Radiofármacos y Técnicas de Marcaje en Medicina Nuclear: Fundamentos y Aplicaciones Clínicas

Este documento profundiza en los principios y métodos de marcaje con radiofármacos, así como en sus diversas aplicaciones en el campo de la medicina nuclear, abarcando desde el marcaje de kits y células sanguíneas hasta los mecanismos de localización y el uso de radiofármacos específicos para estudios óseos y el radioinmunoanálisis.

Marcaje con Tecnecio en Kits Radiofarmacéuticos

El tecnecio (Tc) es un metal de transición que pertenece al grupo VIIB y tiene un número atómico (Z) de 43. En la naturaleza no existen isótopos estables. Sus estados de valencia más estables son +7 y +4, mientras que los de +2, +3, +5 y +6 son muy inestables y difíciles de obtener.

El tecnecio eluido del generador como pertecnetato de sodio (^99mTcO₄^–) es muy estable, es decir, poco reactivo y, por tanto, inútil para el marcaje directo. Para que el marcaje sea posible, es necesario reducirlo previamente hasta estados de valencia +3, +4 o +5. Las especies reducidas del tecnecio son muy reactivas y se combinan con una gran variedad de compuestos, uniéndose a los grupos –OH, –NH₂, –COOH y –SH y formando enlaces covalentes. La compartición de pares de electrones comunes permite un enlace suficientemente firme.

En presencia de oxígeno o cualquier oxidante, el Tc reducido puede ser fácilmente oxidado. Por esta razón, los componentes marcados con tecnecio no deben contener oxígeno ni agentes oxidantes.

Especies Radioquímicas en Preparaciones de Tecnecio

En las preparaciones de compuestos marcados con tecnecio, se pueden encontrar tres tipos de especies radioquímicas:

• Tecnecio unido a la molécula que se va a marcar: Esta es la forma deseada y útil para la exploración médica.
• Tecnecio libre: Se encuentra en la forma química de pertecnetato y es el resultado de no haber sido reducido por el estaño durante el proceso de marcaje.
• Tecnecio hidrolizado: Incluye las formas hidrolizadas del tecnecio y el tecnecio que se une al estaño hidrolizado, comportándose o dando lugar a coloides.

Marcaje del Pertecnetato de Sodio

El pertecnetato de sodio (^99mTcO₄Na) se obtiene por elución del generador de ⁹⁹Mo/^99mTc. Es el que confiere la actividad radiactiva que se añade al equipo reactivo. El pertecnetato ^99mTcO₄Na, obtenido del generador, es una forma química poco reactiva. Por ello, en los viales del kit frío siempre existe un agente reductor, como el cloruro estañoso (SnCl₂), que reduce el tecnecio a formas químicas más reactivas, facilitando la formación de compuestos.

Marcaje de Hematíes

El marcaje de hematíes se suele hacer con ^99mTc. No es necesario separar previamente las células, ya que la unión del tecnecio a las proteínas del plasma es escasa y los hematíes representan el 95% del total de células circulantes.

El marcaje de los hematíes se puede realizar mediante dos tipos de técnicas principales: in vivo e in vitro.

Técnica de Marcaje In Vitro de Hematíes

El marcaje in vitro de los hematíes se realiza mediante la incubación previa de la sangre con el ion estaño (Sn²⁺). Este catión atraviesa la membrana celular y se fija en el citoplasma. Posteriormente, se añade el ^99mTc-pertecnetato, que también difunde al interior de la célula y, una vez dentro, sufre la reducción por el Sn²⁺ a formas reducidas que se unen a la hemoglobina.

Los hematíes también pueden marcarse con ⁵¹Cr, que, en forma de cromato, difunde a través de la membrana celular. Este marcaje es muy estable y solo se utiliza para aquellos estudios que duren varios días.

Aplicaciones de Hematíes Marcados

En cuanto a las aplicaciones de los hematíes marcados, destacan las siguientes:

• Medida de volumen sanguíneo.
• Eritrocinética o cálculo de la supervivencia de hematíes e identificación de los lugares de destrucción.
• Estudio de compatibilidad sanguínea de donantes.
• Imagen de pool sanguíneo.
• Imagen esplénica con hematíes desnaturalizados.
• Detección de sangrado intestinal.
• Gammagrafía de angioma hepático.

Marcaje de Plaquetas

El marcaje de plaquetas se realiza con quelatos de ¹¹¹In. La técnica incluye una primera fase de separación celular y una segunda de marcaje. La primera fase permite obtener un volumen concentrado de plaquetas, y para ello la técnica más utilizada es la centrifugación en dos fases.

