PET-MRI F-DOPA aktivitás a mezokortikolimbikus rendszerben és depressziós tünetek a kezelés kompatibilitás előrejelzésében

Bevezetés:

A major depressziós rendellenesség (MDD) sokoldalú pszichiátriai rendellenesség, amely számos országban a lakosság 8-12%-át érinti.

A jelenlegi megközelítés szerint az MDD-t a monoamin neurotranszmitterek csökkent aktivitása jellemzi, nem tisztázott, hogy ez a receptoraik érzékenységének különbsége vagy a szinaptikus hasadék alacsony expressziója miatti kimerülése vagy a mao-a/mao-b hiperaktivitás következménye.

A legtöbb manapság használt antidepresszáns gyógyszer a depresszió monoamin-kiürülési elméletén alapul. Ezek a gyógyszerek közé tartoznak a szelektív szerotonin-újrafelvétel-gátlók (SSRI-k), a szerotonin-noradrenalin-újrafelvétel-gátlók (SNRI-k) vagy a triciklikus antidepresszánsok (TCA-k), amelyek mindegyike gátolja e monoaminok egy részének vagy mindegyikének újrafelvételét, ami megnövekedett szintet idéz elő a szinaptikus hasadékban. Egyes gyógyszerek közvetlenül befolyásolják a monoaminok receptorait.

A diszfunkcionális dopamin neurotranszmisszió alapvető szerepet játszik a figyelem, a motiváció és az anhedónia hiányában, amelyek a depressziós rendellenesség alapvető tünetei. A pre-szinaptikus D2r (dopamin 2 receptor) sűrűsége a pre frontális kéregben (PFC) szignifikánsan alacsonyabb depressziós betegekben, mint egészséges egyénekben.

Jelenleg a depressziós betegek képalkotó technikáit alkalmazó tanulmányok többsége főként különböző típusú mágneses rezonancia képalkotást (MRI) vagy külön nukleáris medicina képalkotást alkalmaz pozitronemissziós tomográfia (PET) nyomjelzőkkel. A hagyományos MRI szerepe a depresszió és más pszichiátriai rendellenességek értékelésében a különböző vizsgálatokban elsősorban a strukturális jellemzők megkülönböztetését célozza, és ezáltal a diagnózis megerősítését. Az MDD-s betegek agyában számos szerkezeti változást mértek a kontrollokhoz képest. Közülük csökkent hippocampális volumen is kimutatható a remitt betegekhez képest, megnövekedett hypothalamus-hipofízis térfogat, csökkent Pre Frontal Cortex (PFC) és Basal-Ganglia volumen. Ezeket az eredményeket a szerkezeti változások eddigi legnagyobb metaanalízise alapján állapították meg MRI- és CT-vizsgálatokkal. A PET-vizsgálatok az agy általános vagy szerspecifikus anyagcseréjére utalnak. A depressziós betegeken végzett PET-vizsgálatok többsége FDG vagy 11-C szerotonin radioligandumot használ. Csak néhány tanulmány vizsgálja az F-DOPA PET felvételét depressziós betegekben, többnyire Parkinson-kóros depresszióban, egy pedig affektív ellaposodásban vagy impulzív tünetekkel, nagyon kis mintaméreten (n=6). A legtöbb tanulmány a striatumban, különösen a Nucleus Accombensben (NAc) csökkent DOPA-felvételre utal. További információra van szükség az F-DOPA felvételére az agy megfelelő régióiban MDD-ben. Legjobb tudomásunk szerint ez lesz az első [18F] F-DOPA PET/MRI vizsgálat depressziós betegeken. A PET/MRI valódi multimodalitású képalkotást kínál az anatómia, a funkció és a molekuláris folyamatok kombinálásával, amely lehetővé teszi a betegségek pontosabb azonosítását.

