Σύμπλοκα του τεχνητίου-99m με παράγωγα λιπαρών οξέων

Abstract

Aiming at the synthesis and characterization of novel neutral rhenium and technetium complexes of the general formula fac-[Μ(CO)3(ΧΥΖ)] and fac-[Μ(CO)3(ΧΥ)(Ζ)], where Μ=Re or 99mTc, XYZ: tridentate ligand, XY: bidentate ligand, Z: monodentate ligand, and the biological evaluation of the 99mTc complexes for heart’s metabolism imaging, we report herein the synthesis and characterization of a series of fatty acids’ derivatives functionalized at the ω-site by cysteine, benzimidazole-thiabutanoic acid, dithiocarbate or isonitrile moieties. Cysteine and benzimidazole-thiabutanoic acid derivatives act as tridentate ligands to the metal core [fac-M(CO)3]+ (Μ=Re or 99mTc) at oxidation state (I) being able to strongly coordinate through the SNO system of donor atoms. Dithiocarbamate derivatives act as bidentate ligands to the metal core being able to strongly coordinate through the SS system of donor atoms. Isonitrile derivative acts as monodentate ligand. The rhenium complexes were synthesized using the organometallic precursor [Εt4N]2[ReBr3(CO)3] and they were fully characterized by elemental analysis, IR and NMR spectroscopy. The analogous complexes at tracer level (99mTc) were synthesized using the cationic precursor [99mTc(H2O)3(CO)3]+. The 99mTc complexes were characterized by comparative HPLC using the analogous well characterized rhenium complexes as reference. Stability studies showed that the 99mTc complexes are stable (in the reaction mixture or isolated, as well as in the presence of cysteine and histidine) up to 6 hours after labeling. In human plasma and in liver and kidney homogenates the 99mTc complexes demonstrated sufficient stability. Lipophilicity studies showed that the 99mTc complexes were lipophilic.Biodistribution experiments in normal mice, showed that the 99mTc complexes demonstrated high initial heart uptake and sufficient retention. They are excreted mainly through the hepatobilliary system.Metabolites’s study showed that the fatty acid analogues are catabolized (partially or totally), possibly through b-oxidation.

