4， 1990， 3224-3233) 。 El催化二氧化碳從丙酮酸鹽的不可逆的損失；E2形成乙酰基-CoA和E3將 NAD還原成NADH。兩個(gè)附加的酶活性與該復(fù)合物有關(guān)能夠在三個(gè)絲氨酸殘基上使El磷酸 化的特定的激酶，和使該磷酸化逆轉(zhuǎn)的松散締合的特定磷酸酯酶。三個(gè)絲氨酸殘基的單個(gè) 的磷酸化使E1變成非活性的。處于其活性(脫去磷酸)狀態(tài)下的PDH的比例是由在激酶 (PDH激酶，PDHK)和磷酸酯酶的活性之間的平衡決定的。激酶的活性可以在體內(nèi)通過代謝 性底物如[NADH]/[NAD+]，[乙酰基-CoA] / [CoA]和[ATP]/[二磷酸腺苷(ADP)]的相對濃 度以及通過丙酮酸鹽本身的可利用性來調(diào)節(jié)。 PDH的反應(yīng)可使糖酵解作用、糖原異生和脂肪酸合成的代謝途徑與該檸檬酸循環(huán) 互聯(lián)。因此，PDH活性是通過各種的別構(gòu)劑(allostericeffector)和通過共價(jià)修飾來高度 調(diào)控的。 在疾病癥狀如1型和2型糖尿病中，類脂的氧化增加，伴隨有葡萄糖的利用的減 少，這會(huì)促進(jìn)高血糖。在1型和2型糖尿病中減少的葡萄糖利用與PDH活性的下降有關(guān)。另 外，降低了的PDH活性的再一個(gè)后果是丙酮酸鹽濃度的提高導(dǎo)致作為肝臟糖原異生的底物 的乳酸酯有提高的可利用性。因此可以合理地預(yù)計(jì)，提高PDH的活性可提高葡萄糖氧化的 速率和因此提高總的葡萄糖利用，同時(shí)減少肝葡萄糖排出量。 引起糖尿病的另一個(gè)因素是受損害的胰島素分泌，這已經(jīng)表明與在胰腺13細(xì)胞 中降低的PDH活性有關(guān)(Zhou et al. ， Diabetes 45， 1996， 580-586)。 葡萄糖的氧化能夠得到比脂肪酸的氧化更多的ATP/每摩爾的氧氣。在其中能量 需要超過能量供應(yīng)的病癥，如心臟衰竭和某些心肌病，心肌缺血，周圍性血管疾病(包括間歇性跛行)，腦缺血和再灌注，肌肉無力，高脂質(zhì)血癥，阿爾茨海默氏疾病和動(dòng)脈粥樣硬化 中，通過提高PDH活性使底物利用的平衡向著有利于葡萄糖代謝的方向位移可以預(yù)計(jì)會(huì)改 進(jìn)維持ATP水平和因此維持其功能的能力。 如前所述，糖尿病性的病癥應(yīng)該通過抑制糖原異生和促進(jìn)在周圍組織中的葡萄糖 清除而受益于PDH活化。支持這一建議的初步證據(jù)是通過使用二氯乙酸鹽(DCA)獲得的。 對于PDHK的、提供改進(jìn)的效力和特異性的新型小分子抑制劑的考察現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了多幾年。 從以上敘述可以清楚地知道，PDH活性的測定在某些病癥和疾病的診斷上起著關(guān) 鍵作用。此外，測定PDH活性在分析治療響應(yīng)(例如對于使用影響(即提升)PDH活性的藥 物所進(jìn)行的治療的響應(yīng))中和在影響PDH活性的藥物的藥物篩選中是重要的。
測定PDH活性的各種方法是已知的，它們能夠粗略地分成體外和體內(nèi)試驗(yàn)。
W0-A-2004/021000公開了能夠用于從處于活性狀態(tài)的患者樣品中免疫沉淀PDH 的為PDH特定的抗體。PDH的量和/或活性狀態(tài)能夠在免疫分析中在體外測定。
體外PDH活性試驗(yàn)進(jìn)一步公開在W0-A-99/62506中。這些分析方法是用分離的酶 所進(jìn)行的體外分析法(它包括費(fèi)時(shí)的制備如PCR分離和PDH激酶的克隆)或是需要原細(xì)胞 的分離的細(xì)胞分析法。 體內(nèi)PDH活性可以通過在體外分析法中通過組織樣品(例如肌肉組織或肝臟組
織)的取出來測定，該樣品按照在W0-A-99/62506中所述方法進(jìn)行萃取。萃取物的一部分用
從豬心臟制備的PDH磷酸酯酶進(jìn)行處理，未處理樣品的活性與由Stansbie等人，Biochem.
J. 154(1976) ，225的方法所制備的脫去磷酸的樣品的活性進(jìn)行比較。 因此仍然需要測定PDH活性(尤其體內(nèi)PDH活性)的新和改進(jìn)方法。 現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)，高度極化13C_丙酮酸鹽能夠用作利用13C_MR檢測法在體內(nèi)和體外測
定PDH活性的試劑。 如上所述，丙酮酸鹽是在檸檬酸循環(huán)中的前體且PDH催化丙酮酸鹽被氧化成乙酰 基-CoA和二氧化碳(CO》，后者與碳酸氫鹽(HC03—)處于快速平衡中。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，高度極化13C_丙酮酸鹽的代謝性轉(zhuǎn)化成它的代謝物高度極化13C_乳酸 鹽、高度極化13c-碳酸氫鹽(僅僅對于"Q-丙酮酸鹽，13(^,2-丙酮酸鹽，13(^,3-丙酮酸鹽或 "Cu,f丙酮酸鹽而言)和高度極化13C-丙氨酸的過程能夠用于使用MR來研究在人和非人 動(dòng)物體中的代謝過程。"Q-丙酮酸鹽在37t:的人全血中具有約42秒的Tl馳譽(yù)，然而，高度 極化13c-丙酮酸鹽轉(zhuǎn)化至高度極化13C-乳酸鹽、高度極化13C-碳酸氫鹽和高度極化13C-丙 氨酸的過程已經(jīng)被認(rèn)為是足夠快速的，從而允許從13c-丙酮酸鹽母體化合物和它的代謝物 的信號檢測。丙氨酸，碳酸氫鹽和乳酸鹽的量取決于所研究的組織的代謝狀態(tài)。高度極化 13C-乳酸鹽、高度極化13C-碳酸氫鹽和高度極化13C-丙氨酸的MR信號強(qiáng)度與這些化合物 的量和在檢測時(shí)保留的極化程度相關(guān)，因此通過監(jiān)測從高度極化13c-丙酮酸鹽至高度極化 13C-乳酸鹽、高度極化13C-碳酸氫鹽和高度極化13C-丙氨酸的轉(zhuǎn)化，有可能通過使用非侵入 的MR成像法或MR譜學(xué)研究在人體或非人動(dòng)物體中的體內(nèi)代謝過程。 進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)來源于不同的丙酮酸鹽代謝物的MR信號振幅將根據(jù)組織類型而改 變。由丙氨酸，乳酸鹽，碳酸氫鹽和丙酮酸鹽所形成的獨(dú)特的代謝峰圖案能夠用作所要考察 的組織的代謝狀態(tài)的指紋圖譜并且因此允許在健康組織和腫瘤組織之間的辨別。高度極化
413c-丙酮酸鹽用于腫瘤成像的用途_其中腫瘤組織顯示出高的代謝活性_已經(jīng)詳細(xì)地描述 在W0-A-2006/011810中。此外，高度極化13C-丙酮酸鹽用于心臟成像的用途已經(jīng)描述在W0-A-2006/054903中。 因此，在第一方面本發(fā)明提供一種通過使用包括高度極化13C_丙酮酸鹽的成像介 質(zhì)由13C_MR檢測法測定PDH活性的方法，其中檢測13C_碳酸氫鹽和任選地13C_丙酮酸鹽的 信號。 該術(shù)語"測定PDH活性"表示PDH活性的初始測量，其中包括初始速率的測量和速 率常數(shù)的測定。 該術(shù)語""C-MR檢測法"表示13C_MR成像或13C_MR譜學(xué)或聯(lián)合的13C_MR成像和 13C-MR譜學(xué)，即13C-MR光譜成像。該術(shù)語進(jìn)一步表示在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的13C-MR光譜成像。
該術(shù)語"成像介質(zhì)"表示包括高度極化13C_丙酮酸鹽作為MR活性劑即成像劑的液 體組合物。 用于本發(fā)明的方法中的成像介質(zhì)可用作體內(nèi)"C-MR檢測法的成像介質(zhì)，即在活的 人或非人動(dòng)物生物中。此外，用于本發(fā)明的方法中的成像介質(zhì)可用作體外"C-MR檢測法的 成像介質(zhì)，例如在細(xì)胞培養(yǎng)物、身體樣品(如血液或腦脊髓液)、體外的組織(例如從活組織 切片(biopsy)或離體器官獲得的體外組織)中，所有這些來源于人體或非人動(dòng)物體。
