Y học hạt nhân thận và tiết niệu (Phần II)

Cầu thận , nơi được sử dụng EDTA-Cr-51 xác định tốc độ lọc cầu thận (Glomerular Filtration Rate: GFR)
EDTA-Cr51

Từ 1966 Stacy và Thorbourn đã dùng ethylene diamine tetraacetate ( EDTA) đánh dấu với Cr-51 để xác định GFR.

Tính chất hóa phóng xạ của EDTA-Cr51

Độ tinh khiết hóa phóng xạ rất tốt, tinh khiết và bền vững. Nó được sử dụng bình thường ở các nước.

Quá trình động học

EDTA-Cr51 liên kết ít với protein huyết tương và các tế bào máu. Nó được lọc qua cầu thận và không bị can thiệp bởi các tiểu quản trong thận. Độ thanh lọc ngoài thận là không đáng kể. Có rất ít EDTA-Cr51 còn lại trong thận và ít hơn 1% còn lại ở trong toàn thân sau 24h tiêm.

Đã có một số nghiên cứu so sánh với inulin dựa trên tiêm truyền ổn định hay tiêm một lần vào tĩnh  mạch, kết quả cho thấy độ tương quan của chúng rất cao. Nếu so với inulin thì độ thanh lọc của EDTA-Cr51 thấp hơn 5%. Vì độ thanh lọc ngoài thận là không đáng kể, GFR được tính chỉ ở huyết tương theo kỹ thuật tiêm một mũi.

Ưu nhược điểm

Nhược điểm của EDTA-Cr51 là không có sẵn nhiều bán trên thị trường và nó cũng không thuận tiện cho ghi hình ngoài, cũng giống như DTPA-Tc99m vì các thuốc này chỉ phát tia photon có năng lượng thấp.

Ưu điểm của EDTA-Cr51 là một thuốc dễ điều chế có độ bền và độ tinh khiết hóa phóng xạ cao. Hoạt tính phóng xạ của Cr51 cũng dễ đo trong tinh thể không cần hiệu đính phân rã nên đếm trong cùng  ngày. Trong số những thuốc phóng xạ để làm GFR thì Cr-51 có liều nhiễm xạ thấp . Có độ chính xác cao trong thăm dò độ thanh lọc, hệ số biến thiên dưới 5%. Vì những ưu điểm trên mà EDTA-Cr51 vẫn là một thuốc phóng xạ lý tưởng để làm nghiệm pháp GFR trên người lớn và trẻ em.

Iothalamate-I125

Cũng là một loại thuốc có sẵn trên thị trường. Nó cũng là loại thuốc ghi hình có độ tương phản tốt. Giá trị thanh lọc của nó cũng gần tương đồng như inulin. Độ tinh khiết hóa phóng xạ cao, ít hơn 2% iod tự do. Nhưng có nhược điểm là có bài xuất ra ở nhiều tiểu quản khác nhau và có liên kết với protein tương đối nhiều, chiếm 15-25%. Mặt khác do một số quá trình đào thải ngoài thận cao cho nên nó không được dùng rộng rãi.

