Demyelinizace a remyelinizace u roztroušené sklerózy (RS) detekovaná mozkovým amyloidem PET-CT

Roztroušená skleróza (RS) je autoimunitní onemocnění postihující centrální nervový systém s následným nástupem různých senzorických, motorických, svěračových a někdy i kognitivních symptomů. Je charakterizována přítomností lymfomonocytárních zánětlivých infiltrátů, demyelinizací, axonálním poškozením, aktivací přirozené imunity, astrogliózou a remyelinizací. Magnetická rezonance (MRI) v posledních několika letech udělala obrovský pokrok v diagnostice a sledování pacientů, přičemž zvýraznila encefalické a spinální léze, jejich počet a relativní zátěž lézí, lokalizaci a kortikální postižení a také přítomnost krve. - alterace mozkové bariéry v nejranějších stádiích onemocnění, spojené s aktivací získané imunity s následným zánětlivým poškozením.

Demyelinizační plaky mají na vnějším okraji tenkou stěnu mikrogliálních buněk obsahujících železo, které lze detekovat pomocí sekvencí a technik MRI s magnetickou susceptibilitou s vysokým rozlišením. Takové plaky, známé neuropatology jako „doutnající“ plaky, jsou charakterizovány koncentricky se rozšiřujícím okrajem způsobujícím poškození myelinu a neuronů, zatímco v centru léze se proces ztráty myelinu dokončí. Doutnající plaky, častější u progresivních forem onemocnění, jsou pro RS ve srovnání s jinými demyelinizačními chorobami zvláštní a jsou spojeny s negativním prognostickým významem.

Pozitronová emisní tomografie (PET) je technika, která umožňuje analyzovat in vivo metabolismus určitých složek centrálního nervového systému, jako jsou neurony a glie, a ve zvláštních případech zvýraznit synaptickou funkci a abnormální akumulaci proteinů. V posledních letech se PET používá u RS zejména pro výzkumné účely: umožňuje posoudit stupeň demyelinizace a remyelinizace pomocí amyloidních indikátorů, které se vážou na bílou látku, a také stupeň mikrogliální aktivace nebo synaptického poškození aplikací konkrétního indikátoru radioizotopy (ligandy TPSO nebo glykoprotein 2A synaptických vezikul). Kombinace MRI a PET by mohla poskytnout podrobné informace nejen o stupni a rozsahu postižení nervového systému, ale také o nejvíce postižených buněčných populacích, o metabolické aktivitě postižených oblastí mozku a o stupni úspěšnosti poškození pokusy o opravu.

Cílem tohoto výzkumného projektu je studovat za použití technik MRI a PET populaci pacientů s progresivní RS (PMS) s relativně významným postižením a populaci pacientů s relaps-remitující formou onemocnění (RRMS) s menší významné neurologické postižení. Účelem je studovat chronicky aktivní nebo „doutnající“ plaky pomocí technik magnetické susceptibility MRI a PET technik s amyloidními indikátory, chronicky neaktivních plaků a novějších T2/Flair pozitivních plaků, s nebo bez zvýšení kontrastu, za účelem ověření a kvantifikace jejich přítomnost a korelovat jejich počet, morfologii a lokalizaci se stupněm postižení, klinickým průběhem, vývojem onemocnění a laboratorními údaji, přičemž se v každém případě hodnotí rozsah procesu demyelinizace a remyelinizace a stupeň aktivace vrozené imunity. Získaná data budou zpracována a vyhodnocena za účelem identifikace rozdílů MRI a PET v různých průběhech onemocnění a získání informací o různých cestách vývoje onemocnění u pacientů.

Návrh studie Zařazení pacienti podstoupí MRI mozku, mozkové PET vyšetření s indikátorem amyloidu a funkční hodnotící škály v době náboru.

Všichni pacienti podstoupí klinické vyšetření a různé testy:

• Funkční složená škála EDSS a MS
• Mini-NEJLEPŠÍ
• TUG test, MSWS-12, Berg Balance Scale (BBS)
• Test s devíti jamkami (9-HPT) pro pravou a levou horní končetinu.
• Kognitivní funkce hodnocené v rámci Brief International Cognitive Assessment pro RS (BICAMS) a MMSE

Bude provedena laboratorní analýza sérových markerů. Konkrétně neuronální a gliové cytoskeletální proteiny (např. Nf-L, pN-FH, GFAP) jako indexy poškození mozku (axonální a buněčné poškození), budou uvažovány a kvantifikovány.