Τα λιπαρά οξέα αποτελούν την κύρια πηγή ενέργειας για το μυοκάρδιο μέσω του καταβολισμού τους με τη διαδικασία της β-οξείδωσης. Ο προσδιορισμός του μεταβολισμού των λιπαρών οξέων αποτελεί έναν ευαίσθητο δείκτη για τη φυσιολογική λειτουργία του μυοκαρδίου.Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η σύνθεση και αξιολόγηση επτά νέων ουδετέρων συμπλόκων του Re (Ι) και των αντίστοιχων συμπλόκων του 99mTc (Ι) με τους γενικούς τύπους fac-[Μ(CO)3(ΧΥΖ)] και fac-[Μ(CO)3(ΧΥ)(Ζ)] όπου Μ = Re ή 99mTc, ΧΥΖ τρισχιδής υποκαταστάτης, ΧΥ δισχιδής υποκαταστάτης και Ζ μονοσχιδής υποκαταστάτης. Για τον χαρακτηρισμό των συμπλόκων του 99mTc συντέθηκαν σε μακροσκοπικό επίπεδο τα ανάλογα σύμπλοκα του Re. Τα σύμπλοκα φέρουν στο μόριό τους παράγωγα λιπαρών οξέων που προορίζονται να αναγνωριστούν ως υποστρώματα της β-οξείδωσης στο μυοκάρδιο με απώτερο σκοπό την απεικόνιση του ενεργειακού μεταβολισμού της καρδιάς. Ως τρισχιδείς υποκαταστάτες συντέθηκαν οι ενώσεις 2-αμινο-4-θειαπενταδεκανοδιοϊκό οξύ (ανάλογο του ενδεκανοϊκού οξέος), 2-αμινο-4-θειαεικοσανοδιοϊκός διμεθυλεστέρας (ανάλογο του εξαδεκανοϊκού οξέος) και 1-(10-καρβοξυενδέκυλο)-(1Η-2-βενζιμιδαζολο)-3-θειαβουτανοϊκό οξύ (ανάλογο του ενδεκανοϊκού οξέος), που διαθέτουν τον κατάλληλο συνδυασμό ατόμων δοτών (SΝΟ), ώστε να σταθεροποιούν τον πυρήνα [fac-M(Ι)(CO)3]+, όπου M=Re ή 99mTc. Ως δισχιδείς υποκαταστάτες συντέθηκαν οι ενώσεις μετά νατρίου άλας του L4 (ανάλογο του ενδεκανοϊκού οξέος) και μετά καλίου άλας του L5 που σταθεροποιούν τον πυρήνα [fac-M(Ι)(CO)3]+ μέσω των ατόμων δοτών SS που διαθέτουν, ενώ αφήνουν ελεύθερη και την 6η θέση συναρμογής στο σύμπλοκο που σχηματίζεται. Ως μονοσχιδείς υποκαταστάτες για την 6η θέση χρησιμοποιήθηκαν το νερό, η τριφαινυλοφωσφίνη και το κυκλοεξυλοισονιτρίλιο, ενώ συντέθηκε και η ένωση 11-ισοκυανοενδεκανοϊκός μεθυλεστέρας (ανάλογο του ενδεκανοϊκού οξέος).Η σύνθεση των συμπλόκων του Re έγινε με τη χρήση της πρόδρομης οργανομεταλλικής ένωσης [Εt4N]2[ReBr3(CO)3]. Η μελέτη και ο χαρακτηρισμός των συμπλόκων του Re έγινε με στοιχειακή ανάλυση και τις φασματοσκοπικές μεθόδους (IR, 1H-NMR). Η σύνθεση των αντίστοιχων συμπλόκων σε επίπεδο ιχνηθέτη [99mTc] έγινε με τη χρήση του προδρόμου κατιόντος [99mTc(H2O)3(CO)3]+. Η ταυτοποίηση των συμπλόκων του 99mTc έγινε με συγκριτική HPLC χρησιμοποιώντας ως ενώσεις αναφοράς τα αντίστοιχα πλήρως χαρακτηρισμένα σύμπλοκα του Re. Μελέτες σταθερότητας έδειξαν ότι τα σύμπλοκα του 99mTc είναι σταθερά τόσο στο μίγμα αντίδρασης, όσο και απομονωμένα έως και 6 ώρες μετά την έναρξη της μελέτης καθώς και παρουσία περίσσειας κυστεϊνης και ιστιδίνης έως και 6 ώρες μετά την έναρξη της μελέτης. Σε ανθρώπινο πλάσμα και σε ομογενοποίημα νεφρών και ήπατος, τα σύμπλοκα εμφάνισαν ικανοποιητική σταθερότητα. Τέλος στις μελέτες λιποφιλικότητας αποδείχτηκε ότι όλα τα σύμπλοκα ήταν λιπόφιλα.In vivo πειράματα σε ποντίκια έδειξαν ότι, τα σύμπλοκα του 99mTc εμφανίζουν υψηλή αρχική πρόσληψη και ικανοποιητική κατακράτηση από τον καρδιακό ιστό. Η απέκκριση τους γίνεται κυρίως από το ηπατοχολικό σύστημα, και σε μικρότερο βαθμό από το ουροποιητικό.Η μελέτη μεταβολιτών έδειξε ότι τα ανάλογα των λιπαρών οξέων που συντέθηκαν στην παρούσα εργασία, συμμετέχουν σε βιοχημικούς μηχανισμούς, καταβολιζόμενα κατά ένα ποσοστό μερικώς, κατά ένα ποσοστό πλήρως, πιθανόν μέσω της διαδικασίας της β-οξείδωσης.