該術(shù)語"130丙酮酸鹽"表示富含同位素13C的13C_丙酮酸的鹽，即其中13C同位素 的量大于它的天然豐度。 用于本發(fā)明的方法中的高度極化"C-丙酮酸鹽的同位素富集度(isotopic enrichment)優(yōu)選是至少75%，更優(yōu)選至少80%和尤其優(yōu)選至少90% ，超過90%的同位素 富集度是最優(yōu)選的。理想地，該富集度是100%。用于本發(fā)明的方法中的"C-丙酮酸鹽必須 至少在Cl-位上同位素富集(在下文中表示13Cr丙酮酸鹽)，因?yàn)樗潜猁}的Cl-原 子，其屬于由丙酮酸鹽的PDH催化氧化所產(chǎn)生的二氧化碳(和因此碳酸氫鹽)的一部分。此 外，用于本發(fā)明的方法中的13C_丙酮酸鹽可以在Cl-和C2-位上(在下文中表示13(^,2-丙 酮酸鹽)，在該CI-和C3-位上(在下文中表示13(^3-丙酮酸鹽)或在Cl-、 C2-和C3-位 上(在下文中表示13(^2,3-丙酮酸鹽)同位素富集。只有在Cl-位上的同位素富集是優(yōu)選 的，因?yàn)?3Cr丙酮酸鹽容易生物利用并且在37°C的人全血中具有有利的高Tl馳譽(yù)(約42 秒)。 該術(shù)語"高度極化"和"極化"在下面可互換使用，并且表示超過O. 1%，更優(yōu)選超 過1%和最優(yōu)選超過10%的核極化水平。 極化的水平例如可通過在固體高度極化13C_丙酮酸鹽，例如通過13C_丙酮酸鹽的 動(dòng)態(tài)核極化(DNP)所獲得的固體高度極化"C-丙酮酸鹽中的固態(tài)"C-NMR測量法來測定。 固態(tài)"C-NMR測量法優(yōu)選由使用低偏轉(zhuǎn)角(flip angle)的簡單脈沖采集NMR序列(simple pulse-acquire NMRsequence)組成。在NMR譜中高度極化13C_丙酮酸鹽的信號強(qiáng)度與在 極化過程之前獲得的NMR譜中的"C-丙酮酸鹽的信號強(qiáng)度對比。極化的水平然后從極化之 前和之后的信號強(qiáng)度的比率計(jì)算。 同樣，溶解的高度極化13C_丙酮酸鹽的極化水平可通過液態(tài)NMR測量法來測定。 再次，溶解的高度極化13c-丙酮酸鹽的信號強(qiáng)度與已知組成的參比樣品例如液體丙酮酸或溶于水溶液中的丙酮酸鈉鹽的信號強(qiáng)度對比。極化的水平然后從高度極化"c-丙酮酸鹽和
已知的參比樣品的信號積分(integral)的比率計(jì)算，任選對于相對濃度進(jìn)行矯正。該極化 也能夠通過與在高度極化逐漸消逝之后相同13c-丙酮酸鹽樣品的熱平衡信號對比來測定。 NMR活性13C_核的高度極化可通過不同方法來實(shí)現(xiàn)，這些方法例如已描述 在W0-A-98/30918, WO-A-99/24080和WO-A-99/35508中，這些文獻(xiàn)被引入這里供參考 并且高度極化方法是從惰性氣體(noble gas)的極化轉(zhuǎn)移，"強(qiáng)力"，自旋冷卻(spin refrigeration)，仲氫方法和動(dòng)態(tài)核極化(DNP)。 為了獲得高度極化13C_丙酮酸鹽，優(yōu)選的是直接極化13C_丙酮酸鹽或極化13C_丙 酮酸并將極化的13c-丙酮酸轉(zhuǎn)化成極化13C_丙酮酸鹽，例如通過用堿中和。
獲得高度極化13C_丙酮酸鹽的一個(gè)合適途徑是從高度極化惰性氣體的極化轉(zhuǎn)移 法，后者已描述在W0-A-98/30918。具有非零的核自旋的惰性氣體能夠通過圓形地偏振光 (polarised light)的使用來高度極化。高度極化惰性氣體，優(yōu)選He或Xe，或此類氣體的 混合物，可用于進(jìn)行13c-核的高度極化。該高度極化氣體可以處于氣相中，它可溶于液體/ 溶劑中，或高度極化氣體本身可以用作溶劑。另外地，氣體可以冷凝到冷卻了的固體表面上
并且以這一形式使用，或讓其升華。高度極化氣體與"c-丙酮酸鹽或"c-丙酮酸的均質(zhì)混
合是優(yōu)選的。因此，如果13c-丙酮酸被極化，它在室溫下是液體，則該高度極化的氣體優(yōu)選 溶于液體/溶劑中或用作溶劑。如果13c丙酮酸鹽被極化，則高度極化氣體優(yōu)選溶于液體/ 溶劑中，該液體/溶劑也溶解丙酮酸鹽。 獲得高度極化13C_丙酮酸鹽的另一個(gè)合適途徑是通過在非常低的溫度和高(電) 磁場(field)下的熱力學(xué)平衡使"C-核發(fā)生極化。與NMR波譜儀的工作磁場(operating field)和溫度相比較，通過使用非常高的磁場和非常低的溫度(強(qiáng)力)進(jìn)行高度極化。所 使用的磁場強(qiáng)度應(yīng)該盡可能高，適宜地高于1T，優(yōu)選高于5T，更優(yōu)選15T或更高和尤其優(yōu)選 20T或更高。溫度應(yīng)該是極低的，例如4. 2K或更低，優(yōu)選1. 5K或更低，更優(yōu)選1. 0K或更低， 尤其優(yōu)選100mK或更低。 獲得高度極化"C-丙酮酸鹽的另一個(gè)合適途徑是自旋冷卻方法。這一方法覆蓋了 利用自旋冷卻極化的固體化合物或體系的自旋極化。該體系用合適的結(jié)晶性順磁性物質(zhì)如 具有三階或更高階的對稱軸的Ni、鑭系元素或錒系元素離子摻雜或與其均質(zhì)混合。因?yàn)?不施加共振激發(fā)磁場，該儀表配置比DNP所需要的更簡單，無需均勻磁場。該方法是通過沿 著與磁場方向垂直的軸以物理方式旋轉(zhuǎn)該樣品來進(jìn)行的。這一方法的前提條件是該順磁性 物質(zhì)具有高度各向異性g-因數(shù)。作為樣品旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，電子順磁共振與核自旋相接觸，導(dǎo) 致核自旋溫度的下降。進(jìn)行樣品旋轉(zhuǎn)，直至核自旋極化達(dá)到新的平衡為止。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，DNP (動(dòng)態(tài)核極化)用來獲得高度極化13C_丙酮酸鹽。在DNP 中，在需要極化的化合物中MR活性核的極化是通過極化劑或所謂的DNP齊U，包括未成對電 子的化合物，來進(jìn)行的。在DNP過程中，提供能量，通常是微波輻射的形式，該能量最初激發(fā) DNP劑。在衰減到基態(tài)之后，將會(huì)有從DNP劑的未成對電子到需要極化的化合物的NMR活性 核(例如到"c-丙酮酸鹽中的"c核)的極化轉(zhuǎn)移。 一般，中等或高的磁場和極低的溫度用 于DNP方法，例如通過在液氦中和在約1T或1T以上的磁場中進(jìn)行DNP方法。另外地，可以 使用中等的磁場和任何的溫度，在該磁場和溫度下實(shí)現(xiàn)足夠的極化增強(qiáng)。DNP技術(shù)例如進(jìn)一 步描述在W0-A-98/58272和在W0-A-01/96895中，兩篇文獻(xiàn)被引入這里供參考。
為了由DNP方法將該化合物極化，制備需要極化的化合物與DNP劑的混合物("樣 品")，它被冷凍和作為固體插入到DNP極化器中進(jìn)行極化，或它作為液體被插入到DNP極化 器中并在該極化器內(nèi)冷凍(歸因于極低的環(huán)境溫度)。在極化之后，冷凍的固體高度極化 樣品通過熔化該樣品或通過將該樣品溶解在合適的溶解介質(zhì)中被快速地轉(zhuǎn)變成液態(tài)。溶解 是優(yōu)選的和冷凍高度極化樣品的溶解方法和合適的設(shè)備因此詳細(xì)地描述在W0-A-02/37132 中。熔化方法和熔化用的合適設(shè)備例如描述在W0-A-02/36005中。 為了在需要極化的化合物中獲得高極化水平，該化合物和DNP劑需要在DNP過程 中密切接觸。如果在冷凍或冷卻時(shí)樣品結(jié)晶，則情況不是這樣的。為了避免結(jié)晶，玻璃形成 體需要存在于樣品中或化合物需要為極化進(jìn)行選擇，它在冷凍時(shí)不結(jié)晶而是形成玻璃。
如前所述，13C_丙酮酸或13C_丙酮酸鹽是獲得高度極化13C_丙酮酸鹽的合適起始 原料。 同位素富集的"C-丙酮酸鹽是可從市場上買得到的，例如作為"C-丙酮酸鈉鹽。 另外地，它可按照S. Anker， J. Biol. Chem 176， 1948， 133-1335所述方法來合成。
"C「丙酮酸的幾種合成方法是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。簡單地說，Seebach et al.， Journal of Organic Chemistry 40 (2) ， 1975， 231-237描述了依賴于含羰基的起始原料如 S，S-縮醛，例如1，3-二硫雜環(huán)己烷或2-甲基-l，3-二硫雜環(huán)己烷的保護(hù)和活化的合成路 線。二嚷烷是金屬化的并且與含甲基的化合物和/或130)2進(jìn)行反應(yīng)。通過使用在這一參考 文獻(xiàn)中列出的合適的同位素富集的"C-組分，有可能獲得"C「丙酮酸鹽或"Cu-丙酮酸鹽。 該羰基官能團(tuán)隨后通過文獻(xiàn)中描述的普通方法的使用來釋放。不同的合成路線從乙酸開 始，它首先被轉(zhuǎn)化成乙酰溴和然后與Cu13CN反應(yīng)。所獲得的腈經(jīng)由酰胺被轉(zhuǎn)化成丙酮酸(參 見例如S.H. Anker et al. ， J. Biol. Chem. 176 (1948) ， 1333或J. E. Thirkettle， ChemCommun. (1997) ， 1025)。此外，13C-丙酮酸可以通過將商購13C-丙酮酸鈉鹽質(zhì)子化來獲得，例如通過 描述在US 6， 232， 497中的方法或通過描述在W0-A-2006/038811中的方法。
