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Die
vorliegende Erfindung betrifft mehrwertige Phenolverbindungen, ein
Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen, eine pharmazeutische
Zusammensetzung, welche diese Verbindungen umfaßt, und deren Anwendung bei
der Diagnose und Therapie.
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Es
ist in der Literatur, z. B. von LeFevre et al. (J. Biol. Chem.,
1959, 234, 3022–3026),
gezeigt, daß Phloretin
ein Inhibitor von Glucose-Transportprozessen ist. Es ist auch aus
der Literatur bekannt (z. B. Ogawara et al., J. Antibiotics, 1986,
39, 606–608;
Akiyama et al., J. Biol. Chem. 1987, 262, 5592–5593; und Linassier et al.,
Biochem. Pharmacol., 1990, 39, 187–193), daß Genistein die Tyrosinkinase-Aktivität inhibiert.
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Es
ist in der Technik wohlbekannt (siehe z. B. Berry et al., J. Nucl.
Med., 1991, 32, 1518–1525),
daß Fluordesoxyglucose
(FDG) genau den Glucosetransport markiert. In diesem Zusammenhang
ist 18F-FDG als bildgebendes Mittel für den Nachweis
und die Lokalisierung verschiedener Krankheiten und Störungen,
bei denen der Glucose-Transport eine Rolle spielt, entwickelt worden.
Obwohl 18F-FDG allgemein als nützliches PET-Bildgebungsmittel
angesehen wird, ist die PET-Technik
gewöhnlich
nicht die Technik der Wahl für
Diagnosezwecke. Wie es korrekt von Lutz et al. (J. Label. Comp.
Radiopharm., 1991, 29, 535–545)
angeführt
wird, „steht
es außer
Frage, daß mehr
Patienten davon profitieren würden,
wenn ein Glucose-Analogon mit einem ein einziges Photon emittierenden
Radionucleid, wie 123I, markiert werden
könnte". Ein derartiges
mit radioaktivem Iod markiertes Glucose-Analogon würde die
Verwendung einfacher Gammanachweis-Vorrichtungen und, falls gewünscht, die
Anwendung der fortschrittlicheren SPECT-Technik ermöglichen.
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Es
gelang Lutz et al. in der Tat, Glucose-Analoga mit 123I
zu markieren, nämlich
durch Synthese der verschiedenen Isomere von 123-Iodbenzyldesoxyglucose.
Die von diesen Autoren erhaltenen Testergebnisse waren jedoch enttäuschend,
da Bioverteilungsuntersuchungen zeigten, daß die Gesamt-Gewebeaufnahme dieser
Glucose-Analoga zu niedrig war, um Perspektiven für die Verwendung
als Bildgebungsmittel zu eröffnen.
Offensichtlich hat die Einführung
von radioaktivem Iod in das Desoxyglucose-Molekül einen nachteiligen Einfluß auf die
In-vivo-Stabilität dieser
Verbindung, so daß der
Transport von Radioaktivität
in die relevanten Gewebe praktisch verhindert wird.
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Es
ist das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein diagnostisches
Mittel für
Pathologien, die mit einem gestörten – im Allgemeinen
erhöhten – Glucosemetabolismus
in Beziehung stehen, und/oder für
Tumorzellen bereitzustellen, wobei das Mittel mit einem geeigneten
Isotop markiert ist, um dessen Nachweis durch Gammanachweis-Vorrichtungen
zu ermöglichen.
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Dieses
Ziel kann durch neue mehrwertige Phenolverbindungen erreicht werden,
welche gemäß der vorliegenden
Erfindung die allgemeine Formel
aufweisen,
in der
R ein Wasserstoffatom oder eine Saccharid-Einheit ist;
A
und B Wasserstoffatome sind oder zusammen eine C-C-Bindung bilden;
R
1 eine Hydroxy-Gruppe ist und R
2 ein
Wasserstoffatom ist oder
R
1 und R
2 zusammen ein Sauerstoffatom bilden;
Z
eine Hydroxy-Gruppe, eine Amino-Gruppe, eine Carboxy-Gruppe oder
eine N-(Carboxymethyl)carbamoyl-Gruppe
ist;
X* ein radioaktives Halogenisotop ist; und
m und
n 0 oder 1 sind, mit der Maßgabe,
daß m
1 ist, falls n 0 ist und daß m
0 ist, falls n 1 ist.
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Es
wurde überraschend
gefunden, daß die
radiohalogenierten mehrwertigen Phenolverbindungen der vorliegenden
Erfindung, insbesondere, wenn sie mit Radioisotopen von Br und I
markiert sind, leicht von Plasmaproteinen zu den relevanten Geweben
transportiert werden und anschließend ein identisches Verhalten
gegenüber
Akzeptor-Stellen in dem Gewebe zeigen wie die entsprechenden unmarkierten
Verbindungen, z. B. unmarkiertes Phloretin, dessen Eigenschaften
von LeFevre et al. beschrieben sind (siehe oben).
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Beispiele
für radiohalogenierte
mehrwertige Phenolverbindungen der Erfindung sind:
- (1) radiohalogeniertes Phloretin,
- (2) radiohalogeniertes Genistein und
- (3) radiohalogeniertes Naringenin
- (4) sowie deren Kohlehydrate, wie radiohalogeniertes Phlorizin,
sowie deren Analoga, in denen die 4-Hydroxy-Gruppe (Z) ersetzt ist
durch:
- (5) eine Amino-Gruppe,
- (6) eine Carboxy-Gruppe,
- (7) eine (N-Carboxymethyl)carbamoyl-Gruppe.
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In
Verbindung mit der chemischen Stabilität und der synthetischen Zugänglichkeit
sind Verbindungen bevorzugt, welche die allgemeine Formel
aufweisen,
in der
R, R
1, R
2,
Z, A und B die oben angegebenen Bedeutungen aufweisen; und
Y*
ein radioaktives Halogenisotop ist, das aus
123I,
124I,
125I,
131I,
75Br,
76Br,
77Br und
82Br ausgewählt ist.
