Demyelinisierung und Remyelinisierung bei Multipler Sklerose (MS), nachgewiesen durch Gehirn-Amyloid-PET-CT

Multiple Sklerose (MS) ist eine Autoimmunerkrankung, die das Zentralnervensystem befällt, mit nachfolgendem Auftreten verschiedener sensorischer, motorischer, Schließmuskel- und manchmal auch kognitiver Symptome. Es ist gekennzeichnet durch das Vorhandensein lympho-monozytärer entzündlicher Infiltrate, Demyelinisierung, Axonschädigung, Aktivierung der angeborenen Immunität, Astrogliose und Remyelinisierung. In den letzten Jahren hat die Magnetresonanztomographie (MRT) enorme Fortschritte bei der Diagnose und Nachsorge von Patienten gemacht, wobei Hirn- und Wirbelsäulenläsionen, ihre Anzahl und relative Läsionslast, Lage und kortikale Beteiligung sowie das Vorhandensein von Blut hervorgehoben wurden -Veränderungen der Hirnbarriere in den frühesten Stadien der Krankheit, verbunden mit der Aktivierung der erworbenen Immunität mit anschließender entzündlicher Schädigung.

Die Demyelinisierungsplaques haben an ihrem äußeren Rand eine dünne Wand aus eisenhaltigen Mikrogliazellen, die durch hochauflösende magnetische Suszeptibilitäts-MRT-Sequenzen und -Techniken nachgewiesen werden können. Solche Plaques, von Neuropathologen als „schwelende“ Plaques bekannt, sind durch eine sich konzentrisch erweiternde Peripherie gekennzeichnet, die Myelin- und Nervenschäden verursacht, während im Zentrum der Läsion der Prozess des Myelinverlusts vollständig wird. Schwelende Plaques, die bei fortschreitenden Formen der Erkrankung häufiger vorkommen, sind im Vergleich zu anderen demyelinisierenden Erkrankungen eine Besonderheit der MS und mit einer negativen prognostischen Bedeutung verbunden.

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist eine Technik, die es ermöglicht, den In-vivo-Stoffwechsel bestimmter Komponenten des zentralen Nervensystems, wie Neuronen und Gliazellen, zu analysieren und in besonderen Fällen die synaptische Funktion und abnormale Proteinansammlungen hervorzuheben. In den letzten Jahren wurde die PET bei MS insbesondere zu Forschungszwecken eingesetzt: Sie ermöglicht die Beurteilung des Grades der Demyelinisierung und Remyelinisierung durch Verwendung von Amyloid-Tracern, die an die weiße Substanz binden, sowie des Grades der Mikroglia-Aktivierung oder synaptischen Beeinträchtigung unter Verwendung bestimmter Tracer Radioisotope (TPSO-Liganden oder das Glykoprotein 2A von synaptischen Vesikeln). Die Kombination von MRT und PET könnte detaillierte Informationen nicht nur über Grad und Ausmaß der Beeinträchtigung des Nervensystems liefern, sondern auch über die am stärksten betroffenen Zellpopulationen, über die Stoffwechselaktivität der betroffenen Hirnareale und über den Erfolgsgrad der Schädigung Reparaturversuche.

Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, unter Anwendung von MRT- und PET-Techniken eine Population von Patienten mit progressiver MS (PMS) mit einer relativ signifikanten Beeinträchtigung und eine Population von Patienten mit einer schubförmig remittierenden Form der Erkrankung (RRMS) mit einer geringeren zu untersuchen erhebliche neurologische Beeinträchtigung. Der Zweck besteht darin, chronisch aktive oder „schwelende“ Plaques mit MRT-Techniken der magnetischen Suszeptibilität und PET-Techniken mit Amyloid-Tracern, chronisch inaktiven Plaques und neueren T2/Flair-positiven Plaques mit oder ohne Kontrastverstärkung zu untersuchen, um sie zu verifizieren und zu quantifizieren Anwesenheit und ihre Anzahl, Morphologie und Lage mit dem Grad der Behinderung, dem klinischen Verlauf, der Entwicklung der Krankheit und den Labordaten zu korrelieren, wobei jeweils das Ausmaß des Demyelinisierungs- und Remyelinisierungsprozesses und der Grad der Aktivierung der angeborenen Immunität zu bewerten sind. Die gewonnenen Daten werden aufbereitet und ausgewertet, um MRT- und PET-Unterschiede in den verschiedenen Krankheitsverläufen zu identifizieren und Informationen über die unterschiedlichen Krankheitsentwicklungspfade bei Patienten zu erhalten.

