Volumetría y proteómica en hidrocefalia normotensiva con derivación (LiNPH)

ANTECEDENTES Y DESCRIPCIÓN RESUMEN DEL PROYECTO

La hidrocefalia normotensiva idiopática (iNPH, por sus siglas en inglés) es una afección con una dinámica cerebral alterada que causa síntomas en forma de trastornos del equilibrio y de la marcha, incontinencia y deterioro cognitivo en pacientes con dilatación ventricular cerebral. La afección es mucho más común de lo que generalmente se conoce con una prevalencia que aumenta considerablemente con la edad, del 2,1% en la edad de 70 años al 8,9% en edades mayores de 80 años. Adams y Hakim describieron la enfermedad ya en 1965 basándose en la sintomatología y la reversibilidad de los síntomas después de la punción del LCR. Sin embargo, no fue hasta 2005 que salió una compilación de pautas basadas en la evidencia para el diagnóstico y tratamiento de la enfermedad, las Pautas internacionales iNPH. Se afirmó que en la actualidad, además de la prueba del LCR, no existe una prueba predictiva confiable para la probabilidad de que un paciente responda a la derivación. Existen varias escalas diferentes para evaluar la gravedad de la enfermedad, una de ellas es la escala iNPH, con las subescalas de marcha, equilibrio, neuropsicología y continencia.

En el Departamento de Neurocirugía (NK) y Neurología (NL) del Hospital Universitario de Linköping, ha habido un equipo multiprofesional que funciona bien desde 2004. El equipo investiga y trata iNPH con referencias provenientes de la región de atención médica del sureste de Suecia. Anualmente se reciben aproximadamente 250 derivaciones, se evalúan 70-80 pacientes y se operan al menos 40 pacientes con derivación ventriculoperitoneal. La evaluación consiste en una primera etapa de exámenes radiológicos, una evaluación clínica por un neurólogo, seguida de una evaluación motora por un fisioterapeuta y una evaluación cognitiva por un terapeuta ocupacional. Se suelen realizar tap-tests de LCR en los que se drenan hasta 50 ml de líquido cefalorraquídeo mediante punción lumbar, que en iNPH suele aliviar los síntomas. La evaluación también incluye la grabación en video del patrón de movimiento de una evaluación cualitativa. Los resultados, junto con la radiología, se sopesan juntos y luego el equipo si se le debe ofrecer tratamiento al paciente. Los pacientes son operados con derivación ventriculoperitoneal en NK y seguidos en NL con las mismas pruebas motoras y cognitivas tres meses después de la operación, luego de lo cual se evalúan los resultados. En estudios más amplios, aproximadamente el 70 % de los pacientes con iNPH que reciben una derivación mejoran después de la operación.

La terapia de derivación es el único tratamiento de iNPH y ha estado disponible desde la década de 1950. El objetivo del tratamiento es reducir la cantidad de líquido cefalorraquídeo en el sistema ventricular y, por lo tanto, normalizar el volumen en el sistema ventricular. Desde principios de la década de 1990, las válvulas de derivación ajustables se utilizan cada vez más. Esto significa que, si es necesario, la válvula se puede ajustar después de la implantación con un imán externo aplicado al sitio de la válvula. La desventaja de la mayoría de las válvulas ajustables es que la configuración de la válvula se puede ajustar sin darse cuenta cuando se expone a fuertes campos magnéticos, por ejemplo, si el paciente se somete a un examen con cámara magnética. Sin embargo, las válvulas ajustables aportan muchas ventajas ya que la resistencia se puede adaptar a las necesidades del paciente incluso después de la operación. Por ejemplo, una de las complicaciones más comunes después de la derivación (hematoma subdural) a menudo se puede tratar aumentando la resistencia de la válvula. En 2015, la empresa Codman Johnson & Johnson presentó una nueva válvula de derivación, Certas Plus, que es una derivación ajustable con ocho configuraciones diferentes. La válvula se establece en la práctica clínica. Las características especiales son el ajuste más alto (8) que es de 40 cm H2O, que es una resistencia muy alta que en teoría debería ser equivalente a un shunt apagado y que la empresa llama "apagado virtual". También está diseñado para ser resistente a la resonancia magnética y, por lo tanto, no cambia la configuración cuando se expone a un campo magnético de resonancia magnética. Hasta ahora, estas características se han probado in vitro, pero aún no se han realizado estudios clínicos. Las ventajas de estas funciones son potencialmente menos procedimientos quirúrgicos y atención hospitalaria y también permite a los pacientes en la región de atención médica del sureste realizar exámenes de resonancia magnética planificados y agudos en su hospital de origen sin tener que ir al departamento de neurocirugía en Linköping para el reajuste de la válvula.

