Actividad PET-MRI F-DOPA en el Sistema Mesocorticolímbico y Síntomas Depresivos en la Predicción de Compatibilidad de Tratamiento

Introducción:

El trastorno depresivo mayor (TDM) es un trastorno psiquiátrico versátil con una prevalencia del 8-12 % de la población en muchos países.

De acuerdo con el enfoque actual, el MDD se caracteriza por una actividad reducida de los neurotransmisores de monoamina, no se ha determinado si se debe a las diferencias en la sensibilidad de sus receptores o al agotamiento en la hendidura sináptica debido a la baja expresión o hiperactividad mao-a/mao-b.

La mayoría de los medicamentos antidepresivos que se usan hoy en día se basan en la teoría de la depresión por agotamiento de las monoaminas. Estos medicamentos incluyen inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS), inhibidores de la recaptación de serotonina y norepinefrina (IRSN) o antidepresivos tricíclicos (TCA), todos los cuales inhiben la recaptación de algunas o todas estas monoaminas, lo que induce niveles elevados en la hendidura sináptica. Algunos medicamentos afectan directamente a los receptores de monoaminas.

La neurotransmisión de dopamina disfuncional tiene un papel esencial en los déficits de atención, motivación y anhedonia, que son síntomas centrales del trastorno depresivo. Se ha demostrado que la densidad presináptica D2r (receptor de dopamina 2) en la corteza prefrontal (PFC) es significativamente menor en pacientes deprimidos que en individuos sanos.

En la actualidad, la mayoría de los estudios que utilizan técnicas de imagen en pacientes deprimidos utilizan principalmente diferentes tipos de imágenes por resonancia magnética (IRM) o imágenes de medicina nuclear separadas con trazadores de tomografía por emisión de positrones (PET). El papel de la resonancia magnética tradicional en la evaluación de la depresión y otros trastornos psiquiátricos, en diferentes estudios, está dirigido principalmente a diferenciar características estructurales y por lo tanto ayudar a fortalecer el diagnóstico en ese aspecto. Hay varios cambios estructurales medidos en los cerebros de los pacientes con MDD en comparación con los controles. Entre ellos, también se muestra una disminución del volumen del hipocampo en comparación con los pacientes remitidos, un aumento del volumen de la glándula hipotalámica-pituitaria, una disminución del volumen de la corteza prefrontal (PFC) y de los ganglios basales. Estos hallazgos también se establecen de acuerdo con el estudio de metanálisis más grande de cambios estructurales utilizando resonancias magnéticas y tomografías computarizadas realizado hasta la fecha. Las tomografías por emisión de positrones dan indicaciones sobre el metabolismo general o específico del agente del cerebro. La mayoría de las exploraciones PET realizadas en pacientes deprimidos utilizan radioligandos de serotonina FDG o 11-C. Solo unos pocos estudios examinan la captación de F-DOPA PET en pacientes deprimidos, en su mayoría con depresión parkinsoniana y uno con aplanamiento afectivo o síntomas impulsivos en un tamaño de muestra muy pequeño (n = 6). La mayoría de los estudios muestran indicación de disminución de la captación de DOPA en el cuerpo estriado específicamente en el Núcleo Accombens (NAc). Se requiere información adicional que indique la captación de F-DOPA en regiones relevantes del cerebro en MDD. Hasta donde sabemos, este será el primer estudio que utiliza [18F] F-DOPA PET/MRI en pacientes deprimidos. PET/MRI ofrece verdaderas imágenes multimodales al combinar anatomía, función y procesos moleculares que permitirán una identificación más precisa de la evaluación de la enfermedad.

