(18F)-fludeoxyglukóza

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání


(18F)-fludeoxyglukóza
Strukturní vzorec

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
SMILES OCC1OC(O)[C@H]([18F])[C@@H](O)[C@@H]1O
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
NFPA 704.svg
 
 
 
radioaktivní
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Některá data mohou pocházet z datové položky.

(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.

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[editovat | editovat zdroj]

Roku 1968 byla na Ústavu organické chemie Univerzita 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 AlaviPensylvánské 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[editovat | editovat zdroj]

18F-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)-kryptanduacetonitrilu 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 chránící skupiny se odstraní zásaditou hydrolýzou a následně po odstranění kryptandu iontovou výměnou vznikne výsledný produkt(4)[6][7]

Synthesis of 18FDG.png

Mechanismus účinku a metabolismus[editovat | editovat zdroj]

18F-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[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Fludeoxyglucose (18F) na anglické Wikipedii.

  1. 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) 
  2. 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) 
  3. 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) 
  4. Shortage of FDG raw material threatens expanded use of PET [online]. DiagnosticImaging, 21 October 1992. Dostupné online. 
  5. Janet Miller. Radiopharmaceutical development at the Massachusetts General hospital. [s.l.]: [s.n.] Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 11-02-2015. 
  6. 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) 
  7. 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) 
  8. Fludeoxyglucose drug information [online]. [cit. 2009-06-30]. Dostupné online.