La dilatación ventricular es un diagnóstico radiológico. Desde la década de 1940, se ha medido el diámetro mayor entre los límites laterales de los ventrículos laterales y el diámetro biparietal mayor en el interior del cráneo para obtener el llamado índice de Evans dividiendo los dos y obteniendo la relación. Es fácil de medir, pero es un método con muchas fuentes de error y poca sensibilidad a los cambios de volumen en el sistema ventricular. Existe la necesidad de un método más fiable tanto en la práctica clínica como en la investigación. La volumetría, es decir, medir el volumen de los ventrículos, se ha convertido en un método cada vez más utilizado que, sin embargo, aún no se ha llevado a cabo en la práctica clínica debido al lento cálculo manual. Con imágenes de resonancia magnética que se convierten en un software especial (ITK-SNAP), se puede calcular el volumen y se puede trazar una imagen tridimensional del sistema ventricular. Algunos estudios en la literatura han estudiado la relación entre la resistencia de las válvulas de derivación y la reducción del volumen ventricular. No hay estudios prospectivos ciegos que estudien el cambio en el volumen ventricular relacionado con la terapia de derivación, la resistencia de la derivación, ni hay estudios sobre si existe una correlación entre la reducción del volumen ventricular y el resultado clínico posoperatorio. Un grupo de estudio en Uppsala ha publicado recientemente un estudio sobre pacientes con iNPH con derivación en el que una nueva tecnología de resonancia magnética desarrollada en Linköping (SyntheticMR) puede mostrar claramente cómo disminuye el volumen ventricular después del tratamiento sin cambiar el índice de Evans. En el mismo estudio, también fue posible mostrar cómo otro parámetro en los ventrículos, el llamado ángulo calloso, cambia claramente después de la derivación. Esto es parte de una escala de evaluación radiológica, Radscale, que se puede aplicar a este grupo de pacientes. El mismo grupo de investigación también pudo mostrar previamente con SyntheticMR cómo el volumen ventricular disminuye después de las pruebas de toque en pacientes con iNPH para restaurarse al original dentro de las 24 horas. El CMIV (=Centro de visualización e imágenes médicas) de Linköping, EE. UU., tiene varias de las cámaras de RM de 3 Tesla del Hospital Universitario y un buen conocimiento tecnológico y científico de la RM sintética a medida que se desarrolla el método allí. Utilizando un protocolo de resonancia magnética breve (6 minutos), produce datos cuantitativos del estado del tejido cerebral, lo que facilita determinar qué es la materia cerebral gris y blanca, la proteína de soporte de las células cerebrales, la mielina, así como el líquido cefalorraquídeo, y calcula el volumen de cada componente. Las secuencias con protocolos estándar para hidrocefalia, incluidas las secuencias DTI (=imágenes con tensor de difusión), requieren de 15 a 20 minutos adicionales en la cámara de resonancia magnética. SyntheticMR también puede, como el único método hasta ahora, calcular fácilmente el volumen de LCR que se encuentra fuera de los ventrículos en las cisternas basales y los surcos cerebrales. Sin embargo, hasta ahora nadie ha estudiado los volúmenes de LCR extracerebral en el cerebro sano o en iNPH. Además, nadie ha estudiado cómo cambia este volumen de LCR extracerebral en respuesta a la derivación.