Jól bebizonyosodott tény, hogy a genetikai tényezők és az élethosszig tartó környezeti tényezők valószínűleg a depresszióval szembeni sebezhetőség hátterében állnak. Számos genomewide asszociációs vizsgálat (GWAS) megaanalízise során azonban, amely 1,2 millió autoszomális és X-kromoszóma egynukleotidos polimorfizmust (SNP-t) elemzett, nem talált olyan SNP-t, amely elérte volna az egész genomra kiterjedő jelentőségét. Ez az eltérés a súlyos depresszió következetesen megfigyelt jelentős öröklődése (18) és az a tény, hogy nem azonosítottak olyan specifikus genetikai variánsokat, amelyek erőteljesen hozzájárulnának a rendellenességhez, más mechanizmusokra utal. Az epigenetika a kromatin szerkezetének azon változásaira utal, amelyek a génexpresszió változásainak hátterében állnak, és amelyek nem kapcsolódnak a DNS-szekvencia változásaihoz. A DNS-metiláció az epigenetika alapjául szolgáló rendszerek egyike. A DNS metilezéséhez egy metilcsoport hozzáadása szükséges a citozinok 5'-helyzetéhez a CpG-dinukleotidokban. A citozin metilációját követően a sztérikus interferencia miatt a transzkripciós faktorok szabályozóelemekhez való hozzáférése csökken. A DNS-metilációs mintázatok egyrészt örökölhetők, másrészt dinamikusan reagálnak a környezetre. Az epigenetikának ez a tulajdonsága a génexpressziót meghatározó szabályozó mechanizmussá teszi, amely összhangban van a pszichiátriai rendellenességek természetével. A DNS-metiláció változatos mintázatait figyelik meg a különböző környezeteknek kitett különböző szövetekben. Még az egyes agyi régiók között is különbözik. Az Epigenome-wide asszociációs tanulmányok (EWAS) folyamatban vannak. Az egyikben a post mortem depressziós alanyok PFC szövetében a kutatók olyan neuronális növekedési és fejlődési gének gazdagodását találták, mint például az agy által vezérelt neurotróf faktor (BDNF). A csökkent BDNF-szint a depresszió jól megalapozott markere. A BDNF fehérje alacsonyabb szintjéről számoltak be a krónikus stressznek kitett állatok hippokampuszában is. Érdekes módon az antidepresszánsok alkalmazása növelte a hippocampalis BDNF-et, megakadályozva a stressz által kiváltott csökkenést. Ezek az eredmények érdekesek, tekintettel a hangulati rendellenességeknél megfigyelt hippocampális térfogatcsökkenésre és a hangulati rendellenességekkel vagy depressziós személyiségjegyekkel küzdő egyének BDNF szérumszintjének csökkenésére. Ezen konvergens preklinikai és klinikai adatok alapján a BDNF gén logikus célpontot jelent a hangulati rendellenességek genetikai vizsgálatához.

Egy másik, az egész vér DNS-ét elemző epigenome-szerte asszociációs vizsgálat azt találta, hogy az IL-6 és a C-reaktív fehérje (CRP) plazmaszintje megemelkedett az élethosszig tartó depresszióban szenvedőknél, és a csak depresszióban szenvedőknél az IL-6 metilációja fordított korrelációt mutatott a plazmával. IL-6 és CRP.

A pszichiátriai klinikán a mai napig nincs olyan általános képalkotó gyakorlat, amely lehetővé tenné annak megkülönböztetését, hogy melyik beteg számára melyik gyógyszeres terápia az optimális. Legjobb tudomásunk szerint ez lesz az első olyan vizsgálat, amely a [18F] F-DOPA PET/MRI képalkotás és a tünetek értékelésének előkezelés kombinációjával értékeli a kezeléssel való kompatibilitást.

A tanulmány célja és célja:

A tanulmány célja a modalitás képalkotás és a tünetértékelés megvalósíthatóságának felmérése a kezelési kompatibilitás előrejelzésében. Dopamin metabolizmus a mezokortikolimbicus rendszerben (VTA-NAc-PFC) 18F-FDOPA PET-tel mérve, strukturális és funkcionális MR leletekkel olyan betegeknél, akiknél depressziós előkezelést diagnosztizáltak.

Főbb célok:

1. Az F-DOPA újrafelvétel naiv szintjének összehasonlítása egészséges egyénekben kezeletlen depressziós betegekkel a mezokortikolimbikus rendszerben (VTA-NAc-PFC), valamint a két csoport közötti szerkezeti különbségek felmérése a hippocampusban, a hypothalamus-hipofízisben és a mezokortikolimbikus rendszerben (VTA-) NAc-PFC) és nyugalmi állapotú fMRI.

Másodlagos célok:

1. A betegek plazmájában a DNS-metiláció különbségeinek összehasonlítása az egészséges kontrollokhoz képest.
2. A tünetek súlyossági pontszáma (a Hamilton-értékelési skála alapján értékelt) korreláció vizsgálata az alapvonalon és 6 hónap után a PET 18F-DOPA felvételi repertoárja között a mezokortikolimbikus rendszerben, a szerkezeti mérések és a DNS-metiláció között.