13C_丙酮酸通過DNP所進(jìn)行的高度極化已詳細(xì)描述在W0-A1-2006/011809中，它 被引入這里供參考。簡短地,C-丙酮酸可以直接用于DNP，因?yàn)楫?dāng)冷凍時(shí)它形成玻璃。在 DNP后，冷凍的高度極化13C-丙酮酸需要溶解和中和，即轉(zhuǎn)化成13C-丙酮酸鹽。對于轉(zhuǎn)化， 需要強(qiáng)堿。此外，因?yàn)?C-丙酮酸是強(qiáng)酸，需要選擇在這一強(qiáng)酸中穩(wěn)定的DNP劑。優(yōu)選的堿 是氫氧化鈉且高度極化13c-丙酮酸用氫氧化鈉的轉(zhuǎn)化會(huì)得到高度極化13C-丙酮酸鈉鹽，后 者是用于成像介質(zhì)的優(yōu)選的13C_丙酮酸鹽，該介質(zhì)用于體內(nèi)MR成像和/或波譜學(xué)，即針對 活的人或非人動(dòng)物進(jìn)行的MR成像和/或譜學(xué)。 另外地，130丙酮酸鹽，即13C_丙酮酸的鹽能夠用于DNP。優(yōu)選的鹽是包括選自于 NH4+、 K+、 Rb+、 Cs+、 Ca2+、 Sr2+和Ba2+中的無機(jī)陽離子，優(yōu)選NH4+、 K+、 Rb+或Cs+，更優(yōu)選K+、 Rb+、 Cs+和最優(yōu)選Cs+，的那些13C-丙酮酸鹽，已詳細(xì)描述在W0-A2-2007/111515中并且被弓|入這 里供參考。這些優(yōu)選的"C-丙酮酸鹽的合成同樣已公開在W0-A2-2007/111515中。如果該 高度極化13C_丙酮酸鹽用于供體內(nèi)MR成像和/或譜學(xué)分析用的成像介質(zhì)，則優(yōu)選的是讓選 自NH4+、 K+、 Rb+、 Cs+、 Ca2+、 Sr2+和Ba2+中的無機(jī)陽離子被生理上很好容忍的陽離子如Na+或 葡甲胺所交換。這可通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法如陽離子交換柱的使用來進(jìn)行。
進(jìn)一步優(yōu)選的鹽是有機(jī)胺或氨基化合物的13C_丙酮酸鹽，優(yōu)選TRIS-13Cr丙酮酸 鹽或葡甲胺-"Q-丙酮酸鹽，這些已詳細(xì)地描述在W0-A2-2007/069909中并且引入這里供
7參考。這些優(yōu)選的13C-丙酮酸鹽的合成同樣已公開在W0-A2-2007/069909中。
如果用于本發(fā)明的方法中的高度極化"C-丙酮酸鹽是通過DNP獲得的，則包括 13C_丙酮酸或13C_丙酮酸鹽和DNP劑的需要極化的樣品可進(jìn)一步包括順磁性金屬離子。順 磁性金屬離子在需要被DNP極化的組合物中的存在已發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致在13C-丙酮酸/13C-丙酮酸 鹽中提高的極化水平，這已詳細(xì)描述在W0-A2-2007/064226中，該文獻(xiàn)被引入這里供參考。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，用于本發(fā)明的方法中的成像介質(zhì)包括高度極化"C-丙酮 酸鹽和蘋果酸鹽。因此，在第二方面本發(fā)明提供一種通過使用包括蘋果酸鹽和高度極化 "C-丙酮酸鹽的成像介質(zhì)由"C-MR檢測法測定PDH活性的方法，其中檢測"C-碳酸氫鹽和
任選的"c-丙酮酸鹽的信號。 在本發(fā)明的背景中，術(shù)語"蘋果酸鹽"表示蘋果酸的鹽。該蘋果酸鹽是非高度極化 的。 蘋果酸鹽適宜在極化過程之后被添加到該高度極化13C_丙酮酸鹽中。幾種添加蘋
果酸鹽的方式都是可能的。當(dāng)該極化方法得到包括高度極化13c-丙酮酸鹽的液體組合物
時(shí)，該蘋果酸鹽可以溶于該液體組合物中或由蘋果酸鹽在合適溶劑中形成的溶液中，優(yōu)選
水性載體可以被添加到該液體組合物中。如果該極化方法得到包括高度極化13c-丙酮酸鹽
或"C-丙酮酸的固體組合物，例如當(dāng)已經(jīng)使用DNP時(shí)，則蘋果酸鹽可以被添加到和溶于用于 溶解該固體組合物溶解介質(zhì)中。例如，被DNP方法極化的13C_丙酮酸鹽可以溶于水性載體 如含有蘋果酸鹽的水或緩沖溶液中，或者被DNP方法極化的13C_丙酮酸可以溶于含有用以 將丙酮酸轉(zhuǎn)化成丙酮酸鹽的堿和蘋果酸鹽的溶解介質(zhì)中。另外地，蘋果酸鹽可以被添加到 最終的液體組合物中，即添加到在溶解/熔化之后的液體組合物中后，或添加到在除去DNP 劑和/或任選的順磁性金屬離子之后的液體組合物中。再次，該蘋果酸鹽可以作為固體被 添加到該液體組合物中或優(yōu)選溶于合適的溶劑中，例如水性載體如水或緩沖溶液。為了促 進(jìn)該蘋果酸鹽的溶解，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的幾種方式，如攪動(dòng)，攪拌，渦流或超聲波 處理。然而，比較快速且不需要混合設(shè)備或幫助與液體組合物接觸的方法是優(yōu)選的。
適宜地，蘋果酸鹽以蘋果酸或蘋果酸鹽(優(yōu)選蘋果酸鈉)的形式添加。在用于本
發(fā)明的方法中的成像介質(zhì)中高度極化"c-丙酮酸鹽和蘋果酸鹽的濃度是大約相等的，或蘋
果酸鹽是以比"C-丙酮酸鹽更低或更高的濃度存在。如果例如該成像介質(zhì)含有x M"C-丙 酮酸鹽，則它含有x M或約x M或更低的蘋果酸鹽，但優(yōu)選不低于xM的十分之一的蘋果酸 鹽或更多的蘋果酸鹽，但優(yōu)選不超過三倍x M蘋果酸鹽。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在用于本發(fā)
明的方法中的成像介質(zhì)中蘋果酸鹽的濃度大約等于或等于高度極化13c-丙酮酸鹽的濃度。
該術(shù)語"大約相等的濃度"表示蘋果酸鹽濃度，其是13C_丙酮酸鹽的濃度的+/-30 % ，優(yōu)選 +/-20%，更優(yōu)選+/-10%。 通過使用包括蘋果酸鹽和高度極化13C_丙酮酸鹽的成像介質(zhì)，能夠確定PDH調(diào)節(jié) 的性質(zhì)。PDH通量(flux)能夠通過酶復(fù)合物被PDK的失活來抑制，如前面所討論，或也可以 瞬間通過終產(chǎn)物抑制來抑制。增大的NADH/NAD+或乙酰基CoA/CoA比率已經(jīng)表明減少PDH 媒介(mediated)的丙酮酸鹽氧化，以及使乙?；鵆oA引入到克雷伯氏(Krebs)循環(huán)中的丁 酮二酸鹽可利用性是線粒體內(nèi)(intramitochondrial)乙酰基CoA濃度的基本決定因素。蘋 果酸鹽是葡萄糖的氧化新陳代謝的中間體，并且經(jīng)由補(bǔ)缺(an即lerotic)途徑作為丁酮二 酸鹽進(jìn)入克雷伯氏循環(huán)中以提高總的碳通量。不希望受這一假設(shè)的束縛，我們假定通過施
8用包括蘋果酸鹽和高度極化13C_丙酮酸鹽的成像介質(zhì)，對于PDH發(fā)生的終產(chǎn)物抑制的程度 能夠被抑制，并且對于高PDH活性的情況，可提高通過該酶復(fù)合物的丙酮酸鹽通量，這能夠 由本發(fā)明的方法測定。在低PDH活性的情況下，我們設(shè)想終產(chǎn)物抑制是不太重要的，并且在 成像介質(zhì)中存在的蘋果酸鹽不影響通過酶復(fù)合物的丙酮酸鹽通量，它能夠由本發(fā)明的方法 在又一個(gè)實(shí)施方案中，蘋果酸鹽不存在于成像介質(zhì)本身中，但在用于本發(fā)明的方 法中的成像介質(zhì)的施用之前被施用于所要研究的受試體，即活的人或非人動(dòng)物、細(xì)胞培養(yǎng) 物、身體樣品如血樣，體外組織如從活體檢查獲得的組織或離體器官。 正如前面所述，根據(jù)本發(fā)明的方法的成像介質(zhì)可用作由"C-MR檢測法進(jìn)行的體 內(nèi)PDH活性測定的成像介質(zhì)，即用于活的人或非人動(dòng)物生物。為此目的，該成像介質(zhì)是作 為組合物提供的，該組合物適合于被施用于活的人體或非人動(dòng)物體。該成像介質(zhì)除包括 MR活性劑13C_丙酮酸鹽外，優(yōu)選還包括水性載體，優(yōu)選生理上可容忍的和藥物學(xué)上可接 受的水性載體如水，緩沖溶液或鹽水。該成像介質(zhì)可以進(jìn)一步包括普通的藥物或獸醫(yī)藥 (veterinary)載體或賦形劑，例如配制助劑如在人醫(yī)學(xué)或獸醫(yī)學(xué)中的診斷組合物所常用的 那些。 此外，根據(jù)本發(fā)明的方法的成像介質(zhì)可用作由"C-MR檢測法進(jìn)行的體外PDH活性 測定的成像介質(zhì)，即用于細(xì)胞培養(yǎng)物、身體樣品如血樣、體外組織如活體檢查組織或離體器 官。為此目的，提供作為組合物的成像介質(zhì)，該組合物適合被添加到例如細(xì)胞培養(yǎng)物、血樣、 體外組織如活體檢查組織或離體器官。該成像介質(zhì)除包括MR活性劑13C_丙酮酸鹽外優(yōu)選 還包括溶劑，該溶劑與體外細(xì)胞或組織分析物(tissueassay)相容并用于該體外細(xì)胞或組 織分析物中，例如DMSO或甲醇或包括水性載體和非水性溶劑的溶劑混合物，例如DMSO與水 或緩沖溶液的混合物、或甲醇與水或緩沖溶液的混合物。