Der Nuklearmediziner 2007; 30(2): 95-103
DOI: 10.1055/s-2007-960527
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Radiopharmaka für die Entzündungsdiagnostik

Radiopharmaceuticals for Diagnosis of InflammationB. Meller1 , M. Bähre1
  • 1Bereich Nuklearmedizin, Klinik für Radiologie und Nuklearmedizin, Universität zu Lübeck
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Publication Date:
04 June 2007 (online)

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Zusammenfassung

Entzündungen sind über Mediatorsubstanzen vermittelte Reaktionen des hämatopoetisch-immunologischen Zellsystems auf verschiedene exo- und endogene Reize. Zellulär erfolgt die Änderung der Expression entzündungsrelevanter Gene, gefolgt von einer vermehrten Bildung von Entzündungsmediatoren. Es kommt zur Emigration inflammatorischer Zellen, zu einer erhöhten Gefäßpermeabilität, zum interstitiellen Ödem sowie zur Aktivierung einer Vielzahl von Transduktionskaskaden. Radiopharmaka zur Entzündungsdiagnostik sollten einen oder mehrere pathophysiologische Aspekte der inflammatorischen Prozesse möglichst spezifisch auf molekularer Ebene widerspiegeln. Eine Gruppe älterer Tracer für die Entzündungsdiagnostik umfasst Substanzen, die sich lediglich über gestörte physiologische Barrieren zwischen Entzündungsherd und Blutbahn anreichern. Ihre Eigenschaft, sich in allen Prozessen, die eine gesteigerte Gefäßpermeabilität aufweisen, anzureichern, führt zu einer vergleichsweise geringen Spezifität dieser Methodik. Über mehrere Jahrzehnte stellten in vitro markierte Granulozyten für die Entzündungsszintigrafie die Methode der Wahl dar. Auch heute wird die Untersuchung mit 111In-Granulozyten oftmals noch als Goldstandard für diesen Zweck angesehen. Die Verwendung von Anti-Granulozyten-Antikörpern und ihrer Fragmente erlaubt eine In-vivo-Markierung der Granulozyten und hat trotz diverser Nachteile die komplexeren In-vitro-Methoden weitgehend abgelöst. Aufgrund der überlegenen Bildqualität der Positronenemissionstomografie könnten [18F]FDG-markierte Granulozyten zu einer Renaissance der In-vitro-Methodik führen. Bei zerebralen Entzündungen konnte aktivierte Mikroglia durch eine vermehrte Expression von Benzodiazepinrezeptoren visualisiert werden. Ein interessanter Ansatz, um zwischen Infektionen und sterilen Entzündungen zu unterscheiden, besteht in der Verwendung radioaktiv markierter bakterieller Gyrase-Inhibitoren. Die bisherigen Ergebnisse sind im Bezug auf die Spezifität jedoch noch sehr widersprüchlich. Auf der Suche nach Substanzen, die die entzündungsbedingten Transduktionskaskaden selektiv darzustellen erlauben, wurde eine große Zahl von chemotaktischen und -kinetischen Zytokinen, Komponenten des Arachnidonsäure-Metabolismus sowie Antikörper, die gegen Adhäsionsmoleküle gerichtet sind, radioaktiv markiert. Bislang scheinen 99mTc-markiertes IL 8 sowie selektive COX-2-Inhibitoren für zukünftige Entwicklungen interessant zu sein. Die Darstellung des erhöhten Metabolismus in inflammatorischen Prozessen gelingt über die Visualisierung des erhöhten Eisen-Bedarfs (DNA-Synthese) oder des Glukose-Uptake. 67Ga-Zitrat als Eisen-Analogon verursacht dabei eine deutlich höhere Strahlenbelastung für den Patienten. Auch von Seiten der Bildgebung und der resultierenden Richtigkeit der Ergebnisse ist [18F]FDG zu bevorzugen. Insgesamt steht für die Entzündungsdiagnostik eine Vielzahl eingeführter und neuer Radiopharmaka zur Verfügung. Nur wenige davon sind für die Entzündungsdiagnostik in Deutschland zugelassen. Da viele andere Erkrankungen, z. B. Tumorerkrankungen, mit entzündlichen Reaktionen vergesellschaftet sind, konnte das Problem der Differenzierung zwischen Entzündungen und anderen Erkrankungen noch nicht endgültig gelöst werden.

Abstract

Inflammations represent mediator-induced reactions of the hematopoetic-immunologic cell system resulting from exogenous or endogenous stimuli. On cellular level, an increased expression of inflammatory genes is followed by the release of several mediators. As inflammatory response vascular permeability increases and interstitial oedema develops. Additionally, white blood cells emigrate and several transduction cascades are activated. Radiopharmaceuticals for inflammation scintigraphy should specifically reflect one or several aspects of inflammation pathophysiology on molecular level. A group of elder tracers for this purpose comprised substances that are accumulated due to the permeability of physiological barriers. However, their property to accumulate in all processes with increased vascular permeability results in a comparably low specificity of these methods. In-vitro-labelled granulocytes were the method of choice for scintigraphic imaging of inflammation for years. Investigations with 111In-labelled granulocytes are still frequently considered as the gold standard to detect inflammation by scintigraphy. The use of antibodies or antibody fragments directed against leucocytes allowed in vivo labelling and substituted more complex techniques of in vitro labelling despite of several disadvantages. Due to the superior imaging quality of positron emission tomography, [18F]FDG-labelled leucocytes might result in a renaissance of in vitro methods. In cases of cerebral inflammation, activated microglia was visualised by its increased expression of benzodiazepin receptors. An interesting approach to differentiate between infection and sterile inflammation could be the use of bacterial gyrase inhibitors labelled with radioactive compounds. At present, specificity of this method is still controversially discussed. In search of substances to visualise inflammatory transduction cascades selectively, several chemotactic and chemokinetic cytokines, metabolites of the arachidonic acid cascade as well as antibodies and imunoglobulines against adhesion proteins were radiolabelled. Actually, 99mTc-labelled IL 8 and selective COX-2 inhibitors seem to be promising agents for the future. The increased metabolism of inflammatory processes can also be visualised based on the increased ferric (DNA synthesis) and glucose need. 67Ga citrate as an ferric analogue is disadvantageous since it causes high radiation doses for the patients and results in poor image quality. Especially when considering quality of imaging and resulting accuracy [18F]FDG is preferable. Altogether, a considerable number of established and new radiopharmaceuticals is known. Only few of these substances are approved for the imaging of infection and inflammation in Germany. Since several other diseases, e. g. tumours, are associated with inflammatory processes, the problem to differentiate between inflammation and other diseases is not completely solved.

Literatur

PD Dr. rer. nat. B. Meller

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