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Wie
es nachstehend beschrieben wird, sind Verbindungen der obigen allgemeinen
Formel II, in denen Y* aus 124I, 125I und 131I ausgewählt ist,
für die
Tumortherapie besonders nützlich.
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Herausragend
geeignete Verbindungen der Erfindung sind radiomarkiertes Phloretin
und seine Kohlehydrate, welche durch die allgemeine Formel
dargestellt
werden können,
in der
R, Z und Y* die oben angegebenen Bedeutungen aufweisen.
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Die
neuen radiohalogenierten mehrwertigen Phenolverbindungen der Erfindung
können
auf eine Weise, die an sich für
verwandte Verbindungen bekannt ist, hergestellt werden. So betrifft
die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer radiohalogenierten
mehrwertigen Phenolverbindung, wie vorstehend definiert, mit hoher
spezifischer Radioaktivität,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel
in der
R,
R
1, R
2, Z, A, B,
Y*, m und n die oben angegebenen Bedeutungen aufweisen;
durch
Umsetzen einer Verbindung der allgemeinen Formel
in der
Y ein nicht-radioaktives Bromatom oder Iodatom ist; mit einem wasserlöslichen
Halogenid, das aus
123I,
124I,
125I,
131I,
75Br,
76Br,
77Br und
82Br ausgewählt ist,
in Anwesenheit von Kupfer(I)-Ionen, einer wasserlöslichen Säure und
einem Reduktionsmittel hergestellt wird.
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Eine
derartige Halogen-Austauschreaktion ist im europäischen Patent Nr. 165630 beschrieben.
Ein Beispiel für
eine geeignete wasserlösliche
Säure ist
Ascorbinsäure;
Beispiele für
geeignete Reduktionsmittel sind Sn(II)-Salze, Ascorbinsäure, Gentisinsäure, Isoascorbinsäure, ein
Monosaccharid und ein Sulfit.
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Verschiedene
mehrwertige Phenole, wie Phloretin, Genistein, Naringenin, Phlorizin
und dergleichen sind für
die Herstellung der Ausgangsverbindungen für die obige Halogen-Austauschreaktion
verfügbar.
Diese mehrwertigen Phenole enthalten zwei Benzolringe, von denen
einer mit drei (Hydr)oxy-Substituenten versehen ist. Dieser letztgenannte
Benzolring ist deshalb mehr aktiviert und wird vorzugsweise in einer
elektrophilen Substitution, z. B. einer Iodierungs-, Radioiodierungs-,
Bromierungs- oder Radiobromierungsreaktion, substituiert. Es wurde
jedoch beobachtet, daß die
mehrwertige Phenolverbindung nach Iodierung oder Bromierung in der
Tri(hydr)oxyphenyl-Einheit unter den angewandten Bedingungen nicht
immer ausreichend stabil ist, so daß für die obige Halogen-Austauschreaktion
solche Ausgangsverbindungen bevorzugt sind, in denen der Halogensubstituent
an der Monohydroxyphenyl-Einheit angebracht ist. Die 4-NH2- Analoga
(Z = NH2), welche das gleiche Verhalten
zeigen, sind gut durch eine Kupplungsreaktion von Phloroglucin (oder
einem Hydroxy-geschützten
Derivat desselben) mit einem geeigneten Nitril, z. B. 4-Aminophenylpropionitril,
auf entsprechende Weise zugänglich,
wie es im U.S. Patent 2,789,995 beschrieben ist.
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Als
spezielles Merkmal der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß der instabile
Charakter der mehrwertigen Phenolverbindung, die in der Tri(hydr)oxyphenyl-Einheit
bromiert ist, zugunsten der Synthese von derartigen bevorzugten
Ausgangsverbindungen verwendet werden kann. Deshalb betrifft die
Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung, die
als Ausgangsverbindung für
die oben definierte Halogen-Austauschreaktion zu verwenden ist,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Halogensubstituierte
mehrwertige Phenolverbindung der allgemeinen Formel
in der
Z' eine Hydroxy-Gruppe
oder eine Amino-Gruppe ist und die anderen Symbole die oben angegebenen Bedeutungen
aufweisen;
hergestellt wird durch:
- (a)
Bromieren einer Verbindung der allgemeinen Formel in Anwesenheit
einer wasserlöslichen
Säure,
was eine Verbindung der allgemeinen Formel erzeugt,
gefolgt von
- (b) einer Debromierungsreaktion unter dem Einfluß eines
geeigneten Reduktionsmittels und einer starken wasserlöslichen
Base, was eine Verbindung der allgemeinen Formel VI erzeugt, in
der Y ein Bromsubstituent ist; und, falls gewünscht, gefolgt von
- (c) einer Halogen-Austauschreaktion, wie oben beschrieben, um
einen Iodsubstituenten anstelle des Bromsubstituenten in die Verbindung
der Formel VI einzuführren.
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Wie
es aus den begleitenden Beispielen offensichtlich wird, verlaufen
die aufeinanderfolgenden Bromierungs- und Debromierungsreaktionen
glatt, wodurch das gewünschte
Monobrom-substituierte Produkt mit hoher Ausbeute und Reinheit erzeugt
wird. Beispiele für
geeignete Reduktionsmittel sind Sulfit und Thiosulfat.
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Andere
geeignete Ausgangsverbindungen für
die oben definierte Halogen-Austauschreaktion
können durch
die Formeln
dargestellt
werden. Die Verbindung der Formel IX kann aus einer Verbindung der
allgemeinen Formel
die wie
oben beschrieben erhalten wird, auf eine Weise hergestellt werden,
die an sich für
verwandte Verbindungen bekannt ist.
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Vorzugsweise
wird die Verbindung der Formel X in ihr Diazoniumsalz überführt, wobei
diese Verbindung dann carboxyliert wird, um eine -COOH-Gruppe anstelle
des -N2 +-Substituenten
einzuführen.