本領(lǐng)域中技術(shù)人員可清楚地知道， 藥物學(xué)上可接受的載體、賦形劑和配制助劑可存在于此類成像介質(zhì)中，但是對于該目的不 是要求的。 如果用于本發(fā)明的方法中的成像介質(zhì)用于PDH活性的體內(nèi)測定，即用于活的人或 非人動(dòng)物體，則該成像介質(zhì)優(yōu)選經(jīng)由胃腸外途徑(優(yōu)選靜脈內(nèi)途徑)被施用于該身體。一 般，被研究的身體位于MR磁體中。專用的"C-MRRF-線圈經(jīng)過定位以覆蓋所研究的區(qū)域。成 像介質(zhì)的準(zhǔn)確劑量和濃度取決于許多因素，如毒性和給藥途徑。適宜地，該成像介質(zhì)是以至 多l(xiāng)mmol丙酮酸鹽/每kg體重，優(yōu)選0. 01-0. 5mmol/kg，更優(yōu)選0. 1-0. 3mmol/kg，的濃度給 藥。在給藥后的低于400秒，優(yōu)選低于120秒，更優(yōu)選在給藥后的低于60秒，施加MR成像 序列，優(yōu)選以聯(lián)合的頻率和空間選擇途徑為所研究的體積(volume)編碼的一種成像序列。 施加MR序列的準(zhǔn)確時(shí)間高度取決于所研究的體積和種類(species)。 如果用于本發(fā)明的方法中的成像介質(zhì)被用于PDH活性的體外測定，則該成像介質(zhì) 是按13C_丙酮酸鹽計(jì)的lmM至100mM，更優(yōu)選20mM到90mM和最優(yōu)選按13C_丙酮酸鹽計(jì)的 40-80mM。 PDH活性能夠根據(jù)本發(fā)明的方法通過檢測13C_碳酸氫鹽信號和任選的13C_丙酮酸 鹽信號來測定。該測定是以下列反應(yīng)為基礎(chǔ)的，該反應(yīng)對于"Q-丙酮酸鹽來舉例說明；*表 示13C_標(biāo)記
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反應(yīng)路線1 根據(jù)反應(yīng)路線l，降低的PDH活性本身通過減少的二氧化碳產(chǎn)生量和因此減少的 13C_碳酸氫鹽信號來顯示。在生理的pH下該C02/碳酸氫鹽平衡向著碳酸氫鹽位移。
在本發(fā)明的背景中的術(shù)語"信號"是指在"C-MR譜中各個(gè)峰的相對于嗞咅的MR信 號振幅或積分或峰面積，其表示13c-碳酸氫鹽和任選的13C_丙酮酸鹽。在優(yōu)選的實(shí)施方案 中，該信號是峰面積。 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，檢測"C-碳酸氫鹽和"C-丙酮酸鹽的信號。 在本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施方案中,C-碳酸氫鹽和任選的"C-丙酮酸鹽的上述
信號用于產(chǎn)生代謝性分布圖，后者是PDH活性的指標(biāo)。如果本發(fā)明的方法在體內(nèi)進(jìn)行，即
在活的人或非人動(dòng)物中進(jìn)行，則代謝性分布圖可以從全身得到，例如通過全身的體內(nèi)"C-MR
檢測法獲得。另外地，該代謝性分布圖是從所研究的區(qū)域或體積產(chǎn)生的，即人體或非人動(dòng)物
體的某個(gè)組織、器官或一部分產(chǎn)生的。 在本發(fā)明的方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,C-碳酸氫鹽和任選的"C-丙酮酸鹽 的上述信號用于產(chǎn)生在細(xì)胞培養(yǎng)物中的細(xì)胞的、身體樣品如血樣的、體外組織如活體檢查 組織的或來源于人或非人動(dòng)物身體的離體器官的代謝分布圖。該代謝分布圖然后通過體外 13C_MR檢測法產(chǎn)生。 因此在優(yōu)選的實(shí)施方案中，提供通過使用包括高度極化"C-丙酮酸鹽的成像介質(zhì) 由13C_MR檢測法測定PDH活性的方法，其中檢測13C_碳酸氫鹽和任選的13C_丙酮酸鹽的信 號，和其中該信號用于產(chǎn)生代謝分布圖。 在優(yōu)選的實(shí)施方案中,C-碳酸氫鹽和"C-丙酮酸鹽的信號用于產(chǎn)生代謝分布圖。
在一個(gè)實(shí)施方案中,C-碳酸氫鹽和任選的"C-丙酮酸鹽的光譜信號強(qiáng)度用于產(chǎn)
生代謝分布圖。在另一個(gè)實(shí)施方案中,c-碳酸氫鹽和任選的"c-丙酮酸鹽的光譜信號積 分用于產(chǎn)生代謝分布圖。在另一個(gè)實(shí)施方案中，來自"c-碳酸氫鹽和任選的"c-丙酮酸鹽 的各單獨(dú)圖像的信號強(qiáng)度用于產(chǎn)生代謝分布圖。在又一個(gè)實(shí)施方案中,c-碳酸氫鹽和任 選的13c-丙酮酸鹽的信號強(qiáng)度是在兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間點(diǎn)上獲得的，以計(jì)算13c-碳酸氫鹽和任 選的13c-丙酮酸鹽的變化速率。 在另一個(gè)實(shí)施方案中該代謝分布圖包括13C_碳酸氫鹽和任選的13C_丙酮酸鹽的 已處理信號數(shù)據(jù)或通過使用該數(shù)據(jù)產(chǎn)生，例如信號的比率、矯正的信號、或從多個(gè)MR檢測 的信號圖案即波譜或圖像推算的動(dòng)態(tài)或代謝速率系數(shù)信息。因此，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，矯正的"c-碳酸氫鹽信號，即"c-碳酸氫鹽相對"c-丙酮酸鹽信號，包括在代謝分布圖中或
用于產(chǎn)生代謝分布圖。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，矯正"c-碳酸氫鹽相對于總"c-碳信
號被包括在代謝分布圖中或用于產(chǎn)生該代謝分布圖，其中總"c-碳信號是"c-碳酸氫鹽和 "c-丙酮酸鹽的信號的總和。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中,c-碳酸氫鹽與"c-丙酮酸鹽的比率
被包括在該代謝分布圖中或用于產(chǎn)生該代謝分布圖。 在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施方案中產(chǎn)生的代謝分布圖是所考察的身體、身體 的部分、細(xì)胞、組織、身體樣品等等的PDH活性的指標(biāo)，并且所獲得的信息可用于后續(xù)步驟 中滿足各種目的的需要。 這些目的中的一個(gè)可以是改變PDH活性的化合物(優(yōu)選提升PDH活性的化合物) 的評價(jià)。提升PDH活性的化合物可以潛在地在與葡萄糖利用方面的病癥如糖尿病、肥胖病 (Curto等人，Int. J. Obes. 21， 1997， 1137-1142)和乳酸血癥(lactic acidaemia)相關(guān)的疾 病的治療中具有價(jià)值。另外，此類化合物可以預(yù)期在富含能量的底物輸送到組織中的供應(yīng) 受到限制的疾病中有用處，如周圍性血管疾病(包括間歇性跛行)、心臟衰竭和某些心臟肌 病、肌肉無力、高脂血癥和動(dòng)脈粥樣硬化癥(Stacpoole et al. ， N. Engl. J. Med. 298， 1978， 526-530)?；罨疨DH的化合物也可用于治療阿爾茨海默氏疾病(Gibson et al. ，J. Neural. Tra固.105， 1998,855-870)。 在一個(gè)實(shí)施方案中，體外進(jìn)行本發(fā)明的方法，和所獲得的信息用于例如在藥物發(fā) 現(xiàn)和/或篩選過程中分析可改變PDH活性的潛在藥物的效力。在該實(shí)施方案中，本發(fā)明的 方法可以在合適的細(xì)胞培養(yǎng)物或組織中進(jìn)行。該細(xì)胞或組織與潛在藥物接觸，然后根據(jù)本 發(fā)明的方法由"C-MR檢測法測定PDH活性。與潛在藥物的效力有關(guān)的信息可通過將已治療 的細(xì)胞或組織的PDH活性與未治療的細(xì)胞或組織的PDH活性相比較而獲得。另外地，PDH 活性的變化可通過測定在治療之前和之后細(xì)胞或組織的PDH活性來測定。該藥物效力評價(jià) 可以在例如微量培養(yǎng)板上進(jìn)行，它允許各種潛在藥物和/或各種劑量的潛在藥物的平行試 驗(yàn)，并因此使得它適合于高通過量篩選。 在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法是在體內(nèi)進(jìn)行，和所獲得的信息用于分析在 體內(nèi)改變PDH活性的潛在藥物的效力。在該實(shí)施方案中，例如在試驗(yàn)用動(dòng)物中或在臨床試 驗(yàn)中的志愿者中進(jìn)行本發(fā)明的方法。