Hladiny specifických neurotrofických faktorů (např. BDNF, GDNF) a cytokiny (např. budou stanoveny TNFa, IL-6, IL-lp, interferon); existují důkazy o jejich zapojení do synaptické plasticity, kognitivních a motorických funkcí a do neurozánětlivých procesů typických pro RS.

Protokol MRI Vyšetření budou prováděna na 3T MRI skeneru pomocí 32kanálové hlavové cívky se sekvencemi optimalizovanými a harmonizovanými sítí IRCCS Neuroscience Network.

Sekvence, které budou získány, budou:

1. T1-vážený sagitální objemový snímek (MP-RAGE, rozlišení 1 mm) ke studiu morfologie a objemové cefalony
2. T2-FLAIR vážený sagitální volumetrický snímek (rozlišení 1 mm) pro lokalizaci lézí a konturování
3. sekvence difuzně vážených snímků (EPI, rozlišení 2,5 mm, b=1000 a 2000 s/mm2, 30 směrů na skořápku) pro studium tkáňové mikrostruktury a pro identifikaci patologicky relevantních svazků bílé hmoty pomocí traktografie
4. 3D multi-echo gradientní echo sekvence pro kvantitativní mapování susceptibility (1 mm rozlišení, 8 ech) pro studium lokální susceptibility
5. sekvence fMRI v klidovém stavu (EPI, rozlišení 3 mm, 200 svazků s časovým rozlišením 2,4 s) pro studium funkčních sítí v klidovém stavu.

PET protokol

Studie PET/CT bude provedena pomocí protokolu duální časové akvizice:

- Včasná akvizice Včasná akvizice začíná, když je pacient již umístěn na PET/CT lůžku a je k dispozici žilní vstup.

Pro korekci útlumu se provede nízkodávkové CT skenování, zahájí se získávání PET v režimu seznamu a několik sekund po zahájení se podá 300 MBq 18F-Florbetabenu s následným promytím 10 ml fyziologického roztoku.

Včasná akvizice bude trvat 30 minut.

- Pozdní akvizice Provede se CT sken s nízkou dávkou ke korekci zeslabení a anatomické lokalizace, následuje 20minutová akvizice PET v režimu seznamu tak, aby snímky byly pořízeny po 90 minutách (tolerance: +10 minut) příjmu radiofarmaka.

Všechny PET rekonstrukce budou mít následující vlastnosti:

• Matice 256 x 256, FOV 30 cm
• 3D-OSEM rekonstrukční algoritmus s TOF a PSF a se standardními korekcemi pro rozpad, útlum, rozptyl, mrtvý čas
• 8 iterací, 32 podmnožin, Gaussův filtr s FWHM 5 mm. Nezpracovaná data budou k dispozici pro možné různé iterace, rozhodnuto a posteriori, za účelem zlepšení kvality obrazu.

Pacienti nemusí držet hladovku nebo přerušit stávající terapie.

MRI a PET hodnocení MRI

1. Automatizovaná encefalická morfovolumetrická studie (Freesurfer), akvizicí konvenčních sekvencí (T2w, FLAIR 3D, T1w-3D), harmonizovaných podle protokolu RIN:

   1. tloušťka kůry;
   2. globální atrofie mozku;
   3. zátěž lézí;
   4. Normálně se objevující bílá hmota (NAWM).

2. Detekce a studium chronických „doutnajících“ lézí pomocí techniky QSM, která umožňuje jak kvalitativní, tak kvantitativní hodnocení rozsahu akumulace železa uvnitř lézí:

   1. Kvalitativní hodnocení:

      • Identifikace lézí Rim+, definovaných jako „nezvětšující se léze s hyperintenzivním perilezionálním okrajem“, s iso-ipointense jádrem;
      • Výpočet celkového objemu lézí Rim+ (v mm3) s následným samostatným měřením jádra a okraje.

   2. Kvantitativní hodnocení

      • výpočet celkové citlivosti lézí Rim+ (vyjádřeno v ppb: části na miliardu) ve srovnání s referenční hodnotou CSF;
      • výpočet citlivosti ráfku a jádra, samostatně.