Die Carboxylierungsreaktion kann zweckmäßig mit Kohlenmonoxid und Natriumacetat
in Anwesenheit eines Edelmetall-Katalysators, wie Palladiumacetat,
durchgeführt
werden.
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Die
Verbindung der Formel XI kann aus einem Hydroxy-geschützten Derivat
der Verbindung IX, nämlich
aus einer Verbindung der allgemeinen Formel
in der
P eine Hydroxy-Schutzgruppe ist,
R
1' eine geschützte Hydroxy-Gruppe
ist oder zusammen mit R
2 ein Sauerstoffatom
bildet, und wobei die Verbindung auf entsprechende Weise wie die
Verbindung der Formel IX erhalten werden kann,
auf eine Weise
hergestellt werden, die an sich für verwandte Verbindungen bekannt
ist.
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Vorzugsweise
wird die Carboxy-Gruppe der Verbindung der Formel XII zuerst derivatisiert,
um eine Reaktion mit Glycin zu ermöglichen. Ein geeignetes Derivatisierungsmittel
ist N-Hydroxysuccinimid, um den N-Succinimidylester der Verbindung
der Formel XII zu erzeugen, welcher glatt mit Glycin reagiert, um
nach Entfernen der Schutzgruppen der phenolischen Hydroxy-Gruppen
die gewünschte
Verbindung der Formel XI zu erzeugen.
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Die
phenolischen Hydroxy-Gruppen können
in Form von Alkylethern, z. B. Methylethern, oder als Silylether,
z. B. Trialkylsilylether, geschützt
werden. Die Entfernung der Schutzgruppe hängt von der Art der Schutzgruppe
ab: die Schuzgruppenentfernung bei Alkylethern kann z. B. mit Bortrihalogenid
stattfinden, die Schutzgruppenentfernung bei Silylethern z. B. mit
einem Fluorid, z. B. einem Tetraalkylammoniumfluorid.
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Gewisse
substituierte 4H-1-Benzopyran-4-one sind ebenfalls als Ausgangsverbindungen
für die
obige Halogen-Austauschreaktion geeignet. Diese Verbindungen, welche
die allgemeine Formel
aufweisen,
in der X und Z' die
oben definierten Bedeutungen aufweisen, werden durch Umwandlung
einer Verbindung der allgemeinen Formel
in der
P eine Hydroxy-Schutzgruppe ist und wobei die Verbindung auf entsprechende
Weise wie die Verbindung der Formel VI oben erhalten werden kann,
mit
Natrium und Ethylformiat, gefolgt von der Entfernung der Schutzgruppen
der phenolischen Hydroxy-Gruppen, hergestellt.
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Die
oben definierten Halogen-substituierten mehrwertigen Phenolverbindungen
der allgemeinen Formeln VI, IX, XI und XII sind neu. Deshalb betrifft
die vorliegende Erfindung auch diese Halogen-substituierten mehrwertigen
Phenolverbindungen als solche, die durch die Formel
dargestellt
werden können,
in der die Symbole die obigen Bedeutungen aufweisen.
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Diese
Verbindungen der Formel XV können
als Zwischenprodukte bei der Synthese der radiomarkierten Verbindungen
der allgemeinen Formel I verwendet werden. Zusätzlich wurde gefunden, daß die neuen mehrwertigen
Phenolverbindungen der Formel XV potentiell nützliche therapeutische Mittel
sind.
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Die
Erfindung betrifft weiter eine pharmazeutische Zusammensetzung,
die zusätzlich
zu einem pharmazeutisch annehmbaren Trägermaterial und, falls gewünscht, mindestens
einem pharmazeutisch annehmbaren Adjuvans als aktive Substanz eine
radiohalogenierte mehrwertige Phenolverbindung, wie oben definiert, umfaßt.
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Die
oben definierten Halogenisotope sind insbesondere für diagnostische
Zwecke geeignet. Die so markierten mehrwertigen Phenolverbindungen
sind vielversprechende Werkzeuge beim Nachweis und der Lokalisierung
von Geweben und/oder Prozessen, die einen gestörten Glucosemetabolismus und/oder
eine erhöhte
Tyrosinkinase-Aktivität
aufweisen, bereits in einem frühen
Stadium ihrer Entwicklung, so daß eine therapeutische Behandlung
gewählt
werden kann, die für
den betreffenden Patienten am wirksamsten ist.
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Das
obige Iodisotop, nämlich
insbesondere 125I, gestattet die Verwendung
einer so markierten mehrwertigen Phenolverbindung in der Technik
der radiogeleiteten Chirurgie, bei der relevante Gewebe im Körper eines
Patienten mittels einer Gammanachweis-Sonde während der Operation erfaßt und lokalisiert
werden können.
Der Chirurg kann während
der Operation diese Sonde verwenden, um die Läsionen zu finden, in denen
die Aufnahme der Verbindung stattgefunden hat, die mit 123I
oder 125I, vorzugsweise 125I,
das ein Niedrigenergie-Gammaphotonen-Emitter ist, markiert ist.
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Es
ist aus der Literatur, z. B. aus einer Veröffentlichung von Flier et al.
in Science 1987, 235, 1492–1495,
bekannt, daß die
meisten Tumorzellen eine erhöhte
Glucoseaufnahme zeigen. Deshalb können die mehrwertigen Phenolverbindungen
der Erfindung, vorausgesetzt, daß sie mit Isotopen radiomarkiert
sind, die für
diesen Zweck geeignet sind, für
die therapeutische Behandlung dieser Tumoren verwendet werden. So betrifft
die Erfindung schließlich
ein Verfahren zur therapeutischen Behandlung von Tumoren, die eine
erhöhte Glucoseaufnahme
und/oder eine erhöhte
Tyrosinkinase-Aktivität
aufweisen, im Körper
eines warmblütigen
Lebenwesens, welches umfaßt,
daß man
an das Lebewesen eine Zusammensetzung verabreicht, welche eine radiomarkierte
mehrwertige Phenolverbindung, wie vorstehend definiert, in einer
Menge, die zur Bekämpfung und
Kontrolle von Tumoren wirksam ist, umfaßt, wobei das radioaktive Halogenisotop
aus 124I, 125I und 131I ausgewählt ist.
