Moniparametrinen MRI mahdollisissa elävien munuaisten luovuttajien, vastaanottajien ja terveiden kontrollien kohortissa: korrelaatiot munuaisten toiminnan, fibroosin ja ikääntymisen merkkiaineiden kanssa (MpRenal)

Munuaisfibroosin kehittyminen on erilaisten munuaissairauksien tyypillinen päätepiste ja se ennustaa itsenäisesti haitallisia munuaisvaikutuksia. (1-3) Yleisin syy munuaissiirteen vajaatoimintaan vuoden kuluttua on krooninen allograft-nefropatia, jolle on ominaista interstitiaalinen fibroosi ja tubulusatrofia. (4) Tällä hetkellä kultainen standardi ja ainoa menetelmä munuaisfibroosin kvantifioimiseksi on suorittaa munuaisbiopsia. Vaikka komplikaatioiden riski on suhteellisen pieni, toimenpide on invasiivinen, mikä rajoittaa sen käyttöä toistuviin arviointeihin kliinisissä olosuhteissa. Lisäksi, koska näytteet yleensä otetaan vain munuaiskuoresta ja koska saadun kudoksen määrä on pieni, näytteenottoon liittyy ongelmia, ja tiedot munuaisten kokonaisfibroosista ovat rajalliset. Arvioitua glomerulussuodatusnopeutta (eGFR) käytetään laajalti munuaisten toiminnan seurantaan, mutta se ei ole herkkä allograftifibroosin havaitsemiseen. (5)

Epidemiologiset tiedot viittaavat siihen, että elävillä munuaisten luovuttajilla (LKD) on lisääntynyt loppuvaiheen munuaissairauden riski verrattuna vastaaviin ei-luovuttajiin. (6,7) Alhaisempi munuaisten toimintakyky ja korkeampi ikä lisäävät riskiä. Äskettäisessä prospektiivitutkimuksessa munuaiskuoren tilavuus ennusti munuaisten lopputuloksen LKD:n vuoden jälkeen. (8)

Viime vuosina munuaisten magneettikuvaustekniikat (MRI) ovat kehittyneet nopeasti, mikä mahdollistaa munuaisten kokonaismorfologian, mikrorakenteen, hemodynamiikan, hapettumisen ja veden diffuusion arvioinnin. (9,10) Moniparametrinen MRI (mpMRI) viittaa useiden MRI-pohjaisten mittausten yhdistelmään, joka on herkkä erilaisille biofysikaalisille kudosominaisuuksille yhdessä skannausistunnossa. Saadut tiedot voisivat mahdollisesti olla keino luonnehtia useita munuaisten toiminnan ja morfologian näkökohtia. (11)

MRI-pohjaiset mittaukset, jotka osoittavat lupaavimman kliinisen käytön, ovat pitkittäisrelaksaatioaika (T1), diffuusiopainotettu kuvantaminen (DWI), veren happipitoisuudesta riippuvainen kuvantaminen (BOLD) ja valtimoiden spin-leimaus (ASL). (12) Buchananin ym. tekemässä poikkileikkaustutkimuksessa potilaita, joilla oli krooninen munuaissairaus (n=22) ja terveitä vapaaehtoisia (n=22), arvioitiin MRI-pohjaisilla mittareilla ja munuaisbiopsialla. MRI-pohjaiset mittaukset olivat toistettavissa ja korreloivat nykyisin käytettyjen munuaisten toiminnan mittausmenetelmien kanssa. (13) Merkittäviä eroja havaittiin T1-kartoituksessa, näennäisessä diffuusiokertoimessa (ADC) ja ASL:ssä henkilöillä, joilla oli matala ja korkea munuaisfibroosiaste. Poikkileikkaustutkimuksessa Berchtold et al. (n = 164) kortikomedullaarinen ADC-ero korreloi voimakkaasti munuaisfibroosin kanssa ja liittyi riippumattomasti siihen sekä alkuperäisissä munuaisissa että allografteissa. (14) Saman kirjoittajan uudemmassa prospektiivitutkimuksessa kortikomedullaarinen ADC-ero ennusti munuaisten toiminnan heikkenemistä ja dialyysin aloittamista elinsiirron saajilla ja potilailla, joilla on krooninen munuaistauti. Alhaisen BOLD:n määrittämä alennettu hapetus ennusti kroonisen munuaissairauden etenemisnopeutta Sugiyaman et al. (15) Mielenkiintoista on, että Berchtold ym. havaitsivat, että diffuusioon perustuvat MRI-mittaukset havaitsivat allograftin fibroosin lisääntymisen ennen ilmeisiä muutoksia arvioidussa glomerulussuodatusnopeudessa. (16)