Hippuran-I-131 hoặc I-123

Năm 1956 Smith đã giới thiệu acid orthoiodohippuric (OIH, hay còn gọi là hippuran), như là một chất thay thế cho paraaminohippurate (PAH). Mặc dù chất này bình thường không có trong nước tiểu, nhưng đã được Smith chọn đầu tiên vì nó là những anion hữu cơ được bài tiết vào thận rất nhanh và có độ thanh lọc hoàn toàn ở huyết tương động mạch thận khi đi qua thận. Điều đó có nghĩa là có thể dùng hippuran để đo khả năng tưới máu thận (Renal plasma flow: RPF). Tuy nhiên vì sự bài tiết của thận không hoàn toàn nên phải đưa thêm khái niệm "dòng chảy huyết tương thận hiệu ứng" (effective renal plasma flow: ERPF) (xem phần trên). Sau đó người ta đã xác lập các tiêu chuẩn thích hợp cho một số chất dùng trong thăm dò ERPF. PAH có đầy đủ các tiêu chuẩn này. Acid hippuric nội sinh cũng được chứng minh được bài xuất cùng một mức độ với PAH và năm 1960 được Tubis đã đánh dấu bằng I-131. Chất này đã thoả mãn được các tiêu chuẩn trong y học hạt nhân thận. OIH-I131 đã trở thành một chất được dùng rộng rãi trong các khoa y học hạt nhân. Cũng chính vì giống như PAH nên hippuran được coi như một chất dùng để đánh giá các chất khác muốn dùng làm chất thăm dò các tiểu quản thận. Tuy nhiên nó cũng còn có một số nhược điểm và do đó nó vẫn có thể bị thay thế bởi các dược chất phóng xạ mới.

Tính chất hóa phóng xạ của IOH-I131

Orthoiodohippurate đánh dấu iod phóng xạ được điều chế từ hippuran bằng cách thay nguyên tử iod không phóng xạ (I-127) bằng các nguyên tử iod phóng xạ như I-131, I-123 hoặc I-125.   Cấu trúc tương tự của PAH, probenecid và hippuran có thể giải thích sự cạnh tranh ức chế giữa các chất này với nhau.

Có thể điều chế OIH đánh dấu phóng xạ với độ tinh khiết hóa phóng xạ rất cao bằng kỹ thuật đã có hiện nay. Nhưng lại có một điều không may là nếu hoạt tính riêng cao thì lại sinh ra những tạp chất do xạ phân (radiolysis) và còn có các yếu tố khác làm cho giảm độ bền của hippuran ví dụ như ánh sáng và nhiệt độ. Iod ở dạng vô cơ tự do là dạng tạp chất chính của thuốc. Các phương pháp kiểm tra chất lượng của hippuran-I đã có sẵn quy trình. Để làm thanh lọc OIH-I thì phải có tinh khiết hóa phóng xạ đạt 98% trở lên vì độ thanh lọc của iod tự do đặc biệt thấp hơn nhiều so với hippuran, nó có thể gây ra độ thanh lọc toàn phần sai lệch đi  nhiều so với tình trạng của thận.

Mặc dù OIH-I131 vẫn được dùng nhiều trong y học hạt nhân để đánh giá chức năng thận hàng ngày, nhưng có thể vẫn có trường hợp bị dị ứng iod ở một số ít bệnh nhân. Vì khi tiêm cho bệnh nhân OIH-I131 thì trước đó phải phong bế tuyến giáp bằng iod thường (khoảng 5 giọt dung dịch Lugol) để giảm thiểu liều chiếu xạ ở tuyến giáp. Những cũng rất may mắn là trong thực tế chưa thấy trường hợp nào có dị ứng nặng.

Tuy hippuran-I131 được dùng rộng rãi nhưng nó còn có một nhược điểm nữa là có bức xạ beta gây liều nhiễm xạ cho bệnh nhân. Mặt khác tia gamma lại rất mạnh (0,364 Mev) nên cũng làm cho độ phân giải kém nếu dùng kỹ thuật ghi hình bằng gamma-camera. Để khắc phục nhược điểm trên, Wellmann, Thakur và Chauser đã đánh dấu hippuran bằng I-123. I-123 có bức xạ gamma năng lượng là 0.159 Mev và không có bức xạ beta. Đây là một hạt nhân có bức xạ lý tưởng cho ghi hình bằng gamma-camera. Do đó hippuran- I-123 là một thuốc phóng xạ lý tưởng trong thăm dò chức năng thận. Nhưng trong thực tế lại gặp phải một vấn đề khó khăn trong việc sản xuất I-123. Nếu I-123 được điều chế từ phản ứng bắng phá hạt nhân tellurium theo phản ứng: [Te-124] (p, 2n) I-123 thì sản phẩm sẽ bị nhiễm tạp chất hạt nhân khác lên tới 5%. Đó là các hạt nhân phóng xạ I-124 và I-126. Nếu điều chế theo phản ứng [I-127] (p, 5n) Xe-123 -> I-123 thì chỉ nhiễm bẩn hạt nhân khác khoảng 0,4%, đó là I-125. Nhưng phản ứng này chỉ thực hiện được bằng máy gia tốc vòng (cyclotron). Ở những nước nghèo, hoặc ở những nơi xa trung tâm sản xuất thì khó sử dụng hippuran-I-123 vì thời gian bán huỷ của I-123 chỉ dài 13h. Đó lại là mặt hạn chế của dược chất phóng xạ hippuran- I-123. Do vậy cũng tùy điều kiện mà nên dùng I-123 hay I-131.