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Die
Erfindung wird nun in größerer Einzelheit
mit Bezug auf die folgenden speziellen Beispiele beschrieben.
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Beispiel
1
Herstellung von radiohalogeniertem Phloretin
(a). Synthese
von 3-Bromphloretin
Reaktionsgleichungen
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Experimenteller Teil
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Zu
einer Lösung
von 41 ml Phloretin (5) in 15 ml 100%-iger HOAc werden 50 μl Brom, gelöst in 1
ml 100%-iger HOAc, gegeben. Die Bromierungsreaktion wird anhand
von HPLC verfolgt (Umkehrphase-RP18-Säule, MeOH/Acetat-Puffer 45/55,
pH 4,8). Nach vollständiger Überführung in
3-Brom-3',5'-dibromphloretin
(6) wird die Reaktion durch Zugabe einer gesättigten Natriumsulfitlösung gestoppt.
Dann werden 20 ml MeOH dazugegeben, und die erhaltene Lösung wird
zur Trockene eingedampft.
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Die
Debromierung wird durchgeführt,
indem man nacheinander 5 ml bidestilliertes Wasser und 1 ml gesättigte Natriumsulfitlösung zu
dem Rückstand
gibt. Die erhaltene Suspension wird durch 0,3 N NaOH-Lösung auf
pH 9 eingestellt und 15 Minuten stehengelassen. Nach Einstellen
des pH auf 1,5 mit verdünnter Schwefelsäure wird
die Lösung
filtriert und getrocknet. Das gewünschte Produkt (7) wird nach
aufeinanderfolgender Umkristallisation aus MeOH/H2O
und Extraktion mit Diisopropylether mit einer Ausbeute von 49 mg
erhalten. Das erhaltene Produkt wird anhand von HPLC (siehe oben)
identifiziert und zeigte sich als 99% reine Verbindung (7). Die
Identität
dieses Endprodukt wird durch NMR und MS bestätigt.
NMR: δ = 6,8 (Ha),
6,98 (Hb) und 7,28 (Hy); [berechnet: 6,6, 6,95 bzw. 7,2].
MS:
m/e = 352–354
[berechnet: 353].
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(b). Synthese von 3-131I-Phloretin
-
Die
Halogen-Austauschreaktion wird durchgeführt, indem man 1,2 mg 3-Bromphloretin, erhalten
gemäß (a) oben,
in 5 μl
100%iger HOAc löst
und 450 μl
Vorratslösung
und 60 μl
Cu-Lösung
zu dieser Lösung
der Phloretin-Verbindung gibt.
Vorratslösung: | – 2,5 mg
Zinnsulfat
– 25
mg Gentisinsäure
– 25 mg
Citronensäure
– 25 μl 100%ige
HOAc
– 2,25
ml bidest·Wasser. |
Cu-Lösung: | – 32,5 mg
CuSO4·5H2O
– 10
ml bidest·Wasser. |
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Die
erhaltene Lösung
wird 5 Minuten lang mit Stickstoff gespült. Nach Zugabe von 2,2 mCi 131I (als Natriumiodid-Lösung) wird die Reaktionsmischung
60 Minuten bei 140°C
gehalten. Die Markierungsausbeute beträgt 65%. Nach Filtration und
Verdünnung
des Filtrats mit MeOH-Acetat-Puffer 45/55, pH 4,8, wird die erhaltene
Lösung
mittels HPLC (siehe oben) gereinigt. Die abgetrennte 3-131I-Phloretin- Lösung wird gesammelt, vorkonzentriert
und mit 250 μl
EtOH eluiert, was das gewünschte
Produkt mit einer Aktivität
von 0,92 mCi liefert.
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Auf
entsprechende Weise werden 3-125I-Phloretin
Und 3-123I-Phloretin unter Verwendung von 125I-Natriumiodid bzw. 123I-Natriumiodid
aus 3-Bromphloretin hergestellt.
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Beispiel II
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Herstellung
von radiohalogeniertem Genistein
-
- (a) p-Methoxybenzylcyanid (0,50 g; 3,4 mMol)
wird in 5 ml Diethylether gelöst.
Zu dieser Lösung
werden 0,29 g Zinkchlorid (2,1 mMol) und 0,49 g Dimethoxyphloroglucin
(3,2 mMol) gegeben. Ein trockener HCl-Gasstrom wird 1,5 Stunden
durch die Lösung
geleitet. Nach Verdampfen des Lösungsmittels
und Lösen
des Rückstands
in 5 ml Wasser wird die Reaktionsmischung 2 Stunden refluxiert.
Nach Abkühlen
der Lösung
wird eine Mischung der Isomere (8) und (9) mit einer Ausbeute von
65% erhalten. Die Mischung
wird in Diethylether gelöst
und mit einer wäßrigen alkalischen
Lösung
extrahiert, um (8) von (9) abzutrennen. Das gewünschte Isomer (8) verbleibt
in der organischen Phase und kann durch Verdampfen des Diethylethers
isoliert werden.
- (b) Die erhaltene Verbindung (8) wird auf entsprechende Weise,
wie in Beispiel I(a) beschrieben, bromiert, wodurch das gewünschte 3-Br-substituierte
Produkt (10) mit der Formel geliefert
wird.
- (c) Das Produkt wird in die 4-H-1-Benzopyran-4-on-Verbindung
(11) überführt, indem
man 0,442 g Verbindung (10) (11,6 mMol) in 35 ml Ethylformiat löst. Zu dieser
Lösung
werden portionsweise 2,39 g pulverisiertes Natrium gegeben. Nach
Rühren über Nacht
unter äußerem Kühlen wird
etwas Eis dazugegeben, und die Reaktionsmischung wird mit Salzsäure angesäuert. Das
erhaltene Produkt (11) wird unter verringertem Druck destilliert
und kann aus Methanol umkristallisiert werden.