Studiendesign Eingeschriebene Patienten werden zum Zeitpunkt der Rekrutierung einem Gehirn-MRT, einem Gehirn-PET-Scan mit Amyloid-Tracer und Funktionsbewertungsskalen unterzogen.

Alle Patienten werden einer klinischen Bewertung und verschiedenen Tests unterzogen:

• EDSS und MS Functional Composite Scale
• Mini-BEST-Test
• TUG-Test, MSWS-12, Berg Balance Scale (BBS)
• Der Neun-Loch-Peg-Test (9-HPT) für die rechte und linke obere Extremität.
• Kognitive Funktionen, bewertet durch Brief International Cognitive Assessment for MS (BICAMS) und MMSE

Es wird eine Laboranalyse der Serummarker durchgeführt. Insbesondere neuronale und gliale Zytoskelettproteine ​​(z. Nf-L, pN-FH, GFAP) als Hirnschädigungsindizes (axonale und zelluläre Schädigung) betrachtet und quantifiziert.

Die Spiegel spezifischer neurotropher Faktoren (z. BDNF, GDNF) und Zytokine (z.B. TNFα, IL-6, IL-1β, Interferon) bestimmt; Es gibt Hinweise auf ihre Beteiligung an synaptischer Plastizität, kognitiven und motorischen Funktionen und an den für MS typischen neuroinflammatorischen Prozessen.

MRT-Protokoll Die Untersuchungen werden auf einem 3T-MRT-Scanner unter Verwendung einer 32-Kanal-Kopfspule mit vom IRCCS Neuroscience Network optimierten und harmonisierten Sequenzen durchgeführt.

Die zu erwerbenden Sequenzen sind:

1. T1-gewichtetes sagittales volumetrisches Bild (MP-RAGE, 1 mm Auflösung) zur Untersuchung der Morphologie und Enzephalonvolumetrie
2. T2-FLAIR-gewichtetes sagittales volumetrisches Bild (1 mm Auflösung) zur Lokalisierung und Konturierung von Läsionen
3. eine Folge diffusionsgewichteter Bilder (EPI, 2,5 mm Auflösung, b=1000 und 2000 s/mm2, 30 Richtungen pro Schale) zur Untersuchung der Gewebemikrostruktur und zur Identifizierung pathologierelevanter Bündel weißer Substanz durch Traktographie
4. eine 3D-Multiecho-Gradientenechosequenz zur quantitativen Suszeptibilitätskartierung (1 mm Auflösung, 8 Echos) zur Untersuchung der lokalen Suszeptibilität
5. eine fMRI-Resting-State-Sequenz (EPI, 3 mm Auflösung, 200 Volumina mit einer zeitlichen Auflösung von 2,4 s) zur Untersuchung funktioneller Resting-State-Netzwerke.

PET-Protokoll

Die PET/CT-Studie wird unter Verwendung eines Zweizeiterfassungsprotokolls durchgeführt:

- Early Acquisition Die frühe Akquisition beginnt damit, dass der Patient bereits auf dem PET/CT-Bett positioniert ist und ein venöser Zugang vorhanden ist.

Zur Schwächungskorrektur wird ein Low-Dose-CT-Scan durchgeführt, die PET-Erfassung wird im Listenmodus gestartet und einige Sekunden nach dem Start werden 300 MBq 18F-Florbetaben verabreicht, gefolgt von einem Waschen mit 10 ml Kochsalzlösung.

Die Früherfassung dauert 30 Minuten.