Un hecho que está bien establecido es que los factores genéticos, junto con los factores ambientales que ocurren a lo largo de la vida, probablemente subyacen a la vulnerabilidad a la depresión. Sin embargo, en un megaanálisis de varios estudios de asociación de todo el genoma (GWAS), que analizó 1,2 millones de polimorfismos de nucleótido único (SNP) autosómicos y del cromosoma X, no se encontró ningún SNP que alcanzara una importancia en todo el genoma. Esta discrepancia entre la heredabilidad sustancial observada consistentemente de la depresión mayor(18) y el hecho de que no se han identificado variantes genéticas específicas que contribuyan fuertemente al trastorno sugiere otros mecanismos en el trabajo. La epigenética se refiere a los cambios en la estructura de la cromatina que subyacen a los cambios en la expresión génica y que no están asociados con alteraciones en la secuencia del ADN. La metilación del ADN es uno de los sistemas subyacentes a la epigenética. La metilación del ADN requiere la adición de un grupo metilo en la posición 5' de las citosinas en los dinucleótidos CpG. Después de la metilación de la citosina, el acceso de los factores de transcripción a los elementos reguladores se reduce debido a la interferencia estérica. Los patrones de metilación del ADN son hereditarios por un lado y reaccionan dinámicamente al medio ambiente por el otro. Este rasgo de la Epigenética la convierte en un mecanismo regulador, que determina la expresión génica, que es congruente con la naturaleza de los trastornos psiquiátricos. Se observan diversos patrones de metilación del ADN en diferentes tejidos sometidos a diferentes entornos. Incluso es diferente entre regiones cerebrales separadas. Un estudio de asociación de todo el epigenoma (EWAS) está en camino. En uno de ellos, en tejido PFC de sujetos deprimidos post mortem, los investigadores encontraron enriquecimiento en sitios de genes de desarrollo y crecimiento neuronal como el factor neurotrófico impulsado por el cerebro (BDNF). Los niveles reducidos de BDNF son un marcador bien establecido para la depresión. También se han informado niveles más bajos de proteína BDNF en el hipocampo de animales expuestos a estrés crónico. Curiosamente, la administración de antidepresivos aumentó el BDNF del hipocampo, evitando la disminución inducida por el estrés. Estos hallazgos son intrigantes dada la pérdida de volumen del hipocampo observada en los trastornos del estado de ánimo y la disminución de los niveles séricos de BDNF en personas con trastornos del estado de ánimo o rasgos depresivos de personalidad. Sobre la base de estos datos preclínicos y clínicos convergentes, el gen BDNF representa un objetivo lógico para las investigaciones genéticas de los trastornos del estado de ánimo.

Otro estudio de asociación de todo el epigenoma que analizó el ADN de sangre total encontró que los niveles plasmáticos de IL-6 y proteína C reactiva (CRP) aumentaron en aquellas personas con depresión de por vida, y entre aquellos con depresión solamente, la metilación de IL-6 mostró una correlación inversa con el plasma. IL-6 y PCR.

Hasta la fecha, no existe una práctica común de imágenes en la clínica psiquiátrica que permita diferenciar qué terapia medicada es óptima para qué paciente. Hasta donde sabemos, este será el primer estudio en evaluar la compatibilidad del tratamiento usando la combinación de [18F] F-DOPA PET/MRI y pretratamiento de evaluación de síntomas.

Objetivos y propósito del estudio:

El objetivo del estudio es evaluar la viabilidad de la modalidad de diagnóstico por imágenes y la evaluación de los síntomas en la predicción de la compatibilidad del tratamiento. Metabolismo de la dopamina medido en el sistema mesocorticolímbico (VTA-NAc-PFC) por 18F-FDOPA PET con hallazgos de RM estructural y funcional en pacientes diagnosticados de depresión pretratamiento.

Objetivos principales:

1. Comparar los niveles ingenuos de recaptación de F-DOPA en individuos sanos con pacientes deprimidos no tratados en el sistema mesocorticolímbico (VTA-NAc-PFC) y evaluar las diferencias estructurales entre los dos grupos en el hipocampo, la glándula hipotálamo-hipófisis y el sistema mesocorticolímbico (VTA- NAc-PFC) y resonancia magnética funcional en estado de reposo.

Objetivos secundarios:

1. Comparación de las diferencias de metilación del ADN en el plasma de pacientes en comparación con controles sanos.
2. Evaluar la correlación entre la puntuación de gravedad de los síntomas (evaluada con base en la escala de clasificación de Hamilton) al inicio y después de 6 meses con el repertorio de captación de PET 18F-DOPA en el sistema mesocorticolímbico, las mediciones estructurales y la metilación del ADN.

Materiales y métodos:

Diseño del estudio: un estudio piloto prospectivo.