- (d) Dieses Produkt (11) wird von den Schutzgruppen befreit,
indem man 3,6 mMol in 5 ml Dichlormethan löst und äußerlich in Trockeneis/Isopropanol
kühlt,
wonach 1,2 ml (12 mMol) Bortribromid unter Inertatmosphäre dazugegeben
werden. Die Lösung
wird 30 Minuten ohne äußeres Kühlen gerührt und
dann weitere 30 Minuten bei 0°C
gerührt.
Nach Sättigung
mit NaCl wird die Reaktionsmischung mit Dichlormethan extrahiert.
Die organische Phase wird getrocknet und konzentriert. Das gewünschte demethylierte
Produkt wird in quantitativer Ausbeute erhalten.
- (e) Das Endprodukt wird durch eine Halogen-Austauschreaktion
mit 123I auf entsprechende Weise, wie in Beispiel
I(b) beschrieben, unter Verwendung von 123I
als Natriumiodidlösung
erhalten. Das gewünschte
Produkt wird erhalten: Produkt (12).
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Beispiel III
-
Herstellung von radiohalogeniertem
4-Aminophloretin-Analogon
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- (a) Zu 4,95 g Anilin (53,128 mMol) werden 2,82
g Acrylnitril (53,128 mMol) und 3,89 ml Heptan gegeben. Ein trockener
HCl-Gasstrom wird durch die Lösung
geleitet. Aluminiumchlorid (4,10 g; 30,726 mMol) wird portionsweise
innerhalb von 2,5 Stunden dazugegeben. Der HCl-Strom wird unterbrochen,
und die 15 Reaktionsmischung wird über Nacht bei 0°C aufbewahrt.
Nach einstündigem
Refluxieren wird die Reaktionsmischung auf Eis gegossen, und Dichlormethan
wird dazugegeben. Die organische Phase wird mit 10%-iger wäßriger KCl-Lösung gewaschen
(4 ×)
und nach Trocknen eingedampft. Das erhaltene Öl wird durch Säulenchromatographie
gereinigt, was 2,39 g 4-Aminophenylpropionitril liefert.
- (b) Das erhaltene Produkt wird mit Phloroglucin gekuppelt, indem
man 0,26 g (1,767 mMol) in 10,5 ml Diethylether löst. Zinkchlorid
(0,45 g; 3,286 mMol) und 0,23 g (1,767 mMol) Phloroglucin werden
dazugegeben, und dann wird ein trockener HCl-Gasstrom 1,5 Stunden
lang durch die Lösung
geleitet. Nach 25 Verdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand
in 5 ml Wasser gelöst
und 2 Stunden refluxiert. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird
der Niederschlag abgesaugt. Das gewünschte Kupplungsprodukt (13) wird
mit einer Ausbeute von 0,319 g (64%) erhalten.
- (c) Das Produkt (13) wird in zwei Stufen auf entsprechende Weise,
wie in Beispiel I beschrieben, radiohalogeniert, was im ersten Schritt
das Br-substituierte Produkt (14; X1 = Br)
und danach das gewünschte 123I-substituierte Produkt: (14; x1 = 123I) liefert.
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Beispiel IV
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Herstellung von radiohalogeniertem
4-Carboxyphloretin-Analogon
-
- (a) Das Br-substituierte 4-Aminophloretin-Analogon
(14; X1 = Br) wird als Ausgangsverbindung
in dieser Synthese verwendet. 0,88 g (2,5 mMol) dieser Verbindung
werden in 1,1 ml Tetrafluoroborsäure
gelöst.
Zu dieser Lösung
wird unter Kühlen
in einem Eisbad und heftigem Rühren
tropfenweise eine gekühlte
Lösung von
0,17 g Natriumnitrit (2,5 mMol) in 0,34 ml Wasser gegeben. Dann
wird das gebildete Diazoniumsalz abfiltriert und nacheinander mit
gekühlter
Tetrafluoroborsäure,
Ethanol und Diethylether (viele Male) gewaschen. Das Diazoniumsalz
(15) wird mit einer Ausbeute von 1,08 g (96%) erhalten.
- (b) Das erhaltene Produkt (15) (1,12 g; 2,5 mMol) wird zusammen
mit 0,62 g Natriumacetat (7,5 mMol), 0,0113 g Palladiumacetat (0,05
mMol) und 15 ml Acetonitril unter Stickstoffatmosphäre in einem
Glasautoklaven auf 0°C
abgekühlt.
Nach Ersetzen der Stickstoffatmosphäre durch Kohlenmonoxid (9 kg/cm2) wird die Reaktionsmischung 1 Stunde bei
Raumtemperatur gerührt.
Nach
Entfernen des Kohlenmonoxids wird das Lösungsmittel unter verringertem
Druck verdampft, und der Rückstand
wird mit 5 ml 30%-iger wäßriger NaOH-Lösung gerührt, wonach 10 ml Wasser und
13 ml Diethylether dazugegeben werden.
Nach Extraktion wird
die organische Phase mit NaCl-Lösung
gewaschen. Die vereinigten wäßrigen Phasen werden
zweimal mit Aktivkohle behandelt und mit konzentrierter Salzsäure auf
pH 1 angesäuert.
Extraktion (3 mal) mit Diethylether und Eindampfen von Diethylether
und Essigsäure
unter verringertem Druck liefern das gewünschte Produkt mit hoher Reinheit:
(16; X1 = Br)
- (c) Das Produkt wird mit 123I (als Natriumiodid)
auf entsprechende Weise, wie in Beispiel I(b) beschrieben, radiohalogeniert,
was (16; X1 = 123I)
liefert.
