DE2828623C2 - Mit radioaktivem Flour markierte C↓1↓↓6↓-bis C↓1↓↓8↓- Fettsäuren, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung - Google Patents

Abstract

Die Moeglichkeit, den Metabolismus von Fettsaeuren im Herzmuskel In-Vivo zu untersuchen, ist bereits mit omega-halogenierten Fettsaeuren gezeigt worden. Die Ergebnisse fuehrten zur klinischen Anwendung von 17-J-123 Heptadecansaeure fuer die In-Vivo Diagnose von myocardialen Stoffwechselstoerungen. Im Hinblick auf die Vorteile des Positronenstrahlers F-18 sollten die Untersuchungen auf die analogen fluorierten Fettsaeuren ausgeweitet werden. Erfindungsgemaess wird vorgeschlagen, end- und/oder mittelstaendig mit F-18 markierte Fettsaeuren mit mehr als 15 C-Atomen nach Reinigung mit Hilfe der Hochdruckfluessigkeitschromatographie fuer kinetische Untersuchungen des Herzmuskelstoffwechsels zu verwenden. Besondere Bedeutung kommt im Hinblick auf die Toxizitaet fluorierter Verbindungen einem Herstellungsverfahren mit traegerarmer und gleichzeitig schneller Synthese und Reinigung zu, das innerhalb von hoechstens zwei Halbwertszeiten abgeschlossen sein sollte. Das erfindungsgemaesse Verfahren zur Herstellung von F-18-markierten langkettigen Fettsaeuren ist dadurch gekennzeichnet, dass Kaliumfluorid mit F-18 und einem Ester der analogen Bromfettsaeure unter Halogenaustausch umgesetzt und das Produkt in an sich bekannter Weise hydrolysiert wird. Aus dem Vergleich mit den bisherigen Ergebnissen der I-123-Fettsaeuren kann geschlossen werden, dass auch F-18-markierte Fettsaeuren aufgrund ihrer Aufnahme- und Ausscheidungskinetik fuer nicht-invasive Untersuchungen des Herzmuskelst...U.S.W

Description

Die Erfindung betrifft mit radioaktivem Fluor markierte Fettsäuren, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung.

Die Möglichkeit, den Metabolismus von Fettsäuren im Herzmuskel in-vivo zu untersuchen, ist mit ω-halogenierten Fettsäuren, die mit ³⁴¹¹¹CI, ⁷⁷Br und ¹²³J markiert waren, gezeigt worden (H.-J. Machulla et al, »Preparation, Quality Control and Stability of "C-, ³⁴¹¹¹Cl-, ⁷⁷Br- and ^l23J-Laballed Fatty Acids for Heart Muscle Metabolism Studies«, Proa XIV. International Annual Meeting of the Society of Nuclear Medicine, Berlin, Sept. 15-18. 1976). Die Ergebnisse führten zur klinischen Anwendung von 17-^l23J-Heptadecansäure für die in-vivo Diagnose von myokardialen Stoffwechselstörungen (Ch. Freundlieb et al, »Use of 17-¹²³J-!abeIled Heptadecanoic Acid for Non-Invasively Measuring Myocardiac Metabolism«, Proc. XV. International Annual Meeting of the Society of Nuclear Medicine, Groningen, Sept. 13-15,1977).

Im Hinblick auf die Vorteile des Positronenstrahlers ¹⁸F (71/2= 110 min) beim Einsatz von Positronenemissionstomographen sollten die Untersuchungen auf die analogen fluorierten Fettsäuren ausgeweitet werden. Gegenüber ¹¹C (7"i,2 = 20min), das ebenfalls ein Positronenstrahler ist, zeichnet sich ¹⁸F durch seine längere Halbwertszeit aus, was eine Verteilung ^l8F-markierter Radiopharmaka im Umkreis von einigen 100 km möglich macht.