Es importante señalar que esta fase de separación es crítica, ya que la velocidad con la que se realice la centrifugación condiciona, por un lado, una separación mayor o menor de plaquetas en función de su tamaño y, por otro, puede condicionar la degranulación de estas y la pérdida de sus características funcionales. Además, para que las plaquetas conserven su funcionalidad, deben estar en un ambiente adecuado en el que el pH del medio es de trascendental importancia.

Una vez obtenido el botón plaquetario, este se puede marcar con cualquiera de los quelatos del ¹¹¹In. Para marcar con indio-oxina es preciso un medio libre de plasma. Si se hace con indio-tropolona, esto no es necesario, ya que la unión de la tropolona a las proteínas plasmáticas es baja, a diferencia de la oxina.

Aplicaciones de Plaquetas Marcadas

Las plaquetas marcadas se utilizan para muy diversos estudios:

• Con imagen:
  • Detección de zonas de trombosis vascular (tromboflebitis).
  • Lesiones que presenten depósito de plaquetas (endocarditis verrugosas, prótesis vasculares, etc.).
  • Detección del rechazo en trasplantes, fundamentalmente de riñón o páncreas.
• Sin imagen:
  • Cinética plaquetaria, que permite conocer la vida media de las plaquetas, así como su distribución y zonas de depósito normal y/o patológico en el organismo.

Mecanismos de Localización de los Radiofármacos

Los radiofármacos tienden a acumularse en sus órganos diana debido a su afinidad con ellos. Esta fijación se realiza mediante diversos mecanismos de localización:

• Bloqueo capilar: Se produce con radiofármacos particulados de tamaño de partícula entre 10 y 90 µm de diámetro, que producen una microembolización de los capilares. Un ejemplo de ellos son los macroagregados de albúmina (MAA), que se emplean en el estudio de la perfusión pulmonar.
• Fagocitosis: Es el mecanismo de localización de las suspensiones coloidales, que presentan un tamaño de partícula del orden de 10-1.000 nm de diámetro. Al ser administradas, son fagocitadas por las células del sistema retículo endotelial (hígado, bazo y médula ósea). Se emplea en exploraciones hepatoesplénicas.
• Secuestro celular: Está basado en que el bazo retira de la circulación sanguínea los glóbulos rojos envejecidos. De tal manera que, si se desnaturalizan estos glóbulos rojos mediante calor y se marcan con ^99mTc, serán captados por el bazo y permitirán obtener imágenes del bazo.
• Transporte activo: El radiofármaco participa activamente en los procesos metabólicos del órgano diana. Es el mecanismo mediante el que las cápsulas de ¹³¹NaI se emplean en el estudio de la glándula tiroidea.
• Difusión: Es el mecanismo mediante el que el radiofármaco se distribuye por un determinado compartimento biológico. Puede ser:
  • Difusión simple: Depende de su liposolubilidad, como ocurre con el ^99mTc-HMPAO (Oximetazina) durante la perfusión cerebral.
  • Difusión intercambiable: El ²⁰¹Tl⁺ se intercambia por el K⁺ en el tejido miocárdico.
• Localización compartimental: El radiofármaco penetra en un compartimento biológico estanco y se localiza específicamente en él. Un ejemplo es la cisternografía (estudio del líquido cefalorraquídeo) con ^99mTc-DTPA.

Radiofármacos para Estudios Óseos

Diversos radiofármacos se utilizan para el diagnóstico y tratamiento de patologías óseas:

• Fósforo-32 (³²P): Fue el primer radioisótopo empleado y se usa desde hace más de cuarenta años en forma de ortofosfato, especialmente en las lesiones óseas del cáncer de próstata. Sin embargo, su alta mielotoxicidad y la posibilidad de producir aplasia medular han limitado su aplicación.
• Estroncio-89 (⁸⁹Sr): De nombre comercial Metastron® y en forma de cloruro, es un emisor beta puro con una vida media de algo más de 50 días. Se utilizan dosis de 1,48 a 2,95 MBq/kg de peso (40 a 80 µCi/kg de peso), aunque en algunos centros se administra una dosis única de 148 MBq (4 mCi). Se administra por vía endovenosa lenta y no requiere ingreso hospitalario. La remisión del dolor (total o parcial) ocurre en el 80% de los casos aproximadamente. En los días inmediatos al tratamiento, existe un efecto paradójico que se traduce en una exacerbación del dolor.
• Samario-153 (¹⁵³Sm): Se emplea unido a un tetrafosfonato bajo el nombre comercial de Quadramet®. El lexidronan posee una gran afinidad por el tejido óseo, concentrándose en las lesiones metastásicas cinco veces más que en el hueso sano. Es emisor gamma y beta negativo. La dosis empleada es de 37 MBq/kg de peso (1 mCi/kg de peso) por vía intravenosa.
• Renio-186 (¹⁸⁶Re) y Estaño-117m (^117mSn):
  • El Renio-186 es emisor beta y gamma. Se une a un difosfonato (HEDP) para ser empleado en el tratamiento de metástasis óseas de cáncer de mama y en cáncer de próstata.
  • El Estaño-117m es emisor beta y gamma. Se administra unido al DTPA y es el radiofármaco que menor penetración en el tejido blando presenta.

