(18F)-fludeoxyglukóza
(18F)-Fludeoxyglukóza (systematický název 2-deoxy-2-[18F]fluorglukosa) je radiofarmakum používané v pozitronové emisní tomografii (PET). Je to látka podobná D-glukóze, která má na druhém uhlíku hydroxyl nahrazený atomem vodíku a původní vodík atomem fluoru-18.
| (18F)-fludeoxyglukóza | |
|---|---|
 Strukturní vzorec | |
| Obecné | |
| Systematický název | 2-deoxy-2-[18F]fluor-D-glukosa |
| Ostatní názvy | fludeoxyglukóza F 18, fluorodeoxyglukóza [18F]FDG, 18F-FDG, FDG |
| Anglický název | 2-deoxy-2-[18F]fluoroglucose, fludeoxyglucose (18F) (INN) |
| Německý název | Fluordesoxyglucose |
| Sumární vzorec | C6H1118FO5 |
| Identifikace | |
| Registrační číslo CAS | 63503-12-8 |
| SMILES | OCC1OC(O)[C@H]([18F])[C@@H](O)[C@@H]1O |
| InChI | InChI=1S/C6H11FO5/c7-3-5(10)4(9)2(1-8)12-6(3)11/h2-6,8-11H,1H2/t2-,3-,4-,5-,6+/m1/s1/i7-1 |
| Vlastnosti | |
| Molární hmotnost | 181,1495 g/mol |
| Teplota tání | 170–176 °C (443–449 K) |
| Rozpustnost ve vodě | dobře rozpustná |
| Bezpečnost | |
| NFPA 704 |   |
Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Příjem 18F-FDG tkáněmi je indikátorem tkáňového příjmu glukózy, což souvisí s některými typy tkáňového metabolismu. Poté, co je 18F-FDG vpravena do pacientova těla, lze PET scannerem vytvořit dvoj- nebo trojrozměrný obraz distribuce 18F-FDG uvnitř těla.
Od objevu v roce 1976 má 18F-FDG velký vliv na výzkum v neurovědě.[1] 18F-FDG je nyní nejběžněji používaná látka v PET.
Získaný obraz může být zkoumán lékařem nukleární medicíny nebo radiologem za účelem diagnózy různých zdravotních stavů.
Historie
editovatRoku 1968 byla na Ústavu organické chemie Univerzity Karlovy poprvé popsána syntéza FDG (Josef Pacák a kol.).[2] V 70. letech Tatsuo Ido a Al Wolf poprvé popsali syntézu FDG značkované fluorem-18.[3] Látku poprvé podal pacientům, dvěma dobrovolníkům, Abass Alavi z Pensylvánské univerzity. Obrazy mozku získané pomocí jiných metod než PET zobrazovaly pouze koncentraci 18F-FDG v tomto orgánu.
Během let 1990 a 1991 nedostatek 18O, původního značkovače pro FDG vyvolal nutnost hledat jiný. Dodávka 18O z Izraele skončila kvůli válce v Perském zálivu a vláda USA ukončila výrobu izotopů uhlíku, dusíku a kyslíku v Národní laboratoři Los Alamos, čímž se Isotec stal hlavním dodavatelem.[4]
Výroba
editovat18F-FDG byla poprvé vyrobena elektrofilní fluorací glukózy pomocí 18F2. Následně byla popsána „nukleofilní syntéza“ se stejným radionuklidem.
18F musí být nejprve vyroben v cyklotronu jako fluoridový aniont. Vlastní syntéza 2-deoxy-2-[18F]fluoroglukózy začíná syntézou neznačkované 2-deoxyglukózy, jelikož cyklotronové bombardování ničí organické molekuly používané jako ligandy a tedy i glukózu.
Cyklotronová výroba 18F může být provedena bombardováním 20Ne deuterony, ovšem obvykle se používá protonové bombardování vody obohacené o 18O, přičemž dojde k (n-p) reakci atomu 18O a vznikají ionty 18F−. Jelikož je poločas přeměny fluoru-18 krátký (asi 110 minut), je poté potřeba postupovat rychle.
Bezvodé fluoridy, se kterými se manipuluje snáze než s plynným fluorem, je možné vyrobit v cyklotronu.[5] 18F− je z vody odstraněn pomocí iontové výměny, roztoku (2.2.2)-kryptandu v acetonitrilu a uhličitanu draselného.
Fluoridový aniont je nukleofilní, ovšem v bezvodém stavu vyžaduje zabránění „soutěžících“ reakcí vyvolaných hydroxidem, což je také dobrý nukleofil. Použití kryptandu k sekvestraci draselných kationtů zabraňuje reakcím mezi volným draslíkem a fluoridovými ionty, což způsobuje, že je fluoridový aniont reaktivnější.