Evaluación clínica:

Se determinará una medida cuantitativa de la carga de los síntomas mediante una evaluación clínica basada en la "Escala de calificación de Hamilton para la depresión" y en los criterios del DSM-V al inicio (pretratamiento), 3 meses y 6 meses después del inicio del tratamiento. De acuerdo con el DSM-5, el diagnóstico de depresión requiere que cinco (o más) de los siguientes síntomas estén presentes durante el mismo período de 2 semanas y representen un cambio con respecto al funcionamiento anterior: (1) estado de ánimo depresivo (2) pérdida de interés o placer . (3) Pérdida de peso o peso significativo. (4) Insomnio o hipersomnia. (5) Agitación o retraso psicomotor. (6) Fatiga o pérdida de energía casi. (7) Sentimientos de inutilidad o culpa excesiva o inapropiada. (8) Disminución de la capacidad para pensar o concentrarse. (9) Pensamientos recurrentes de muerte.

Un psiquiatra realizará la evaluación de los síntomas de la escala de clasificación de Hamilton. Finalmente, intentaremos vincular grupos específicos de síntomas con la compatibilidad del tratamiento de acuerdo con los hallazgos moleculares y de imagen. La compatibilidad del tratamiento con estos medicamentos se comparará con el porcentaje de éxito del tratamiento en la clínica de manera "estándar de atención". La evaluación del progreso del paciente estará determinada por el cambio en los síntomas y/o una segunda exploración a través de visitas de seguimiento después de 3,6 meses.

.Protocolo PET/MR de diagnóstico por imágenes: utilizaríamos la evaluación de la constante de tasa de captación del precursor de dopamina 3,4-dihidroxi-6-[18F]-fluoro-l-fenilalanina ([18F] FDOPA) (K(i)) que refleja el transporte de L-dopa. Actividad de la descarboxilasa del aminoácido aromático L, captación vesicular y número de terminaciones nerviosas dopaminérgicas. nos gustaría medir y comparar la captación de [18F] F-DOPA en la red mesocorticolímbica en pacientes depresivos no medicados e individuos sanos. Luego examinaremos el repertorio de captación de [18F] F-DOPA y caracterizaremos un patrón espaciotemporal típico a lo largo de diferentes cerebros depresivos de acuerdo con la manifestación de muchos tipos de síntomas y datos moleculares y demográficos. Además, implementaríamos nuevas secuencias de RM como imágenes de tensor difuso (DTI) e imágenes ponderadas por susceptibilidad (SWI) para evaluar el tracto dopaminérgico mesocoticolímbico y usar secuencias T1, T2 para medir los volúmenes de las glándulas hipocámpica e hipotálamo-pituitaria en estos pacientes. en comparación con individuos sanos. Además, utilizaremos la secuencia T2* para evaluar las imágenes de contraste dependientes del nivel de oxígeno en sangre (BOLD) en estado de reposo. Además, los resultados de la exploración se correlacionarán con la evaluación clínica de los síntomas de los pacientes no medicados.

Todas las exploraciones se realizarán en el departamento de Medicina Nuclear del Centro Médico Tel-Aviv Assuta utilizando un escáner PET/MR (Biograph mMR, Siemens AG, Erlangen, Alemania) de acuerdo con las directrices del fabricante.

Los pacientes deben ayunar al menos 4 horas antes de la llegada al departamento. A su llegada se le colocará un catéter intravenoso para la administración de radiofármacos y gadolinio. Los pacientes recibirán una inyección intravenosa de 10 mCi de 18F-FDOPA en la mesa PET MR y la exploración comenzará de inmediato. Los parámetros PET dinámicos se adquirirán junto con las diferentes secuencias de RM. La RM del cerebro incluirá las siguientes secuencias: T1, T2 y T2 secuencia de recuperación de inversión atenuada por líquido (FLAIR), secuencias ponderadas de susceptibilidad (SWI), imágenes de tensor difuso (DTI), señales dependientes del nivel de oxigenación sanguínea (BOLD) para Imagen funcional en estado de reposo. Además, se evaluará la perfusión del cerebro con y sin gadolinio. Se superpondrá un mapa estereotáctico anatómico del cerebro en congruencia con los escaneos utilizando el software ExploreDTI.