El proteoma es el nombre colectivo de las proteínas que sintetiza un organismo o un órgano. El proteoma no es constante sino que varía entre diferentes órganos en el mismo organismo y en el mismo órgano a lo largo del tiempo y cambia en el organismo u órgano enfermo. La proteómica es la ciencia de estas proteínas y se puede utilizar para examinar cuándo y dónde se pueden encontrar ciertas proteínas, las concentraciones de estas, cómo se descomponen, modifican e interactúan en varios procesos fisiológicos y de enfermedades. Algunas enfermedades neurológicas han sido caracterizadas en sus alteraciones proteómicas, como el temblor esencial y el dolor neuropático crónico, por los miembros de nuestro grupo de investigación. La proteómica del líquido cefalorraquídeo en pacientes con iNPH está relativamente inexplorada con solo tres estudios en la literatura. Estos han caracterizado unas proteínas que destacan en comparación con lo que se espera en un cerebro sano. No se han realizado estudios comparativos entre el LCR tomado por punción lumbar y el líquido cefalorraquídeo de los ventrículos. En el departamento de Medicina del Dolor y Rehabilitación del Hospital Universitario de Linköping se establece un laboratorio de proteómica (PAINOMICS lab) con muchas publicaciones científicas. Los métodos estándar disponibles para los estudios de proteómica son la electroforesis en gel bidimensional (electroforesis 2D) y la espectrometría de masas (LC-MS/MS). Estos se aplican para analizar hasta mil proteínas en una muestra y validarlos con tecnología basada en anticuerpos. Con la tecnología basada en anticuerpos, también se pueden analizar hasta 86 citocinas, quimiocinas, factores de crecimiento y sustancias metabólicas en un denominado panel multiplex. Los conjuntos de datos obtenidos en los estudios proteómicos son complejos. Estos conjuntos de datos están formados por muchas variables altamente correlacionadas (concentraciones de proteínas). Entonces se pueden comparar los cambios de contenido de proteínas entre pacientes con iNPH y los controles establecen una diferencia en la "huella digital" del proteoma. Existe una gran necesidad de nuevos biomarcadores como complemento a los métodos actualmente disponibles para hacer un diagnóstico definitivo, evaluar la probabilidad de que la terapia sea exitosa y crear una comprensión más profunda de la fisiopatología de la iNPH.

OBJETIVOS, TEMAS CIENTÍFICOS Y SUBESTUDIOS:

1. Evaluar y validar un método clínicamente útil para monitorear los volúmenes ventriculares con resonancia magnética sintética. Comparación con un método volumétrico establecido (ITK-SNAP) y para la confiabilidad intra e inter evaluador.
2. Mapee los volúmenes ventriculares y la cantidad de LCR intracraneal extracerebral durante condiciones fisiológicas normales en personas de control sanas y de pacientes con INPH y calcule cómo cambian estos volúmenes después de la derivación en INPH.
3. Investigue cómo el cambio de volumen y el cambio en la volumetría y iNPH Radscale después de la derivación se correlacionan con el resultado clínico 3 meses después de la operación.
4. Examine la válvula de derivación CERTAS PLUS en cuanto a su función y seguridad para la resistencia a la RM in vivo y correlacione el grado de reducción del volumen ventricular en función de la resistencia de la válvula.
5. Mapee la expresión proteómica de iNPH en LCR y plasma sanguíneo antes de la operación y controle el cambio a los 3, 12 y 36 meses después de la derivación ventriculoperitoneal.
6. Compare cómo la proteómica en LCR en iNPH difiere entre el LCR lumbar y ventricular y el plasma sanguíneo. Examinar si el líquido cefalorraquídeo lumbar de los pacientes con iNPH es diferente en comparación con un control de cohorte neurológicamente sano, personas de edad similar y pacientes con temblor esencial.

PLAN DE PROYECTO, IMPLEMENTACIÓN Y SELECCIÓN DE OBJETOS DE INVESTIGACIÓN:

La junta de revisión de ética nacional sueca (Etikprövningsmyndigheten), número de referencia 2020-0071920, ha aprobado este plan de proyecto.

