Uno studio pilota sulla creatina monoidrato come agente di aumento dell'ECT ​​nelle persone con disturbo depressivo maggiore

A. Prevalenza e impatto della depressione

La MDD ha una prevalenza una tantum di oltre il 16% ed è associata a costi personali e sociali significativi, tra cui perdita di produttività lavorativa, disabilità, diminuzione della qualità della vita, aumento della mortalità, aumento dei tassi di tentativi di suicidio e suicidi completati. L'impatto finanziario della depressione negli Stati Uniti è significativo, con un onere economico stimato per gli individui con MDD di circa $ 210,5 miliardi di dollari all'anno, inclusi i costi diretti, i costi legati al suicidio e i costi sul posto di lavoro. Sebbene la MDD sia spesso considerata come un singolo disturbo, può comprendere una varietà di eziologie diverse con sintomi e segni sovrapposti. Un'ulteriore complicazione della MDD è l'alto rischio di recidiva della malattia; la presenza di due o più condizioni mediche croniche, il genere femminile, il non essere mai stati sposati, la limitazione dell'attività e il minor contatto con la famiglia sono tutti fattori predittivi significativi della persistenza del disturbo depressivo maggiore.

La MDD può essere difficile da trattare clinicamente, soprattutto a causa della sua propensione a essere resistente al trattamento. La depressione resistente al trattamento (TRD) è attualmente definita come il mancato raggiungimento della remissione dopo due o più studi farmacologici adeguati. La letteratura attuale suggerisce che la maggior parte delle persone con disturbo depressivo maggiore non raggiunge e successivamente mantiene uno stato di completa remissione. Inoltre, i risultati dello studio STAR-D indicano che la probabilità complessiva di fallimento nel raggiungimento della remissione aumenta con l'aumentare del numero di studi sui farmaci falliti. In questo momento, l'uso aggiuntivo di antipsicotici atipici è stato ben studiato, ma si sa meno sugli agenti aggiuntivi alternativi.

Le attuali linee guida cliniche per il trattamento della depressione stabiliscono i principi di base per stabilire un piano di trattamento, prepararsi alla potenziale necessità di un trattamento a lungo termine e valutare la remissione. Per la depressione maggiore moderata, il trattamento di prima linea comprende la monoterapia antidepressiva e la psicoterapia. Per la depressione maggiore grave, la terapia antidepressiva può essere aumentata con un antipsicotico o ECT. A causa del carico complessivo della malattia del MDD non gestito, della prevalenza della depressione resistente al trattamento, degli alti tassi di fallimento del trattamento primario, lo studio aggiuntivo della terapia aggiuntiva alterativa è sia appropriato che potenzialmente di impatto.

B. Efficacia dell'ECT ​​nel trattamento del disturbo depressivo maggiore

L'ECT è considerato un trattamento di prima linea per la depressione con caratteristiche psicotiche, ma è anche spesso usato per trattare i pazienti con depressione resistente al trattamento (TRD). Secondo una metanalisi del 2015, circa un terzo dei pazienti con disturbo depressivo maggiore non risponde all'ECT, con studi clinici falliti e episodi depressivi più lunghi che sono i più forti predittori di scarsa risposta. Per la depressione resistente al trattamento, il tasso di risposta globale è di circa il 58%, rispetto a un tasso di risposta del 70% nei pazienti senza TRD. Quando si valuta l'efficacia complessiva dell'ECT, vengono utilizzate sia la remissione che la risposta, sebbene la remissione sia più frequentemente utilizzata nella pratica clinica. In generale, la risposta è stata definita come una diminuzione del 50% dei punteggi di screening della depressione al basale, mentre la remissione è definita come un punteggio

Le valutazioni della remissione nella MDD dopo il trattamento con ECT suggeriscono che la depressione cronica, la resistenza ai farmaci, la durata più lunga dell'episodio e l'età più giovane sono tutti predittori statisticamente significativi di non remissione. I tassi di remissione nell'ECT ​​tendono ad essere robusti; i dati dello studio CORE hanno suggerito un tasso di remissione complessivo dell'87%, che si delinea ulteriormente in un tasso di remissione del 95% con la presenza di caratteristiche psicotiche e dell'83% senza. Ancora una volta, tuttavia, i tassi di risposta e remissione con ECT sono inferiori per i pazienti con depressione resistente al trattamento, che possono costituire la maggioranza dei pazienti che ricevono ECT nei campioni clinici.

