Радионуклид для исследования метаболизма миокарда

Радионуклид для исследования метаболизма миокарда

Реферат

 

Изобретение относится к медицине, а именно к радионуклидной диагностике, и может найти применение при лечении сердечных заболеваний. Изобретение заключается в том, что радионуклид представляет собой 15^-123I-пентадекановую кислоту и предлагается для исследования метаболизма миокарда. Разработана и представлена технологическая схема производства РФП на основе изотопного обмена неактивной 15-йодпентадекановой кислоты с натрием йодидом, меченным йодом -123. Изобретение обеспечивает исследование коронарного кровотока и метаболических процессов в миокарде в стадии, когда еще отсутствуют структурные и анатомические изменения сердечной мышцы.

Изобретение относится к медицине, точнее к радионуклидной диагностике, и может найти применение при лечении сердечных заболеваний.

В общем комплексе лучевых исследований миокарда радионуклидные методы имеют большое значение. Они позволяют уточнить очаг инфаркта миокарда, определить его размеры, проследить за ходом тромболитической терапии. При исследовании больных с заболеваниями сердца значительный интерес представляет определение коронарного кровотока и оценка метаболических процессов в миокарде, необходимых для выявления миокардиопатий различного генеза, а также для дифференциальной диагностики между транзиторной ишемией и инфарктом миокарда.

Для оценки состояния миокардиального кровотока в настоящее время широко применяют ²⁰¹Te-хлорид [1, 2]. Однако, использование его имеет ограничения в связи со сложностью количественной оценки кровотока. Кроме того, захват ²⁰¹Te-хлорида может изменяться при нарушении транспортных механизмов, что влияет на адекватность состояния миокардиального кровотока.

В последние годы для сцинтиграфического исследования сердца используются меченые циклотронными радионуклидами свободные жирные кислоты, окисление которых является основным источником энергии для сердца в аэробных условиях. Жиры обеспечивают 60% энергетических потребностей сердечной мышцы. При увеличении потребления миокардом кислорода увеличивается утилизация жирных кислот, тогда как метаболизм остальных субстратов остается неизменным. Вот почему для исследования миокарда и оценки интенсивности потребления им кислорода используются жирные кислоты, а именно приготовленные из них радиофармпрепараты (РФП).

В качестве метки используются различные изотопы йода или циклотронные ультракороткоживущие (УКЖ) радионуклиды, такие как ¹¹C и ¹⁸F. С помощью последних проводят позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), исследуя обмен ¹¹C или ¹⁸F-пальмитиновых кислот в миокарде. Однако, применение ПЭТ ограничено крупными центрами, имеющими на своей территории циклотрон, т.к. ¹¹C и ¹⁸F имеют короткий период полураспада и могут использоваться лишь по месту их производства.

В этом отношении соединения, меченые йодом, имеют преимущества. Однако, при использовании, например, для целей диагностики ¹³¹I создается достаточно большая лучевая нагрузка на пациента в связи с длительным периодом полураспада его и наличием в спектре жесткого бета-излучения. ¹²⁵I, имеющий низкоэнергетическое гамма-излучение, мало пригоден для клинических исследований из-за трудности его регистрации.

Наиболее подходящим по своим ядерно-физическим характеристикам для целей радионуклидной диагностики миокарда является йод-123, период полураспада которого составляет 13.31 часа. За последние годы проведен большой объем исследований по фармакокинетике и биохимическим превращениям РФП на основе жирных кислот с различной длиной цепочки, меченых йодом-123, с оценкой их клинико-диагностической ценности. Наиболее исследованы из них ¹²³I-гептадекановая [3] , ¹²³I-гексадекановая [4], ¹²³I-фенилпентадекановая [5], ¹²³I-фенилтеллурпентадекановая [6] кислоты.

Ишемическая болезнь сердца характеризуется снижением накопления ¹²³I-жирных кислот в ишемических участках миокарда. При этом в ряде экспериментальных и клинических работ показана высокая корреляция между уровнем перфузии миокарда и величиной накопления жирных кислот [4]. Скорость метаболизма ¹²³I-жирных кислот в зонах ишемии миокарда снижена, тогда как в области инфаркта - повышена.