- Spätaufnahme Zur Korrektur der Abschwächung und anatomischen Lokalisation wird ein Low-Dose-CT-Scan durchgeführt, gefolgt von einer 20-minütigen Listenmodus-PET-Akquisition, sodass die Bilder nach 90 Minuten (Toleranz: +10 Minuten) der Aufnahme des Radiopharmakons aufgenommen werden.

Alle PET-Rekonstruktionen haben die folgenden Eigenschaften:

• 256 x 256 Matrix, Sichtfeld 30 cm
• 3D-OSEM-Rekonstruktionsalgorithmus mit TOF und PSF und mit Standardkorrekturen für Zerfall, Dämpfung, Streuung, Totzeit
• 8 Iterationen, 32 Teilmengen, Gaußscher Filter mit FWHM von 5 mm. Rohdaten werden für mögliche verschiedene Iterationen verfügbar sein, die a posteriori entschieden werden, um die Bildqualität zu verbessern.

Die Patienten müssen nicht nüchtern sein oder aktuelle Therapien aussetzen.

MRT- und PET-Auswertungen MRT

1. Automatisierte enzephalische morphovolumetrische Studie (Freesurfer), durch Akquisition konventioneller Sequenzen (T2w, FLAIR 3D, T1w-3D), harmonisiert nach RIN-Protokoll:

   1. kortikale Dicke;
   2. globale Hirnatrophie;
   3. Belastung durch Läsionen;
   4. Normal erscheinende weiße Substanz (NAWM).

2. Erkennung und Untersuchung chronischer „schwelender“ Läsionen mit der QSM-Technik, die sowohl qualitative als auch quantitative Bewertungen des Ausmaßes der intraläsionalen Eisenakkumulation ermöglicht:

   1. Qualitative Bewertung:

      • Identifizierung von Rim+-Läsionen, definiert als "nicht verstärkende Läsionen mit hyperintensem periläsionalem Rand", mit iso-ipointensem Kern;
      • Berechnung des globalen Volumens von Rim+ Läsionen (in mm3), mit anschließender separater Messung von Kern und Rim.

   2. Quantitative Bewertung

      • Berechnung der globalen Suszeptibilität der Rim+ Läsionen (ausgedrückt in ppb: Teile pro Milliarde), verglichen mit dem Liquor-Referenzwert;
      • Berechnung der Anfälligkeit von Rand und Kern, getrennt.

3. Bewertung aktiver Läsionen durch Beurteilung von:

   1. Anzahl der Läsionen mit kontrastografischem Enhancement (qualitative Bewertung);
   2. Art der Verstärkung (Knötchen- oder Schalenverstärkung). Die verschiedenen Parameter werden von drei Bedienern (Radiologen mit Fachkenntnissen in Neuroradiologie) mit Konsensvereinbarung und einer doppelten Überprüfung 4 Monate nach der ersten Bewertung bewertet.

PET Es wird ein leicht abgekürztes Protokoll mit einer 30-minütigen dynamischen Erfassung unmittelbar nach der Injektion von 18F-Florbetaben gefolgt von einer 20-minütigen verzögerten Erfassung verwendet (diese wird zwischen 90 und 110 Minuten nach der Injektion durchgeführt). Der Tracer bindet an NAWM und in geringerem Ausmaß an die aktiv demyelinisierenden Plaques, die quantifiziert werden. Darüber hinaus wird eine halbquantitative objektive Methodik verwendet, um Daten über den Grad der Demyelinisierung der verschiedenen untersuchten Fälle zu erhalten, indem die Daten der untersuchten Region of Interest mit der NAWM-Aufnahme und einer Referenzflächenaufnahme verglichen werden.

Insbesondere ist die vorgesehene Halbquantifizierung ein SUVr, bei dem die Aufnahme-ROIs die Läsionen sind, die vom Neuroradiologen auf MRT (FLAIR- und T1-Sequenzen) vorsegmentiert wurden, während für die Referenz-ROIs mehrere Möglichkeiten bewertet werden: die kontralateralen Aufnahme-ROIs (d. h. in der weißen Substanz, wenn im MRT scheinbar normal), die Hot-Spots der weißen Substanz in der späten Akquisition, der Durchschnitt der weißen Substanz unter Ausschluss der Aufnahme-ROIs. Das dynamische Aufnahmeprofil aus der frühen Akquisition wird ebenfalls bewertet, indem verschiedene zeitliche Rekonstruktionen verwendet werden.