Cincuenta pacientes que se han sometido a la investigación del equipo de NPH y que se consideran aptos para el tratamiento de derivación se reclutan consecutivamente para el estudio.

Se recluta un grupo de control formado por 50 personas voluntarias mayores de 60 años a través de la lista de espera de operaciones de los departamentos de Ortopedia, Urología y Ginecología del Hospital Universitario de Linköping. Los voluntarios serán reclutados entre pacientes de edad avanzada que durante la cirugía ortopédica/ginecológica/urológica planificada en raquianestesia serán sometidos a una punción lumbar para la aplicación de la anestesia. Los voluntarios se someterán antes de la operación a un examen de resonancia magnética que incluye secuencias estándar, así como protocolos de RM sintética para volumetría.

La investigación preoperatoria del equipo de NPH de los pacientes con iNPH consta de los siguientes exámenes: 1. Evaluación clínica por parte de un neurólogo. 2. Un fisioterapeuta evalúa el equilibrio y la capacidad para caminar. Las pruebas incluyen Timed Up and Go (TUG), número de pasos y tiempo, así como escala de marcha, escala de equilibrio y caminata de 10 m como parte de la escala iNPH. 3. Un terapeuta ocupacional evalúa las funciones cognitivas y realiza las siguientes pruebas: MMSE (=Mini-Examen del estado mental), Tablero ranurado, Prueba de aprendizaje verbal auditivo de Rey, Denominación de colores Stroop e interferencia Stroop, Prueba de creación de senderos A y B. 4. Estimación de la incontinencia urinaria se realiza en la escala de incontinencia urinaria. Todas las evaluaciones se combinan en la escala iNPH.

En la investigación básica se incluye una punción lumbar con medición de la presión intratecal, análisis de células, proteínas, anticuerpos contra la enfermedad de Lyme y el tap-test del LCR. El historial médico del paciente, los síntomas y los resultados de la radiología y la prueba del LCR se analizan dentro del equipo de NPH para decidir si se considera que el paciente es apto para una derivación.

Los pacientes a los que el equipo recomienda la derivación y que no cumplen los criterios de exclusión del estudio son llamados a una visita ambulatoria al Dr. Rafael Holmgren, se les informa de la operación prevista y los riesgos asociados y se les ofrece la participación en el estudio después de recibir información oral y escrita. A los pacientes se les ofrece tiempo para pensar y volver al teléfono de la enfermera de contacto antes de contestar.

Los voluntarios en el grupo de control son reclutados entre pacientes programados para cirugía en anestesia espinal por los departamentos de Ortopedia, Urología y Ginecología en el Hospital Universitario de Linköping. Se les informa de la posible participación en el estudio de forma oral por teléfono o, si así lo desean, durante una consulta ambulatoria con el Dr. Rafael Holmgren, además de información escrita. Los participantes en el grupo de control antes de su operación se someterán a un examen de resonancia magnética con protocolo estándar y resonancia magnética sintética. Antes de administrar la anestesia espinal, se extraen 10 ml de LCR lumbar para el análisis del perfil proteómico, así como una muestra de sangre para el mismo propósito.

El día antes de la cirugía, los pacientes participantes con iNPH que se someterán a una derivación se someterán a una resonancia magnética con protocolo estándar modificado y RM sintética; el tiempo requerido es de unos 45 minutos.

