張曉軍, 劉 健, 孫志軍， 徐白萱， 田嘉禾， 張錦明

(中國人民解放軍總醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科，北京 100853)

脂肪酸是心肌的主要能量來源，心肌脂肪酸代謝與心肌狀態(tài)密切相關(guān)。局部心肌缺血時，心肌脂肪酸的攝取和清除也隨之改變，因此標(biāo)記脂肪酸可用于心肌細(xì)胞存活的估測[1-2]。近年來比較成功的有氟-18-6-硫-十七烷酸(18F-6-thia-14-fluoro-heptadecanoic acid，18F-FTHA)[3-5]和氟-18-4-硫-棕櫚酸 (18F-fluoro-4-thia-palmitate，18F-FTP )[6-7]，分別在長鏈脂肪酸的6位和4位加入雜硫原子，降低了脂肪酸的氧化速度，明顯延長其在心肌中的滯留時間[8]。18F-FTHA具有心肌攝取快、滯留時間長、血液清除快的特點，并已用于臨床研究，但其為心肌β-氧化代謝產(chǎn)物，在心肌缺血狀態(tài)下，由于心肌放射性的滯留，測量心肌脂肪酸氧化的特異性較差。此外，肝臟和骨骼肌的代謝產(chǎn)物中也有FTHA積累在脂質(zhì)池內(nèi)，限制了其用作線粒體脂肪酸氧化探針。豬的全身PET顯像顯示18F-FTP主要在心臟、肝臟和腎臟中聚集，骨的攝取很低，注射后10～20 min即可得到低干擾的心肌影像，心肌與血液和心肌與肺的放射性攝取比分別為7和8。并且在缺氧條件下18F-FTP的攝取與心肌脂肪酸氧化的速率相關(guān)，具有較好的特異性。但其在肝臟中的攝取對CPT-I(肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-I)抑制不敏感，并且2 h后大鼠心肌放射性滯留較差。研究表明，心肌放射性濃集速度可以反映長鏈脂肪酸的氧化速率，目前已用于臨床非創(chuàng)傷性測定心肌底物利用狀態(tài)，指導(dǎo)臨床藥物治療。結(jié)合18F- FDG，18F-FTHA可用于心肌活力的測定，也有報道用于骨骼肌脂肪酸代謝測定[9-11]。此外，大鼠離體肝臟肉堿棕櫚酸轉(zhuǎn)移酶抑制實驗表明，18F標(biāo)記的脂肪酸可用于肝臟線粒體脂肪酸氧化測定，很有可能成為臨床酒精脂肪肝、非酒精脂肪肝和Ⅱ型糖尿病患者的PET 顯像劑[12-14]。18F-FTHA合成的報導(dǎo)較少[15-16]。本研究擬采用國產(chǎn)氟多功能模塊合成18F-FTHA，用于臨床研究。

1 主要試劑和儀器

1.1 主要試劑

芐基-14- (R，S) -對甲苯磺?；?6-硫代十七烷酸酯前體、氨基聚醚(K2.2.2)：德國ABX公司產(chǎn)品；無水乙腈、碳酸鉀：美國Sigma-Aldrich產(chǎn)品；Light QMA、SPE C-18柱：美國Waters 公司產(chǎn)品；維生素C：美國McGuff公司；H218O，豐度98%：江蘇華益化工有限公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 主要儀器

Sumitomo HM-20S加速器：日本駐友；PET-MF-2V-IT-1型多功能合成模塊(配備Alltech 626雙泵和UVSI 200全波長紫外檢測器，Grace Alltima C-18, 10 mm×250 mm, HPLC柱)：派特(北京)科技有限公司；Explore Vista Micro-PET/CT成像系統(tǒng)：美國GE公司。

2 實驗方法

2.1 試劑的準(zhǔn)備

18F-FTHA國產(chǎn)模塊示意圖示于圖1。同合成其他18F標(biāo)記藥物相同，在18F-從加速器傳到模塊之前，將所有試劑安裝于模塊上。A瓶：15 mg的K2.2.2和3 mg的K2CO3溶解在1 mL的90%乙腈水溶液；B瓶：2 mL的無水乙腈；C瓶：10 mg的芐基-14- (R，S) -對甲苯磺酰基-6-硫代十七烷酸酯溶解在1 mL乙腈；D瓶：0.2 mol/L NaOH 1 mL；E瓶：0.2 mol/L HCl 1.2 mL；F：2 mL HPLC流動相；G3瓶：10 mL 注射用水；G4瓶：1 mL 無水乙醇。QMA柱處理同合成18F-FDG一致，先用10 mL 0.5 mol/L的NaHCO3淋洗，再用10 mL水淋洗；C-18柱先用10 mL無水乙醇，再用10 mL水淋洗即可。

