_18_F标记的正电子放射性药物及其临床应用

综述 18F标记的正电子放射性药物及其临床应用

吴春英 林祥通 张满达 王博诚

PE T显像可以无创、动态、定量地研究特定标记物在人体内的化学过程和生理生化过程,在活体水平研究生命物质的代谢,研究受体的分布和功能、基因调控的变化等,这些使核医学的发展达到了真正意义上的分子水平。

PE T的发展离不开PE T药物,其均为正电子核素标记药物。发射正电子的核素很多,主要有11C、13N、15O、18F、62Cu、68Ga、82Rb、75Br、76Br、38K、73Se和94T c m。由于18F 有相对较长的半衰期(110min),通过置换取代有机化合物分子中的氢原子、羟基或硝基,可以实现药物的18F标记。同时,18F标记正电子放射性药物既可用于PE T显像,也可用于分子符合探测,临床应用广泛。

一、代谢型显像剂

1.糖代谢显像剂。2 18F 脱氧葡萄糖(FDG)是葡萄糖结构类似物,通过与葡萄糖相同的转运载体Glut 1转运入细胞,在胞浆内经己糖激酶!催化生成6 磷酸 FDG,因后者不被特异的果糖 1 激酶识别和催化,无法生成相应的二磷酸己糖参加有氧和无氧糖代谢,而停留、聚集在胞浆内。在不同的生理和病理状态下,细胞对葡萄糖的利用会发生变化,从而反映人体的某些功能改变。18F FDG是目前临床应用最多的正电子显像剂,已大量用于:∀神经系统疾病的诊断:癫痫、脑肿瘤、痴呆和帕金森病等;#探测心肌缺血,测定心肌存活;∃肿瘤的诊断、分期、疗效监测和预后判断;%脑功能研究。

2.多巴胺代谢显像剂。多巴胺能系统主要调控锥体外系的运动功能、精神活动、脑垂体激素的分泌等生理过程。多巴胺不能通过血脑屏障,必须由在体内生物合成的前体L 多巴通过神经元细胞内脱羧酶的作用在脑内生成并储

作者单位:200040 上海,复旦大学附属华山医院核医学科(吴春英、林祥通);江苏省原子医学研究所、核医学国家重点实验室(张满达、王博诚)存。6 18F fluoro L DOPA(6 18F FDOPA)的

体内行为类似L 多巴,注入体内后参与

多巴胺的合成和代谢,临床主要用于研

究和诊断突触前多巴胺功能失调的疾病

如帕金森病、精神分裂症和遗传性舞蹈

病等,也有报道用于甲状腺癌的诊断。

3.氨基酸代谢显像剂。氨基酸参与

蛋白质的合成、转运和调控,体内蛋白质

合成的异常与多种肿瘤及神经精神疾病

有关,目前常用来研究脑胶质瘤、恶性淋

巴瘤、脑转移瘤、肺癌和乳腺癌。已用于

人体PE T显像的18F标记的氨基酸主要

有18F L 酪氨酸(tyrosine)、18F L 苯丙氨

酸(phenylalanine)和18F L 甲基酪氨酸

(FMT),前两者由于放化产率极低,临床

应用报道少,而18F FMT的体内外性能

较好,肿瘤组织与正常组织的放射性比

值高,图像清晰,放化合成时间45min,

产率20%(未校正)。O 2 18F 氟乙基 酪

氨酸(FET)体内稳定性好,能与肿瘤组

织快速结合,靶组织/本底比值高,放化

产率约40%,主要用于脑肿瘤显像。由

于18F FE T不与蛋白质结合,在骨髓、肾

和胰腺中摄取相当低,故可以作为肺癌

和乳腺癌显像剂。18F 1 氨基 3 环丁基 1

羧酸(ACBC)是一类非天然氨基酸代谢

显像剂,动物研究和人体PET显像表明

其可用于脑肿瘤的诊断。Z 4 18F L 脯

氨酸在肿瘤组织中摄取高,肝、胰腺摄取

少,标记率可达40%,目前已用于临床,

但不能用于泌尿系统肿瘤显像。

4.核酸代谢显像剂[1]。核酸的合成

与代谢可反映细胞分裂增殖状况,3 脱

氧 3 18F 氟胸腺嘧啶(FLT)是性能最好

的核酸代谢显像剂,能被细胞摄取并由

胸腺嘧啶酶 1磷酸化而滞留在细胞内,

参与DNA合成。动物模型实验结果表

明注入18F FLT后,95%以原形清除,并

可在快速增生的器官中大量浓聚,已成

功地用于人体脑肿瘤、肺癌、食管癌、淋

巴转移癌PE T显像,结果满意,可为肿瘤

治疗成功与否提供早期的评价指标。5 18

F 氟尿苷和5 18F 氟脱氧尿苷参与DNA

和RNA的合成,两者可用于脑胶质瘤、

肝癌、结肠癌和乳腺癌的诊断,由于体内

降解迅速,清除半衰期只有8和10min,

现已很少用。18F 氟代甲基阿糖呋喃尿嘧

啶(FMAU)也可用于核酸代谢研究,缺点

是其在体内降解。

5.胆碱代谢显像剂。细胞中普遍存

在磷酸胆碱反应,11C 胆碱已广泛用于肿

瘤显像。18F标记胆碱代谢显像剂有18F

fluorocholine(FC H)、2 18F fluoroethylcholine

(FEC)和3 fluoropropylcholine(FPC),其中

仅18F FCH的磷酸化速率与11C 胆碱相

似,具有与11C 胆碱相似的体内特性,标

准摄取值(SUV)相近,参与PC 3前列腺

癌细胞的磷酸化过程,60min时肿瘤/血

比值高达12&5,且图像质量明显优于11

C 胆碱,可用于前列腺癌的诊断。

6.脂肪酸代谢显像剂[2]。脂肪酸是

心肌的主要能量来源,心肌脂肪酸代谢

与心肌状态密切相关。局部心肌缺血

时,心肌脂肪酸的摄取和清除也随之改

变,因此18F标记脂肪酸可用于心肌细胞

存活的估测。近年来比较成功的有18F

fl uoro 6 thia hep tadecanioc acid(F THA)和18F

fluoro 4 thia palmitate(FTP),分别在长链

脂肪酸的6位和4位杂一硫原子,降低

了脂肪酸的 氧化速度,明显延长其在

心肌中的滞留时间。研究表明,18F FTHA

通过线粒体摄取,心肌放射性浓集速度

可以反映长链脂肪酸的氧化速率,目前

已用于临床非创伤性测定心肌底物利用

状态,指导临床药物治疗。结合18F FDG,

可用于心肌活力的测定,也有报道用于

骨骼肌脂肪酸代谢测定。此外,大鼠离

体肝脏肉碱棕榈酸转移酶抑制实验表

明,15 18F fluoro 3 oxa pentadecnoate(FOP)可

用于肝脏线粒体脂肪酸氧化测定,很有

可能成为临床酒精脂肪肝、非酒精脂肪

肝和2型糖尿病患者的PE T显像剂。

7.骨显像剂。利用18O(p,n)18F核反

应,经直接法处理制备得到18F NaF,可用

于人体骨血流和代谢显像研究。

8.肾上腺显像剂。肾上腺皮质的主

要功能是分泌和产生醛固酮、皮质醇、雄

激素和雌激素。胆固醇基 p 18F 苯甲酸