Ennen kuin munuaisten mpMRI:tä voidaan käyttää kliinisessä ympäristössä, on tarpeen kehittää laajempi näyttöpohja. Tähän mennessä magneettikuvaukseen perustuvia toimenpiteitä käyttävät kliiniset tutkimukset ovat olleet enimmäkseen poikkileikkaustutkimuksia. Toistaiseksi vain muutamia tutkimuksia on tehty elävillä munuaisten luovuttajilla (LKD) ja munuaisensiirron saajilla. Tietojemme mukaan pitkäaikaista seurantaa koskevia tutkimuksia ei ole tehty, mukaan lukien toistuva mpMRI, munuaisbiopsiat ja tarkka glomerulussuodatusnopeuden mittaus DTPA-puhdistuman kanssa. Toistuva kuvantaminen on tarpeen sen selvittämiseksi, kuinka MRI-pohjaiset mittaukset muuttuvat ajan myötä nykyisten kultastandardimenetelmien yhteydessä munuaisten toiminnan ja fibroosin kvantifiointiin. (17)

Munuaisten ikääntymisen nopeutuminen p16INK4a-reitin aktivoitumisen kautta, mikä johtaa solujen vanhenemiseen, on osallisena munuaisfibroosin kehittymisessä. (18) Vanheneville soluille on ominaista peruuttamaton kasvupysähdys ja ne ilmentävät pro-inflammatorista ja pro-fibroottista vanhenemiseen liittyvää eritysfenotyyppiä (SASP). (19) Tämä biokemiallinen jalanjälki voidaan havaita immunohistokemialla ja se voi ennustaa munuaisfibroosia kroonisessa munuaissairaudessa ja munuaisensiirrossa. (20)

Seerumin uromoduliini (sUmod) ja virtsan epidermaalinen kasvutekijä (uEGF) ovat peräisin munuaistiehyistä ja voivat heijastaa toiminnallista nefronimassaa ja liittyvät munuaisten toiminnan heikkenemiseen ja fibroosiin. (21-24)

Klotho, joka tunnettiin alun perin anti-ageing-geeninä, ilmentyy proksimaalisten ja distaalisten tubulusten solun pintakalvoilla. Liukoisen kloton pitoisuuksien aleneminen liittyy krooniseen munuaissairauteen, ja se on yhdistetty munuaisfibroosin kehittymiseen. (25,26)

Tämän prospektiivisen seurantatutkimuksen yleisenä tavoitteena on tutkia toistuvien mpMRI- ja biomarkkereiden käyttökelpoisuutta munuaisten toiminnan seurannassa ja fibroosin kehittymisen havaitsemisessa munuaissiirreissä. MRI-pohjaisia ​​munuaisten ikääntymisen ja fibroosin mittareita ja biomarkkereita verrataan nykyisiin kultastandardimenetelmiin munuaisten toiminnan ja fibroosin karakterisoimiseksi ja kvantifioimiseksi LKD:n, vastaanottajien ja terveiden kontrollien kohortissa.

Tämä on tutkiva tutkimus. Hyödynnetään uutta ja standardoimatonta MRI-laastaria, joka koostuu useista magneettikuvaukseen perustuvista mittauksista, jotka suoritetaan yhdellä skannauksella. Tarkkoja tietoja tämän menetelmän tarkkuuden ja varianssin arvioimiseksi ei ole saatavilla. Tehon ja otoskoon laskelmat ovat siten haastavia suorittaa. Lisäksi julkaistut tiedot MRI-pohjaisten mittausten ja fibroosin välisistä yhteyksistä ovat heterogeenisia fibroosin histologisessa kvantifiointimenetelmissä ja fibroosin kynnysarvojen suhteen.

Ensisijaisen kiinnostavan fibroosin esiintyvyyden odotetaan kasvavan lähtötilanteesta viimeiseen käyntiin. Aiemman tutkimuksen perusteella odotamme, että 40-50 %:lla munuaissiirreistä on merkittävä fibroosi 2 vuoden kuluttua (27,28). On kuitenkin mahdollista, että nykyiset fibroositasot allografteissa ovat aiempaa alhaisemmat optimoitujen immunosuppressiivisten hoito-ohjelmien ansiosta.

Teholaskelmia on tehty useita. Vaikutuskoot ovat perustuneet aiemmin julkaistuihin tietoihin ASL- ja ADC-arvojen eroista ja varianssista potilailla, joilla on eritasoinen fibroosi. Arvioimme potenssilla 0,8 ja alfalla 0,05, että näytekoko n = 32 riittää havaitsemaan fibroosin 40 %:n kynnyksellä.