Los pacientes se someten a anestesia general al día siguiente y se realiza una punción lumbar, tras la cual se recogen 10 ml de líquido cefalorraquídeo. Simultáneamente, también se toma una muestra de sangre para el análisis proteómico. El paciente es operado con derivación ventriculoperitoneal mediante un procedimiento estándar por uno de los tres cirujanos (Dr. Rafael Holmgren, Dr. Peter Zsigmond o Dr. Martin Nilsson en NK). Los pacientes reciben una válvula de derivación CERTAS PLUS de Codman con uno de los dos ajustes de la válvula sin conocimiento del operador, el paciente y los investigadores radiológicos (establecido por otro colega de acuerdo con la aleatorización): 4 (=110 mm H20, ajuste predeterminado convencional) u 8 (> 400 mm H20 también conocido como "apagado virtual"). A medida que el catéter perfora los ventrículos cerebrales, se recogen aquí otros 10 ml de LCR para proteómica. Las muestras se transportan al laboratorio de proteómica, se centrifugan y se dividen en alícuotas pequeñas antes de congelarlas. Luego se almacenan en el biobanco de Medicina Ambiental y Ocupacional en el Hospital Universitario de Linköping (registrado en la Junta Nacional de Salud y Bienestar). Cada sujeto entrante recibe un número de código único y todos los tubos de ensayo están marcados con este número. La clave del código se guarda en un gabinete cerrado con llave en el Departamento de Neurocirugía en Linköping.

Aproximadamente 36 horas (rango 24-48 horas) después de la operación, el paciente se somete a un nuevo examen de resonancia magnética con SyntheticMR y después de este examen, se verifica el ajuste de la válvula con una brújula de lectura sostenida sobre la válvula. Los pacientes que inicialmente recibieron el ajuste 8 de la válvula ahora se ajustan para recibir el ajuste estándar 4, a menos que hayan sufrido un hematoma subdural después de la operación, que se detecta en el examen de resonancia magnética posoperatorio. Luego, el paciente es dado de alta en el hogar o en el hospital local. Por lo tanto, todos los pacientes regresan a casa con un tratamiento de derivación funcional.

Los pacientes son llamados de nuevo para seguimiento estándar para pacientes con iNPH con derivación después de tres meses para una nueva visita al cirujano y realizar un examen clínico/seguimiento por parte de un fisioterapeuta y un terapeuta ocupacional con el mismo protocolo para las pruebas motoras y cognitivas. como antes de la operación. Los pacientes también se someten a un nuevo examen de resonancia magnética con el mismo protocolo que antes de la operación. La configuración de la válvula de derivación se verifica después de la resonancia magnética para confirmar que la configuración de la válvula es la misma que antes. Además, la cámara de la válvula de derivación se perfora en condiciones estériles con una aguja pequeña para obtener 10 ml de LCR de los ventrículos y también se toma una muestra de sangre para el análisis proteómico.

Los pacientes son llamados nuevamente al médico operador uno y tres años después de la operación para evaluación clínica y nueva punción de la válvula de derivación y análisis de sangre con el mismo procedimiento que en el control de 3 meses.

Todas las complicaciones relacionadas con la derivación, incluidos los ajustes de la resistencia de la derivación en relación con la resonancia magnética, se registran continuamente.

El profesor Bijar Ghafouri en el laboratorio de Painómica realiza análisis de muestras de LCR y sangre con espectrometría de masas y electroforesis 2D para identificar, separar las proteínas y técnicas ELISA para caracterizarlas. La identidad de la muestra está oculta al examinador.

Los estudios de RM se analizan en un software específico adaptado para la evaluación de volúmenes en estudios realizados tanto con tecnología convencional (ITK SNAP) como con tecnología SyntheticMR del Dr. Holmgren y el Dr. Georgiopoulos. Los examinadores ignoran la identidad del paciente y el entorno de la derivación, así como el momento del estudio.

BASE ESTADÍSTICA PARA EL TAMAÑO DE LA POBLACIÓN DE ESTUDIO

Una cantidad de cincuenta pacientes iNPH se considera adecuada para responder a los objetivos establecidos del proyecto. Esto se debe a que los estudios de proteómica en iNPH (por Chen et al y Li et al, ver referencias) incluyeron 18 y 15 pacientes, respectivamente, y obtuvieron resultados estadísticamente significativos claros. Los estudios de volumen ventricular calculado con RM sintética tras punción lumbar y derivación de Virhammar et al incluyeron 23 y 18 pacientes, respectivamente, y arrojaron resultados estadísticamente significativos claros. El número de sujetos de control/voluntarios neurológicamente sanos en el grupo de control asciende a 50 para corresponder al número de pacientes con INPH.