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Beispiel V
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Herstellung von radiohalogeniertem
HOOCCH2NHCO-Phloretin-Analogon
-
- (a) 3-(4-Aminophenyl)-1-(2,4,6-trimethoxyphenyl)-1-propanon
wird unter Verwendung von Trimethoxybenzol anstelle von Phloroglucin
auf entsprechende Weise, wie in Beispiel III(a) beschrieben, hergestellt.
Das Produkt wird auf entsprechende Weise, wie in Beispiel IV(a)
+ (b) beschrieben, in die 4-Carboxysubstituierte Verbindung überführt. Dieses
Produkt wird auf entsprechende Weise, wie in Beispiel I(a) beschrieben, bromiert,
was 3-(3-Brom-4-carboxyphenyl)-1-(2,4,6-trimethoxyphenyl)-1-propanon
liefert.
- (b) Dieses Produkt wird in den N-Succinimidylester überführt, indem
man 1,27 g (3 mMol) desselben zusammen mit 0,35 g N-Hydroxysuccinimid
(3 mMol) in 4 ml Acetonitril löst.
Zu dieser Lösung
werden bei 10°C
0,65 g Dicyclohexylcarbodiimid (3,2 mMol) gegeben. Die Reaktionsmischung
wird 4 Stunden gerührt, wobei
man die Mischung Raumtemperatur erreichen läßt, wonach die Mischung mehrere
Stunden bei etwa 5°C
aufbewahrt wird. Die Mischung wird filtriert, und das Filtrat wird
im Vakuum eingedampft; der Rückstand wird
umkristallisiert, was 1,35 g (87%) des gewünschten Esters liefert.
- (c) Die Glycin-Einheit wird eingeführt, indem man eine Lösung von
0,23 g Glycin (3 mMol) und 0,26 g NaHCO3 (3
mMol) in 3,2 ml Wasser mit einer Lösung von 1,04 g (2 mMol) des
obigen Esters in 4 ml 1,2-Dimethoxyethan behandelt. Nach einer Stunde
werden 2 ml Wasser dazugegeben, und die Lösung wird mit konzentrierter
HCl-Lösung
auf pH 2 angesäuert.
Nach 0,5-stündigem
Kühlen
in einem Eis-Wasser-Bad wird der Niederschlag abgesaugt, was das
gewünschte
Produkt (17) mit einer Ausbeute von 0,72 g (75%) ergibt.
- (d) Auf entsprechende Weise, wie in Beispiel II(d) beschrieben,
wird das Produkt (17) von den Schutzgruppen befreit, nämlich indem
man 1,73 g (3,6 mMol) in 5 ml Dichlormethan löst und diese Reaktionsmischung unter
Inertatmosphäre
und unter Kühlen
in Trockeneis/Isopropanol mit Bortrifluorid (1,2 ml, 12 mMol) behandelt.
Nach Rühren
ohne Kühlen über 30 Minuten
und dann bei 0°C über weitere
30 Minuten wird die Reaktionsmischung mit NaCl gesättigt und
mit Dichlormethan extrahiert. Die organische Phase wird getrocknet
und konzentriert, was 1,58 g Produkt (18; X1 =
Br) liefert (100%).
- (e) Das Produkt wird auf entsprechende Weise, wie in Beispiel
I(b) beschrieben, radiohalogeniert, was (18; X1 = 123I) liefert.
-
Beispiel VI
-
In-vitro-Bewertung von
3-Halogenphloretin-Verbindungen unter Verwendung des „Hexokinase-Modells"
-
Das „Hexokinase-Modell" wird als Modellsystem
für die
Glucose-Transportproteine verwendet, die eine Hauptrolle im Glucose-Metabolismus
spielen.
-
Der
Mechanismus der Glucose-Glucose-Transportprotein-Wechselwirkung
und der folgende Transport von Glucose durch die Zellmembran, wie
in der Literatur beschrieben (Scientific American, Januar 1992, S.
32–39;
Biochemistry, Band 28, Nr. 20, 1989, S. 8221–8227), und das Induced-fit-Modell,
das für
die Glucose-6-phosphorylierung
durch Hexokinase beschrieben ist (Cell Biology, 1989), zeigen eine
gewisse Analogie, die annehmen läßt, daß die Wechselwirkung
zwischen einem potentiellen Glucose-Transportinhibitor mit Hexokinase
ein gültiges
In-vitro-Modell
sein kann, falls diese Inhibierung für Glucose kompetitiv ist.
-
Es
wurde aus Lineweaver-Burck-Plots bewiesen, daß die Inhibierung der Hexokinase-Aktivität durch Phloretin
kompetitiv ist und mit der Art der Wechselwirkung von Desoxyglucose
vergleichbar ist, einem Substrat, das mit Glucose bezüglich der
Phosphorylierung konkurriert und als Bezug dienen kann.
-
Die
Substitution eines Halogens, wie eines Brom- oder Iodatoms, an der
Position 3 des 4-Hydroxyphenylpropion-Teils von Phloretin erhöht die Inhibierungspotenz,
wie es wie folgt gezeigt wird:
-
Inhibierung
von Hexokinase durch Desoxyglucose, Phloretin und 3-Bromphloretin
katalysiert die 6-Phosphorylierung von Glucose.
-
-
3-I-Phloretin
ist ein etwa zweifach potenterer Inhibitor für Hexokinase als das ursprüngliche
Phloretin. Die obigen Ergebnisse zeigen klar an, daß halogeniertes
Phloretin ein potentiell vielversprechendes Werkzeug bei der therapeutischen
Behandlung von Tumoren ist.
-
Bei
der Wechselwirkung mit Transportproteinen wird die Größenordnung
der Ki-Werte niedriger
sein, aber die relative Potenz wird bleiben.