Bereits G. D. Robinson, (Biologically Active ^1SF-Fiuoro-Organic Compounds, Proc. Symp. New Devel. Ridiopharm. Labelled Comp, Copenhagen, Vol. I, IAEA Vienna: p. 423 (1973)), hat angeregt, in 2-Stellung mit ¹⁸F substituierte, mittel- und langkettige Fettsäuren als Mittel für Myocard-Untersuchungen einzusetzen. Dabei wurden Versuche zur Markierung von Carbonsäuren mit ¹⁸F-Essigsäure-, «-^l8F-Va!eriansäure-(3,4)-, 3-¹⁸F-Propionsäure-(5,6)- und <x-^l8F-Myristinsäureestern durchgeführt.

Mit ¹⁸F markierte niedere Fettsäureester und deren Herstellung wurden bereits beschrieben in H. M. A. K. a rim und G. Stöcklin, (Fluorine-18 Labelling of Lower Fatty Acid Esters by Heterogeneous Exchange on Gas Chromatographie Columns, J. Lab. Comp. Radiopharm, 13,519(1977)).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fettsäuren insbesondere zur in-vivo-Untersuchung im Herzmuskel, bereitzustellen, die sich durch lange Halbwertszeit, bessere Auflösung bei den Aufnahmen, hohen Anreicherungsfaktor und verzögerte Eliminierung auszeichnet.

Erfindungsgemäß werden zur Lösung dieser Aufgabe end- oder mittelständig mit ^I8F-markierte Cie- bis Cig-Fettsäuren vorgeschlagen. Diese ^I8F-markierten Fettsäuren unterscheiden sich zu den analogen Chlor-, Brom- und Jodverbindungen dadurch, daß ¹⁸F ein Positronenstrahler mit relativ langer Halbwertzeit von 110 min ist, der somit in der Positronenemissionstomographie eingesetzt werden kann. Aufgrund der langen Halbwertzeit ist ein Transport von ^I8F-Radiopharmaka im Umkreis von mehreren hundert Kilometern vom Produktionsort möglich. Die bisherigen Verbindungen konnten wegen ihrer kurzen Halbwertzeit von maximal 20 min nur innerhalb eines kleinen Radius vom Produktionsort verwendet werden.

Verglichen mit anderen »organischen« Positronen-Strahlern wie z. B. ¹¹C hat ¹⁸F die geringste Positronenenergie, wodurch bei den Aufnahmen in der Emissionstomographie eine höhere Auflösung erzielt wird. Ferner haben die erfindungsgemäßen Fettsäuren einen sehr hohen Anreicherungsfaktor im Herzmuskel, der größer ist als bei den entsprechenden "C-, ³⁴¹¹¹Cl-, ⁷⁷Br- und

Schließlich erfah

ren solche

ren als Folge der Metabolisierung eine verzögerte Eliminierung aus dem Herzmuskel.

Besondere Bedeutung kommt im Hinblick auf die

2"> Toxizität fluorierte! Verbindungen einem Herstellungsverfahren mit trägerarmer und gleichzeitig schneller Synthese und Reinigung zu, das innerhalb von höchstens zwei Halbwertzeiten abgeschlossen sein sollte. Es wird deshalb vorgeschlagen, zur Herstellung der erfindungs-

>i) gemäßen Fettsäuren ^l8F-haltiges Kaliumfluorid mit einem Ester der entsprechenden bromierten Fettsäure unter Halogenaustausch umzusetzen und das Produkt in an sich bekannter Weise zu hydrolysieren. Dabei wird diese Reaktion vorzugsweise in wasserfreiem Acetamid

J5 in der Schmelze durchgeführt. Allerdings ist es an sich bekannt, Brom gegen ¹⁸F in organischen Verbindungen unter Verwendung von K¹⁸F in wasserfreiem Acetamid auszutauschen (J. P. de Kleijn et al,« K¹⁸F from Teactor-Produced Fluorine-18. Synthesis of Ethyl-2-FIuoropropionate-¹⁸F and 4-ToIuenesulfonyl Fluoride-¹⁸F«, Radiochem. Radional. Letters 23, 139 (1975)). Vorzugsweise wird ein K¹⁸F verwendet, welches durch Umsetzung von KF mit ^I8F-haltigem H2O erhalten worden ist. Zur Reinigung des so hergestellten Produkts sollte sich eine Hochdruckflüssigkeitschromatographie anschließen.