Áp dụng chẩn đoán của OIH-I phóng xạ

Bằng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau đều thống nhất khẳng định rằng các anion của PAH, hippuran đều vận chuyển theo cơ chế tích cực trong quá trình lọc ở nephron, chủ yếu xảy ra ở phần tiểu quản giữa. Quá trình vận chuyển tích cực này đã làm cho nồng độ tăng lên không ngừng dọc theo nephron. Quá trình vận chuyển của PAH trong các con đường nhỏ của nội bào được mô tả ở hình 2. Các chất tương tự như OIH và MAG3 đều giống như trên. Các chất vận chuyển trong tiểu quản phần lớn do quá trình trao đổi ion. Khi PAH vào ống tiểu quản có thể bị ức chế cạnh tranh và cũng liên kết với Na+ để đi vào tế bào tiểu quản giữa. Chất probenecid là một chất ức chế kinh điển, nhưng các thuốc như penicillin và các nhóm kháng sinh khác cũng có thể làm nhiễu quá trình bài xuất này vì chúng làm bão hòa. Có một số yếu tố cũng làm ảnh hưởng và gây ra hiện tượng giảm bài xuất của PAH. Một số nghiên cứu so sánh sự tồn tại của PAH và IOH như độ thanh lọc nước tiểu của OIH- I-131 trên người thấy có phần nào kém PAH. Sự có mặt của iod tự do trong thuốc, sự khác nhau về khả năng liên kết với protein và các thành phần khác nhau của lượng chất được lọc cũng như sự khác nhau về lực liên kết vận chuyển là những yếu tố quan trọng phải được xem xét. Theo Tauxe đã nghiên cứu thấy giữa hippuran và PAH có độ tương quan tuyến tính tuyệt vời trong nghiệm pháp thanh lọc huyết tương  .

Diễn biến ở ngoài thận của hippuran-I131

Khi OIH tiêm vào tĩnh mạch, nó rời khỏi máu rất nhanh và đi vào các khoang khác nhau. Nó được bài tiết chính qua thận (70% liều tiêm xuất hiện trong nước tiểu sau 30 phút ở người bình thường). Tuy nhiên cũng có độ thanh lọc ở ngoài thận. Theo Despopoulus cho thấy một số chất hữu cơ tương tự đã bài tiết qua gan và thận, chủ yếu là bài tiết qua mật. ở người bình thường thì thì bài xuất ỏ ngoài thận chiếm khoảng 2% tổng số. Ở bệnh nhân thận hư thì bắt buộc lọc ngoại thận tăng lên, có khi lên tới 31ml/phút. Đó là một phương thức bài tiết hỗ trợ và sẽ còn lại vẫn tiếp tục phân bố trong các dịch cơ thể. Một số OIH cũng được vận chuyển bởi hồng cầu. Sức chứa của hồng cầu lên tới 31% và có một vòng quay nhanh. Điều đó giải thích sự bài xuất nhanh khi các tế bào máu khuếch tán ra ngoài từ tĩnh mạch thận.