Diese halbquantitative Bewertung wird in Zusammenarbeit mit Kollegen der Nuklearmedizin und des Nationalen Instituts für Kernphysik in Genua durchgeführt, die über umfangreiche Erfahrung auf diesem Gebiet verfügen und kürzlich halbquantitative Methoden zur Bewertung der PET-Untersuchung bei der Alzheimer-Krankheit veröffentlicht haben .

Stichprobengröße

Dies ist eine explorative Studie zur Korrelation zwischen klinischen, Labor-, MRT- und PET-Befunden. Überlegungen zur Stichprobengröße werden in der aktuellen Studie weggelassen und können in zukünftige Bestätigungsstudien aufgenommen und perfektioniert werden.

Erwartete Ergebnisse Das Hauptziel der Studie besteht darin, das Vorhandensein von Korrelationen zwischen PET- und MRT-Bildern zu überprüfen, die auf eine chronische Entzündungsaktivität (schwelende Plaques), auf ein offensichtliches Fehlen einer Entzündungsaktivität (stumme Plaques ohne Mikrogliarand) oder auf eine neuere Entzündung hindeuten Aktivität, in kontrastverstärkenden Arealen oder in T2/Flair-positiven Arealen mit nicht fernem Beginn.

PET-Daten werden mit konventionellen MRT-Parametern sowie mit klinischen und Labordaten korreliert. Das Auffinden signifikanter Korrelationen würde die Rolle der PET als nützliches Instrument zur Bewertung der Demyelinisierungs- und Remyelinisierungsaktivität untermauern, die für eine bestimmte Krankheitsphase oder möglicherweise sogar für bestimmte Arten von einzelnen Patienten charakteristisch sein kann.

Besondere Aufmerksamkeit gilt der Untersuchung chronischer Läsionen angesichts der vielversprechenden Ergebnisse neuerer Studien, die die Möglichkeit zeigen, stille Läsionen von aktiven chronischen Läsionen (als „schwelend“ bezeichnet) zu unterscheiden, die durch einen Kern vollständiger Demyelinisierung und eine Peripherie mit aktivierten Mikroglia-/Makrophagenelementen gekennzeichnet sind .

Das Vorhandensein dieses „peripheren Randes“ kann quantitativ in vivo durch QSM (Quantitative Susceptibility Mapping)-Magnetresonanzsequenzen mit 3T-Magnetfeldstudie mit guter Zuverlässigkeit im Vergleich zum histologischen Korrelat beurteilt werden.

Die Assoziation und Fusion von strukturellen MRT-Bildgebungsdaten (in Bezug auf Bereiche der Demyelinisierung und Eisenablagerungen) mit PET-Daten (in Bezug auf Amyloidablagerungen) kann es möglicherweise besser ermöglichen, innerhalb einer Kohorte von Patienten mit chronischen demyelinisierenden Läsionen schwelende Läsionen mit Demyelinisierung zu identifizieren Prozess noch im Gange ist und die daher neben einem prädiktiven Faktor für das Scheitern des Remyelinisierungsprozesses mit einer längeren Krankheitsdauer und einem progressiveren Verlauf korrelieren.

Dosimetrie PET/CT-Untersuchung mit 18F-Florbetaben ist angesichts des Nutzen-Risiko-Verhältnisses für den Patienten gerechtfertigt. Nach Verabreichung des Radiopharmakons erhält der Patient zwangsläufig eine bestimmte Strahlendosis. Die zu verabreichende Aktivität wurde auf 300 MBq festgelegt, was unterhalb der Obergrenze von 360 MBq liegt, um mit einer vernünftigen Strahlendosis eine PET-Untersuchung mit guter diagnostischer Genauigkeit zu erhalten.