對試驗(yàn)用動(dòng)物或志愿者施用該潛在藥物，然后根據(jù)本 發(fā)明的方法由"C-MR檢測法測定PDH活性。與潛在藥物的效力有關(guān)的信息可通過測定在治 療之前和之后PDH活性的變化來獲得，例如經(jīng)過采用反復(fù)治療的某個(gè)時(shí)間段。該藥物效力 評價(jià)可以在預(yù)臨床研究(試驗(yàn)用動(dòng)物)或在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行。 在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法是在體內(nèi)或體外進(jìn)行，和所獲得的信息用于 分析對治療的響應(yīng)和/或測定在處于疾病狀態(tài)的患者中為了他(它)們的疾病進(jìn)行治療的 治療效力。如果例如患有糖尿病的患者用預(yù)期提升PDH活性的抗糖尿病藥物治療，則根據(jù) 本發(fā)明的方法能夠測定PDH活性。適宜地，PDH活性是在開始用該抗糖尿病的藥物治療之 前和之后(例如經(jīng)過某一段時(shí)間)由本發(fā)明的方法測定的。通過將初始PDH活性與在治 療過程中和治療之后的PDH活性相比較，有可能分析該抗糖尿病藥物是否對于PDH活性完 全地顯示出任何積極的效果，和如果這樣的話在一定的程度上顯示出任何積極的效果。為 了對于上述目的在體外進(jìn)行本發(fā)明的方法，當(dāng)然要求從需要治療的患者可獲得的合適的樣 品，例如組織樣品或身體樣品如血樣。
如前面所述，由本發(fā)明的方法獲得的信息可因?yàn)楦鞣N目的而用于后續(xù)步驟中。
另一個(gè)目的是深入了解疾病狀態(tài)，即鑒定處于危險(xiǎn)之中的患者、疾病的早期檢測、 疾病進(jìn)展的評價(jià)、與疾病相關(guān)的嚴(yán)重性和并發(fā)癥。 因此，在一個(gè)實(shí)施方案中在體內(nèi)或體外進(jìn)行本發(fā)明的方法并且所獲得的信息用 于鑒定處于發(fā)展疾病的危險(xiǎn)之中的患者和/或鑒定需要采取預(yù)防措施以避免疾病發(fā)展的 候選者。2型糖尿病的診斷常常被延誤，直到出現(xiàn)并發(fā)癥為止(Harris et al. ， Diabetes Metab. Res. Rev. 16， 2001， 230-236)。早期治療可防止大部分的災(zāi)難性并發(fā)癥中的部分，但 是因?yàn)橹委?型糖尿病的當(dāng)前方法仍然是不夠的，因此預(yù)防是更加優(yōu)選的。鑒定處于危險(xiǎn) 之中的患者和/或需要采取預(yù)防措施如生活方式改變(包括低脂肪、低熱值的飲食和體育 活動(dòng))的候選者的最佳途徑仍然需要確定。通常的途徑包括葡萄糖耐量試驗(yàn)和空腹血糖測 量，然而處于危險(xiǎn)之中的患者仍然不是高血糖的(hyperglycaemic)并且因此無法由這些 試驗(yàn)鑒定。因此有益的是有一種方法，該方法可用于鑒定處于發(fā)展2型糖尿病的危險(xiǎn)之中 的患者和鑒定需要采取預(yù)防措施的候選者。本發(fā)明的方法可提供必要的信息來進(jìn)行該鑒 定。在這一實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法可用于測定在第一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的初始PDH活性以及在 一定的頻率(例如半年或每年)經(jīng)過一段的時(shí)間進(jìn)行后續(xù)PDH活性測定。能夠預(yù)期，PDH活 性的下降將表明發(fā)展2型糖尿病進(jìn)程的增大風(fēng)險(xiǎn)，并且該下降率能夠由醫(yī)生決定預(yù)防措施 和/或治療的開始。此外，隨著時(shí)間的推移PDH活性的測定的結(jié)果將與葡萄糖耐量試驗(yàn)和 空腹血糖測量的結(jié)果相結(jié)合，相結(jié)合的結(jié)果可用于針對預(yù)防措施和/或治療作出決定。為 了對于上述目的在體外進(jìn)行本發(fā)明的方法，當(dāng)然要求從需要治療的患者可獲得的合適的樣 品，例如組織樣品或身體樣品如血樣。 在另一個(gè)實(shí)施方案中在體內(nèi)或體外進(jìn)行本發(fā)明的方法，并且所獲得的信息用于疾 病的早期檢測。對于幾種神經(jīng)退行性疾病(包括阿爾茨海默氏疾病在內(nèi))，已經(jīng)報(bào)道了下降 的PDH活性。對于阿爾茨海默氏疾病，這一效果是腦的某些區(qū)域所特定的并且在頂葉和顳 葉(parietal andtemporal lobes)中是最顯著的。該神經(jīng)變性疾病的早期診斷將允許早期 介入。本發(fā)明的方法可提供必要的信息來進(jìn)行該早期診斷。在這一實(shí)施方案中，本發(fā)明的 方法可用于測定初始PDH活性并將其與正常PDH活性(例如在健康主體中的PDH活性)相 比較，或用于測定在已知受到某些神經(jīng)變性疾病影響的腦的某些區(qū)域中的初始PDH活性， 并將其與在已知未受到該疾病影響的腦的區(qū)域中的PDH活性相比較。PDH活性優(yōu)選與例如 阿爾茨海默氏疾病的其它臨床標(biāo)記(clinical marker)和/或癥狀特征相結(jié)合使用，以便 用于早期診斷。為了對于上述目的在體外進(jìn)行本發(fā)明的方法，當(dāng)然要求從需要治療的患者 可獲得的合適的樣品，例如腦脊髓液。 在又一個(gè)實(shí)施方案中在體內(nèi)或體外進(jìn)行本發(fā)明的方法并且所獲得的信息用于監(jiān) 測疾病的進(jìn)展。這對于其中疾病還沒有進(jìn)展到指明或建議治療的水平時(shí)的那些疾病或病癥 是有用的，例如因?yàn)榕c該治療相關(guān)的嚴(yán)重的副作用。在這樣的條件下作用的選擇是"警惕等 待"的，即患者被嚴(yán)密監(jiān)測疾病進(jìn)展和惡化的早期檢測。在這一實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法 可用于測定初始PDH活性并且以一定的頻率經(jīng)過一段時(shí)間進(jìn)行后續(xù)PDH活性測定。能夠預(yù) 期，PDH活性的下降將表明疾病的發(fā)展和惡化，并且該下降能夠由醫(yī)生決定治療的開始。為 了對于上述目的在體外進(jìn)行本發(fā)明的方法，當(dāng)然要求從需要治療的患者可獲得的合適的樣 品，例如組織樣品或身體樣品如血樣。
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在又一個(gè)實(shí)施方案中在體內(nèi)或體外進(jìn)行本發(fā)明的方法并且所獲得的信息用于測 定疾病的嚴(yán)重程度。隨著時(shí)間的推移，常常疾病從它們的起始進(jìn)展。取決于癥狀的類型和/ 或某些臨床標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)，這些疾病通過某些階段來表征，例如早期(輕微)階段，中間(中 等)階段和嚴(yán)重(后期)階段。更精確的階段對某些疾病是常見的。各種的臨床標(biāo)記已知 可用于將疾病分成各個(gè)階段，其中更具體的標(biāo)記如某些酶或蛋白質(zhì)表達(dá)，還有更普通的標(biāo) 記如血液值、電解質(zhì)水平等等。在這里，PDH活性可以是這樣的臨床標(biāo)記，它-單獨(dú)或與其 它標(biāo)記和/或癥狀相結(jié)合_用于測定疾病階段和因此測定疾病的嚴(yán)重程度。因此有可能使 用本發(fā)明的方法以定量的方式來測定在患者中的PDH活性，并且從所獲得的PDH活性值將 患者的疾病分成各階段。屬于某個(gè)疾病階段的特征的PDH范圍可以根據(jù)本發(fā)明的方法通過 測定在例如患有處于早期、中期和后期階段的疾病的患者中的PDH活性，并確定屬于某個(gè) 階段的特征的PDH活性的范圍來確立。 在又一個(gè)實(shí)施方案中在體內(nèi)或體外進(jìn)行本發(fā)明的方法并且所獲得的信息用于鑒 定和分析與疾病相關(guān)的并發(fā)癥。 一些疾病例如糖尿病能夠引起許多的并發(fā)癥，不僅有急性 并發(fā)癥如低血糖、酮酸中毒或非酮病的高滲性昏迷(non-ketotic hyperosmolar coma)，而 且有長期的器官相關(guān)的并發(fā)癥，其中包括心血管病，腎損害和/或衰竭和視網(wǎng)膜損傷。取 決于糖尿病是否和在多大程度上影響到器官如心臟或腎，疾病的治療需要以解決和逆轉(zhuǎn)這 些損傷的方式加以改進(jìn)。利用本發(fā)明的方法，PDH活性能夠以器官特定的方式測定，例如 通過讓表面線圈放置在心臟或腎之上進(jìn)行體內(nèi)"C-MR檢測。