Die erfindungsgemäßen Fettsäuren eignen sich hervorragend für Organuntersuchungen, insbesondere zur Untersuchung des Herzmuskelstrjfwechsels.

Die Erfindung ist nachstehend durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Herstellungsbeispiel

Die Herstellung von w-^l8F-Palmitinsäure, oj-¹⁸F-Heptadecansäure und (9/10)-^l8F-Stearinsäure aus den entsprechenden Bromfettsäuren erfolgte in jeweils analoger Weise und wird daher nachfolgend gemeinsam beschrieben.

Zu ^l8F-haltigem Wasser, daß durch ³He-Bestrahlung von 10 ml H₂O gemäß der Kernreaktion '<O(³He, P)'⁸F . erhalten worden war, wurde 1 mg Kaliumfluorid zugesetzt. Die Lösung wurde durch Destillation auf ein Volumen von circa 200 μΙ eingeengt und dann mit Hilfe einer Mikroliter-Spritze in eine 3-ml-BrechsiegelampuI-Ie aus Quarz übergeführt. In dieser wurde die Lösung an einer Vakuumapparatur unter leichtem Erwärmen und

anschließendem Erhitzen bis zum Erreichen eines Vakuums von 10~⁶ bar zur Trockene eingedampft.

Nach dem Abkühlen wurde der Rückstand mit 20 mg Brom-Fettsäuremethylester (dessen Säureanteil der herzustellenden .'⁸F-Fettsäure entsprach) und 100 mg Acetamid (aus Benzol umkristallisiert) versetzt. Die Ampulle wurde evakuiert und verschlossen (abgeschmolzen) und dann 1 Stunde unter Bewegung im Ölbad auf 150⁰C erhitzt Die anschließende Verseifung des Esters erfolgte (nach Öffnen des Brechsiegels) durch halbstündiges Kochen in 2 ml methanolischer Kalilauge (5 N) unter Rückfluß. Der Ampulleninhalt wurde durch Auswaschen mit 10 ml Wasser in ein Schüttelgefäß von ca. 60 ml Volumen überführt. Nach Ansäuern der Lösung mit 3 ml Schwefelsäure (1 :6) wurde das Produkt dreimal mit n-Heptan (1x10 ml, 2 χ je 5 ml) bei 80⁰C extrahiert, wobei die Phasen durch Zentrifugieren getrennt wurden. Die vereinigten Heptanfraktionen wurden zur Trockene eingedampft, mit ca. 2 ml Eluens aufgenommen und erwärmt, worauf die ^I8F-Fettsäure mit Hilfe der Rochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) abgetrennt wurde. Gute Trennergebnisse wurden dabei mit der Phasenumkehr-Chromatographie unter folgenden Bedingungen erreicht:
Chromatograph: Waters; Säule: Waters, ^-NH₂ Bondapak 30 χ 0,4 cm; Eluens: n-Heptan/CH₃COOH =998/2, 3 ml/min.

Im Falle der 17-^I8F-Heptadecansäure wurde dabei eine radiochemische Ausbeute von 30 ±2% erzielt Ausgehend von einer ¹⁸F-Produktion in einem Kompaktzyklotron durch Bestrahlung von Wasser können somit spezifische Aktivitäten von >10mCi/mg erzielt werden. Bei der Herstellung- der t;-^I8F-Palmitinsäure wurden ähnliche Ausbeuten erhielt. Die radiochemische Ausbeute der (9/10)-^l8F-Stearinsäure la.; bei 4%.

Pharmakologische Untersuchungen

Für die Tierexperimente (an Mäusen) wurde das Eluat im Rotationsverdampfer zur Trockene eingedampft, das Produkt in Humanserumalbuminlösung aufgenommen, die Lösung filtriert und ein aliquoxer Teil in die Schwanzvene der Tiere injiziert.