Inkluusiojakson aikana LKD:lle ja Aalborgin ja Århusin yliopistollisen sairaalan vastaanottajille tarjotaan osallistumista tutkimukseen. Tällä hetkellä noin 30-35 elävää luovuttajaparia siirretään vuosittain. Tavoitteenamme on ottaa mukaan 2 vuoden aikana 40 elävää luovuttajaa ja vastaanottajaa. Odotettavissa olevan 20 prosentin keskeyttämisen vuoksi 32 elävän luovuttajan ja vastaanottajan odotetaan saavan tutkimuksen päätökseen.

Moniparametrinen MRI mpMRI suoritetaan osallistuvien sairaaloiden diagnostisen kuvantamisen osastolla vakiotoimintamenettelyn mukaisesti.

mpMRI-skannausprotokolla suoritetaan 3 Teslan magneettikuvauslaitteella (General Electrics (GE) Healthcare), ja se sisältää seuraavat MRI-toimenpiteet:

• Rakenteellinen T2- ja/tai T1-painotettu munuaisten MRI (tilavuusmittausta varten)
• Diffuusiopainotettu kuvantaminen (DWI) b-arvoilla 0, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 200, 300, 400, 500, 800 s/mm2
• T1- ja T2-kartoitus
• BOLD MRI T2:lla*
• ASL-perfuusio
• Ei-kontrastinen magneettiresonanssiangiografia
• Kvantitatiiviset virtausmittaukset munuaisvaltimoissa

Skannausaika on noin 60 minuuttia. Tänä aikana osallistujien on makaa paikallaan makuuasennossa. Osallistujien tulee paastota 3 tuntia ennen skannausta ja heitä neuvotaan juomaan 1 litra vettä.

MRI-tietojen jälkikäsittely tehdään kaupallisesti saatavilla olevien ohjelmistojen ja analyysiohjelmistojen avulla, jotka on kehitetty itse yhteistyössä Aalborgin ja Århusin yliopistollisen sairaalan ja Århusin yliopiston kanssa.

99mTc-DTPA-puhdistuma on menetelmä GFR:n tarkkaan mittaamiseen. DTPA-selvitys suoritetaan osallistuvien sairaaloiden diagnostisen kuvantamisen osastoilla vakiotoimintamenettelyn mukaisesti.

Allograft-biopsia Biopsiat otetaan käyttämällä 18G neulaa ja kiinnitetään fosfaattipuskuroituun 4 % formaldehydiin ja upotetaan parafiiniin ja värjätään hematoksyliinilla ja eosiinilla, periodihappo-Schiffillä ja Massonin trikromilla.

Kvantitatiivista histologista arviointia käytetään biopsioiden arvioimiseen käyttämällä Olympus BX50 -valomikroskooppia (Olympus Denmark, Ballerup, Tanska), joka on varustettu aikaisemmalla moottoroidulla näytöllä, ja Olympus DP70 -digitaalikameraa, joka on liitetty PC:hen kaupallisesti saatavalla newCAST-ohjelmistolla (Visiopharm, Hørsholm, Tanska). ).

Fibroosin laajuus määritetään arvioimalla systemaattisesti hajaantuneita testipisteitä (≈100) Massonin trikromivärjättyjen osien poikki käyttämällä x4-linssiä (NA 0,13) (29).

Lisäksi biopsioista arvioidaan munuaisten ikääntymisen ja fibroosin merkkiaineet:

• p16INK4a-reitin aktivointi
• klotho
• munuaisten ikääntymisen ja fibroosin lisämarkkereita

Veri- ja virtsanäytteet Hemoglobiini, hematokriitti, leukosyytit, verihiutaleet, CRP, kreatiniini, eGFR, urea, natrium, kalium, kokonaisfosfaatti, bikarbonaatti, ionisoitu kalsium, kokonaismagnesium, ehjä PTH, alkalinen fosfataasi, glukoosi, liukoinen U klomodtho.

Pistevirtsanäytettä käytetään u-albumiini/kreatiniini-suhteen, glukoosin, leukosyyttien, nitriitin, veren ja uEGF:n määrittämiseen.