Sebbene l'ECT ​​sia un trattamento efficace per il disturbo depressivo maggiore, fino a un terzo dei pazienti sperimenta una significativa perdita di memoria e altri effetti cognitivi avversi dopo aver ricevuto l'ECT. Le strategie per limitare gli effetti dell'ECT ​​sulla memoria, come l'alterazione del posizionamento degli elettrodi (ad esempio, da bitemporale a bifrontale), la garanzia di giorni liberi tra i trattamenti e la modulazione dell'ampiezza, dell'ampiezza e della frequenza dell'impulso, possono avere tutti dei benefici. Tuttavia, i disturbi cognitivi rimangono uno degli effetti collaterali più significativi dell'ECT ​​e le preoccupazioni su questi effetti rappresentano una delle ragioni principali per cui i pazienti che potrebbero trarre beneficio dall'ECT ​​scelgono di non perseguirla. Gli agenti nootropici, l'ormone tiroideo e il donepezil sono stati tutti studiati per mitigare gli effetti collaterali cognitivi, ma non è stato dimostrato alcun beneficio consistente e non è raccomandato alcun farmaco aggiuntivo attuale.

C. Aumento ECT

Al fine di massimizzare l'efficacia dell'ECT ​​nel trattamento della MDD, diversi studi hanno analizzato il beneficio dell'aumento con una varietà di antidepressivi, agenti anestetici e integratori alimentari. Il più studiato a fondo è stata la somministrazione aggiuntiva di ketamina con ECT, sebbene i risultati siano stati incoerenti. Una meta-analisi di RCT che indagano la ketamina aggiuntiva e l'ECT ​​nel 2019 non ha rilevato che la ketamina migliora l'efficacia dell'ECT ​​rispetto ad altri agenti anestetici, sebbene sia stato suggerito che la ketamina potrebbe portare a un miglioramento dei sintomi depressivi nelle fasi acute dell'ECT ​​se usata in combinazione. Non c'è stato alcun miglioramento dei sintomi depressivi con l'aumento della ketamina entro la fine della serie ECT. L'effetto della ketamina sugli effetti collaterali neurocognitivi associati all'ECT ​​rimane poco chiaro, ma non è stato dimostrato alcun chiaro beneficio. Inoltre, l'efficacia e la sicurezza a lungo termine dell'uso di ketamina nell'ECT ​​non sono note, in particolare nell'ambito del trattamento di mantenimento.

Molti agenti secondari sono stati studiati insieme alla terapia ECT, tra cui la caffeina benzoato di sodio (CSB), l'iperventilazione e le metilxantine. Tuttavia, questi agenti sono stati principalmente studiati per il loro potenziale di abbassare la soglia convulsiva o aumentare la durata complessiva delle crisi durante l'ECT, senza chiari effetti sull'efficacia complessiva dell'ECT ​​o sul miglioramento dei sintomi a parte gli effetti sulle caratteristiche delle crisi. Meno si sa sugli effetti dell'integrazione nutrizionale, come il folato, l'ormone tiroideo, il triptofano o la S-adenosilmetionina (SAM-e). Un caso di studio del 2015 ha dimostrato un miglioramento nella risposta all'ECT ​​dopo l'integrazione di folati.

Esistono alcune ricerche che hanno dimostrato associazioni tra risposta/remissione nell'ECT ​​e livelli sierici di varie vitamine e nutrienti essenziali. Uno studio del 1994 che esaminava l'associazione tra i livelli sierici di 5-metiltetraidrofolato (5-MeTHF) e la risposta ECT non ha dimostrato alcuna associazione significativa tra la risposta ECT e i livelli sierici di 5-MeTHF, sebbene bassi livelli sierici di 5-MeTHF fossero positivamente correlati alla gravità dei sintomi della depressione . Uno studio pilota ha ulteriormente analizzato i livelli sierici di vitamina B12, folati, S100B, omocisteina e procalcitonina in pazienti sottoposti a ECT e ha scoperto che livelli ridotti di vitamina B12 e folati insieme a livelli elevati di omocisteina e S100B portano a una maggiore sensibilità all'ECT, come evidenziato da un aumento dei tassi di remissione. L'ormone tiroideo è stato studiato nell'ambito della terapia ECT, sia come trattamento aggiuntivo per i sintomi depressivi sia come agente per ridurre i deficit neurocognitivi associati all'ECT ​​ed è stato dimostrato che riduce l'amnesia associata all'ECT ​​e promuove una diminuzione dei sintomi depressivi. Tuttavia, l'ormone tiroideo non è stato ampiamente utilizzato nella pratica clinica, forse a causa delle preoccupazioni sugli effetti avversi.