3. Hodnocení aktivních lézí posouzením:

   1. Počet lézí vykazujících kontrastografické vylepšení (kvalitativní hodnocení);
   2. Typ vylepšení (nodulární nebo shell-enhancement). Různé parametry budou hodnoceny třemi operátory (radiology s odbornými znalostmi v neuroradiologii), s konsensuální shodou a dvojitou kontrolou po 4 měsících od prvního hodnocení.

PET Použije se mírně zkrácený protokol s 30minutovou dynamickou akvizicí bezprostředně po injekci 18F-Florbetabenu a následnou 20minutovou zpožděnou akvizicí (provádí se mezi 90 a 110 minutami po injekci). Značkovač se váže na NAWM a v menší míře na aktivně demyelinizační plaky, které budou kvantifikovány. Kromě toho bude použita semikvantitativní objektivní metodologie k získání údajů o stupni demyelinizace různých zkoumaných případů porovnáním údajů zkoumané oblasti zájmu s příjmem NAWM a absorpcí referenční oblasti.

Předpokládanou semikvantifikací je zejména SUVr, kde jsou vychytávací ROI léze předem segmentované neuroradiologem na MRI (FLAIR a T1 sekvence), zatímco pro referenční ROI bude hodnoceno několik možností: kontralaterální vychytávání ROI (tj. v bílé hmotě, pokud je na MRI zjevně normální), horké body bílé hmoty při pozdním získání, průměr bílé hmoty s vyloučením oblastí zájmu vychytávání. Pomocí různých časových rekonstrukcí bude také posouzen profil dynamického vychytávání z časné akvizice.

Toto semikvantitativní hodnocení bude provedeno ve spolupráci s kolegy z nukleární medicíny a Národního ústavu jaderné fyziky v Janově, kteří mají v oboru bohaté zkušenosti a nedávno publikovali semikvantitativní metody hodnocení PET vyšetření u Alzheimerovy choroby .

Velikost vzorku

Toto je explorativní studie korelace mezi klinickými, laboratorními, MRI a PET nálezy. Úvahy o velikosti vzorku jsou v současné studii vynechány a mohou být zahrnuty a zdokonaleny v budoucích potvrzujících studiích.

Očekávané výsledky Hlavním cílem studie bude ověřit přítomnost korelací mezi PET a MRI obrazy svědčícími pro chronickou zánětlivou aktivitu (doutnající plaky), zjevnou nepřítomnost zánětlivé aktivity (tiché plaky bez mikrogliálního okraje) nebo svědčící o novějších zánětlivých aktivita, v oblastech zvyšujících kontrast nebo v T2/Flair pozitivních oblastech s ne vzdáleným začátkem.

PET data budou korelována s konvenčními MRI parametry as klinickými a laboratorními daty. Zjištění signifikantních korelací by podpořilo roli PET jako užitečného nástroje pro hodnocení demyelinizační a remyelinizační aktivity, která může být charakteristická pro určitou fázi onemocnění nebo možná i pro specifické typy jednotlivých pacientů.

Zvláštní pozornost bude věnována studiu chronických lézí s ohledem na slibné výsledky uváděné v nedávných studiích ukazujících možnost odlišit tiché léze od aktivních chronických lézí (nazývaných „doutnající“) charakterizovaných jádrem úplné demyelinizace a periferií s aktivovanými mikrogliálními/makrofágovými prvky. .

Přítomnost tohoto „periferního okraje“ lze kvantitativně hodnotit in vivo pomocí QSM (Quantitative Susceptibility Mapping) sekvencí magnetické rezonance se studií magnetického pole 3T s dobrou spolehlivostí ve srovnání s histologickým korelátem.

Asociace a fúze strukturálních zobrazovacích dat MRI (souvisejících s oblastmi demyelinizace a depozit železa) s daty PET (souvisejícími s depozity amyloidu) může lépe umožnit identifikovat v rámci kohorty pacientů s chronickými demyelinizačními lézemi doutnající léze typu, kde demyelinizace proces stále probíhá a které tedy kromě indikace prediktivního faktoru selhání procesu remyelinizace korelují s delším trváním onemocnění a progresivnějším průběhem.

Dozimetrické PET/CT vyšetření s 18F-Florbetabenem je opodstatněné vzhledem k poměru rizika a přínosu pro pacienta. Po podání radiofarmaka pacient nevyhnutelně dostane určitou dávku záření. Aplikovaná aktivita byla stanovena na 300 MBq, což je pod horní hranicí 360 MBq, aby bylo dosaženo PET vyšetření dobré diagnostické přesnosti s přiměřenou dávkou záření.