THE APPLICATION OF 99mTc-LABELED ANTIBACTERIAL PREPARATIONS IN SCINTIGRAPHIC DIAGNOSTICS OF INFECTIVE INFLAMMATION

Full Text

Диагностика и лечение инфекционно-воспалительной патологии остаются одной из актуальных проблем современной медицины. Это связано с тем, что для данной группы заболеваний характерен высокий уровень распространенности и смертности [19, 34]. Сегодня можно с уверенностью говорить о том, что среди всех лучевых диагностических технологий наиболее специфичными к воспалению являются методы ядерной медицины, позволяющие визуализировать очаги воспаления и оценивать патофизиологические изменения, протекающие в поврежденной ткани. Это достигается за счет использования радиофармпрепаратов (РФП), способных накапливаться в области флогогенно-го поражения. Важным преимуществом сцинтиграфии перед другими методами является возможность выявления воспалительного процесса на ранних стадиях заболеваний, до появления выраженных анатомических изменений в ткани. История радионуклидной диагностики воспаления начинается с момента использования в 1971 г. 6^а-цитрата и в 1976 г. - меченных 111In лейкоцитов [6]. Данные РФП до сих пор не утратили своего значения в клинической практике и считаются золотым стандартом ядерной медицины в диагностике воспалительных № 2, 2013 39 заболеваний [30]. Однако неблагоприятные радиологические характеристики 6^а-цитрата и технологические трудности приготовления суспензии меченых лейкоцитов послужили поводом для поиска новых индикаторов, позволяющих диагностировать воспалительную патологию. Благодаря достижениям молекулярной биологии и радиохимии за последние 30 лет удалось синтезировать такие РФП, как меченые антитела к гранулоцитам, неспецифический IgG, интерлейкины, антимикробные пептиды и многие другие [12, 22]. К сожалению, далеко не все из них могут быть использованы в клинической практике из-за несоответствия основным требованиям, предъявляемым к РФП. К таковым главным образом относятся низкая токсичность и отсутствие иммунологических реакций со стороны организма в ответ на введение индикатора [38]. Еще одной важной проблемой радиоизотопной оценки воспаления является разграничение инфекционной и асептической форм данной патологии. Дело в том, что патофизиологические различия этих процессов незначительны: увеличивается проницаемость капилляров, высвобождаются медиаторы воспаления, происходит миграция клеток воспаления (как гранулоцитов, так и лимфоцитов) [17, 18]. При этом единственным различием является присутствие в очаге микроорганизмов. В последние годы была сделана попытка синтезировать индикаторы, связывающиеся непосредственно с инфекционным возбудителем и, таким образом, позволяющие селективно визуализировать септические очаги [1, 23]. Самая многочисленная группа таких РФП включает индикаторы на основе меченных радионуклидами антибиотиков. Впервые их использование для сцинтиграфи-ческой диагностики инфекционного воспаления предложили K. Solonaki и соавт. в 1993 г. [36]. Исследователи предположили, что меченый антибактериальный препарат будет поглощаться и метаболизироваться бактериями, присутствующими в патологическом очаге, при этом захват РФП будет прямо пропорционален количеству микроорганизмов. В последующем была изучена возможность использования антибиотиков, относящихся к различным фармакологическим группам, в качестве основы для радионуклидных индикаторов [10, 39]. Наибольший интерес радиохимиков привлекли лекарственные средства (ЛС) из группы фторхинолонов (ФХ). Это связано с широким спектром и бактерицидным механизмом их антибактериального действия, который обусловлен наличием атома фтора в положении 6 хинолонового цикла [13]. Другой важной для проявления антимикробной активности частью молекулы ФХ является фрагмент пиридона - 6-членный цикл с СООН-группой в положении 3 и кетогруппой (С=О) в положении 4 по отношению к атому азота в цикле, определяющий основной механизм действия - ингибирование ДНК-гиразы. Необходимо отметить, что в качестве радиоизотопной метки при разработке медицинских диагностических препаратов наиболее часто используют 99шТс. Это связано с его доступностью (получают из коммерциализированных генераторов технеция), относительно коротким Т1/2 (6,02 ч) и оптимальной для регистрации сцинтиграфиче-ских изображений энергией у-излучения 0,1405 МэВ, что обеспечивает низкую экспозиционную дозу облучения пациента. Кроме того, богатая координационная химия технеция позволяет проводить его химическое комплек-сирование с различными соединениями и получать РФП с заданными биологическими свойствами [1, 25]. Сегодня на основе 99шТс изготавливается более 80% всех РФП, применяемых в диагностических целях. Первым ФХ, в структуру которого удалось ввести молекулу 99шТс, является антибиотик ципрофлоксацин (ЦФ). K. Solonaki и соавт., K. Britton и соавт. использовали для этого формамидинсульфоновую кислоту в присутствии газа N2 в качестве