Anyagok és metódusok:

Tanulmánytervezés: prospektív, kísérleti tanulmány.

Klinikai értékelés:

A tünetek terhelésének kvantitatív mértékét klinikai értékeléssel határozzák meg a "Hamilton Rating Scale for Depression" és a DSM-V kritériumok alapján a kiindulási állapot (előkezelés), 3 és 6 hónappal a kezelés megkezdése után. A DSM-5 szerint a depresszió diagnosztizálásához öt (vagy több) tünet szükséges a következő tünetek közül, amelyek ugyanazon 2 hetes időszak alatt jelen vannak, és változást jelentenek a korábbi működéshez képest: (1) depressziós hangulat (2) érdeklődés vagy öröm elvesztése . (3) Jelentős fogyás vagy súly. (4) Álmatlanság vagy hiperszomnia. (5) Pszichomotoros izgatottság vagy retardáció. (6) Fáradtság vagy energiavesztés majdnem. (7) Értéktelenség érzése vagy túlzott vagy nem megfelelő bűntudat.(8) Csökkent gondolkodási vagy koncentrációs képesség. (9) Visszatérő gondolatok a halálról.

A Hamilton-értékelési skála tünetértékelését pszichiáter végzi el. Végül a képalkotó és molekuláris eredmények alapján megkíséreljük a tünetek specifikus csoportjait összekapcsolni a kezelési kompatibilitással. A kezelés ezekkel a gyógyszerekkel való összeegyeztethetőségét a klinikán a kezelés sikerének százalékos arányához viszonyítják, „az ellátási standard” módon. A beteg előrehaladásának értékelését a tünetek változása és/vagy a 3,6 hónap elteltével végzett követési vizitek során végzett második vizsgálat határozza meg.

.Képalkotó diagnosztikai PET/MR protokoll: A dopamin prekurzor 3,4-dihidroxi-6-[18F]-fluor-l-fenilalanin ([18F] FDOPA) felvételi sebességi állandójának (K(i)) értékelését használnánk. tükrözi az L-dopa transzportot. L-aromás aminosav dekarboxiláz aktivitása, hólyagos felvétel és a dopamin idegvégződések száma. Szeretnénk mérni és összehasonlítani a [18F] F-DOPA felvételét a mezokortikolimbikus hálózatban depressziós, nem gyógyszeres betegek és egészséges egyének esetében. Ezután megvizsgáljuk a [18F] F-DOPA felvételi repertoárt, és jellemezzük a tipikus spatiotemporális mintázatot a különböző depressziós agyak mentén, a sokféle tünet manifesztációjának, valamint a molekuláris és demográfiai adatoknak megfelelően. Ezenkívül új MR-szekvenciákat, például diffúz tenzoros képalkotást (DTI) és fogékonysággal súlyozott képalkotást (SWI) vezetnénk be a mezokotikolimbicus dopaminerg traktus értékelésére, és T1, T2 szekvenciákat használnánk a hippocampális és a hipotalamusz-apofízis térfogatának mérésére ezeknél a betegeknél. egészséges egyénekhez képest. Továbbá T2* szekvenciát használunk a nyugalmi állapotú vér-oxigénszint-függő (BOLD) kontraszt képalkotás értékelésére. Ezenkívül a szkennelési eredményeket összefüggésbe hozzák a nem gyógyszeres betegek tüneteinek klinikai értékelésével.

Az összes vizsgálatot a Tel-Aviv Assuta Medical Center Nukleáris Medicina Osztályán végzik el PET/MR szkennerrel (Biograph mMR, Siemens AG, Erlangen, Németország) a gyártó irányelveinek megfelelően.

A betegeknek az osztályra érkezés előtt legalább 4 órával böjtölniük kell. Érkezéskor egy intravénás katétert helyeznek el a radiofarmakon és a gadolínium adagolására. A betegek 10 mCi 18F-FDOPA intravénás injekciót kapnak a PET MR asztalra, és a szkennelés azonnal megkezdődik. A dinamikus PET paraméterek a különböző MR szekvenciákkal együtt kerülnek begyűjtésre. Az agy MR-vizsgálata a következő szekvenciákat tartalmazza: T1, T2 és T2 folyadékgyengített inverziós helyreállítási szekvencia (FLAIR), fogékonysággal súlyozott szekvenciák (SWI), diffúz tenzoros képalkotás (DTI), véroxigenizációs szinttől függő (BOLD) jelek nyugalmi állapotú funkcionális képalkotás. Ezenkívül az agy perfúzióját gadolíniummal és anélkül is értékelik. Az agy anatómiai sztereotaktikus térképét az ExploreDTI szoftverrel a szkennelésekkel összhangban rétegezzük.

