Messung des Flüssigkeitsflusses im Gehirn mittels Alkohol und MRT bei gesunden Teilnehmern

Studienhypothese:

Der intrakranielle interstitielle Flüssigkeitsfluss (ISF) ist entscheidend für die ausreichende Beseitigung extrazellulärer Abfallprodukte aus dem Hirnparenchym. Jüngste Untersuchungen haben gezeigt, dass ihr Mangel zu einer Anreicherung neurodegenerativer Erkrankungen führt. Die Hypothese dieses Projekts ist, dass MRS und/oder MTI verwendet werden können, um eine quantitative Messung des intrakraniellen interstitiellen Flüssigkeitsflusses zu liefern.

Ziele:

Das Hauptziel besteht darin, ein quantitatives Maß für die ISF-Flussrate durch das Gehirnparenchym bereitzustellen. Dies wird durch mehrfache Messungen des charakteristischen Ethanol-Peaks zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit MRS oder ethanolbedingten Abnahmen des Wassersättigungssignals in MTI nach dessen Einnahme erreicht. Dadurch kann der Transit von Ethanol, der dem Transit von ISF entspricht, unter Verwendung gemeinsamer Transportparameter wie Time-to-Peak (TTP) und Mean Transit Time (MTT) ermittelt und gemeldet werden.

Zu den sekundären Zielen gehört die Bestimmung eines Wertebereichs, der als normale Bereiche für ISF-Flussraten bei gesunden Personen angesehen werden kann. Dies wird in zukünftigen Experimenten hilfreich sein, wenn solche Werte mit Raten verglichen werden, die für Personen mit verschiedenen Arten intrakranieller Pathologien gemessen werden.

UNTERSUCHUNGSSTUDIENDESIGN:

Bei diesem Pilotprojekt handelt es sich um ein experimentelles Projekt mit dem Ziel, die besten quantitativen Kriterien anhand der Ethanol-MRS- oder MTI-Kennzeichnung von intrakraniellen ISF-Flussdaten zu ermitteln, um eine zuverlässige Clearance-Metrik zu erhalten. Um dies zu erreichen, werden an der ersten Proof-of-Concept-Studie zehn gesunde männliche Freiwillige im Alter zwischen 20 und 75 Jahren teilnehmen, die sich dem Ethanol-MRS- oder MTI-Protokoll unterziehen. Diese Arbeit wird quantitativer Natur sein, da diskrete MR-Signale gemessen und analysiert werden.

Von den Teilnehmern der Datenerhebungsstudie wird verlangt, dass sie vor Beginn des Experiments mindestens 6 Stunden lang gefastet und 12 Stunden lang keinen Alkohol konsumiert haben. Bevor mit der Untersuchung fortgefahren wird, führt ein Mitglied des Forschungsteams eine kurze Überprüfung der Medikamente, des Alkoholkonsums und aller neurologischen Erkrankungen des Teilnehmers durch, um sicherzustellen, dass alle Freiwilligen alle Einschlusskriterien für die Studie erfüllen.

Die Daten werden entweder mithilfe von Magnetresonanzspektroskopie (MRS), Magnetresonanzspektroskopischer Bildgebung (MRSI) oder Magnetisierungstransferbildgebung (MTI) erfasst. Eine relativ kurze Erfassung (5–7 Minuten) wird wiederholt, um einen Zeitverlauf für den Ethanoltransport durch das Gehirn zu erfassen.

Jeder Studienteilnehmer wird einer MR-Erfassung vor der Ethanolaufnahme unterzogen. Anschließend erhält der Freiwillige ein ethanolhaltiges Getränk. Der Ethanolgehalt beträgt ungefähr 0,5 g/kg, gemischt in 355 ml eines nicht koffeinhaltigen, zuckerfreien kohlensäurehaltigen Getränks, wie es zuvor in anderen MRS-Experimenten mit menschlichem Ethanol durchgeführt wurde (7). Das Getränk muss innerhalb von 5 Minuten getrunken werden und kann über einen durchsichtigen Kunststoffschlauch verabreicht werden, sodass die Person nicht aus dem Scanner entfernt werden muss. Es wird erwartet, dass die Blutalkoholkonzentration (BAC) für diese Arbeit am Ende des Experiments 0,05 % nicht überschreitet, was als niedriger Wert gilt.

Nach dem Konsum des ethanolhaltigen Getränks werden erneut Scout-Bilder aufgenommen, um die Voxel für jedes nachfolgende Spektralbild neu zu lokalisieren, falls die Studienteilnehmer wieder in den MR-Scanner eingesetzt werden müssen (d. h. kein Ethanol über den Schlauch aufgenommen). MRS, MRSI oder MTI werden mit ca. 5–7 Minuten/Spektrum oder Bild durchgeführt, wobei der Vorgang 60–90 Minuten lang kontinuierlich wiederholt wird. Während des Scans wird der Patient möglicherweise gebeten, durch den ClearMateTM zu atmen, einen speziell entwickelten, MR-kompatiblen Nicht-Rückatmungskreislauf, der Sauerstoff und Kohlendioxid bereitstellt, die den Blutalkoholspiegel einer Person schnell senken.

Nach der endgültigen Erfassung wird der Patient in einen überwachten Bereich gebracht, wo er/sie bleibt, bis der Ethanolspiegel im Blut durch einen Standard-Alkoholtest unter 0,05 % registriert wird. Sobald der Teilnehmer diese Anforderung erfüllt und erklärt, dass er sich sicher fühlt, die Räumlichkeiten zu verlassen, steht es ihm frei, den Empfehlungen der Studie zu folgen und seine Teilnahme gilt als abgeschlossen. Wenn der Wert immer noch hoch ist, werden alle 30 Minuten Atemproben entnommen.

Da die Blutalkoholkinetik am genauesten durch Vergleiche der arteriellen und venösen Blutspiegel beurteilt werden kann, werden bei einigen ausgewählten Studienteilnehmern periphere arterielle Leitungen eingeführt (durch einen Anästhesisten des Sunnybrook-Teams). Regelmäßige arterielle Blutproben dieser Personen werden auf den Blutalkoholgehalt gemessen und mit den Werten von Blutproben verglichen, die gleichzeitig aus der peripheren intravenösen Leitung entnommen werden.