Para las secuencias con contraste usamos Dotarem (ácido gadotérico) (0,2 ml/kg, 0,1 mmol/kg a 2 ml/s, 20 ml de solución salina) El tiempo total de exploración será de unos 45 minutos.

Recogida de datos y procedimientos:

Para voluntarios sanos elegibles, los siguientes datos se registrarán al inicio del estudio:

1. Parámetros basales: fecha de nacimiento, sexo, nivel socioeconómico, etnia, tabaquismo, consumo de alcohol.
2. Historial médico detallado.
3. Lista de medicamentos
4. Evaluación de síntomas utilizando la escala de calificación de Hamilton para la depresión
5. Muestra de sangre

Para los pacientes deprimidos elegibles, se registrarán los siguientes datos al inicio del estudio, después de 3 meses y después de 6 meses.

1. Parámetros basales: fecha de nacimiento, sexo,
2. Historial médico detallado.
3. Lista de medicamentos
4. Evaluación de síntomas utilizando la escala de calificación de Hamilton para la depresión
5. Muestra de sangre
6. Diagnóstico clínico y aparición de síntomas.

Recolección de muestras biológicas:

Se extraerán muestras de sangre de pacientes y controles sanos antes de las exploraciones para la evaluación del metilión de ADN del genoma completo en plasma de sangre periférica. Se tomarán muestras de sangre de controles sanos y pacientes deprimidos en la línea de base. De los sujetos deprimidos, también se extraerá sangre después de 6 meses de la fecha de inicio del tratamiento para la evaluación de la expresión génica del ARNm o la proteína de marcadores específicos en función de los hallazgos epigenéticos desde el inicio.

Análisis de la metilación del ADN promotor de todo el genoma:

El procedimiento utilizado para el análisis MeDIP fue adaptado de protocolos publicados previamente.(13,14) Brevemente, se sonican 2 μg de ADN y se inmunoprecipita el ADN metilado usando anti-5-metil-citosina (Eurogentec, Fremont, CA, EE. UU.). El complejo ADN-anticuerpo se inmunoprecipitó con proteína G y el ADN metilado se resuspendió luego en tampón de digestión (TRIsHCl 50 mM, pH 8; EDTA 10 mM; SDS al 0,5 %) y se trató con proteinasa K durante la noche a 55 °C. La fracción de entrada y unida se purifica, se amplifica con el kit de amplificación del genoma completo (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU.) y se etiqueta para la hibridación de micromatrices con Cy3-dUTP y Cy5-dUTP, respectivamente, utilizando el etiquetado enzimático CGH Kit (Agilent Technologies, Mississauga, ON, Canadá) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Se utilizaron matrices de mosaico diseñadas a medida (Agilent Technologies). Todos los pasos de los procedimientos de hibridación, lavado, escaneo y extracción de características se realizan de acuerdo con el protocolo de Agilent Technologies para análisis chipon-chip. Las intensidades de micromatrices extraídas se procesan y analizan utilizando el entorno de software R para computación estadística (http://www.r-project.org/).

Validación específica de genes:

La validación de los datos MeDIP se realizará aplicando PCR cuantitativa en tiempo real (QPCR) utilizando el método 2-ΔΔCt. Los datos se expresarán como medias de grupo ± sem. El software Graphpad 5 se utilizará para realizar pruebas U de Mann-Whitney de una cola.

Extracción de ARN de sangre humana:

la sangre para la extracción de ARN se recolectará antes de la inyección del radioligando y se introducirá en tubos PAXgene Blood RNA (PreAnalytiX, Hombrechtikon, Suiza). El ARN se extrae utilizando el PAXgene Blood RNA Kit (Qiagen). La calidad y la cantidad de muestras de ARN se analizarán con un bioanalizador Agilent 2100 (Agilent Technologies, Böblingen, Alemania).

Análisis de expresión génica en sangre humana:

La transcripción inversa se realizará utilizando el kit de transcripción inversa de cDNA de alta capacidad (Life Technologies, Darmstadt, Alemania). Los niveles de expresión génica se analizarán mediante QPCR y el método 2-ΔΔCt. Los datos se expresarán como medias de grupo ± sem. La significación estadística se evaluará utilizando pruebas U de Mann-Whitney de una cola.