Ưu nhược điểm của hippuran-I131

Nhược điểm chính của hippuran là liên quan đến các đồng vị phóng xạ iod. I-131 là đồng vị dễ điều chế, nhưng vì nó có khả năng phân ly do tia phóng xạ của chính nó mà gây ra nhiệm tạp iod tự do, dẫn tới giá trị thanh lọc thấp giả. Và vì tia gamma có  năng lượng lớn mà làm nhiễu hình gamma-camera. I-123 là đồng vị phóng xạ tối ưu về bức xạ nhưng khó điều chế và giá thành cao.

Ưu điểm của hippuran là có độ thanh lọc cao phù hợp với mục đích của ERPF. Xác định rõ rang ở từng lứa tuổi, giới để đối chiếu với bệnh thận. Nếu đánh dấu với I-123 thì là một thuốc phóng xạ lý tưởng để ghi hình nhu mô thận và hệ thống tiểu quản.

MAG3-Tc99m

Fritzberg đã giới thiệu mercaptoacetyl glycine (MAG3) từ năm 1986 là một chất thăm dò chức năng thận đầy hứa hẹn. Nó có thể thay thế hippuran và DTPA-Tc99m. MAG3 làm một chất bài xuất rất nhiều ở thận và đánh dấu dễ dàng với Tc99m.

Tính chất hóa phóng xạ

Có hai quy trình tổng hợp chất S-benzoyl-protected mercaptoacetyltriglycine (Bz-MAG3 betiatide) đã được mô tả. Cả hai phương pháp chỉ mất 10 phút điều chế nhiệt. Tinh lọc MAG3 bằng phương pháp HPLC (sắc ký lớp mỏng). Độ bền kéo dài sau 24 giờ. MAG3 trong dịch là tích điện âm ở pH 2-7. Nó được chuẩn bị bằng kit bán sẵn để điều chế khi dùng . Có độ tinh khiết hóa phóng xạ cao khoảng trên 95%. Theo Taylor cho biết độ tinh khiết đạt 96,6% nếu dùng kit của Mỹ. Nếu thêm không khí vào trước khi đun sôi thì độ tinh khiết cao hơn, tới 97,3%. Kit của châu Âu có độ tinh khiết hóa phóng xạ là trên 95% và độ bền 6 giờ. Nếu cho thêm không khí trước khi đun sôi cũng không làm tăng độ tinh khiết như của Mỹ. Nếu chia kit thành các dạng lỏng sau khi đã hòa tan và làm đông lạnh cho đến khi dùng hoặc pha loãng từng liều riêng sau khi hòa loãng từ kit thì có thể làm tăng độ bền và độ tinh khiết của phóng xạ. Nếu thể tích pha loãng hoàn lại từ kit nhỏ hơn 4 ml và dịch chiết Tc-99m để 5-6 giờ mới dùng thì sẽ làm tăng tạp chất, nghĩa là làm giảm tinh khiết hóa phóng xạ. MAG3 tập trung vào gan và mật giống như hippuran vì có cá phần tạp và ngay cả một số anion cũng được bài xuất ở đó.