Viitteet

1. Nath KA. Tubulointerstitiaaliset muutokset pääasiallisena tekijänä munuaisvaurion etenemisessä. American Journal of Kidney Diseases. 1992; 20(1):1-17.
2. Eknoyan G, McDonald MA, Appel D, Truong LD. Krooninen tubulo-interstitiaalinen nefriitti: Korrelaatio rakenteellisten ja toiminnallisten löydösten välillä. Kidney Int. 1990;38(4):736-43.
3. Park WD, Griffin MD, Cornell LD, Cosio FG, Stegall MD. Fibroosi, johon liittyy tulehdus vuoden iässä, ennustaa siirteen toiminnan heikkenemistä. American Society of Nephrology -lehti. 2010 marraskuu;21(11):1987-97.
4. Vadivel N, Tullius SG, Chandraker A. Krooninen allograft-nefropatia. Semin Nephrol. 2007 heinäkuu;27(4):414-29.
5. Uslu A, Hür E, Şen Ç, Şen S, Akgün A, Taşli FA, et ai. Missä määrin arvioitu tai mitattu GFR voisi ennustaa subkliinistä siirteen fibroosia: Vertaileva prospektiivinen tutkimus protokollabiopsioilla. Transplant International. 2015, 1. toukokuuta; 28(5):575-81.
6. Mjøen G, Hallan S, Hartmann A, Foss A, Midtvedt K, Øyen O et ai. Pitkän aikavälin riskit munuaisten luovuttajille. Kidney Int. 2014;86(1):162-7.
7. O'Keeffe LM, Ramond A, Oliver-Williams C, Willeit P, Paige E, Trotter P, et ai. Keskipitkän ja pitkän aikavälin terveysriskit eläville munuaisten luovuttajille. Ann Intern Med [Internet]. 2018 Helmikuu 20;168(4):276. Saatavilla osoitteesta: http://annals.org/article.aspx?doi=10.7326/M17-1235
8. Buus NH, Nielsen CM, Skov K, Ibsen L, Krag S, Nyengaard JR. Munuaisten toiminnan ennustaminen elävien munuaisten luovuttajien ja elävien luovuttajamunuaisten vastaanottajien kvantitatiivisen histologian avulla. Elinsiirto. 2023 1. tammikuuta 107(1):264-73.
9. Cox EF, Buchanan CE, Bradley CR, Prestwich B, Mahmoud H, Taal M, et ai. Moniparametrinen munuaisten magneettikuvaus: validointi, interventiot ja muutokset kroonisessa munuaissairaudessa. Front Physiol. 2017 14. syyskuuta 8. syyskuuta.
10. Caroli A, Pruijm M, Burnier M, Selby NM. Munuaisten toiminnallinen magneettikuvaus: missä olemme? Eurooppalaisen COST-toiminnan PARENCHIMA näkökulma. Voi. 33, Nefrologia, dialyysi, transplantaatio: European Dialysis and Transplant Association - European Renal Associationin virallinen julkaisu. NLM (Medline); 2018
11. Simms R, Sourbron S. Viimeaikaiset havainnot munuaisten magneettikuvausbiomarkkerien kliinisestä hyödystä. Nefrologia Dialyysisiirto. 2020 Jun 1;35(6):915-9.
12. Francis ST, Selby NM, Taal MW. Magneettiresonanssikuvaus munuaisten rakenteen, toiminnan ja patologian arvioimiseksi: kohti kliinistä sovellusta. American Journal of Kidney Diseases [Internet]. 2023 toukokuu; Saatavilla osoitteesta: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272638623006303
13. Buchanan CE, Mahmoud H, Cox EF, McCulloch T, Prestwich BL, Taal MW, et ai. Kroonisen munuaissairauden munuaisten rakenteellisten ja toiminnallisten muutosten kvantitatiivinen arviointi moniparametrisella magneettikuvauksella. Nefrologia Dialyysisiirto. 2020 Jun 1;35(6):955-64.
14. Berchtold L, Friedli I, Crowe LA, Martinez C, Moll S, Hadaya K, et ai. Magneettikuvauksesta johdetun näennäisen diffuusiokertoimen kortikomedullaarisen eron validointi munuaisfibroosin havaitsemiseksi: Poikkileikkaustutkimus. Nefrologia Dialyysisiirto. 2020 1. kesäkuuta;35(6):937-45.
15. Sugiyama K, Inoue T, Kozawa E, Ishikawa M, Shimada A, Kobayashi N, et ai. Funktionaalisen magneettikuvauksen määrittelemä vähentynyt hapettuminen mutta ei fibroosi ennustaa kroonisen munuaissairauden pitkäkestoista etenemistä. Nefrologia Dialyysisiirto. 2020 Jun 1;35(6):964-70.
