Herz-Hirn-Achse und psychosozialer Stress

Das Hauptziel des Projekts besteht darin, prospektiv den Einfluss des Geschlechts auf die Stoffwechselaktivität der Amygdala und die Myokardperfusion in einer Population gesunder postmenopausaler Frauen und älterer Männer unter akuten psychosozialen Stressbedingungen zu bestimmen.

Die Haupthypothese der Studie ist, dass Frauen im Vergleich zu Männern eine überproportionale Stoffwechselaktivität der Amygdala und eine verminderte Myokardperfusion als Reaktion auf psychosozialen Stress erfahren.

Bei diesem Projekt handelt es sich um eine monozentrische prospektive Beobachtungsstudie, die eine hybride Positronenemissionstomographie/Magnetresonanztomographie (PET/MR) sowie die Sammlung biologischer Proben bei gesunden Personen im Alter von 50–75 Jahren (postmenopausale Frauen und Männer) umfasst. Um akuten psychosozialen Stress auszulösen, verwendeten die Forscher den Montreal Imaging Stress Test (MIST), wenn sich die Teilnehmer im PET/MR-Scanner befanden, und den Trier Social Stress Test (TSST), wenn sich die Teilnehmer außerhalb des PET/MR-Scanners befanden. Sowohl der TSST als auch der MIST sind standardisierte Tests und werden häufig eingesetzt, um in einer Laborumgebung zuverlässige biologische Stressreaktionen hervorzurufen. Eine Folgestudie ist nicht geplant. Bei der Aufnahme wurden Einzelpersonen befragt und Gesundheitsdaten wurden mithilfe von Fragebögen gesammelt. Darüber hinaus wurden biologische Proben, darunter Blut, Nägel und Speichel, entnommen. Die Freiwilligen unterzogen sich einer Bildgebung des Myokardblutflusses (MBF) und der zerebralen Perfusion mittels Ammoniak (13NH3)-PET sowie einer funktionellen Bildgebung mittels Magnetresonanztomographie (MRT), beides routinemäßig eingesetzte Bildgebungstechniken. 13NH3-PET/MR wurde im Ruhezustand und unter Stress (MIST) durchgeführt. Anschließend unterzogen sich die Studienteilnehmer einem TSST, gefolgt von einer Ganzkörper-Stoffwechselbildgebung mit Fluor-18-Desoxyglucose (18F-FDG)-PET/MRT, die es ermöglichte, unter anderem den Stoffwechsel von Gehirn und Knochenmark zu untersuchen. Parallel dazu wurde die Herzfrequenzreaktion (HRR) während der gesamten Studie überwacht und Katecholamine zu Studienbeginn und nach Belastung gesammelt, um den autonomen Einfluss auf das Herz zu beurteilen. Die Gesamtstrahlenbelastung lag unter 5 mSv.

Im Einzelnen wurde jeder Teilnehmer gebeten, beim Studienbesuch Fragebögen auszufüllen, um seine psychometrischen Grundmerkmale zu beurteilen.

Zu Beginn der Studie und am Ende des TSST wurden zwei Blutproben aus einem peripheren intravenösen Katheter entnommen. Der Blutzuckerspiegel wurde mit einem Fingerstich gemessen. Darüber hinaus wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten, insbesondere vor und nach jedem der psychischen Belastungstests, Speichelproben von jeweils etwa 1 ml entnommen. Nagelproben wurden durch Abschneiden der Finger- und/oder Zehennägel entnommen.

Alle biologischen Proben der Teilnehmer wurden sofort verarbeitet, um eine Probenkonservierung zu ermöglichen.

Projektdaten und Proben wurden mit äußerster Diskretion behandelt und waren nur autorisiertem Personal zugänglich. Auf projektspezifischen Dokumenten werden Teilnehmer ausschließlich durch eine eindeutige Teilnehmernummer identifiziert. Es wurden verschlüsselte Daten verwendet und die Teilnehmeridentifikationsliste ist nur für die Ermittler zugänglich. Daten werden durch die integrierten Mechanismen von Redcap® vor unbefugter oder versehentlicher Offenlegung, Änderung, Löschung, Kopieren und Diebstahl geschützt. Biologisches Material wird in diesem Projekt nicht durch den Namen des Teilnehmers identifiziert, sondern durch eine eindeutige Teilnehmernummer.

Die Teilnehmer wurden gebeten, vor dem Studienbesuch mindestens 2,5 Stunden zu fasten und mindestens 24 Stunden lang auf starke körperliche Aktivität zu verzichten. Alle Studienteilnehmer wurden einer seriellen Bildgebung auf einem speziellen Hybrid-PET/MR-Scanner (GE Healthcare) unterzogen, wobei 13N-NH3 und 18F-FDG als validierte Tracer gemäß der täglichen klinischen Routine verwendet wurden. Ganzkörper-MRT (18F-FDG) oder Gehirn- und Herz-MRT (13-NH3) wurden gleichzeitig mit allen PET-Scan-Aufnahmen aufgezeichnet. Beginnend mit einer intravenösen Bolusverabreichung von 200 MBq 13N-NH3 wurden 30 Minuten lang serielle dynamische und statische PET-Bilder aufgenommen. Parallel dazu durchliefen die Probanden den Kontrollteil (Ruheteil) des MIST (mathematische Aufgabe im Scanner). Es wurde eine zweite Dosis von 400 MBq 13N-NH3 verabreicht und parallel zum Stress-Teil des MIST wurden 30 Minuten lang Bilder in derselben Aufnahmesequenz aufgezeichnet.

Nach einer Pause wurden allen Personen 150 MBq 18F-FDG injiziert, gefolgt von einem TSST außerhalb des Scanners. Im ersten Teil des TSST bittet eine Jury aus zwei bis drei Juroren (geschultes Personal), ausgestattet mit einer Videokamera, den Teilnehmer, eine 5-minütige Präsentation vorzubereiten. Dazu können die Teilnehmer Papier und Stift verwenden, müssen ihre Notizen jedoch zu Beginn der Präsentation verteilen. Während der 5-minütigen Präsentation beobachtet die Jury die Teilnehmer ohne Kommentare oder Mimik. Die Teilnehmer werden gebeten, fortzufahren, wenn sie vor Ablauf der gesamten 5 Minuten aufhören. Im zweiten Teil des TSST absolvieren die Teilnehmer eine Kopfrechenaufgabe, bei der sie aufgefordert werden, von 1022 in 11er-Schritten rückwärts zu zählen. Anschließend durften sich die Teilnehmer in einem dafür vorgesehenen separaten Dunkelraum ausruhen (Ruhephase) und der 18F-FDG-PET-Scan wurde ca. 1 Stunde lang durchgeführt. 60 Minuten nach der Tracer-Injektion zur Beurteilung der Stoffwechselaktivität im Gehirn gemäß Routineverfahren der Abteilung für Nuklearmedizin des Universitätsspitals Zürich. Herzfrequenz und Blutdruck wurden zu Beginn und während des gesamten Eingriffs aufgezeichnet.

Der Vorgang vom ersten Scan bis zum Ende des endgültigen Scans dauert etwa 3,5 Stunden. Zusammen mit den zwei Stunden Vorbereitung verbrachten die Teilnehmer insgesamt etwa 5,5 Stunden mit der Studie.