(18F)-fludeoxyglukóza
| (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. | |
(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 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
[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)-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
[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.
- ↑ 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 | editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématu (18F)-fludeoxyglukóza na Wikimedia Commons