Различные формы миокардиопатий характеризуются резко выраженной неравномерностью накопления радиоактивности в сердечной мышце и значительными колебаниями величины периода полувыведения ¹²³I из миокарда. Анализ литературных данных позволяет сделать вывод о том, что для клинического применения необходимо несколько различных ¹²³I-жирных кислот, отличающихся по метаболизму и скорости элиминации ¹²³I из миокарда. Это позволяет объективно оценить состояние перфузии миокарда и метаболизма липидов в сердечной мышце. Несмотря на обилие РФП для этих целей, поиск новых более совершенных диагностических средств продолжается.

Технический результат настоящего изобретения состоит в разработке нового эффективного для исследования метаболизма миокарда РФП.

Этот результат достигается использованием для этих целей 15-¹²³I-пентадекановой кислоты, имеющей короткий период полураспада и низкоэнергетическое гамма-излучение.

В химическом отношении 15-йодпентадекановая кислота является аналогом природной пальмитиновой кислоты, являющейся одним из основных энергетических источников жизнедеятельности сердечной мышцы и использующейся в настоящее время для изучения метаболизма жирных кислот в миокарде. Применение 15-йодпентадекановой кислоты для исследования миокарда нам неизвестно. Мы провели эти исследования, приготовив из нее РФП.

Технология получения 15-[¹²³I]-пентадекановой кислоты.

Получение 15-[¹²³I]-пентадекановой кислоты основано на реакции изотопного обмена йода между 15-йодпентадекановой кислотой и Na¹²³I в расплаве радиойодируемого субстрата.

Синтез 15-йодпентадекановой кислоты выполняется из пентадеканолида по следующей схеме Гидролиз пентадеканолида гидроокисью калия осуществляют кипячением 1.5 г его с 4.5 г KOH в смеси 30 мл этанола и 45 мл воды в течение 5 часов. Образующуюся калиевую соль 15-гидроксилпентадекановой кислоты обрабатывают раствором 1N соляной кислоты до pH 3 и выпавший 15-гидроксилпентадекановой кислоты отфильтровывают и высушивают. Выход ее составляет около 1.5 г (95%).

1.3 г полученной кислоты нагревают при 70^oC в течение 1.5 часа с 3.3 г йодида калия и 3.2 г триметилхлорсилана в 50 мл ацетонитрила. Получают около 1.7 г 15-йодпентадекановой кислоты, которую дважды перекристаллизовывают из 40-50 мл этанола и охарактеризовывают методами химического анализа, УФ- и ИК-спектроскопии.

Результаты элементарного анализа: найдено C - 48.3% (теор. 48.92), H - 8.0% (теор. 7.94), I - 35.4% (теор. 34.45).

В УФ-области наблюдается полоса поглощения с максимумом при 2552 нм, обусловленная присутствием связи C-I. Молярный коэффициент поглощения 15-йодпентадекановой кислоты при этой длине волны составляет 55814, что позволяет проводить ее количественное измерение спектроскопическим методом.

Йодид натрия, ¹²³I, получают без добавления носителя облучением протонами E = 15-13 МЭВ на циклотроне МГЦ-20 мишени из окиси теллура, обогащенной по изотопу ¹²³Te, с использованием реакции ¹²³Te(p,n) ¹²³I, последующей термовозгонкой йода из теллуровой мишени и поглощением его раствором едкого натрия. В качестве материала мишени используют окись теллура с обогащением по ¹²³Te 91-96%. В качестве подложки мишени используют платиновую фольгу толщиной 0.5 мм в виде емкости диаметром 20 мм и углублением (диаметр 10 мм, глубина 0.5 мм). На поверхность углубления этой емкости наносят слой серебра толщиной 3-5 мкм для увеличения сцепления мишенного вещества с подложкой. Навеску порошка окиси теллура (200-250 мг) помещают в углубление подложки и расплавляют до получения стекловидной массы. Мишень помещают в устройство с водяным охлаждением для облучения пучком протонов. Со стороны пучка мишень охлаждают током гелия и отделяют от ионопровода с помощью фольги из нержавеющей стали толщиной 15-20 мкм. Для равномерного облучения мишени пучок протонов сканируют по ее поверхности частотой 8-10 Гц. После облучения мишень помещают в установку из кварцевого стекла для термовозгонки йода. Выделившийся при возгонке йод продувается воздухом и поглощается в 1 мл 10^-2 М раствора едкого натра, помещенного в пенициллиновый флакон, который затем герметизируют резиновой пробкой и завальцовывают алюминиевым колпачком. Радиохимическая чистота полученного препарата составляет >95%. Через резиновую пробку в этот флакон вводят капилляр из нержавеющей стали, второй конец которого помещают в аналогичный флакон, и в него отгоняют воду из первого флакона при температуре 130-140^oC. Затем в первый флакон стерильным шприцем вводят 4 мг 15-йодпентадекановой кислоты в 1 мл химически чистого этанола и этанол отгоняют при температуре 115^oC. По окончании отгонки этанола флакон прогревают при 115^oC в течение 5 минут, после чего в него вновь вносят 0.5-1.0 мл этанола, содержимое встряхивают до полного растворения осадка и тем же шприцем отбирают пробу для определения радиохимической чистоты полученного препарата.