能夠預(yù)期到，在心臟或腎中的 低PDH活性是受到例如糖尿病影響的該器官的指標(biāo)(Huang et al. ， Diabetes 52,2003， 1371-1376)。 因?yàn)镻DH活性受到各種因素如飲食狀態(tài)、氧氣利用率/狀態(tài)、胰島素和各種的輔助 因素影響，重要的是控制這些因素，例如通過在進(jìn)行本發(fā)明的方法之前為患者提供飲食計(jì) 劃或標(biāo)準(zhǔn)化膳食。同時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該患者是不禁食的，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致減少的"c-碳酸氫鹽信 號。 在本發(fā)明的一個(gè)方面，該P(yáng)DH活性有意地通過例如葡萄糖、脂肪酸或酮體(ketone bodies)的口服或腸胃外施用以控制的方式調(diào)節(jié)。氧氣狀況能夠通過在進(jìn)行本發(fā)明的方法 之前影響該呼吸氣體或以藥物學(xué)方式通過誘導(dǎo)緊張(stress)或改變灌注來調(diào)節(jié)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中PDH活性是由所述的方法測定的，但是在脂肪酸新陳代謝的 定量分析之前、之后或同時(shí)。如前面所述，乙酰基-CoA是從糖酵解作用或脂肪酸新陳代謝 產(chǎn)生的，并且從一個(gè)到另一個(gè)的位移是許多疾病癥狀的一部分。除了由本發(fā)明的方法直接 測定PDH活性之外，通過測量脂肪酸新陳代謝所進(jìn)行的PDH活性的間接測量將是補(bǔ)充性的 和有價(jià)值的。脂肪酸新陳代謝可以通過包括高度極化130乙酸鹽的成像介質(zhì)的施用以及 來自代謝物13C_乙酰肉堿和任選的13C-乙?；?CoA或13C-乙?；?CoA和該母體化合物 13C-乙酸鹽的"C-MR檢測信號來定量。 因此，本發(fā)明的另一個(gè)方面是通過使用包括高度極化"C-丙酮酸鹽和高度極化 13C_乙酸鹽的成像介質(zhì)由13C_MR檢測法測定PDH活性的方法，其中檢測"C-碳酸氫鹽和任 選的13C_丙酮酸鹽的信號以及13C-乙酰肉堿和任選的13C-乙酰基-CoA或13C-乙?；?CoA 和13C-乙酸鹽的信號。 本發(fā)明的又一個(gè)方面是通過使用包括高度極化"C-丙酮酸鹽的成像介質(zhì)由"C-MR檢測法測定PDH活性的方法，其中檢測13C_碳酸氫鹽和任選的13C_丙酮酸鹽的信號，和其中 在該"C-MR檢測之前或之后通過使用包括高度極化13C_乙酸鹽的成像介質(zhì)進(jìn)行"C-MR檢 測，和其中檢測13C_乙酰肉堿和任選的13C-乙?；?CoA或13C-乙?；?CoA和13C-乙酸鹽 的信號。 13C_丙酮酸鹽和13C_乙酸鹽可以是高度極化并且同時(shí)施用，因?yàn)榘ǜ叨葮O化 13C_丙酮酸鹽和高度極化13C_乙酸鹽的成像介質(zhì)預(yù)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)PDH活性的更精確和完全的 當(dāng)在體內(nèi)進(jìn)行本發(fā)明的方法時(shí)，解剖學(xué)信息和/或_若合適的話_灌注信息可以 包括在本發(fā)明的方法內(nèi)。解剖學(xué)信息例如可通過在本發(fā)明的方法之前或之后，在使用或不 使用合適的造影劑的情況下通過獲取質(zhì)子或13C_MR圖像來獲得。 在前面已討論的包括蘋果酸鹽和高度極化"C-丙酮酸鹽的MR成像介質(zhì)是新型的， 因此在又一個(gè)方面本發(fā)明提供包括蘋果酸鹽和高度極化13C_丙酮酸鹽的MR成像介質(zhì)。
此外，前面已討論的包括高度極化13C_丙酮酸鹽和高度極化13C_乙酸鹽的成像介
質(zhì)同樣是新型的，因此，在又一個(gè)方面本發(fā)明提供包括"c-丙酮酸鹽和高度極化"c-乙酸鹽
的MR成像介質(zhì)。 正如以上所提到和詳細(xì)討論，根據(jù)本發(fā)明的MR成像介質(zhì)，即包括蘋果酸鹽和高度 極化13C_丙酮酸鹽的MR成像介質(zhì)以及包括13C_丙酮酸鹽和高度極化13C_乙酸鹽的MR成像 介質(zhì)能夠用于由13C_MR檢測法測定PDH活性的方法中。 根據(jù)本發(fā)明的成像介質(zhì)可在體內(nèi)，即在活的人或非人動(dòng)物體內(nèi)用作成像介質(zhì)。為 此目的，該成像介質(zhì)是作為組合物提供的，它適合于被施用于活的人體或非人動(dòng)物體。除MR 活性劑13C-丙酮酸鹽、或13C-丙酮酸鹽和13C-乙酸鹽、或蘋果酸鹽和MR活性劑13C-丙酮酸 鹽之外，此類成像介質(zhì)優(yōu)選還包括水性載體，優(yōu)選生理上可容忍的和藥物學(xué)上可接受的水 性載體如水、緩沖溶液或鹽水。該成像介質(zhì)可以進(jìn)一步包括普通的藥物或獸醫(yī)藥載體或賦 形劑，例如配制助劑如人醫(yī)學(xué)或獸醫(yī)學(xué)的診斷組合物所常用的那些。 此外，根據(jù)本發(fā)明的成像介質(zhì)能夠用作體外的成像介質(zhì)，即在細(xì)胞培養(yǎng)物、身體樣 品如血樣、體外組織如活體檢查組織或離體器官。為此目的，提供作為組合物的成像介質(zhì)， 它適合被添加到例如細(xì)胞培養(yǎng)物、血樣、體外組織如活體檢查組織或離體器官。除包括MR 活性劑13C_丙酮酸鹽、或13C_丙酮酸鹽和13C_乙酸鹽、或蘋果酸鹽和MR活性劑13C_丙酮酸 鹽外，該成像介質(zhì)優(yōu)選還包括溶劑，該溶劑與體外細(xì)胞或組織分析物相容并用于該體外細(xì) 胞或組織分析物中，例如匿S0或甲醇或包括水性載體和非水溶劑的溶劑混合物，例如匿SO 與水或緩沖溶液的混合物、或甲醇與水或緩沖溶液的混合物。本領(lǐng)域中技術(shù)人員可清楚地 知道，藥物學(xué)上可接受的載體、賦形劑和配制助劑可存在于此類成像介質(zhì)中，但是對于該目 的不是要求的。
附圖的簡述 圖l顯示了為了誘導(dǎo)l型糖尿病的模型在大鼠(rat)體內(nèi)STZ注射之前 ("STZ-pre")和之后("STZ-post") ， 13C_碳酸氫鹽與13C_丙酮酸鹽峰值振幅的比率的比 較。"氺"表示p = 0.01。 圖2顯示了饑餓性糖尿病("禁食")對于大鼠體內(nèi)"C-碳酸氫鹽與"C-丙酮酸 鹽峰值振幅的比率的影響作用。"林"表示p < 0. 0001。
圖3顯示了高脂肪膳食("HFF")的大鼠的13C_碳酸氫鹽與13C_丙酮酸鹽峰值振 幅的比率隨著時(shí)間的推移(2星期和4星期)相比于基線的變化。"ft"表示p〈 0. 002，"##" 表示p < 0. 005。 圖4顯示了進(jìn)食大鼠("控制進(jìn)食(ControlFed)")，饑餓大鼠("控制禁食 (ControlFasted)")，高脂肪膳食的大鼠("高脂肪進(jìn)食(High FatFed)")和糖尿病大鼠 ("STZ")的活性/總PDH比率(％ )。 圖5顯示了在對于體外心臟組織所測量的PDH活性(以前由Seymour等人描述的 規(guī)程(Seymour ， A.M. & Chatham, J. C. (1997)J MolCell Cardiol 29， 2771-2778))與根據(jù)本 發(fā)明的方法通過測量13C-碳酸氫鹽與13C-丙酮酸鹽峰值振幅的比率所獲得的PDH活性的測 定值之間的相互關(guān)系。 圖6在其上半部分顯示了在("基線")之前和在甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)的誘導(dǎo)之后(7 天-T3)在大鼠中所獲取的單個(gè)平均MR波譜，并且與在對照組(7天-對照)中獲取的MR 波譜進(jìn)行比較。在圖6的下半部分，顯示了患病組(T3)和對照組(對照)的在第7天的
"c-碳酸氫鹽與"c-丙酮酸鹽峰值振幅的比率相比于基線(黑色菱形)的比較。 圖7顯示了在高度極化"C-丙酮酸鹽(淺灰色條形)或高度極化"C-丙酮酸鹽和
蘋果酸鹽的混合物(暗灰色條形)的注射之后，在進(jìn)食和禁食大鼠中"c-碳酸氫鹽與"c-丙
酮酸鹽的比率的比較。 實(shí)施例 在下文中術(shù)語丙酮酸鹽、130丙酮酸鹽和13cr丙酮酸鹽可互換地使用并且全部表 示13cr丙酮酸鹽。同樣地該術(shù)語丙酮酸、130丙酮酸和13cr丙酮酸可互換地使用并且全部
表示"c「丙酮酸。 實(shí)施例1包括由DNP方法獲得的高度極化13Cr丙酮酸鹽的成像介質(zhì)的制備
