利用PET示踪剂4-O-[11C]甲基和厚朴酚在大鼠胶质瘤模型中揭示大麻素受体2配体的动态分布与P-糖蛋白介导的外排机制

本研究针对胶质母细胞瘤治疗中存在的化疗耐药及血脑屏障穿透难题，开发了新型CB2R靶向PET示踪剂4-O-[11C]methylhonokiol，通过体内外实验证实其特异性结合CB2受体，同时首次发现该化合物是P-gp底物，为克服肿瘤多药耐药提供了新型分子探针与理论依据。

　　

胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）作为成人中最常见且最具侵袭性的原发性脑肿瘤，患者预后极差，中位生存期仅15个月左右。虽然手术切除是主要治疗手段，但由于肿瘤边界不清且常位于功能关键区，完全切除难度极大。术后放化疗虽能靶向残余肿瘤细胞，但耐药性问题严重制约化疗效果，尤其是多药耐药蛋白（如P-糖蛋白，P-gp）介导的药物外排机制，导致化疗药物难以在肿瘤部位达到有效浓度。因此，开发新型治疗策略和诊断工具迫在眉睫。

近年来，传统中药厚朴（Magnolia officinalis）的主要活性成分4-O-甲基和厚朴酚（4-O-methylhonokiol）因表现出抗肿瘤活性而受到关注。该化合物是大麻素受体2（Cannabinoid Receptor 2, CB2R）的激动剂，而CB2R在胶质瘤细胞中的表达水平与肿瘤恶性程度呈正相关。先前研究表明，激活CB2R可通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路或激活NF-κB（核因子κB）来促进胶质瘤细胞凋亡并抑制其恶性行为。尽管4-O-甲基和厚朴酚在结肠癌、口腔癌和前列腺癌中显示出抑制增殖、诱导凋亡等作用，但其在体内分布、动力学特征及靶向递送机制尚不明确。正电子发射断层扫描（PET）作为一种分子成像技术，能够实时追踪放射性标记药物在体内的分布，为阐明药物行为提供了独特视角。

在此背景下，荷兰格罗宁根大学医学中心核医学与分子成像部门的Jia-zhe Lin等人开展了针对4-O-甲基和厚朴酚的放射性标记与体内评价研究，相关工作发表在《Nuclear Medicine and Biology》。研究人员通过碳-11标记合成了PET示踪剂4-O-[¹¹C]methylhonokiol，并采用体外受体阻断实验、小动物PET成像、离体生物分布测定等多种技术手段，系统评价了该示踪剂在健康大鼠和原位C6胶质瘤模型中的动力学特征、靶点结合特异性以及P-gp介导的外排作用。

研究过程中采用的关键技术方法包括：以C6胶质瘤细胞系进行体外竞争性结合实验验证CB2R特异性；通过立体定向注射技术建立大鼠原位胶质瘤模型；利用[¹¹C]CH₃I进行放射性标记并通过HPLC纯化获得高纯度示踪剂；采用小动物PET系统进行动态扫描并通过PMOD软件进行图像重建与时间-活度曲线分析；结合离体γ计数测定主要器官和脑区的示踪剂分布。

4.1. 化学与放射化学

研究发现，和厚朴酚与[¹¹C]CH₃I的反应不具有立体选择性，以近似1:1的比例生成4-O-[¹¹C]methylhonokiol和2-O-[¹¹C]methylhonokiol两种立体异构体，可通过反相HPLC分离。在最佳条件下，最终产品的摩尔活度为107±28 GBq/μmol，放化纯度达96.8±1.8%，放化产率为12.9±7%（衰变校正后）。

4.2. 靶点验证：4-O-甲基和厚朴酚与C6细胞上的CB2受体结合

体外竞争实验表明，随着CB2R抑制剂AM630浓度增加，示踪剂在C6细胞中的摄取呈剂量依赖性降低。当AM630浓度达1 mM时，示踪剂摄取较对照组降低83%（p<0.05），计算得出IC₅₀值为5.4 μM，证实4-O-[¹¹C]methylhonokiol与CB2R发生特异性结合。

4.3. 健康大鼠体内4-O-[¹¹C]methylhonokiol的离体生物分布

离体分布研究显示，与健康对照组相比，预先注射未标记4-O-甲基和厚朴酚（20 mg/kg）的大鼠在所有脑区均表现出显著更高的示踪剂摄取，其中嗅球、纹状体和顶叶皮质的增幅分别达267%、166%和132%。而P-gp抑制剂Tariquidar（8 mg/kg）处理组也显示类似趋势，嗅球、下丘脑和颞叶皮质的摄取分别增加114%、112%和106%。两组之间无显著差异，外周器官则未见组间差异。

4.4. 健康大鼠脑中4-O-[¹¹C]methylhonokiol动力学的PET成像

动态PET显示，健康对照组全脑摄取在注射后4分钟内达到峰值，随后呈指数式洗脱，洗脱半衰期为26分钟。而预先给予4-O-甲基和厚朴酚或Tariquidar的处理组，在注射后0.5分钟即出现摄取显著升高（分别增加77%和81%），且直至扫描结束（60分钟）仍维持较高水平。两组洗脱半衰期与对照组无显著差异，再次提示该示踪剂可能受到P-gp外排机制的影响。

4.5. 肿瘤大鼠体内4-O-[¹¹C]methylhonokiol的离体生物分布

在未处理的肿瘤对照组中，肿瘤摄取与各脑区无显著差异。而Tariquidar处理组肿瘤摄取较对照组增加100%（SUV 0.48±0.05 vs. 0.24±0.03, p<0.0001），且所有脑区摄取也显著高于对照组，但仍低于肿瘤部位。相反，CB2R抑制剂AM630（1 mg/kg）处理组则出现肿瘤和脑区摄取的显著降低，表明CB2R介导的特异性结合。

4.6. 肿瘤大鼠脑中4-O-[¹¹C]methylhonokiol动力学的PET成像

动态PET显示，肿瘤摄取在注射后1.5–2分钟达到峰值，随后逐渐下降。Tariquidar处理组峰值摄取显著高于对照组，而AM630组则显著降低。此外，Tariquidar组从2.5分钟至扫描结束均表现出肿瘤摄取显著高于其他脑区，而对照组和AM630组则未显示显著差异。

综合以上结果，本研究得出以下结论：4-O-[¹¹C]methylhonokiol能够特异性结合CB2受体，并在体内外实验中得到验证。意外的是，该化合物同时是P-gp的底物，导致其在未抑制P-gp的情况下难以在肿瘤和脑组织中有效积累。通过抑制P-gp活性，可显著增强其在CB2R高表达的胶质瘤中的摄取，从而实现肿瘤显像。

这一发现具有多重意义：首先，揭示了4-O-甲基和厚朴酚除CB2R激动活性外，还具有P-gp底物特性，为克服肿瘤多药耐药提供了新思路——即通过抑制P-gp来增强靶向药物的递送效率。其次，本研究开发的新型PET示踪剂虽不适用于直接成像CB2R表达，但可作为监测P-gp功能的潜在工具，为评价P-gp抑制剂疗效提供分子影像手段。最后，研究强调了在开发靶向中枢神经系统的药物时，需综合考虑靶点特异性和转运蛋白介导的屏障机制，从而优化药物设计以提高治疗效率。

总之，该研究通过多维度的实验设计，不仅阐明了4-O-甲基和厚朴酚的体内行为特征，还为后续针对P-gp相关耐药机制的研究提供了重要的方法论参考和理论依据。