A kontrasztos szekvenciákhoz Dotarem-et (gadotersav) használunk (0,2 ml/kg, 0,1 mmol/kg 2 ml/s, 20 ml sóoldat öblítés). A teljes szkennelési idő körülbelül 45 perc lesz.

Adatgyűjtés és eljárások:

A jogosult egészséges önkéntesek esetében a következő adatokat rögzítik az alapvonalon:

1. Alapparaméterek: születési dátum, nem, társadalmi-gazdasági státusz, etnikai hovatartozás, dohányzás, alkoholfogyasztás.
2. Részletes kórtörténet.
3. A gyógyszerek listája
4. A tünetek értékelése a depresszióra vonatkozó Hamilton-értékelési skála segítségével
5. Vérminta

A megfelelő depressziós betegek esetében a következő adatokat rögzítjük a kiinduláskor, 3 hónap és 6 hónap elteltével.

1. Alapparaméterek: születési dátum, nem,
2. Részletes kórtörténet.
3. A gyógyszerek listája
4. A tünetek értékelése a depresszióra vonatkozó Hamilton-értékelési skála segítségével
5. Vérminta
6. Klinikai diagnózis és tünetek megjelenése.

Biológiai mintagyűjtés:

Vérmintákat vesznek a betegektől és az egészséges kontrolloktól a szkennelés előtt a perifériás vér plazmájában lévő teljes genom-DNS-metilaion értékelésére. Az alapvonalon az egészséges kontrolloktól és a depressziós betegektől vérmintákat vesznek. A depressziós alanyokból a kezelés megkezdésének 6 hónapja után vért vesznek, hogy kiértékeljék a génexpressziós mRNS-t vagy a specifikus markerek fehérjét az alapvonal epigenetikai eredményei alapján.

A genomszintű promoter DNS-metiláció elemzése:

A MeDIP elemzéshez használt eljárást a korábban publikált protokollokból adaptálták.(13,14) Röviden, 2 μg DNS-t ultrahanggal kezelnek, és a metilezett DNS-t immunprecipitálják anti-5-metil-citozin (Eurogentec, Fremont, CA, USA) segítségével. A DNS-antitest komplexet G-proteinnel immunprecipitáltuk, majd a metilezett DNS-t emésztőpufferben (50 mM TRisHCl pH 8; 10 mM EDTA; 0,5% SDS) újraszuszpendáltuk, és proteináz K-val kezeltük egy éjszakán át 55 °C-on. A bemeneti és kötött frakciót megtisztítják, a Whole Genome Amplification Kit (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) segítségével amplifikálják, és a CGH enzimatikus címkézés segítségével Cy3-dUTP-vel és Cy5-dUTP-vel microarray hibridizációhoz jelölik. Kit (Agilent Technologies, Mississauga, ON, Kanada) a gyártó utasításainak megfelelően. Egyedi tervezésű burkolótömböket használtak (Agilent Technologies). A hibridizációs, mosási, szkennelési és jellemző extrakciós eljárások minden lépését az Agilent Technologies chipon-chip analízisre vonatkozó protokollja szerint hajtják végre. A kivont microarray intenzitásokat a statisztikai számítástechnikai R szoftverkörnyezet (http://www.r-project.org/) segítségével dolgozzuk fel és elemezzük.

Gén-specifikus érvényesítés:

A MeDIP adatok validálása kvantitatív valós idejű PCR (QPCR) alkalmazásával történik, a 2-ΔΔCt módszerrel. Az adatok csoportátlagként ±s.e.m. A Graphpad 5 szoftvert egyoldalú Mann-Whitney U-tesztek elvégzésére fogják használni.

RNS kivonás emberi vérből:

az RNS-kivonáshoz szükséges vért a radioligandum befecskendezése előtt gyűjtik, és PAXgene Blood RNS csövekbe (PreAnalytiX, Hombrechtikon, Svájc) veszik. Az RNS-t a PAXgene Blood RNA Kit (Qiagen) segítségével extraháljuk. Az RNS-minták minőségét és mennyiségét Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Technologies, Böblingen, Németország) segítségével elemzik.