-
Beispiel VII
-
In-vitro-Experimente:
Bindung in menschlichem Vollblut
-
Jennings
et al. [J. Gen. Phys. 1967, 67, 381] haben die Bindung von Phloretin
an rotte Blutzellen in Vollblut mitgeteilt. Ihre Ergebnisse führen zu
der Annahme, daß Phloretin
in die Erythrozyten eindringen und an Hämoglobin binden sollte. Dies
würde bedeuten,
daß ein
Radiotracer auf Phloretin-Basis zur Verwendung in vivo nicht geeignet
sein sollte. Deshalb wird die Reversibilität der Bindung überprüft. Für diesen
Zweck wird 3-125I-Phloretin zu heparinisiertem
Vollblut gegeben. Dieses wird zentrifugiert, was Serum-S-*I und
den roten Blutteil RB-*I liefert. S-*I und nicht-radioaktive RB
(1/1) bzw. nicht-radioaktives S und RB-*I (1/1) werden 15 Minuten
bei 37°C
inkubiert und zentrifugiert. Die Radioaktivität aller gewogenen Aliquoten
wird in einem Nal(T1)-Muldendetektor gemessen.
-
In
Vollblut ist 3-125I-Phloretin reversibel
an Plasmaproteine und RB gebunden. Unter Bedingungen ohne zugesetzten
Träger
(„non-carrier-added", N. C. A.) beläuft sich
das RB/Plasmaverhältnis
auf 0,215, während
in Anwesenheit von nicht- radioaktivem
Br-Phloretin oder Phloretin dieses Verhältnis aufgrund von Bindung
mit niedriger Affinität
auf 0,32 zunimmt. Die Reäquilibrierung
der Radioaktivität
(N. C. A.), die an RB und Plasma gebunden ist, mit der entgegengesetzten
nicht-radioaktiven
Blutkomponente liefert 0,15 bzw. 0,13.
-
Dies
bedeutet, daß 3-125I-Phloretin nicht irreversibel angehäuft ist,
wie es gemäß der obigen
Veröffentlichung
von Jennings et al. hätte
befürchtet
werden können,
sondern für
einen Transport durch menschliches Blut zum interessierenden Gewebe
geeignet ist.
-
Beispiel VIII
-
In-Vitro-Experimente:
Bindung an Erythrozyten als Modellzellen und an Krebszellen
-
Um
in der Lage zu sein, die Bindung an Krebszellen mit der Bindung
an normale Zellen zu vergleichen, werden die folgenden Experimente
durchgeführt.
Die Bindung an gewisse Krebszellen, nämlich YAK1-Mäuse-Lymphomzellen
(106 Zellen/ml Inkubationsmedium) wird mit
der Bindung an Erythrozyten eines jungen gesunden Manns (106 Zellen/ml Inkubationsmedium) verglichen,
da Erythrozyten typische Bezugszellen für Glucosetransport-Untersuchungen
sind.
-
Die
jeweiligen Inkubationsmedien sind:
- – RPMI-Puffer,
pH = 8; 11 mM bezüglich
Glucose, und
- – RPMI-Puffer/0,9%
NaCl: 1/1.
-
Jeder
1 ml-Assay enthält
5% fötales
Kälberserum
und ist mit 3-125I-Phloretin (50 μl) versetzt
(die anfängliche
Aktivität
wird gemessen).
-
Nach
15-minütiger
Inkubation bei 37°C
wird die Suspension zentrifugiert, und der Niederschlag wird in 1
ml kaltem Puffer resuspendiert, der nach einer zweiten Zentrifugation
verworfen wird. Der radioaktive Endniederschlag wird in 1 ml Wasser
suspendiert und gemessen. Die gebundene Radioaktivität wird mit
der anfänglichen
Aktivität
in Beziehung gesetzt.
-
Die
Sättigungsbindung
von 3-125I-Phloretin an 5·106 Erythrozyten wird in RPMI-Puffer und Tris-Puffer mit
pH 8 durchgeführt.
Die Bindungsexperimente werden bei pH 8 durchgeführt, da dies der pH des RMPI-Puffers
ist, der für
ein optimales YAK1-Zellenwachstum benötigt wird. Man inkubiert 15
Minuten bei 37°C.
-
Die
Inhibierung wird durch Vorinkubation (15 Minuten, 37°C) der Erythrozyten
im Puffer untersucht, welcher 2·10–4 M
3-Br-Phloretin enthält.
Nach Zentrifugation wird die Br-Phloretin-haltige Lösung verworfen, und
der Niederschlag wird mit eisgekühltem
Puffer gewaschen. Nach einer zweiten Zentrifugation wird der Überstand
verworfen, und die Zellen werden in Puffer resuspendiert, der 3-125I-Phloretin
enthält.
Nach 15-minütiger
Inkubation bei 37°C
wird das gleiche obige Verfahren angewendet.
-
Phloretin
ist eine schwache Säure
(pK ist etwa 7,3); nur die ungeladene (nicht-dissoziierte) Form hemmt den Glucosetransport
durch rote Zellen (Jennings et al., siehe oben). Deshalb sind die
nachstehend erwähnten
Werte bezüglich
Dissoziation korrigiert.
-
Wenn
man von geringen Mengen (0,1 × 10–10 M)
N. C. A. 3-125I-Phloretin bis zu höheren Konzentrationen
und C. A. [mit Träger
versetzten] Bedingungen (3-125I-Phloretin wurde als
Analogon verwendet) ausgeht, werden zwei Arten von Bindung beobachtet:
- (i) Sättigungsbindung
von 0,1 bis 1,2 10–10 M 3-125I-Phloretin
liefert einen geradlinigen Scatchard-Plot (1), welcher
einen scheinbaren Kd-Wert von 8 × 10–11 M
und eine Bmax von 4,7 × 10–15 Mol/106 Erythrozyten zeigt. In dieser Figur ist
das Verhältnis
B/F [gebunden/frei] gegen die Bindung von 3-*I-Phloretin an Erythrozyten
aufgetragen (B in 10–15 Mol).
- (ii) Von 10–10 M bis zu 1,5 × 10–9 M
wird eine unspezifisch-artige (niedrige Affinität) Bindung beobachtet (2).