D. Creatina e depressione

C'è un crescente corpo di letteratura che circonda l'uso di nutrienti standardizzati di grado farmaceutico (nutraceutici) come terapia di potenziamento nel contesto della depressione resistente al trattamento. Una metanalisi del 2016 ha concluso che l'uso aggiuntivo di SAM-e, l-metilfolato, omega-3 e vitamina D con la terapia antidepressiva porta a una riduzione dei sintomi depressivi, mentre studi isolati hanno mostrato un effetto simile con l'uso di creatina, acido folinico, e una combinazione di aminoacidi.

La creatina è un acido organico presente in natura che è noto per svolgere un ruolo nell'omeostasi dell'energia cerebrale e si ipotizza che sia coinvolto nella patofisiologia della depressione attraverso il metabolismo energetico alterato. È stato dimostrato che l'integrazione orale di creatina aumenta i livelli di fosfocreatina cerebrale, che si ipotizza possa spostare l'attività della creatina chinasi cerebrale, portando ad un aumento della produzione di ATP. La letteratura iniziale suggerisce che la creatina può avere un effetto antidepressivo se usata come terapia aggiuntiva nella MDD, a causa del suo ruolo nell'alterazione della bioenergetica cerebrale. È stato dimostrato che la creatina porta a una risposta al trattamento precoce nei pazienti trattati con escitalopram, con una risposta positiva alla terapia già 2 settimane dopo l'inizio del trattamento. Ad oggi, nessuno studio ha esaminato l'uso della creatina come terapia aggiuntiva all'ECT.

Si ritiene che il funzionamento bioenergetico tissutale inadeguato sia correlato alla patologia della malattia che colpisce prevalentemente organi che sono relativamente altamente metabolicamente attivi, come il cervello, il fegato, il cuore e il muscolo scheletrico. Poiché l'integrazione di creatina ha il potenziale per aumentare le riserve bioenergetiche, può produrre una risposta antidepressiva consentendo la sinaptogenesi, aumentando la connettività tra le regioni corticali frontali e l'amigdala o migliorando il funzionamento corticale frontale. Si pensa che l'ECT ​​produca un effetto antidepressivo in gran parte promuovendo la sinaptogenesi nelle regioni corticali frontali attraverso alterazioni nell'attività dei recettori NMDA e AMPA, portando a sovraregolazioni nel BDNF. Di conseguenza, la creatina ha il potenziale per aumentare l'efficacia dell'ECT ​​aumentando le riserve bioenergetiche disponibili per la sinaptogenesi. Ci sono anche alcune prove che suggeriscono che la creatina abbia attività sui recettori NMDA, funzionando come un neuromodulatore che viene rilasciato in risposta alla stimolazione elettrica. La sua attività sui recettori NMDA è potenzialmente un'altra spiegazione del suo effetto antidepressivo.

In uno studio su un modello murino di iperomocistinemia, una condizione che porta a una ridotta attività della creatina chinasi, è stato dimostrato che l'integrazione di creatina ha effetti neuroprotettivi, con suggerimento di miglioramento della memoria. Altri studi su modelli murini hanno dimostrato che la creatina può generare un miglioramento della memoria spaziale, rispetto a una dieta tradizionale, nonché migliorare l'apprendimento e la funzione mitocondriale. Diversi studi sull'uomo hanno anche dimostrato che l'integrazione di creatina è associata a molteplici miglioramenti cognitivi, inclusi effetti sull'attenzione, sull'umore, sul lavoro e sulla memoria a lungo termine e sull'affaticamento mentale. Questi dati suggeriscono che la creatina è un potenziale approccio per affrontare gli effetti collaterali cognitivi associati alla terapia ECT.

E. Sicurezza e tossicità della creatina

Studi retrospettivi e prospettici sugli esseri umani non hanno trovato prove di effetti collaterali significativi a lungo o breve termine dall'integrazione di creatina assunta alle dosi raccomandate. La maggior parte degli studi controllati sulla creatina riportano un'assenza di effetti collaterali o non riportano differenze nell'incidenza di effetti collaterali tra creatina e placebo. Mihic e colleghi hanno dimostrato che il carico di creatina aumenta la massa magra, ma non influisce sulla pressione sanguigna o sulla creatinina plasmatica negli uomini e nelle donne adulti.

