Triglycerideffekter på blodgennemstrømningen i den menneskelige hjerne

Oversigt: Fodring med højt fedtindhold (HFF) er en risikofaktor for AD, men denne risikofaktor er moduleret af APOE-genotype. Akutte måltidsundersøgelser, herunder lipidtolerancetest, bliver i stigende grad brugt til at forstå mekanismer, hvorved kosten påvirker sygdomsprocesser. Efterforskere har konsekvent vist, at E4-bærere reagerer forskelligt på HFF i akutte måltidsudfordringer; denne undersøgelse vil yderligere udforske dette fænomen hos ældre voksne ved at vurdere cerebral blodgennemstrømning (CBF), givet dets tætte kobling til hjernens metabolisme. Her foreslår efterforskere at bruge arteriel spin-mærkning (ASL) MRI, da denne ikke-invasive billeddannelsesteknik kan detektere små ændringer i global og regional CBF, og akut ∆CBF som reaktion på næringsstoffer er blevet påvist hos mennesker. Med dette projekt vil efterforskerne bestemme det mest optimale tidspunkt for påvisning af post-lipid ∆CBF, samt bestemme hvilke områder af hjernen der reagerer på HFF. Så vidt vi ved, ville denne undersøgelse være den første til at vurdere ∆CBF ved hjælp af ASL; disse pilotdata vil så hjælpe med fremtidige tilskudsansøgninger på dette område.

Specifikke mål: 1. For at bestemme hvilket tidspunkt (1, 2 eller 3 timer) der producerer den mest robuste ∆CBF efter indtagelse af en lipiddrik hos 30 ældre voksne. 2. For at bestemme, hvilke områder af hjernen der reagerer på HFF.

Metoder: Deltagere: Alle undersøgelsesprocedurer vil blive indsendt til UW Institutional Review Board til godkendelse. Efterforskere opretholder en database med ~40-50 deltagere fra måltids- og hukommelsesundersøgelsen, som allerede har accepteret at blive kontaktet for fremtidige undersøgelser; efterforskere vil rekruttere 30 deltagere. Inklusionskriterier er som følger: alder 55 og ældre, i stand til at læse og forstå engelsk, i stand til at give informeret samtykke og i stand til at gennemgå MR og indtage mejeriprodukter. Alle interesserede deltagere vil gennemgå telefonscreening for at sikre, at de opfylder inklusionskriterierne. Hvis de opfylder kriterierne, vil de få tilsendt et rykkerbrev, som instruerer dem om at faste aftenen før. De vil også modtage en kopi af samtykkeformularen til at se igennem, og en sygehistorieformular til at udfylde, inklusive en MR-sikkerhedstjekliste, som spørger dem om tidligere operationer, og om de har noget metal i deres krop.

Studiebesøg: Deltagerne vil faste natten før (12 timer før besøgstidspunktet); medicin og vand er ok. De ankommer til South Lake Union-anlægget mellem kl. 8 og 10. De vil gennemgå informeret samtykke i et stille rum fra studieholdet (enten PI eller studiekoordinatoren) og få rig mulighed for at stille spørgsmål. Hvis de vælger ikke at tilmelde sig undersøgelsen, vil de blive udskrevet fra enheden, og parkering eller transport refunderes. Som en del af samtykkeprocessen vil efterforskerne bede deltagerne om at give valgfri skriftlig tilladelse på samtykkeformularen til at frigive deres APOE-genotype fra Meal and Memory Study eller andre Alzheimers forskningsundersøgelser, de måtte have deltaget i. Efterforskere vil ikke afsløre denne genotype til nogen uden for undersøgelsesteamet inklusive deltageren.

Hvis deltageren tilmelder sig undersøgelsen og underskriver en samtykkeerklæring og en forsknings-HIPAA-formular, begynder protokollen. Vitale værdier vil blive vurderet af undersøgelsesholdet, herunder blodtryk, hjertefrekvens og højde/vægt og BMI-beregning. Deltageren vil blive eskorteret til MR-maskinen af ​​undersøgelsesholdet, som også vil bringe lipiddrikken ned i en køler. En MR-tekniker med erfaring med forsknings-MR-procedurer vil udføre MR-delen. Først køres en 15 minutters ASL-protokol, derefter får deltageren den tunge fløde (100 ml, eller lige under en halv kop, som indeholder 370 kalorier, 40,4 gram totalt fedt, 23,6 gram mættet fedt). Efterforskere vil opfordre deltageren til at drikke produktet i løbet af 5 minutter. Deltagerne vil derefter gennemgå 3 yderligere 15-minutters scanninger 1, 2 og 3 timer efter drink. Det er muligt, at nogle af indsamlingstiderne kan være lidt længere end 15 minutter. Efter den sidste MRI-billedoptagelse vil der blive tilbudt frokost (op til $15 på en nærliggende restaurant), deltagerne vil modtage et gavekort, og parkering eller transport vil blive refunderet og afladet.