16. Berchtold L, Crowe LA, Friedli I, Legouis D, Moll S, de Perrot T, et ai. Diffuusiomagneettikuvaus havaitsee interstitiaalisen fibroosin lisääntymisen aikaisemmin kuin munuaisten toiminnan heikkenemisen. Nefrologinen dialyysisiirto [Internet]. 2020 1. heinäkuuta;35(7):1274-6. Saatavilla osoitteesta: https://academic.oup.com/ndt/article/35/7/1274/5803154
17. Selby NM, Blankestijn PJ, Boor P, Combe C, Eckardt KU, Eikefjord E, et ai. Magneettiresonanssikuvauksen biomarkkerit krooniseen munuaissairauteen: kannanotto eurooppalaisesta tiede- ja teknologiayhteistyöstä PARENCHIMA. Nephrol Dial -siirto. 2018 Sep 1;33(2):ii4-14.
18. Docherty MH, O'Sullivan ED, Bonventre J V., Ferenbach DA. Solujen vanheneminen munuaisissa. Voi. 30, Journal of the American Society of Nephrology. American Society of Nephrology; 2019 s. 726-36.
19. Van Deursen JM. Vanhenevien solujen rooli ikääntymisessä. Voi. 509, luonto. Nature Publishing Group; 2014. s. 439-46.
20. Melk A, Schmidt BMW, Vongwiwatana A, Rayner DC, Halloran PF. Vanhenemiseen liittyvän solusyklin estäjän p16/INK4a:n lisääntynyt ilmentyminen huononevissa munuaissiirroissa ja sairaissa alkuperäisissä munuaisissa. American Journal of Transplantation. 2005 Jun;5(6):1375-82.
21. Chan J, Svensson M, Tannæs TM, Waldum-Grevbo B, Jenssen T, Eide IA. Seerumin uromoduliinin ja virtsan epidermaalisen kasvutekijän assosiaatiot mitatun glomerulaarisen suodatusnopeuden ja interstitiaalisen fibroosin kanssa munuaissiirrossa. Olen J Nephrol. 2022 huhtikuu 1;53(2-3):108-17.
22. Yepes-Calderón M, Sotomayor CG, Kretzler M, Gans ROB, Berger SP, Navis GJ et ai. Virtsan epidermaalinen kasvutekijä/kreatiniinisuhde ja siirteen vajaatoiminta munuaisensiirron saajilla: Prospektiivinen kohorttitutkimus. J Clin Med. 2019 1. lokakuuta 8(10).
23. Köttgen A, Hwang SJ, Larson MG, Van Eyk JE, Fu Q, Benjamin EJ, et ai. Uromoduliinitasot liittyvät yhteiseen UMOD-muunnelmaan ja CKD-riskiin. American Society of Nephrology -lehti. 2010 helmikuu;21(2):337-44.
24. Scherberich JE, Gruber R, Nockher WA, Christensen EI, Schmitt H, Herbst V, et ai. Seerumin uromoduliini - munuaisten toiminnan ja munuaisten parenkymaalisen eheyden merkki. Julkaisussa: Nephrology Dialysis Transplantation. Oxford University Press; 2018 s. 284-95.
25. Cho NJ, Han DJ, Lee JH, Jang SH, Kang JS, Gil HW jne. Liukoinen klotho munuaisfibroosin ja podosyyttivaurioiden merkkinä ihmisen munuaisissa. PLoS One. 2018 1. maaliskuuta 13(3).
26. Buchanan S, Combet E, Stenvinkel P, Shiels PG. Klotho, ikääntyminen ja munuaisten vajaatoiminta. Voi. 11, Endokrinologian rajat. Frontiers Media S.A.; 2020.
27. Nankivell BJ, Borrows RJ, Fung CLS, O'Connell PJ, Allen RDM, Chapman JR. Kroonisen allograftin nefropatian luonnonhistoria. New England Journal of Medicine [Internet]. 2003 Dec 11;349(24):2326-33. Saatavilla osoitteesta: http://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa020009
28. Stegall MD, Park WD, Larson TS, Gloor JM, Cornell LD, Sethi S, et ai. Yksittäisten munuaissiirteiden histologia 1 ja 5 vuoden kuluttua siirrosta. American Journal of Transplantation. 2011 huhtikuu;11(4):698-707.
29. Buus NH, Nielsen CM, Skov K, Ibsen L, Krag S, Nyengaard JR. Munuaisten toiminnan ennustaminen elävien munuaisten luovuttajien ja elävien luovuttajamunuaisten vastaanottajien kvantitatiivisen histologian avulla. Elinsiirto. 2023 1. tammikuuta 107(1):264-73.