I rapporti nei media popolari sui collegamenti tra l'uso di creatina e gli stiramenti muscolari, i crampi muscolari, l'intolleranza al calore e altri effetti collaterali non sono supportati dalla letteratura medica. Studi condotti su atleti e personale militare indicano un sostanziale livello di sicurezza dell'integrazione di creatina sia a breve che a lungo termine negli adulti sani. Le preoccupazioni sull'associazione della creatina ad alte dosi con la tossicità renale si basano esclusivamente su due case report pubblicati; in uno dei casi il paziente presentava una patologia renale preesistente documentata. Le revisioni della letteratura e i panel di esperti hanno concluso che non ci sono prove a sostegno di un'associazione tra creatina e malattia renale.

È stata sollevata preoccupazione per quanto riguarda i potenziali effetti avversi della creatina sui reni e sul sistema renale, in parte perché l'integrazione di creatina può aumentare la creatina urinaria e l'escrezione di creatinina. In risposta alle preoccupazioni riguardanti la creatina e la tossicità renale, Poortman's ha condotto studi sull'effetto dell'integrazione di creatina sulla funzione renale, dimostrando che l'integrazione a breve termine non altera la velocità di filtrazione glomerulare e che l'integrazione cronica della durata fino a cinque anni non ha compromettere la funzionalità renale negli atleti sani. Altri ricercatori hanno condotto uno studio retrospettivo sui partecipanti che assumevano creatina per via orale da 0,8 a 4 anni, a una dose media di 9,7 grammi al giorno. I dati sono stati raccolti su 65 variabili relative alla salute. Questi includevano un emocromo completo, 27 analisi chimiche del siero e dati antropometrici inclusi segni vitali e percentuale di grasso corporeo. Su tutte le 65 variabili, le medie di gruppo rientravano nel normale range clinico. Gli autori hanno concluso che l'integrazione di creatina a lungo termine non provoca effetti negativi sulla salute.

Le prove fino ad oggi suggeriscono che anche i pazienti anziani, debilitati e fragili dal punto di vista medico sono in grado di tollerare l'integrazione di creatina. Bender e colleghi hanno studiato pazienti anziani con malattia di Parkinson che avevano ricevuto placebo o quattro grammi al giorno di creatina per due anni. Non hanno trovato differenze tra i gruppi creatina e placebo nei marcatori di laboratorio della disfunzione renale. È interessante notare che i partecipanti che hanno ricevuto la creatina hanno ottenuto risultati migliori nella sottoscala della depressione della Unified Parkinson Disease Rating Scale.

Non esistono prove evidenti che colleghino l'integrazione di creatina e il disagio gastrointestinale. Questi rapporti rimangono aneddotici, poiché non ci sono rapporti documentati di creatina rispetto al placebo con conseguenti problemi di stomaco.

1. Panoramica

Cronologia dello studio

Procedure settimanali

Visita 1 Screening di idoneità: MINI, HAM-D17, MOCA, QIDS, Labs, CGI, BSS, ATRQ

Visita 2 QIDS

Scansione 31P-MRS 1

Inizia creatina 20 g al giorno o placebo

Inizia ECT (trattamenti da 1 a 3) come da routine

Settimana 2 (i soggetti possono iniziare a completare l'ECT, passando alla fase di follow-up) Creatina 5 g al giorno o placebo

ECT continua (trattamenti da 3 o 4 a 6 o 7) come da routine

QIDS prima di ogni ECT

HAM-D17, CGI, BSS, MOCA alla fine della settimana

Settimana 3 (la maggior parte dei soggetti completerà l'ECT, passando alla fase di follow-up) Creatina 5 g al giorno o placebo

ECT continua (trattamenti da 3 o 4 a 6 o 7) come da routine

QIDS prima di ogni ECT

HAM-D17, CGI, BSS, MOCA alla fine della settimana

31P-MRS Scan 2 (se ECT completo)

Settimana 4 (Quasi tutti i soggetti completeranno l'ECT, passando alla fase di follow-up) Creatina 5 g al giorno o placebo

ECT continua (trattamenti da 3 o 4 a 6 o 7) come da routine

QIDS prima di ogni ECT

HAM-D17, CGI, BSS, MOCA alla fine della settimana

31P-MRS Scan 2 (se l'ECT ​​è stato completato questa settimana)

Fase di follow-up: 2 settimane (da iniziare dopo il completamento dell'ECT ​​o dopo la settimana 4, a seconda di quale evento si verifichi per primo) Creatina 5 g al giorno o placebo (per due settimane)

HAM-D17, CGI, BSS, MOCA due settimane dopo il completamento della serie ECT

31P-MRS Scan 2 (se non ancora completato)

Tutte le procedure eseguite dal personale dello studio sono correlate alla ricerca, ma saranno eseguite in aggiunta alle cure di routine (vedere Tabella 1). Nessuna delle attività di studio sarà considerata standard di cura. Non ci saranno costi per studiare le materie per la loro partecipazione. I partecipanti saranno ricompensati per il tempo e il viaggio. Le visite di studio saranno supervisionate da uno psichiatra certificato/idoneo al consiglio o residente in psichiatria e saranno condotte da uno psichiatra certificato/idoneo al consiglio, residente in psichiatria o da un assistente di ricerca di livello almeno di maturità con formazione nel misure specifiche utilizzate. L'interpretazione di laboratorio e di altri studi sarà condotta da uno psichiatra certificato/idoneo al consiglio.