Áp dụng chẩn đoán chức năng thận

Các anion hữu cơ có cấu trúc hóa học đặc biệt được bài tiết qua thận ở các tiểu quản để tạo ra nước tiểu ở giai đoạn cuối. Một số nghiên cứu về các chất có cấu trúc như vậy đã cho biết các ion thuộc nhóm carboxyl và nhóm carbonyl đã liên kết đặc hiệu với các receptor ở tiểu quản. Đây có thể là lý do tại sao PAH, hippuran, probenecid và MAG3 được bài tiết đặc hiệu ở thận. Sự ức chế cạnh tranh có tồn tại giữa các anion hữu cơ khác nhau. Chất probenecid là chất chuẩn kinh điển về ức chế cạnh tranh. Về vị trí giải phẫu và tế bào của thận đã được nghiên cứu kỹ và độc lập từng chất một để chọn chất bài tiết đặc hiêu. Phần lớn các anion hữu cơ đều được bài xuất bởi các ống tiểu quản niệu gần giữa của phần vỏ thận. Hầu hết các công trình nghiên cứu PAH và hippuran đã thấy rằng quá trình bài tiết tập trung ở trong tế bào cua PAH là cao nhất ở các ống tiều quản gần giữa, nơi tiếp nối giữa ống lượn và ống thẳng. Các chất tương tự như OIH va MAG3 cũng được nghiên cứu kỹ và thấy rằng nó được thải vào nước tiểu đặc hiệu ở từng vị trí nhất định của nephron. Chỉ số hoạt động siêu lọc trong huyết tương động mạch của MAG3 là 0,23, của OIH là 0,68 và inulin là 1,04. Các dấu hiệu này chứng tỏ chỉ số siêu lọc của inulin là cao nhất, dến mức trên một đơn vị vì hiệu ứng của nước huyết tương. Còn MAG3 và hippuran bị hạn chế hơn. Đối với MAG3 độ thanh lọc toàn phần chỉ là 11%, của hippuran là 27% và inulin là 100%. Phần trăm bài xuất toàn phần của MAG3 trên người có thể thấp hơn các số liệu ở chuột. Ví dụ ở người là 20%, ở chuột là 35% đối với MAG3. Liên kết với protein ở người cũng cao hơn ở chuột, như của MAG3 ở người liên kết là 90%, ở chuột chỉ có 80%.

Chỉ có MAG3 và OIH hầu hết được bài xuất qua các tiểu quản. Hippuran bài tiết của yếu ở phần gần giữa của tiểu quản trong thận. Khoảng hai phần ba lượng hippuran và MAG3 bài tiết ở khoảng gần giữa của tiểu quản. Khoảng một phần ba thì ở đoạn xa hơn hoặc sớm hơn. Phần gần nhất là PAH được bài tiết. Lượng bài tiết của MAG3 thấp hơn đối với hippuran.

Qua trình tái hấp thu của MAG3 được nghiên cứu trên chuột qua phương pháp phóng xạ tự chụp thì thấy không có tái hấp thu ở các ống tiểu quản.

MAG3 vận chuyển trong tế bào giống như PAH, vì nó xử sự giống như probenecid.

Quá trình bài xuất ngoài thận của MAG3 được thực nghiệm trên chuột cho kết quả khoảng 10% so với độ thanh lọc toàn phần. Đối với hippuran chỉ khoảng 1,4%. Nghiên cứu trên người về lượng MAG3 được thải ra ngoài thận đã áp dụng trong ghi thận ký bằng camera-gamma ở nhiều cơ sở y học hạt nhân, nhưng lượng chính xác bao nhiêu thì vẫn chưa xác định được. Riêng khả năng tập trung vào gan thì đã được chứng minh rõ ràng bằng nhiều hình ảnh của nhiều tác giả.

 

Độ thanh lọc thận của MAG3 đã được so sánh với hippuran. Nhiều kết quả cho thấy độ tương quan rất tuyến tính của cả thực nghiệm trên động vật và nghiên cứu trên người. Chỉ số thanh lọc của MAG3 là 0,48 và OIH là 0,68 . Kết quả này đã tiến hành trên 32 bệnh nhân, thuốc phóng xạ là kit của châu Âu. Sự khác nhau kết quả là do tính chất hóa phóng xạ khác nhau của từng loại kit như đã trình bày ở trên.

Các chỉ số bài xuất thận như ở động mạch, tĩnh mạch thận bằng các phương pháp như đặt ống sông (catheter) đều cho thấy của MAG3 thấp hơn của OIH, (Kết quả nghiên cứu của Volkmann). Theo Schoap thì kết quả chỉ số bài xuất ở thận giảm từ 60% đến 41% trong 30 phút. Các kết quả đều thống nhất rằng bài xuất MAG3 thấp hơn PAH. Và giảm bài xuất trong chức năng thận kém .Nếu chỉ số bài xuất của MAG3 lại có phần nào cao hơn PAH là vì một số lý do như độ tinh khiết hóa phóng xạ hoặc do các yếu tố ảnh hưởng đến sự vận chuyển của chúng. Các yếu tố này có thể là do một số chất đã bị phá hủy.

