114年:核醫診療(2)
¹³¹I-NaI甲狀腺攝入造影的定位機轉為何?
A離子交換( ion exchange )
B主動運輸( active transport )
C吞噬(phagocytosis )
D微血管阻塞( capillary blockage )
詳細解析
本題觀念:
核子醫學中,各種放射性藥物(radiopharmaceuticals)具有不同的生理或物理定位機轉(localization mechanisms),以確保藥物能精準聚集於目標器官或組織。本題探討碘-131 碘化鈉(131I-NaI)在甲狀腺造影與攝取中的核心生理定位機制。
選項分析
- (A) 離子交換( ion exchange ):錯誤。此機制常見於骨骼掃描藥物,例如鍶-89(Sr-89 chloride)或 F-18 NaF,透過與骨骼氫氧基磷灰石(hydroxyapatite)中的鈣離子或氫氧根離子進行交換而沈積於骨骼造影。
- (B) 主動運輸( active transport ):正確。131I-NaI 在甲狀腺的攝取,是透過甲狀腺濾泡細胞基底膜上的「鈉/碘共同轉運體」(Sodium-Iodide Symporter, NIS)來進行。此過程利用細胞膜上 Na⁺/K⁺-ATPase 幫浦建立的鈉離子濃度梯度,將碘離子逆著濃度梯度送入細胞內,屬於次級主動運輸(secondary active transport)。
- (C) 吞噬( phagocytosis ):錯誤。此機制主要用於網狀內皮系統(Reticuloendothelial system, RES)的造影,例如使用 Tc-99m sulfur colloid(硫膠體),由肝臟(Kupffer cells)、脾臟及骨髓中的巨噬細胞吞噬而定位。
- (D) 微血管阻塞( capillary blockage ):錯誤。此機制是利用大於微血管管徑的顆粒,將其注射入靜脈後,顆粒會卡在首當其衝的微血管床中。最經典的應用為肺灌注掃描(lung perfusion scan),使用的藥物為 Tc-99m MAA(巨凝集白蛋白)。
答案解析
碘-131 碘化鈉(131I-NaI)進入人體後,其藥代動力學與體內正常的穩定態碘相同,會被甲狀腺組織特異性地攝取。甲狀腺濾泡細胞膜上的鈉/碘共同轉運體(NIS)會利用鈉離子的電化學梯度作為動力,將 2 個鈉離子與 1 個碘離子共同「主動運輸」至細胞內。因為此攝取過程必須逆著碘的濃度梯度,且依賴消耗 ATP 的 Na⁺/K⁺ 幫浦來維持鈉離子梯度,故定位於甲狀腺的機轉明確歸類為「主動運輸」(active transport)。
核心知識點
放射性藥物常見的定位機轉(Mechanisms of Localization)是核醫國考的必考重點,醫事放射師考生務必熟記以下對應關係:
- 主動運輸(Active transport):需消耗能量將物質送入細胞。如 131I-NaI(甲狀腺,透過 NIS)、Tl-201 chloride(心肌,透過 Na⁺/K⁺ pump)、I-123 MIBG(腎上腺髓質)。
- 化學吸附 / 離子交換(Chemisorption / Ion exchange):如 Tc-99m MDP、Sr-89 chloride、F-18 NaF 等骨骼造影與治療藥物。
- 微血管阻塞(Capillary blockage):如 Tc-99m MAA(肺動脈微血管 / 肺灌注掃描)。
- 吞噬作用(Phagocytosis):如 Tc-99m sulfur colloid、Tc-99m phytate(肝脾造影、前哨淋巴結攝影)。
- 簡單擴散(Simple diffusion):脂溶性藥物可穿透血腦屏障(BBB)。如 Tc-99m HMPAO、Tc-99m ECD(腦血流灌注造影)。水溶性藥物如 Tc-99m DTPA 則依賴擴散進行腎絲球過濾。
- 細胞阻隔 / 破壞(Cell sequestration):如經過熱破壞的 Tc-99m RBCs(脾臟造影)。
- 受體結合(Receptor binding):如 In-111 Octreotide(神經內分泌腫瘤的體抑素受體)。
- 新陳代謝(Metabolism):如 F-18 FDG(細胞內葡萄糖代謝)。
臨床重要性
利用鈉/碘共同轉運體(NIS)主動攝碘的獨特生理特性,臨床上不僅可以使用 123I 或 131I 進行甲狀腺攝取率(RAIU)測定及造影,這更是應用高劑量 131I 對甲狀腺機能亢進(Hyperthyroidism)以及分化型甲狀腺癌(DTC)進行標靶放射治療(核醫治療學 / Theranostics)的立基點。現今的基因治療研究中,甚至試圖將 NIS 基因轉殖入非甲狀腺的腫瘤細胞中,使其獲得攝取放射性碘的能力,進而擴展 131I 的治療適應症。
參考資料
- What is the mechanism of Sodium Iodide I-131? - Patsnap Synapse
- Sodium Iodide Symporter for Nuclear Molecular Imaging and Gene Therapy: From Bedside to Bench and Back - Theranostics
- Sodium/iodide cotransporter - Wikipedia
- Sodium-Iodide Symporter NIS and Pendrin in Iodide Homeostasis of the Thyroid | Endocrinology | Oxford Academic
- The Biology of the Sodium Iodide Symporter and its Potential for Targeted Gene Delivery