агента, редуцирующего 99шТс, а также нагрев комплекса 99шТс-ЦФ до 100°С в течение 10 мин. Однако эта методика не получила распространения, поскольку радиохимическая чистота (РХЧ) РФП, приготовленного в соответствии с формулой (2 мг ЦФ +400 мг формамидинсульфоновой кислоты +99шТс-пертехнетата), оказалась неудовлетворительной и составила всего 55±8%. Для устранения в препарате свободного 99шТс в методику синтеза была добавлена стадия очистки РФП на колонках с сефадексом DAE 81, что позволило повысить показатель РХЧ до 95%. Полученный таким образом меченый антибиотик аккумулировался в живых культурах, содержащих Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa и Escherichia coli в количестве 58,5, 50,2 и 43,9% отведенной дозы соответственно. В культурах мертвых бактерий накопилось менее 10% 99шТс-ЦФ, а накопление использовавшегося в качестве контроля 99шТс-метилдифосфоната в живых культурах составило менее 2,5% [36]. В работах I. Kleisner и соавт. и R. Siaens и соавт. [16, 35] 99inTc-U^ был приготовлен путем предварительного смешивания во флаконе 500 мкг тартрата олова (восстановитель) и 400 МБк элюата натрия пертехнетата с последующим добавлением 0,5 мл раствора ЦФ в концентрации 4 мг/мл. Флакон встряхивали и нагревали в течение 10 мин при температуре 60°С. Полученный РФП очищали на колонке с сорбентом SepPak tC2. В готовом виде он содержал менее 5% свободного технеция (РХЧ > 95%) и менее 10% коллоида (ТсО2). Аналогичные методики получения "щ^-ЦФ с незначительными изменениями представлены также в других работах [15, 26]. Несколько авторов подчеркивают проблему образования коллоида в готовых растворах ""^-ЦФ [11, 14], присутствие которого влияет на качество индикатора и в конечном счете на показатели его специфичности. Радиоактивный коллоид, как известно, может накапливаться в участках как септического, так и асептического воспаления вследствие фагоцитоза макрофагами, присутствующими в очаге, либо за счет повышения местной сосудистой проницаемости [11, 14]. Поэтому после приготовления индикатора желательно контролировать не только РХЧ, но и содержание в нем коллоидных соединений. Помимо ЦФ, было выполнено мечение 99mTc и других антибиотиков фторхинолонового ряда: левофлоксацина, спарфлоксацина, энрофлоксацина и плюрифлоксацина [1, 20, 32, 33]. В качестве восстановителя во всех случаях использовали тартрат олова. Сегодня изучается также возможность сцинтиграфической диагностики инфекционного воспаления при помощи меченного 99mTc цефти-зоксима [1, 7], цефтриаксона [21] (группа цефалоспори-нов третьего поколения) и рифампицина [31] (группа ан-самицинов). Однако работы, посвященные исследованию перечисленных выше РФП, единичны. Другим примером использования меченых антибактериальных ЛС для диагностики воспалительного процесса является этамбутол, меченный 99шТс, - препарат для лечения туберкулеза [5]. В основе механизма бактерицидного действия данного ЛС лежит его взаимодействие с миколиевой кислотой микобактерий. Были предприняты попытки ведения изотопной метки (18F и 99шТс) в флюкона-зол - антибиотик для лечения грибковой инфекции, который специфически связывается цитохромом Р450 грибков. Однако в эксперименте не удалось получить сцинтиграм-мы удовлетворительного качества (низкая аккумуляция РФП в области грибковой инфекции). Опубликованные результаты клинических исследований РФП на основе меченных радиоизотопной меткой 40 Российский медицинский журнал антибиотиков относятся преимущественно к изучению диагностических возможностей 99mTc-U^. Первые работы, выполненные в данном направлении, продемонстрировали высокую точность сцинтиграфии с указанным РФП в диагностике септических процессов. В частности, показано, что 99mTc-U^ аккумулируется в высокой концентрации в абсцессах, вызванных грам-отрицательными и грамположительными бактериями, не взаимодействует с мертвыми микроорганизмами [4] и не захватывается нейтрофилами или макрофагами, присутствующими в очаге инфекции [9]. В исследовании A. Hall и соавт. [11], обследовавших больных с очагами инфекционного воспаления различной локализации, чувствительность сцинтиграфии с 99mTc-U^ составила 70%, а специфичность - 93%. Существуют отдельные публикации, свидетельствующие о возможности использования этого РФП для диагностики бактериального эндокардита [3], что обусловлено низкой физиологической аккумуляцией 99mTc-U^f в грудине и легких. В то же время высокая физиологическая аккумуляция 99mTc-U^ в печени и почках (пути выведения антибиотика) затрудняет диагностику воспалительной патологии в брюшной полости [11]. Вопрос влияния предшествующей антибактериальной терапии на аккумуляцию 99mTc-U^ рассмотрен в единственной работе, выполненной A. Hall и соавт. [11]. Они показали, что лечение антибиотиками не влияет на аккумуляцию РФП в очаге инфекционного воспаления. Результаты работ, выполненных позднее, оказались противоречивыми. В многоцентровом исследовании, в