Pirosecuenciación:

La región promotora de genes específicos se analizará mediante pirosecuenciación. En resumen, los fragmentos de ADN tratado con bisulfito (EpiTect Bisulfite Kit, Qiagen) se amplificarán mediante la información del cebador de PCR (HotStar Taq DNA Polymerase, Qiagen) utilizando un cebador directo no modificado y un cebador inverso marcado con biotina (Eurofins, Ebersberg, Alemania) . La pirosecuenciación se realizará con un sistema PyroMark Q24 Advanced (Qiagen; información sobre cebadores, consulte la Tabla complementaria S2) de acuerdo con el protocolo del fabricante. Las muestras de ADN de control de EpiTect metiladas y no metiladas (Qiagen) se utilizarán como controles para la conversión de bisulfito, la amplificación y la pirosecuenciación. El porcentaje de metilación en cada sitio CpG se cuantificará utilizando el software PyroMark Q24 Advanced versión 3.0.0 (Qiagen) La secuenciación se realizará por triplicado. El filtrado de control de calidad y los análisis estadísticos de los resultados de la pirosecuenciación se realizarán utilizando la versión R 2.15.3 (http://www.r-project.org). Las mediciones marcadas como no confiables por el software Pyromark se eliminarán del conjunto de datos. Las mediciones por triplicado se promediarán después de eliminar los valores atípicos (valores que se desvían más del 3 %). Se utilizará una prueba U de Mann-Whitney para comparar el porcentaje medio de metilación de los sitios CpG para los grupos ELS frente a los de control. Los datos se presentarán como la media±s. em

Análisis genético:

Los genotipos se investigarán utilizando datos GWAS de un estudio previo de MDD. Se buscarán SNP (polimorfismos de un solo nucleótido) en los genes en los dbSNP de los genes elegidos (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP). Se realizará la prueba basada en conjuntos, tal como se implementa en PLINK (v1.0.7)39 (con opciones predeterminadas y 105 permutaciones), para probar la asociación entre MDD y el conjunto completo de variantes genéticas en el conjunto de datos.

Hallazgos de RM:

• Mediciones T1,T2 3D (evaluación de Volumen) del hipocampo, glándula hipotálamo-hipófisis y mesocorticolímbico.
• Mediciones de DTI en el tracto dopaminérgico mesocorticolímbico.
• Comparación de redes cerebrales en estado de reposo f-MRI (BOLD) en pacientes con depresión con mapas normales

Hallazgos TEP:

1. La evaluación visual y las mediciones cuantitativas de F-DOPA estática (p. ej., SUVmax y SUVmean) se realizarán en VTA, NAc, PFC bilateralmente.
2. Se medirán las mediciones de parámetros dinámicos de F-DOPA como Ki cuando estén disponibles (por ejemplo, tiempo hasta el pico, valor pico, etc.).

Estadísticas:

Las características de los pacientes se resumirán utilizando estadísticas descriptivas. Las variables cuantitativas se presentarán como media y DE, las variables cualitativas se presentarán como frecuencias.

El coeficiente de correlación de Pearson se utilizará para medir la fuerza de la relación entre el PET en las diferentes áreas del cerebro y los síntomas del grupo.

Se utilizará una prueba t para comparar los valores medios de los diferentes parámetros. Tamaño de la muestra: Este es un estudio piloto para el cual se requiere un tamaño de muestra de 60 sujetos (30 individuos sanos y 30 pacientes).

Muestreo de participantes: todos los pacientes que cumplan con los criterios de inclusión y brinden su consentimiento informado se inscribirán de forma consecutiva.

Confidencialidad:

Todos los datos estarán codificados y el sujeto será identificado únicamente por las iniciales del sujeto y por el número de estudio del sujeto.

La codificación la realizarán los investigadores y se guardará en sus computadoras seguras y en el archivo del investigador guardado bajo llave en un armario en la oficina del investigador principal.

Todos los informes y comunicaciones relacionados con los sujetos del estudio se harán utilizando el código proporcionado, sin información personal.