  Nota: Ninguno de estos dos radiofármacos se suministra actualmente en España.

Radioinmunoanálisis (RIA)

El Radioinmunoanálisis (RIA) consiste en una técnica de laboratorio de análisis clínico. Utiliza isótopos radiactivos y es una técnica in vitro, es decir, se extrae la sangre del paciente y es analizada para detectar sustancias específicas.

Recepción, Conservación y Almacenamiento de Muestras Biológicas

Tanto el suero como el plasma pueden conservarse sin problemas hasta 24 horas si están a 4°C. Si se precisa conservarlas más de 24 horas, las muestras deben conservarse congeladas, ya que de lo contrario se produciría crecimiento bacteriano y autodegradación. Posteriormente, para analizarlas, se deben descongelar lentamente desde 24 horas antes. Todo el material que llega a un laboratorio está potencialmente infectado y constituye un foco de riesgo para el personal, por lo que debe tratarse tomando todas las EPIs (Equipos de Protección Individual) que sean posibles.

Fundamentos del Radioinmunoanálisis

Es una técnica que nace en los años 60-70, propiciando un gran avance de la endocrinología. Es una técnica muy sensible, capaz de medir pequeñas cantidades de sustancias en sangre. Cualquier sustancia del organismo puede ser considerada un antígeno.

Un antígeno o inmunógeno es una sustancia que desencadena la formación de anticuerpos y puede causar una respuesta inmune (generación de anticuerpos). La definición moderna abarca todas las sustancias que pueden ser reconocidas por el sistema inmune adaptativo, bien sean propias o ajenas. Cada antígeno está definido por su anticuerpo, los cuales interactúan por complementariedad espacial. La zona donde el antígeno se une al anticuerpo recibe el nombre de epítopo o determinante antigénico, mientras que el área correspondiente de la molécula del anticuerpo es el paratopo.

Aplicaciones del RIA

Los anticuerpos que se transforman sirven para medir la cantidad de hormonas que hay en el organismo. Así se miden:

• Hormonas peptídicas: T3, T4, TSH, GH, etc. (Casi todas las hormonas hipofisarias).
• Hormonas no peptídicas: Estrógenos, testosterona, etc. (Hormonas sexuales).
• Sustancias no hormonales que pueden considerarse como antígenos: Marcadores tumorales, digoxina, medicamentos, etc.

Procedimiento del Radioinmunoanálisis (RIA)

El fundamento es muy sencillo: se mezcla una cantidad constante de antígeno marcado radiactivamente y una cantidad constante de un anticuerpo para ese antígeno. Se produce la reacción entre antígeno (Ag) y anticuerpo (Ac). Se separa la fracción de antígeno que se ha unido de la que permanece libre (hay varias formas de hacerlo) y se determina la radiactividad. Si la muestra contiene además antígeno frío (no marcado), este competirá con el marcado para unirse al anticuerpo, y se observará un descenso en la medida de la radiactividad. Este descenso es proporcional a la concentración de antígeno frío en la muestra.

Fases del Procedimiento Analítico

En la fase analítica, se realiza la identificación de las muestras y su distribución a las distintas áreas de trabajo para la realización del análisis. Los reactivos empleados son kits comerciales. En el procedimiento analítico se siguen 8 pasos:

1. Preparación de la muestra y los reactivos.
2. Dispensación de los volúmenes de muestras y reactivos.
3. Incubación.
4. Separación de las fracciones libre y unida.
5. Contaje de la radiactividad de las muestras.
6. Cálculo de la curva patrón.
7. Lectura de resultados.
8. Control del ensayo.

Incubación en RIA

Las condiciones de la incubación dependen del ensayo. Generalmente, la unión Ag-Ac aumenta con la temperatura. Cuando se requiere una alta sensibilidad, se incuba a temperatura ambiente. Cuando se requiere una alta precisión y reproducibilidad, a bajas temperaturas. Tras la incubación, deben separarse las fracciones libre y ligada. Se utilizan los métodos de partición previamente mencionados para poder contarlas de forma individualizada.

Control de Calidad del Ensayo RIA

Cada ensayo lleva un control de ejecución y de resultados. Estos se pueden realizar con muestras de control o mediante el análisis de la curva patrón. Algunos de los parámetros a controlar son:

• Cuentas totales.
• Unión no específica.
• Asociación máxima.
• Pendiente de la curva.
• Coeficiente de variación.

Estos parámetros deben mantenerse constantes para asegurar la validez del ensayo.