將根據(jù)W0-A1-98/39277的實(shí)施例7合成的三(8-羧基-2，2，6，6-(四(羥乙 基)-苯并-[l，2-4，5']-雙-(l，3)-二硫雜環(huán)戊二烯-4-基)-甲基鈉鹽(三苯甲基基團(tuán)) 添加到在試管中的"C-丙酮酸(40mM)中，得到按三苯甲基基團(tuán)計(jì)具有15mM濃度的組合物。 此外，制備1，3，5-三-(N-(D03A-乙酰氨基)-N-甲基+氨基-2-甲基-苯基)-[l， 3， 5] 三嗪(tria-zinane) -2， 4， 6-三酮(根據(jù)W0-A-2007/064226的實(shí)施例4合成)的Gd-螯合 物(順磁性金屬離子)的水溶液，然后將0. 8 iU (14. 6mM)添加到含有13(^-丙酮酸和三苯 甲基)基團(tuán)的試管中。 組合物從試管中轉(zhuǎn)移到樣品杯中，然后將樣品杯插入DNP極化器中。組合物在用 微波(93. 89GHz)輻射的情況下，在3. 35T磁場中在1. 2K的DNP條件下極化45分鐘。
組合物隨后在10巴的壓力和17(TC的溫度下溶于氫氧化鈉、TRIS緩沖液和EDTA 的水溶液中。所形成的成像介質(zhì)含有80mM的在pH7. 2_7. 9下的高度極化13Cr丙酮酸鈉鹽， 在施用過程中有約30%的極化。 實(shí)施例2在糖尿病疾病動(dòng)物模型中根據(jù)本發(fā)明的方法所進(jìn)行的PDH活性的測定
三個(gè)組的雄性威斯塔(Wistar)大鼠包括在本研究中，以考察I型糖尿病和屬于II 型糖尿病的前兆(precursor)的胰島素抵抗。 初始PDH活性(基線)是根據(jù)實(shí)施例3在第一組的6只大鼠中測定的。在50mM
15冷檸檬酸鹽緩沖劑(PH4.5)中新制備的鏈脲佐菌素(STZ;50mg/kg體重)隨后通過單次腹 膜內(nèi)注射在全部大鼠中誘導(dǎo)I型糖尿病。在STZ-糖尿病誘導(dǎo)后的第五天，再次測定PDH活 性，各大鼠用作其本身的實(shí)驗(yàn)對照。在STZ注射之前和之后13C-碳酸氫鹽與13C-丙酮酸鹽 峰值振幅的比率的比較清楚地顯示該比率的下降和因此PDH活性的下降(

圖1)。
大鼠然后蘇醒并且在1小時(shí)后通過戊巴比妥鈉的腹膜內(nèi)注射來殺死，以進(jìn)行組 織制備和血漿分析。心臟，肺，肝臟，和大鼠比目魚肌和腓腸肌被快速地解剖出來，通過 使用Nj令卻的鋁鉗立即冷凍，并在-8(rC下貯存進(jìn)行后面的分析。在心臟切除之后從 胸腔中抽取大約3ml的血液。血液立即離心處理(在4t:下，3，200rpm，10分鐘)和分 出血漿。分離血漿的200 iU等分試樣，在其中添加脂蛋白脂肪酶抑制劑四氫洛伐他汀 (tetrahydrolipostatin) (THL)以進(jìn)行非酯化脂肪酸(NEFA)分析。全部血漿樣品立即冷凍 禾口在-80。C下貯存。ABX Pentra 400(Horiba ABXDiagnostics， Montpelier， France)用來 進(jìn)行血槳葡萄糖、NEFA(WakoDiagnostics， Richmond, USA)和3-P-羥基丁酸鹽(Randox， Co. Antrim, UK)的分析。通過使用大鼠胰島素ELISA(Mercodia， Uppsala， Sweden)測量血 槳胰島素。 第二組的大鼠(n = 12只)被分成2個(gè)小組且在各個(gè)小組中根據(jù)實(shí)施例3測定初 始PDH活性(基線)。 在各PDH活性測定之前，第一個(gè)小組("禁食")被禁食一夜，其中在測定之前的那 一天在1800小時(shí)移走食物(food removed at 1800 hrs}_。這與從移走食物的時(shí)間開始經(jīng) 過14-18小時(shí)的饑餓一致。饑餓對于"C-碳酸氫鹽與"C-丙酮酸鹽峰值振幅的比率的影響 示于圖2中。 在第二個(gè)小組("進(jìn)食")中，PDH活性是在隨意提供食物的進(jìn)食狀態(tài)下測定的。在 基線PDH活性測定后，全部的大鼠被蘇醒并在1小時(shí)后殺死以進(jìn)行組織制備和血漿分析，如 上所述。在第三組的大鼠(n = 7只)中，PDH活性是根據(jù)實(shí)施例3在3個(gè)時(shí)間點(diǎn)測定的 初始PDH活性(基線)、2個(gè)星期和4個(gè)星期。在初始PDH活性測定(基線)后，全部7只 大鼠被置于由55%的來自飽和脂肪的卡路里(calories)組成的高脂肪膳食條件，以便誘 導(dǎo)代謝綜合癥的模型，即2型糖尿病的前兆。食物總是隨意可食用的。在4星期時(shí)間點(diǎn)的 PDH活性測定后，大鼠蘇醒并在1小時(shí)后殺死以如上所述進(jìn)行組織制備和測定血漿代謝水 平。圖3顯示了隨著時(shí)間的推移，130碳酸氫鹽與13C-丙酮酸鹽峰值振幅的比率的變化。
全部動(dòng)物的心臟組織是根據(jù)Seymour等人以前描述的規(guī)程進(jìn)行分析以測定PDH酶 (PDHa禾口PDHt)的活性和總份額(fraction) (Seymour, A. M. & Chatham, J. C. (1997) J Mol Cell Cardiol 29， 2771-2778.)。圖4顯示活性形式的PDH酶的比率。對于在全部三個(gè)組 中由13C_碳酸氫鹽與13C-丙酮酸鹽峰值振幅的比率所測量的PDH活性結(jié)果，能夠看出強(qiáng)烈 的一致性。這進(jìn)一步通過圖5來強(qiáng)調(diào)，該圖5顯示了在對于體外心臟組織測量的PDH活性 與由13C_碳酸氫鹽與13C-丙酮酸鹽峰值振幅的比率測量的PDH活性之間的強(qiáng)相關(guān)性。
實(shí)施例3 13C-MR檢測法
實(shí)施例3a動(dòng)物準(zhǔn)備 全部大鼠使用異氟烷(isofluorane)(在氧氣中2% )麻醉，然后放置在加熱墊上。 小心地維持體溫在37t:。將導(dǎo)管插入到尾靜脈中，然后將大鼠放入到自制的動(dòng)物操縱系統(tǒng)(home-built animal handling system)中。監(jiān)測心電圖、呼吸率、和體溫，并且提供空氣加
熱。利用輸送到鼻錐的異氟烷(1. 7% )繼續(xù)麻醉。 實(shí)施例3b高度極化13C_丙酮酸鹽按劑量分配和給藥 在實(shí)施例1中制備的1cm3的成像介質(zhì)經(jīng)由在麻醉大鼠中的尾靜脈導(dǎo)管經(jīng)過10秒 注射進(jìn)入。 實(shí)施例3c 13C_MR成像/波譜學(xué) 將自制的W13C蝶形線圈安放在大鼠胸上，以便定位來自心臟的信號。將大鼠放置 在7T水平膛(bore)MR掃描器中，其連接于Varianlnova控制臺(tái)。矯正定位是通過軸向質(zhì)子 FLASH成像的獲取來證實(shí)的(TE/TR = 1. 17/2. 33ms，矩陣大小二 64X64，F(xiàn)0V = 60X60mm， Slice厚度=2.5咖，激發(fā)偏轉(zhuǎn)角=15° )。心臟-柵門的墊片(cardiac-gatedshim)用于 將質(zhì)子譜線寬度減少到約120Hz 。 緊接著在注射之前，ECG柵門的13C_MR脈沖采集譜序列被啟動(dòng)。在注射之后經(jīng)過 1分鐘采集60個(gè)單獨(dú)心臟波譜(TR = 1秒，激發(fā)偏轉(zhuǎn)角=5° ，掃描寬度=6000Hz，采集的 點(diǎn)數(shù)=2048，以丙酮酸鹽信號為中心的頻率)。 通過使用在jMRUI軟件包中執(zhí)行的AMARES算法，來分析一系列的心臟13C MR波 譜(Naressi et al. ， Computers in Biology and Medicine,31(4)，2001，269-286 and Naressi et al. ， Magnetic Resonance Materials inPhysics， Biology and Medicine, 12(2-3) ，2001， 141-152)。波譜是共軛的，然后基線和DC以所采集的點(diǎn)的最后一半為基礎(chǔ) 進(jìn)行矯正。與丙酮酸鹽和碳酸氫鹽相對應(yīng)的峰都備有現(xiàn)有常識(shí)，采取Lorentzian線性形 狀，峰頻率，相對相和線寬度。 丙酮酸鹽峰面積最高值是對于各系列的波譜計(jì)算得到的，并且用于計(jì)算最高碳酸
氫鹽/丙酮酸鹽比率。這能夠有效地標(biāo)稱化在各數(shù)據(jù)集之間極化的變化。也計(jì)算表述碳酸
氫鹽的動(dòng)力學(xué)進(jìn)展的參數(shù)，即出現(xiàn)的時(shí)間、最大值的時(shí)間和達(dá)到半最大值的衰減時(shí)間。 實(shí)施例4在甲狀腺功能亢進(jìn)疾病動(dòng)物模型中根據(jù)本發(fā)明的方法所進(jìn)行的PDH活性