Takto získaný produkt reaguje s triflátem manózy (1); fluoridový aniont vytlačí triflátovou skupinu v SN2 reakci za vzniku chráněné fluorované deoxyglukózy (3). Acetylové chránicí skupiny se odstraní zásaditou hydrolýzou a následně po odstranění kryptandu iontovou výměnou vznikne výsledný produkt(4)[6][7]
Mechanismus účinku a metabolismus
editovat18F-FDG, jako analog glukózy, přechází do buněk s vysokou spotřebou glukózy, jako jsou například buňky v mozku, hnědém tuku a ledvinách, kde fosforylace zabraňuje, aby byla glukóza uvolněna zpět mimo buňku, když už byla absorbována. 2-hydroxyskupina (-OH na druhém uhlíku) je potřebná ke glykolýze, ovšem 18F-FDG tento hydroxyl nemá, takže podobně jako „příbuzná“ molekula 2-deoxy-D-glukóza nemůže být dále metabolizována. 18F-FDG-6-fosfát, který se utvoří, když se 18F-FDG dostane do buňky, ji nemůže opustit, dokud nedojde k radioaktivní přeměně. Díky tomu je distribuce 18F-FDG dobrým obrazem vstřebávání glukózy a fosforylace v buňkách.
Poté, co dojde k radioaktivní přeměně 18F-FDG, se fluor na druhém uhlíku přemění na 18O−, který přijme proton z oxoniového kationtu a vznikne hydroxylová skupina, molekula se tak změní na glukóza-6-fosfát označkovaný neškodným, neradioaktivním „těžkým kyslíkem“ na druhém uhlíku. Přítomnost 2-hydroxylu tak umožní tuto molekulu metabolizovat jako obyčejnou glukózu za vzniku neradioaktivních konečných produktů.
Přestože by teoreticky měla být 18F-FDG metabolizována v souladu s poločasem přeměny fluoru-18 (110 minut), klinické studie ukázaly, že kolem 75 % aktivity fluoru-18 zůstane ve tkáních a přeměňuje se s poločasem 110 minut, ovšem zbylých asi 20 % se odbourává v ledvinách, asi dvě hodiny po podání dávky 18F-FDG, s poločasem kolem 16 minut. Takto krátký biologický poločas ukazuje, že těchto 20 % aktivity 18F je odbouráváno farmakokineticky mnohem rychleji, než se radioizotop může přeměňovat, což také znamená, že část tohoto 18F již není připojena na glukózu, jelikož při nízké koncentraci v krvi zůstává glukóza v ledvinách a nepřechází do moči. Díky vylučování 18F se tak moč pacientů vyšetřovaných PET stává na několik hodin po příjmu izotopu radioaktivní.[8]
Veškerá radioaktivita 18F-FDG, z čehož je 20 % vyloučeno močí a 80 % zůstává v těle pacienta, mizí s poločasem 110 minut (tedy méně než 2 hodiny), takže po 24 hodinách (13 poločasů přeměny) bude mít 2−13 = 1/8192 původní hodnoty. V praxi se pacientům, kterým byla podána 18F-FDG, nedoporučuje se po nejméně 12 hodin (6,5 poločasů přeměny, tomu odpovídá 90násobný pokles radioaktivity) pohybovat v blízkosti osob se zvýšenou citlivostí na radioaktivitu, jako jsou děti a těhotné ženy.
Reference
editovatV tomto článku byl použit překlad textu z článku Fludeoxyglucose (18F) na anglické Wikipedii.
- ↑ Determination of regional cerebral function with FDG-PET imaging in neuropsychiatric disorders. Semin Nucl Med. 2002, roč. 32, čís. 1, s. 13–14. DOI 10.1053/snuc.2002.29276. PMID 11839066. (anglicky)
- ↑ Synthesis of 2-Deoxy-2-fluoro-D-glucose. Journal of the Chemical Society D: CHEMICAL COMMUNICATION. 1969, s. 77–77. DOI 10.1039/C29690000077. (anglicky)
- ↑ Labeled 2-deoxy-D-glucose analogs: 18F-labeled 2-deoxy-2-fluoro-D-glucose, 2-deoxy-2-fluoro-D-mannose and 14C-2-deoxy-2-fluoro-D-glucose. J Labeled Compounds Radiopharm. 1978, roč. 24, s. 174–183. (anglicky)
- ↑ Shortage of FDG raw material threatens expanded use of PET [online]. DiagnosticImaging, 21 October 1992. Dostupné online.
- ↑ Janet Miller. Radiopharmaceutical development at the Massachusetts General hospital. [s.l.]: [s.n.] Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 11-02-2015.
- ↑ Initial and subsequent approach for the synthesis of 18FDG. Semin Nucl Med. 2002, roč. 32, čís. 1, s. 6–12. DOI 10.1053/snuc.2002.29270. PMID 11839070. (anglicky)
- ↑ YU, S. Review of 18F-FDG synthesis and quality control. Biomedical Imaging and Intervention Journal. 2006, roč. 2. DOI 10.2349/biij.2.4.e57. (anglicky)
- ↑ Fludeoxyglucose drug information [online]. [cit. 2009-06-30]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-09-26.
Externí odkazy
editovat
Obrázky, zvuky či videa k tématu (18F)-fludeoxyglukóza na Wikimedia Commons