In dieser Figur ist die Bindung von C. A. 3-*I-Phloretin (B in 10–10 M)
an Erythrozyten gegen die Konzentration von 3-125I-Phloretin
(L in 10–10 M)
aufgetragen.
-
Aufgrund
der beobachteten Bindung mit niedriger Affinität kann eine kompetitive Inhibierung
nur durch Vorinkubation (einer Vorinjektion in vivo vergleichbar)
untersucht werden. Die Vorinkubation mit 2 × 10–4 M 3-Br-Phloretin
liefert einen Wert gebunden/frei von 0,081, der, verglichen mit
0,193 der Blindprobe, eine Inhibierung von 58% bedeutet (jeder Durchschnitt
von 5 Experimenten).
-
Im
Fall von YAK1-Zellen wird ein anderes Verhalten beobachtet. Die
Co-Inkubation von
3-Br-Phloretin hat keine erhöhte
unspezifische Bindung zur Folge wie bei Erythrozyten, sondern eine
verringerte Bindung (30%), die auf eine Inhibierung hinweist.
-
Es
wird auch beobachtet, daß in
der Anwesenheit von Serumalbumin im Gleichgewicht die Bindung mit
hoher Affinität
unverändert
bleibt, während
die unspezifisch-artige Bindung an Erythrozyten mit zunehmender
Menge an Serumproteinen abnimmt. Dies bedeutet, daß die Festigkeit
der unspezifischen Bindung an Erythrozyten und Serumproteine ungefähr vergleichbar
ist und Blut zu einem geeigneten und reversiblen Transportmedium
für eine
3-125I-Phloretin-Bindung mit hoher Affinität macht.
-
Darüber hinaus
beeinflußt
die Anwesenheit von 3·10–3–5·10–3 M
Glucose kaum die Bindung von 3-125I-Phloretin.
-
Der
Vergleich der Bindung an Krebszellen und an Erythrozyten kann eine
gültige
Information über
den erwarteten erhöhten
Glucosetransport in Tumorzellen liefern. Die Inkubationszeit ist
in Anbetracht der optimalen Lebensfähigkeit der verwendeten Zellkultur
auf 15 Minuten beschränkt.
-
Unter
den experimentellen Bedingungen beläuft sich das Verhältnis gebunden/frei
der N. C. A. 3-125I-Phloretin-Bindung an
106 Erythrozyten auf 0,021, während bei
106 YAK1-Zellen ein Wert von 0,048 erhalten
wird (Durchschnitt von mindestens 20 Experimenten). Unter C. A.-Bedingungen
hängt die
Inhibierung der Aufnahme bei Erythrozyten von der Konzentration
des Trägers
ab (hohe oder niedrige Affinität),
während bei
YAK1-Zellen bei einer höheren
Trägerkonzentration
die Menge an gebundener Radioaktivität abnimmt. Dies zeigt an, daß im Fall
von YAK1-Zellen nur der Bindungstyp mit hoher Affinität beteiligt
ist. Diese Ergebnisse zeigen eine erhöhte Aufnahme von 3-125I-Phloretin von YAK1-Lymphomkrebszellen an, verglichen mit Erythrozyten;
die Zunahme beträgt
mehr als einen Faktor 2. Dies stützt
die Hypothese, daß die
höhere
Glucoseaufnahme in Tumorzellen mit einer erhöhten Menge an Transportproteinen
in der Zellmembran in Beziehung gesetzt werden kann. Diese Ergebnisse
zeigen klar, daß 3-*I-Phloretin, z. B.
3-123I-Phloretin, in Potenz ein vielversprechender
SPECT-Tracer für
Tumoren ist, die eine erhöhte
Glucoseaufnahme zeigen. Die 3-125I-markierte
Verbindung kann auch ein interessantes Werkzeug für eine In-vitro-Charakterisierung
von zytologischen Proben von Tumor-verdächtigen Geweben sein.
-
Beispiel IX
-
In-vivo-Verteilungsuntersuchungen
in Testtieren
-
Die
In-vivo-Verteilung in Ratten wird durch Injektion von etwa 10 μCi der zu
bewertenden Verbindung in die Schwanzvene der Testtiere bestimmt.
Die Testtiere werden nach geeigneten Zeitspannen nach der Injektion
geopfert, und die Radioaktivität
der interessierenden Organe wird durch Gamma-Szintillations-Zählung gemessen.
-
Die
beobachtete hohe Aufnahme in der Lunge (3) weist
auf eine hohe Aufnahme in den Endothelzellen hin. In 3 ist
die Aufnahme von N. C. A. (⊡)
und C. A. (⧫)
3-*I-Phloretin in der Lunge gegenüber Blut (L/B) als Funktion
der Zeit dargestellt.
-
Es
ist bekannt, daß die
Glucoseaufnahme in Myokardzellen und in Myoblasten geschwindigkeitsbegrenzend
ist. Die 4 und 5 stellen
die Aufnahme von N. C. A. (⊡)
und C. A. (⧫)
3-125I-Phloretin im Herz- bzw. Muskel im
Verhältnis
zur Aufnahme im Blut (H/B bzw. M/B) als Funktion der Zeit dar. Wie
in 4 und 5 gezeigt, ist die Aufnahme
im Herz und im Muskel, die etwa 15 Minuten bzw. 30 Minuten nach
der Injektion einen maximalen Wert erreicht, offensichtlich sättigbar,
wie es aus der verringerten Aufnahme in Anwesenheit von Br-Phloretin
erscheint. Dies deutet auf eine Aufnahme an einem Ort mit hoher
Affinität
hin. Aus den erhaltenen Ergebnissen kann die Schlußfolgerung
gezogen werden, daß 3-*I-Phloretin, insbesondere 3-123I-Phloretin, potentiell ein vielversprechender
Tracer ist, um eine frühe
Myocard-Aufnahme und Pathologien zu untersuchen, die mit dem Muskel
in Beziehung stehen.