A génexpresszió elemzése emberi vérben:

A reverz transzkripciót a nagy kapacitású cDNS Reverse Transcription Kit (Life Technologies, Darmstadt, Németország) segítségével hajtjuk végre. A génexpressziós szinteket QPCR és 2-ΔΔCt módszerrel elemezzük. Az adatok csoportátlagként ±s.e.m. A statisztikai szignifikancia tesztelése egyoldalú Mann-Whitney U-teszttel történik.

Piroszekvenálás:

A specifikus gének promoterrégióját piroszekvenálással elemezzük. Röviden, a biszulfittal kezelt DNS (EpiTect Bisulfite Kit, Qiagen) fragmentumait PCR (HotStar Taq DNA Polymerase, Qiagen) primerinformációval amplifikálják egy módosítatlan előremenő primer és egy biotinnal jelölt reverz primer (Eurofins, Németország) segítségével. . A piroszekvenálást PyroMark Q24 Advanced rendszerrel (Qiagen; primerinformációkat lásd az S2 kiegészítő táblázatban) a gyártó protokollja szerint hajtják végre. A metilezett és metilálatlan EpiTect kontroll DNS-mintákat (Qiagen) használják kontrollként a biszulfit konverzióhoz, amplifikációhoz és piroszekvenáláshoz. A metiláció százalékos aránya az egyes CpG helyeken a PyroMark Q24 Advanced szoftver 3.0.0 verziójával lesz számszerűsítve. (Qiagen) A szekvenálást három példányban hajtjuk végre. A minőség-ellenőrzési szűrést és a piroszekvenálás eredményeinek statisztikai elemzését az R 2.15.3-as verziójával (http://www.r-project.org) végezzük. A Pyromark szoftver által megbízhatatlannak jelölt méréseket eltávolítjuk az adatkészletből. A háromszori mérések átlagolása a kiugró értékek (3%-nál nagyobb eltérések) eltávolítása után történik. Mann-Whitney U-tesztet használnak a CpG helyek átlagos százalékos metilációjának összehasonlítására az ELS és a kontrollcsoportok esetében. Az adatok átlag±s-ként jelennek meg. e.m.

Genetikai elemzés:

A genotípusokat egy korábbi MDD-vizsgálat GWAS-adatainak felhasználásával vizsgálják. A kiválasztott gének dbSNP-jét (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP) az SNP-k (egynukleotidos polimorfizmusok) után fogják keresni a gének között. A PLINK (v1.0.7)39-ben megvalósított halmazalapú tesztet hajtják végre (alapértelmezett opciókkal és 105 permutációval), hogy teszteljék az MDD és az adatkészletben található genetikai variánsok teljes halmaza közötti összefüggést.

MR leletek:

• T1,T2 3D mérések (térfogat felmérése) a hippocampusról, a hipotalamusz-apofízisről és a mezokortikolimbikusról.
• DTI mérések a mezokortikolimbikus dopaminerg traktusban.
• A nyugalmi állapotú f-MRI (BOLD) agyi hálózatok összehasonlítása depressziós betegekben normál térképekkel

PET leletek:

1. A statikus F-DOPA (pl. SUVmax és SUVmean) vizuális értékelését és kvantitatív mérését a VTA, NAc, PFC kétoldalúan végzik.
2. A rendszer méri a dinamikus F-DOPA paraméterek, például a Ki mérését, ha rendelkezésre áll (például a csúcs eléréséig eltelt idő, csúcsérték stb.).

Statisztika:

A betegek jellemzőit leíró statisztikák segítségével összegzik. A mennyiségi változók átlag és SD, a minőségi változók gyakoriságok formájában kerülnek bemutatásra.

A Pearson korrelációs együttható segítségével mérjük a kapcsolat erősségét a különböző agyterületek PET-je és a klaszter tünetei között.

A különböző paraméterek átlagértékeinek összehasonlítására t-próbát használunk. Mintanagyság: Ez egy kísérleti vizsgálat, amelyhez 60 alany (30 egészséges egyén és 30 beteg) mintaszámra van szükség.

Résztvevői mintavétel: Minden olyan beteget, aki megfelel a felvételi kritériumoknak, és megfelelő beleegyezését adja, egymást követően regisztrálják.

Titoktartás:

Az összes adatot kódoljuk, és az alany csak az alany kezdőbetűi és a vizsgálati szám alapján azonosítható.

A kódolást a nyomozók végzik el, és a titkosított számítógépeikre, valamint a nyomozói iroda szekrényébe zárt nyomozói aktába mentik.

A vizsgálat tárgyaival kapcsolatos összes jelentés és kommunikáció a megadott kódot használja, személyes adatok nélkül.