測定 十二只雄性威斯塔大鼠(2組，每組6只)包括在本研究中，以考察甲狀腺機(jī)能亢 進(jìn)對于心代謝作用的影響。 根據(jù)實(shí)施例3在全部的大鼠中測定初始PDH活性(基線)。隨后用新制備的三-碘 化甲腺原氨酸的7次每日腹膜內(nèi)注射(T3 ;0. 2mg/kg體重/天)在大鼠中誘導(dǎo)甲狀腺機(jī)能 亢進(jìn)。其它六只大鼠接受鹽水(0.9%)的7次每日腹膜內(nèi)注射，作為對照。在T3給藥的7 天后，再次根據(jù)本發(fā)明的方法測定12只大鼠中的每一只的PDH活性。在基線和第7天，將 在T3給藥的大鼠中的"C-碳酸氫鹽與"C-丙酮酸鹽峰值振幅比率與對照大鼠的對比是。 結(jié)果清楚顯示，T3給藥引起13C-碳酸氫鹽與13C-丙酮酸鹽峰值振幅的比率的下降，這代表 了PDH的活性的下降(圖6) 大鼠在24小時(shí)后通過戊巴比妥鈉的腹膜內(nèi)注射來殺死以進(jìn)行組織制備。心臟 被快速地解剖出來，并切成兩個(gè)近似相等的半份。 一半立即使用^冷卻的鋁鉗冷凍，并 在-8(TC下貯存以進(jìn)行后面的生化分析。從心臟的另一半上分離出完整的線粒體并用于分 析線粒體功能。 實(shí)施例5通過使用包括蘋果酸鹽和高度極化"C-丙酮酸鹽的成像介質(zhì)根據(jù)本發(fā)明
17的方法所進(jìn)行的PDH活性的測定 六只雄性威斯塔大鼠在4種實(shí)驗(yàn)條件的每一種下進(jìn)行調(diào)查，以確定高度極化 "C-丙酮酸鹽的注入(infusion)是否能夠非侵入地分析PDH調(diào)節(jié)的性質(zhì)。
在本實(shí)施例中，包括蘋果酸鹽和高度極化13C_丙酮酸鹽的成像介質(zhì)用來確定PDH 調(diào)節(jié)的性質(zhì)。PDH通量能夠通過酶復(fù)合物被PDK的失活來抑制，或也可以瞬間通過終產(chǎn)物 抑制來抑制。增大的NADH/NAD+或乙?；鵆oA/CoA比率已經(jīng)表明減少PDH媒介的丙酮酸鹽 氧化，和當(dāng)然，使乙?；鵆oA引入到克雷伯氏循環(huán)中的丁酮二酸鹽可利用性是線粒體內(nèi)乙 ?；鵆oA濃度的基本決定因素。蘋果酸鹽是葡萄糖的氧化新陳代謝的中間體，并且經(jīng)由補(bǔ) 缺途徑進(jìn)入克雷伯氏循環(huán)中以提高總的碳通量。假設(shè)通過使用包括蘋果酸鹽和高度極化 13C_丙酮酸鹽的成像介質(zhì)，對于PDH的終產(chǎn)物抑制的程度能夠減少。對于高PDH活性的情 況，這將通過酶復(fù)合物增大丙酮酸鹽通量，這可以用13C-MR由"C-碳酸氫鹽檢測法測定。在 禁食大鼠中，歸因于已極低的PDH活性，可以預(yù)料到終產(chǎn)物抑制是不相關(guān)的并且蘋果酸鹽 共同注入不影響所檢測的"c-碳酸氫鹽產(chǎn)生。 6只大鼠中的每一只根據(jù)實(shí)施例3中所述的規(guī)程在進(jìn)食和禁食狀態(tài)下考察(調(diào) 節(jié)PDH活性)，其中40 mol高度極化13C-丙酮酸鹽單獨(dú)(使用)以及40 y mol高度極化 13C_丙酮酸鹽與40 mol蘋果酸鹽共同注入(以操縱克雷伯氏循環(huán)通量/乙?；鵆oA攝取 量)。包括高度極化13C_丙酮酸鹽或蘋果酸鹽和高度極化13C-丙酮酸鹽的成像介質(zhì)在MR掃 描器中經(jīng)由尾靜脈注入到大鼠中，然后在1分鐘的時(shí)間中每秒采集心臟譜。檢測13c-丙酮
酸鹽和"c-碳酸氫鹽的信號，監(jiān)測"c-丙酮酸鹽至"c-碳酸氫鹽的轉(zhuǎn)化，和丙酮酸鹽與碳酸
氫鹽比率用作PDH通量的標(biāo)記。 與單獨(dú)包括高度極化13C_丙酮酸鹽的成像介質(zhì)相比較，包括蘋果酸鹽和高度極化 "C-丙酮酸鹽的成像介質(zhì)的注入使PDH通量提高了 32%，這表明通過引入到克雷伯氏循環(huán) 中所導(dǎo)致的乙酰基CoA的除去提高了PDH通量。PDH通量在單獨(dú)注射高度極化"C-丙酮酸鹽 的禁食大鼠中與進(jìn)食大鼠相比有55 %的降低，并且當(dāng)使用包括蘋果酸鹽和高度極化13C-丙 酮酸鹽的成像介質(zhì)時(shí)不改變。這里，低PDH活性防止附加的酶通量。這些結(jié)果，如在圖7中 所描繪，表明最終產(chǎn)物抑制限制了進(jìn)食狀態(tài)PDH通量，而PDH活性調(diào)控禁食狀態(tài)下的丙酮酸 鹽氧化?？傊@一研究已經(jīng)提供了證據(jù)高度極化MR可用于獲得代謝調(diào)節(jié)的詳細(xì)情況，而 不是僅僅獲得與代謝狀況相關(guān)的信息。
權(quán)利要求
通過使用包括高度極化13C-丙酮酸鹽的成像介質(zhì)由13C-MR檢測法測定PDH活性的方法，其中檢測13C-碳酸氫鹽的信號和任選地13C-丙酮酸鹽的信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中監(jiān)測"C-碳酸氫鹽和"C-丙酮酸鹽的信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1到2的方法，其中該方法是在人或非人動(dòng)物中PDH活性的體內(nèi)測定 方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到2的方法，其中該方法是在細(xì)胞培養(yǎng)物中、在身體樣品中、在體外 組織中或在從人或非人動(dòng)物獲得的離體器官中PDH活性的體外測定方法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的方法，其中該信號用來產(chǎn)生代謝分布圖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，它是在體內(nèi)或體外進(jìn)行的和其中所獲得的信息用于評價(jià)改 變PDH活性的潛在藥物的效力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中該方法是在體內(nèi)或體外進(jìn)行的，和其中所獲得的信息 用于分析對治療的響應(yīng)和/或測定在處于疾病狀態(tài)的患者中為了他們的疾病進(jìn)行治療的 治療效力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中該方法是在體內(nèi)或體外進(jìn)行的和其中所獲得的信息用 于鑒定處于發(fā)展疾病的危險(xiǎn)之中的患者和/或鑒定需要采取預(yù)防措施以避免疾病發(fā)展的 候選者。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，它在體內(nèi)或體外進(jìn)行，和所獲得的信息用于疾病的早期檢
10. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，它在體內(nèi)或體外進(jìn)行，和所獲得的信息用于監(jiān)測疾病的進(jìn)展。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，它在體內(nèi)或體外進(jìn)行，和所獲得的信息用于測定疾病的嚴(yán)重性。
12. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，它在體內(nèi)或體外進(jìn)行，和所獲得的信息用于鑒定和分析與 疾病相關(guān)的并發(fā)癥。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求1到12中任何一項(xiàng)的方法，其中該成像介質(zhì)進(jìn)一步包括高度極 化13C-乙酸鹽和其中另外檢測13C-乙酰肉堿和任選地13C-乙?；?CoA或13C-乙?；?CoA 和13C-乙酸鹽的信號。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求1到12中任何一項(xiàng)的方法，其中，在使用包括高度極化"C-丙酮 酸鹽的成像介質(zhì)進(jìn)行所述"C-MR檢測之前或之后，使用包括高度極化13C-乙酸鹽的成像介 質(zhì)進(jìn)行"C-MR檢測，和其中檢測13C-乙酰肉堿和任選地13C-乙?；?CoA或13C-乙?；?CoA 和13C-乙酸鹽的信號。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求1到12中任何一項(xiàng)的方法，其中該成像介質(zhì)進(jìn)一步包括蘋果酸鹽。
16. 包括蘋果酸鹽和高度極化13C-丙酮酸鹽的MR成像介質(zhì)。
17. 包括高度極化13C-丙酮酸鹽和高度極化13C-乙酸鹽的MR成像。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過使用包括高度極化13C-丙酮酸鹽的成像介質(zhì)由13C-MR檢測法測定PDH活性的方法和涉及用于該方法中的成像介質(zhì)。
文檔編號G01N33/50GK101796413SQ200880105836
公開日2010年8月4日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者D·J·泰勒, G·K·拉達(dá), H·J·阿瑟頓, K·克拉克, L·C·希瑟, L·E·科克林, M·A·施羅德 申請人:通用電氣健康護(hù)理有限公司