2.2 18F-FTHA的合成

18F-FTHA合成路線圖示于圖2。自動合成18F-FTHA步驟如下：Sumitomo HM-20S加速器生產(chǎn)的18F-被QMA捕獲后，經(jīng)A瓶內(nèi)K2.2.2/K2CO3乙腈水溶液洗脫入反應(yīng)管，共沸除水至干，再加入B瓶內(nèi)2 mL乙腈共沸除水至干。反應(yīng)管中加入C瓶內(nèi)1 mL乙腈溶解的10 mg芐基-14- (R，S) -對甲苯磺酰基-6-硫代十七烷酸酯，90 ℃加熱5 min，親核反應(yīng)后升溫并通入氮氣除乙腈，再加入D瓶內(nèi)1 mL的0.2 mol/L NaOH，在90 ℃下水解5 min，冷卻后，加入E瓶內(nèi)1.2 mL的0.2 mol/L HCl中和，轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)瓶，用F瓶內(nèi)流動相清洗。啟動半制備HPLC純化，純化柱為Grace Alltima C-18 (10 mm×250 mm) HPLC柱，流動相為85%甲醇和0.4%乙酸(體積比)，流速為6 mL/min，收集產(chǎn)品的放射性進(jìn)入固相萃取瓶G1(瓶內(nèi)預(yù)裝100 mL水)，產(chǎn)品被SEP C-18吸附，用G3瓶內(nèi)10 mL注射用水清洗C-18柱，最后用G4瓶中無水乙醇從C-18柱上洗脫，用生理鹽水稀釋至產(chǎn)品中乙醇濃度低于10%。

圖1 合成18F-FTHA的國產(chǎn)模塊示意圖Fig.1 18F-FTHA synthesis system

圖2 18F-FTHA合成線路圖Fig.2 Radiosynthesis of 18F-FTHA

2.3 18F-FTHA的鑒別與質(zhì)量控制

采用分析型HPLC測量放化純度，分析柱為Alltech 5 u (4.6 mm×150 mm)，紫外波長為254 nm，流動相為85%甲醇和0.4%乙酸(體積比)，流速為1 mL/min。18F-FTHA的鑒定采用FTHA的標(biāo)準(zhǔn)液與18F-FTHA共進(jìn)樣。穩(wěn)定性測量采用HPLC分析法，每隔30 min測定產(chǎn)品的放化純度；為防止18F-FTHA的分解，在產(chǎn)品中加入10 g/L的維生素C,同時測量不同時間的放化純度。采用質(zhì)譜法測量K2.2.2含量[17]。

2.4 18F-FTHA 在正常NH小鼠體內(nèi)分布

20只NH小鼠(中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院動物所提供)編號后，計算機(jī)隨機(jī)分成四組，每組5只，尾靜脈注射經(jīng)生理鹽水稀釋的18F-FTHA，每只0.2 mL共7.4 MBq。注射后于不同時相處死，取血、心、肝、脾、肺、腎、肌肉及骨，分別測量放射性計數(shù)和稱重，計算每克組織百分注射劑量(%ID/g)。

2.5 18F-FTHA的Micro-PET顯像

取SD大鼠一只，尾靜脈注射18F-FTHA樣品37 MBq，注射后60 min利用異氟烷混合氧氣麻醉，置于Explore Vista Micro-PET/CT上掃描。

3 結(jié)果與討論

3.1 18F-FTHA的自動化合成

采用國產(chǎn)的PET-MF-2V-IT-1型多功能合成模塊，全自動完成親核反應(yīng)和水解，采用半制備HPLC純化和固相萃取產(chǎn)品，以55.5 GBq的氟離子開始，最終能得到5.9 GBq18F-FTHA，不校正合成效率為10.6%，合成時間為50 min。18F-FTHA半制備HPLC分離圖示于圖3，由圖3可見，保留時間為5 min的氟離子峰后有一較長的拖尾，為芐基-14-(R，S)-18氟-6-硫代十七烷酸酯的水解副產(chǎn)品。由于產(chǎn)品為含硫-17烷，強(qiáng)堿較容易將硫醚斷裂，因此采用0.2 mol/LNaOH在90 ℃下水解，可減少副產(chǎn)品比例。