Alternativt sted: UWMC vil køre de sidste 2-4 deltagere for at sikre, at MRI-protokollerne og sekvenserne er ens, for at forberede sig til Lipid MRI 2.0. Deltagerne tjekker ind på DISC-laboratoriet, og vitale funktioner vil blive udført der, inklusive højde og vægt til BMI-beregning.

MR protokol: MR er ikke-invasiv uden behov for kontrast. Derudover vil efterforskere ikke udføre en klinisk MR-scanning, og disse resultater kan ikke bruges til at diagnosticere nogen hjernesygdom. Til ASL-protokollen vil vi bruge pseudo-kontinuerlig arteriel spin-mærkning til at måle CBF i ml/100g/min som en markør for perfusion for forbedret signalkvalitet. I denne tilgang tjener magnetisk mærket arterielt blodvand som den endogene kontrast. Efterforskere vil bruge en sekvens (5,5 minutter) med lang etiketvarighed = 1,8 s, lang forsinkelse efter mærkning = 2 s, med mærkningsforskydning = 25-30 mm, skiver = 20, rumlig opløsning = 3,5×3,5×5 mm3, synsfelt = 240×240×100 mm3, SENSE-faktor = 2, TR/TE= 5000/18 ms. Efterforskere vil anvende dobbelte adiabatiske baggrundsundertrykkelsesimpulser for at minimere vævskontamination af gråt og hvidt stof ved TI = 2,05 og 3,25 s. Endelig vil efterforskere opnå en ligevægtsmagnetiseringsscanning (M0, 1 minut), identisk med ovenstående scanning, men med TR = 10.000 ms og ingen mærkning eller baggrundsundertrykkelse. For de sidste 8 forsøgspersoner vil forskere tilføje en T2 multi-ekkosekvens (ca. 10 minutter) for at detektere ændringer i udseendet af hypothalamus fra før til efter lipidindtagelse.

Analyse: Analyse vil blive udført under tilsyn af Dr. Rane og UW Diagnostic Imaging Sciences Center (DISC). Efterforskere vil først anvende bevægelseskorrektion på de arterielle spin-mærkningsbilleder ved hjælp af FSL-MCFLIRT og registrere dem på M0-billedet. Derefter vil efterforskerne udføre en parvis subtraktion mellem kontrol- og nulbillederne og anvende en to-rumsmodel til at kvantificere CBF. Efterforskere vil co-registrere det resulterende CBF-kort til T1-scanningen efterfulgt af en transformation til MNI-rum. De temporale regioner såsom entorhinal cortex, temporallappen, hippocampus samt de posteriore cingulate og laterale parietale lobuler vil blive identificeret ved hjælp af standard Harvard-Oxford Cortical og Subcortical atlas. CBF-værdier vil blive sammenlignet i disse regioner mellem de 3 grupper. Området af interesse kan fortynde effekter, der er mindre end størrelsen af ​​området af interesse. Derfor vil vi også udføre permutationstest i FSL for at evaluere voxel-vise CBF-forskelle mellem grupper. For at sikre, at de voxel-vise resultater ikke blot er tilfældigheder, vil efterforskere pålægge streng familiemæssig fejlkorrektion for flere sammenligninger.

Statistik: Ud fra disse billeder vil efterforskere opnå målinger på global blodgennemstrømning såvel som regional blodstrøm i foruddefinerede regioner. Efterforskere vil bruge standard statistiske modeller til at sammenligne 1, 2 og 3 timers ASL med baseline ASL for at fastslå, hvilket tidspunkt der giver det mest robuste ændringsresultat. Hvis det er nødvendigt med analyser af de første par emner, kan tidspunkter skifte tidligere eller senere, afhængigt af hvilket tidspunkt, der viser den maksimale ændring i CBF - det primære resultat.