Ưu nhược điểm của MAG3

Nhược điểm của MAG3 có thể tóm tắt như sau:

-  Độ nhiễm tạp của kit có thể gây ra hiện tượng tăng bài xuất ở gan

-  Các chỉ số bài xuất khác nhau hoặc thấp hơn OIH đã bị hạn chế reproducibility.

-  Liên kết với protein cao hạn chế khả năng lọc ở cầu thận

Sự tăng hoạt tính của Tc-99m không phù hợp trong kit khi dung dịch chiết xuất không tươi, hoặc khi pha dung dịch đông khô không đủ 4ml là những yếu tố làm giảm độ tinh khiết hóa phóng xạ. Đối với các kit nhập từ Mỹ, nếu ở bước đun sôi mà không cho đủ không khí vào thì cũng là những điều kiện làm cho giảm độ tinh khiết hóa phóng xạ. Không có khả năng hồi phục các chất MAG3 bị hỏng thì cũng là một yếu tố hạn chế.

Ưu điểm của MAG3

-   Là một chất bài tiết qua các ống tiểu quản của thận và có bán sẵn trên thị trường.

-   Cho chất lượng hình tốt hơn OIH, cho những thông tin giá trị trong khung chậu, nhu mô thận và các đường dẫn niệu.

-   Cho đồ thị thận tương tự như OIH.

-   Có thể tiến hành kỹ thuật mẫu đơn hoặc kép để đo dòng chảy huyết tương hiệu ứng ( ERPF ).

MAG3 đã được nghiên cứu thành công trong hẹp động mạch thận và nhiều trung tâm y học hạt nhân đã dùng nó trong nghiên cứu thận.


Dimercaptosuccinic acid (DMSA) được dùng đầu tiên, là một chất có liên kết chelate để điều trị bệnh thiếu kim loại nặng. Là một loại thuốc an toàn kể cả đường tiêm ven. DMSA liên kết chelate với Tc99m là một chất được dùng ghi hình nhu mô thận rất tốt vì nó tích lũy trong thận. Các hợp chất thủy ngân đã là các chất đầu tiên được dùng để ghi hình nhu mô thận, nhưng vì liều bức xạ quá lớn, riêng thủy ngân cũng rất độc đối với cầu thận cho nên đã không được ưa chuộng và đặc biệt không được dùng ở trẻ em. Do đó DMSA-Tc99m được chọn dùng trong ghi hình khối lượng chức năng thận và phần vỏ thận.

Tính chất hóa phóng xạ của DMSA-Tc99m

DMSA-Tc99m được tạo thành do sự giảm hóa trị của pertechnitate bằng chất khử là chloride thiếc. Moreti và cộng sự đã nghiên cứu thấy có ít nhất 4 dạng phức khác nhau của DMSA được tạo thành. Phức hợp có độ tập trung cao nhất vào thận là dạng được tạo thành ở pH 2,5. Chỉ số mol tối ưu của DMSA trong thiếc để chế kit là 3-4:1. Sự tiếp xúc của chế phẩm với không khí có thể gây ra sự hạ bậc hóa trị của DMSA sẽ làm thay đổi sự phân bố sinh học và giảm tập trung ở thận mà lại tăng tập trung trong gan. Độ bền của DMSA có thể rất phụ thuộc vào loại generator điều chế Tc-99m. Nhà sản xuất khuyên rằng nên dùng sau khi tiến hành đánh dấu trong khoảng 30 phút. Không có phương pháp kiểm tra chất lượng đơn giản và nhanh.

(Còn nữa).

PGS.TS.Mai Trọng Khoa ,PGS.TS. Trần Xuân Trường- Trung tâm Y học hạt nhân và Ung bướu- Bệnh viện Bạch Mai