圖3 18F-FTHA半制備HPLC的分離圖Fig.3 Semipreparative radioactive HPLC traces for 18F-FTHA

3.2 18F-FTHA的鑒別與質(zhì)量控制

18F-FTHA為無色透明，pH為5～7。將18F-FTHA與標(biāo)準(zhǔn)品共進(jìn)，HPLC質(zhì)控圖示于圖4，由圖4b可見，在與放射性峰一致的紫外上有一強(qiáng)的吸收(兩者時間差為紫外與放射性檢測器的響應(yīng)時間差)，該峰為FTHA標(biāo)準(zhǔn)品的紫外吸收峰，說明標(biāo)記產(chǎn)物即為18F-FTHA。圖4a表明，18F-FTHA放化純度大于99%。

3.3 18F-FTHA的體外穩(wěn)定性

555 GBq/L18F-FTHA加入10 g/L 維生素C以及空白對照室溫放置，分別于30、60、90、120、150、180 min測量18F-FTHA放化純度，在3 h內(nèi)，加維生素C的產(chǎn)品放化純大度于98%，空白對照品放化純度也大于98%。正電子放射性藥物由于衰變發(fā)射電子和其化學(xué)結(jié)構(gòu)等原因，容易發(fā)生輻射分解。為防止輻射分解，可適當(dāng)加入輻射穩(wěn)定劑如維生素C和乙醇等，如在高濃度的18F-FDG中少量乙醇能明顯防止其分解。結(jié)果表明，18F-FTHA較穩(wěn)定，無需加入穩(wěn)定劑。

3.4 18F-FTHA的生物學(xué)分布

18F-FTHA在正常NH小鼠體內(nèi)生物分布結(jié)果列于表1。小鼠尾靜脈注射18F-FTHA后，從血液清除很快，到15 min時，血液僅存(1.03±0.13)% ID/g，而此時心臟攝取為(40.78±18.88) %ID/g；心臟攝取清除較慢，到60 min時仍為(19.04±10.88) %ID/g；心與肝放射性攝取比在60～90 min達(dá)到3～6倍；肌肉攝取不高，骨內(nèi)放射性也不高，呈下降趨勢，說明18F-FTHA在體內(nèi)較穩(wěn)定。放射性主要從腎臟排泄。

SD大鼠的Micro-PET/CT 60min顯像結(jié)果示于圖5。由圖5可見，良好的心肌放射性滯留及肝臟清除，除排泄通道腎臟外，并未見其余組織有明顯放射性攝取。

圖4 18F-FTHA 的HPLC質(zhì)控圖Fig.4 Analytical radioactive (a) and UV (b) HPLC traces for 18F-FTHA 的HPLC

組織放射性攝取率15 min 30 min60 min90 min 血1.03±0.131.26±0.970.30±0.140.21±0.06心40.78±18.8825.36±9.2519.04±10.8813.71±4.74肝68.27±27.4229.39±13.742.99±0.964.34±1.34脾1.62±0.471.06±0.140.47±0.090.40±0.11肺9.08±0.974.28±0.193.05±0.521.45±0.32腎53.97±17.5517.25±7.873.64±0.522.83±0.99肌肉3.01±0.681.52±0.151.15±0.140.56±0.11骨3.79±0.532.37±0.211.75±0.201.19±0.18

圖5 注射18F-FTHA 60 min后 SD大鼠Micro-PET/CT顯像Fig.5 Mirco PET/CT image of 18F-FTHA of SD rat at 60 min after administration

4 小結(jié)

正常心肌在空腹?fàn)顟B(tài)下，游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)是心肌能量最重要來源，其中長鏈脂肪酸約提供70%心肌所需能量。18F-FTHA作為長鏈脂肪酸的類似物，由于硫原子的存在使其β氧化代謝受阻，具有心肌攝取快、滯留時間長的優(yōu)點，并且血液與肝臟清除速度快?？勺鰹橹舅岽x顯像劑。目前國內(nèi)外18F-FTHA合成均采用芐基-14- (R，S) -對甲苯磺酰基-6-硫代十七烷酸酯作為前體，經(jīng)過親核、水解后得到18F-FTHA粗產(chǎn)品，然后直接經(jīng)過C-18柱固相萃取得到產(chǎn)品，由于未通過HPLC純化，產(chǎn)率為15%～25%，放化純度大于90%。本研究采用國產(chǎn)氟多功能模塊，自動化合成了18F-FTHA，利用HPLC純化產(chǎn)品，產(chǎn)率為10.6%，放化純度大于99%，符合放射性藥物質(zhì)量要求，生物學(xué)分布及Micro-PET/CT表明其良好的生物學(xué)效應(yīng)，能夠滿足臨床需求。

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