котором участвовали 500 пациентов с острым, хроническим воспалением или лихорадкой, 99mTc-U^ позволил диагностировать инфекционные очаги с чувствительностью 93%, специфичностью 86% и диагностической точностью 90%, позитивной предсказательной ценностью 92%, отрицательным предсказательным значением 86% [4]. K. Sonmezoglu и соавт. при обследовании пациентов с воспалительными процессами в костях получили чувствительность 94%, специфичность 83% и точность 89% [37]. По мнению авторов, относительно низкая специфичность может быть следствием малого количества полученных ложноотрицательных результатов (4 случая). В работе Sarda и соавт., а также нескольких других исследованиях сцинтиграфия с 99mTc-U^ не позволила дифференцировать остеомиелит и септический артрит от неинфекционных воспалительных заболеваний [8, 24, 28]. Аналогично низкая специфичность РФП была показана на модели стафилококкового воспаления протезов суставов у кроликов [27]. По данным K. Britton и соавт., чувствительность использования меченого ЦФ в диагностике септических и дегенеративных артропатий составляет всего 60% [4]. При обследовании пациентов с лихорадкой неясного генеза специфичность применения 99mTc-U^ для обнаружения очагов инфекции составила 100%, чувствительность - 67% [29]. Противоречивость представленных выше результатов может быть обусловлена различиями в методиках мече-ния антибиотиков, что, вероятно, влияет на химические, бактерицидные свойства молекул ЦФ и как следствие на их способность взаимодействовать с бактериями. Другая возможная причина заключается в особенностях патофизиологии воспалительных очагов, различающихся по локализации, а также в разнородности исследуемых групп пациентов. В связи с этим вопрос о диагностической значимости сцинтиграфии с 99mTc-U^ сегодня остается открытым. Публикации, посвященные клиническим исследованиям других меченых антибиотиков, носят единичный характер. Спарфлоксацин - фторхинолоновый антибактериальный препарат третьего поколения, обладающий более выраженными бактерицидными свойствами, чем ЦФ. Спарфлоксацин, меченный ^Тс, исследован на лабораторных животных с моделями инфекционного и неинфекционного воспаления. Названный РФП в меньшей степени, чем 99mTc-U^, накапливается в печени и в большей степени - в инфекционном очаге. Эти результаты дают основание предполагать возможность его использования для сцинтиграфической диагностики инфекционно-воспалительных процессов в брюшной полости [1]. Цефтизоксим - антибиотик третьего поколения группы цефалоспоринов, который взаимодействует с клеточной мембраной бактерий и подавляет синтез ее пептидо-гликанового слоя [1, 7]. Антибиотик может быть мечен Тс9^ благодаря наличию в его химической структуре доноров электронных групп [1, 7]. Показано, что цефтизоксим в комплексе с Тс9^ сохраняет 84% антибактериальной активности оригинального препарата. После внутривенного введения 99mTc-цефтизоксим физиологически накапливается в печени, почках и мочевом пузыре. По результатам первых клинических испытаний, проведенных на 23 пациентах с инфекционно-воспалительными процессами различной локализации, чувствительность сцин-тиграфии с 99mTc-цефтизоксимом в диагностике указанной патологии составляет 100%, специфичность - 83%, точность - 94% [1, 7]. Таким образом, анализ современных публикаций свидетельствует о том, что меченные ^Тс антибиотики являются новым перспективным поколением РФП, предназначенных для диагностики инфекционного воспаления. Представленные в литературе методики введения изотопной метки ^Тс в структуру антибиотиков не достаточно удобны для прямого получения РФП в условиях клиник, не имеют специального оборудования для проведения очистки полученного продукта и последующего контроля его качества. Результаты клинических исследований названной группы радиодиагностических средств противоречивы, однако указывают на возможность дифференцирования с их помощью инфекционного и асептического воспаления. По сравнению с традиционно использующимися для сцинтиграфической диагностики воспаления РФП на основе меченных радионуклидами аутологичных лейкоцитов (лейкоциты, меченные 99mTc, 111In) антибиотики имеют значительные преимущества, связанные с приготовлением РФП. С учетом характера физиологического распределения индикаторов на основе антибактериальных средств (высокая аккумуляция в органах брюшной полости) наиболее вероятной областью их использования является сцинтиграфическая диагностика инфекционно-воспалительных заболеваний костей и суставов.

About the authors

S. I Sazonova

The research institute of cardiology of the Siberian branch of the Russian academy of sciences

Email: sazonova_si@mail.ru

N. V Varlamova

The research institute of cardiology of the Siberian branch of the Russian academy of sciences

Yu. B Lishmanov

The research institute of cardiology of the Siberian branch of the Russian academy of sciences

References

Supplementary files