Он представляет собой стерильные кристаллы 15-йодпентадекановой кислоты, меченой йодом-123, и имеет следующие характеристики.

Удельная активность /на момент изготовления/ - 50-350 МБк/мг Содержание 15-йодпентадекановой кислоты - 0.3-3.0 мг Радионуклидная кислота на момент изготовления - 98.8% в конце срока годности - 94.3% Радиохимическая чистота - >95.0% Перед использованием РФП для диагностических целей его растворяют в небольшом количестве этанола и полученный раствор вводят во флакон с раствором альбумина в соотношении 1:9. Для стерилизации полученный раствор фильтруют через 0.22 мкм Millipore-фильтр или другой аналогичный фильтр, после чего препарат готов к употреблению.

Для сцинтиграфического исследования миокарда на гамма-камере активность препарата составляет 1-2 МБк на 1 кг массы тела больного. Срок годности препарата 30 часов со времени изготовления.

Результаты биологического исследования препарата.

На собаках, кроликах, морских свинках, крысах, мышах изучались: - радиационная и химическая токсичность путем определения LD₅₀ и хроническая токсичность в опытных группах животных и параллельно - в контрольных; - гемолитическое действие путем определения количества эритроцитов у подопытных животных до и в различные сроки после в/в введения препарата, а также "in vitro" на кровяном агаре с одновременным испытанием препарата на стерильность, оценивая результаты по четырехбальной системе на 8-й день; - аллергогенное действие путем оценки кожной реакции при нанесении на срединный участок поверхности туловища животного 1 капли раствора препарата в минимальном разведении, не вызывающем видимой реакции у контрольных животных, причем предварительно подопытным животным в течение 10 дней вводили в кожу наружной поверхности уха раствор препарата в разведении 1:500, а контрольным - один растворитель в том же объеме; - безвредность препарата при в/в введении оценивалась по следующим критериям: изменение массы тела и внутренних органов (сердце, легкие, печень, почки, селезенка, половые железы), данным клинического и биохимического анализов крови, анализам мочи в различные сроки после введения препарата в течение 30 суток; - температурная реакция до введения и через 1/2, 1, 2 и 3 часа после введения препарата; - измерение артериального давления прямым способом в сонной артерии до и через 1, 5, 15, 30 и 60 мин после введения препарата; - изменение ЭКГ путем регистрации ее до введения препарата и на 1-е, 10-е и 30-е сутки после его введения; - диагностическая пригодность путем исследования основных показателей в ответ на введение препарата "in vivo" сцинтиграфическим способом и "in vitro" с помощью колодезного счетчика после извлечения сердца. В первом случае динамика прохождения препарата в организме фиксировалась на магнитной ленте видеомагнитофона, отмечались "зоны интереса" над областью сердца, печени, почек, определялись время наступления максимума (T_max) и период полувыведения (T_1/2) препарата. Во втором случае извлеченное сердце радиометрировали в колодезном счетчике, после чего строилась кривая распределения препарата в миокарде в течение 15 мин, которую оценивали на основе определения времени наступления максимума (T_max) и периода полувыведения T_1/2).