Im Tierexperiment (mit NMRI-Mäusen) wurde mit 16-^I8F-Hexadecansäure, 17-^I8F-Heptadecansäure und (9/10)-^I8F-Stearinsäure ein rascher Anstieg der ¹⁸F-Aktivität im Herzmuskel festgestellt, die schon innerhalb von etwa 2 Minuten ihr Maximum von ca. 40%/g Herz erreichte. Anschließend erfolgte eine zunächst rasche und dann langsamere Elimination (entsprechend einer ESminierungshalbwertzeit von 2 bis 6 beziehungsweise 18 bis 51 Minuten).

Der Aktivitätsverlauf läßt sich unter Zugrundelegen der 0-Oxidationstheorie von Fettsäuren so deuten, daß die Fettsäure nach ihrer schnellen Extraktion durch den Herzmuskel zunächst zu Acetyl-Coenzym A und einer niedermolekularen ^I8F-Carbonsäure abgebaut wird.

Neben der Anreicherung im Herzmuskel läßt sich die ^I8F-Aktivität auch in den Organen Leber, Lunge, Nieren, Magen, Darm sowie im Blut nachweisen. Die ebenfalls bei den drei genannten Fettsäuren beobachteten unterschiedlichen Aktivitäten im Oberschenkelknochen deuten auf verschiedene Metabolisierungs- und Ausscheidungsmechanismen hin.

Die nachfolgende Tabelle zeigt eine Zusammenstellung von Vergleichsergebnissen, die mit den erfindungsgemäßen ^I8F-Fettsäuren einerseits und bekannten analogen Verbindungen andererseits erhalten wurden.

Man sieht deutlich die höhere Maximalaufnahme und die verzögerte Abgabe, insbesondere in der ersten Phase, der erfindungsgemäßen Verbindungen.

Max. Anreiche	Zeitpunkt d.	Eliminierungshalbwertszeit	fangsame
rung in % der	max. Anreiche	(min)	Elimination
injizierten Dosis	rung	schnelle	33 ± 6,5
pro Herz		Elimination	33 ± 6,6
	(mm)	0,4 ±0,1	25 ± 5,0
3,8 ± 1,0	0,25	2,4 ± 0,5	36 ± 7,2
3,3 ±0,4	0,5	2,1 ±0,4	23 ±4,7
3,9 ±0,4	0,25	0,6 ±0,1	44 ± 11
2,2 ± 0,6	0,5	0,9 ± 0,2	18 ±6
2,1 ± 0,6	0,25	3 ±0,8	24 ±7
4,3 ± U	0,25	6 ±1,5	13 ± 2,7
4,8 ± 0,8	0,5	4±1	18 ± 3,6
4,2 ± 0,9	0,5	2 ±0,4	9 ±1,8
1,4 ±0,1	0,5-1	1 ±0,2	5 ±1,5
1,4 ± 0,3	1	0,9 ± 0,2
2,0 ± 0,1	1	0,5 ±0,1
1,3 ±0,1	1

1-["C]-Palmitinsäure
16^I23J-Palmitinsäure
17-^mJ-Heptadecansäure
17-⁷⁷Br-Heptadecansäure
17-^>tmCI-Heptadecansäure
16-^I8F-Palmitinsäure
17-' ⁸F-Heptadecansäure
9/10-"F-Stearinsäure

2-^mJ-Stearinsäure
2-⁷⁷Br-Stearinsäure
2-^34lI1Cl-Stearinsäure
2-"F-Stearinsäure

Claims (3)

Patentansprüche:

1. End- oder tnittelständig mit ¹⁸F markierte Q₆-bis Cig-Fettsäuren.

2. Verfahren zur Herstellung von Fettsäuren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise ^I8F-haltiges Kaliumfluorid mit einem Ester der entsprechend bromierten Fettsäure unter Halogenaustausch umsetzt und das Produkt hydrolysiert

3. Verwendung von Fettsäuren nach Anspruch 1 für Organuntersuchungen, insbesondere für Untersuchungen des Herzmuskelstoffwechsels.