Результаты проведенного на 5 видах животных экспериментального исследования предлагаемого препарата свидетельствуют о том, что препарат - стерилен - ни в одном из исследований не было отмечено роста патологической флоры; - не оказывает гемолитического действия - у всех животных в течение месяца не наблюдалось изменения количества эритроцитов; - нетоксичен - введение диагностических количеств препарата не вызывает значительных изменений периферической крови, содержания белка, холестерина, глюкозы и мочевины в плазме крови, pH, а также массы тела животных и внутренних органов. Препарат не оказывает существенного влияния на ЭКГ, артериального давление и частоту сердечных сокращений. Это свидетельствует о токсической безвредности препарата; - не имеет аллергогенного действия - пробы на сенсибилизированных морских свинках показали отсутствие аллергических реакций; - специальных исследований по оценке иммуногенного и канцерогенного действия не проводили, т.к. 15-I-пентадекановая кислота не входит в число соединений, вызывающих канцерогенные и иммуногенные повреждения; - на бактериальных средах показано отсутствие мутагенного действия препарата - не отмечено гибели животных ни в одной из экспериментальных групп. При вскрытии трупов забитых животных не обнаружено ни макроскопических, ни микроскопических изменений сердца, печени и щитовидной железы; - по общеизвестным формулам произведен расчет лучевых нагрузок на критический орган и весь организм в целом для одного вида животных (крыс). Показано, что эти нагрузки чрезвычайно малы; - в исследованиях in vitro и in vivo продемонстрированы хорошие диагностические возможности препарата. В течение 1-2 мин после внутривенного введения препарат демонстрирует максимальное накопление в миокарде. После этого наступают два периода выведения: быстрый и медленный. Время полувыведения колеблется от 6.5 до 13 мин в зависимости от вида животных. Лекарственный индуцированный миокардит не влияет на скорость поглощения препарата и T_max не меняется. Однако, в случае миокардита скорость выведения препарата удлиняется в 1.5-2 раза; - сравнительные исследования с ²⁰¹Te-хлоридом показали отчетливые преимущества предлагаемого препарата. Так, у животных с адреналовым миокардитом наблюдается выраженное нарушение сцинтиграфической картины в виде гетерогенности накопления препарата и нечеткости контуров при его использовании. Сцинтиграммы, полученные с помощью ²⁰¹Te-хлорида в случае миокардита, не имеют патологических признаков.

Таким образом, препарат нетоксичен, стерилен, не вызывает повреждающего действия и имеет хорошие диагностические свойства. После однократного введения он дает возможность визуально оценивать 2 показателя: состояние коронарного кровотока и количественные данные об особенностях метаболических процессов в миокарде в стадии, когда еще отсутствуют структурные и анатомические изменения сердечной мышцы, а также провести дифференциальную диагностику транзиторной ишемии от инфаркта миокарда и диагностировать миокардиопатии различного генеза.

Полученные в экспериментах результаты были представлены нами в фармакологический Комитет МЗ РФ и решением его (протокол N 14 от 7.07.95 г.) препарат разрешен для клинического изучения.

В настоящее время в отделении изотопных методов исследования ЦНИРРИ МЗ РФ препарат проходит клинические испытания, результаты которых уже в 1997 г. будут представлены в ФК МЗ ПФ для получения разрешения на медицинское применение его и промышленное производство.

Разработана Временная фармакопейная статья на РФП "15-йодпентадекановая кислота, йод-123", которая вместе с другими документами будет направлена в МЗ РФ.

В институте разработана представленная выше технологическая схема производства РФП, которая используется для получения его для диагностических целей в клинической практике.

Источники информации 1. Doctore E et al., Am.Heart.J., 1986, Vol. 111, 4, P. 788-791.

2. Ласкин С.А. Мед.радиология, 1989, 6, 68-76.

3. Muller K.D. et al., Radiology, 25, 1, 78-82, 1985.

4. Van der Wall E.E. et al., Eur.J.Nucl.Med., 6, 9, 383-389, 1981.

5. Rellas J.S. at al., Am.J.Cardiol., 52, 10, 1326-1332, 1983.

6. Okada R.D. at al., Eur.J.Nucl.Med., 11, 4, 156-161, 1985.

Формула изобретения

Радионуклид для исследования метаболизма миокарда, представляющий собой 15^-1231-пентадекановую кислоту.