Per determinare se un individuo è idoneo alla partecipazione allo studio, verrà condotta una visita di screening. Inizialmente, verrà somministrato un HAM-D17 per determinare se il paziente presenta sintomi depressivi sufficientemente gravi per l'inclusione nello studio. Successivamente, verrà somministrata la Mini International Neuropsychiatric Interview (MINI) per confermare una diagnosi di un episodio depressivo maggiore in corso. I soggetti dello studio riceveranno un pannello metabolico di base (BMP) al basale per valutare l'insufficienza renale e i segni vitali (questi potrebbero essere stati ottenuti nel corso delle cure cliniche in corso). Saranno somministrati il ​​QIDS, il questionario di risposta al trattamento antidepressivo (ATRQ), l'impressione clinica globale (CGI), la scala Beck Suicide (BSS) e un MoCA. Ogni partecipante verrà valutato per la storia della terapia ECT, i farmaci attuali e qualsiasi altra storia medica.

Una volta entrati nello studio, i soggetti depressi verranno randomizzati a ricevere creatina o placebo utilizzando un metodo a cifre casuali basato su numeri generati dal computer. La randomizzazione a blocchi creata da Investigational Drug Services (IDS) verrà utilizzata per garantire un'equa allocazione del trattamento all'interno di ciascun blocco. Il 50% dei soggetti clinici dello studio sarà randomizzato al placebo e l'altro 50% al trattamento attivo. Lo studio sarà condotto come uno studio in doppio cieco, senza che né i partecipanti né il personale di ricerca siano a conoscenza dell'assegnazione dei partecipanti. Tranne in caso di emergenza medica, il doppio cieco non sarà "rotto" fino a quando il reclutamento non sarà chiuso e l'ultimo partecipante avrà completato 6 settimane di trattamento e 4 settimane di follow-up. Il cieco verrà rotto dopo il culmine dello studio o su richiesta di un professionista medico che si occupa di un'emergenza medica nel caso in cui aiuterebbe un partecipante allo studio.

2. Terapia elettroconvulsivante

I partecipanti saranno reclutati da una popolazione di pazienti che sono già stati indirizzati all'ECT ​​e che hanno avuto valutazioni cliniche iniziali per determinare se l'ECT ​​è indicato. Poiché questo studio è solo un'aggiunta alle cure cliniche standard, verranno seguite le procedure ECT di routine, sebbene il servizio ECT (lo psichiatra, l'anestesista) sarà informato della partecipazione del soggetto. In generale, i soggetti, dopo essere stati autorizzati dal medico per ECT (esame psichiatrico, esame fisico, ECG, studi di laboratorio se indicati), riceveranno ECT bifrontale a giorni alterni per un periodo compreso tra 6 e fino a circa 14 trattamenti, con una durata totale del trattamento che dura tra due e quattro settimane. L'anestesia per ECT è fornita da un anestesista certificato dal consiglio e comprende l'uso di methohexital, midazolam, etomidate o ketamina, come indicato ea discrezione dell'anestesista. I partecipanti possono ricevere interventi progettati per aumentare la probabilità che si verifichi un attacco, come un'infusione di caffeina, iperventilazione o altre tecniche, a discrezione dello psichiatra e anestesista ECT curante. Dopo l'ECT, i partecipanti vengono monitorati per crisi ricorrenti / stato epilettico e per anomalie dei segni vitali per circa trenta minuti, quindi rilasciati a casa (se ambulatoriali) con supervisione 24 ore su 24 da parte di familiari adulti, oppure accompagnati all'unità di degenza, dove ricevono nuovamente la supervisione 24 ore su 24 da parte del personale dell'unità. Prima di ogni trattamento, i soggetti completano un inventario rapido dei sintomi depressivi (QIDS) per valutare il loro carico complessivo di sintomi depressivi. L'esatta durata del trattamento/numero di trattamenti è determinata dallo psichiatra ECT curante, in base alla risposta clinica. Lo studio registrerà tutte le variabili pertinenti relative all'ECT ​​come indicato nella cartella clinica, compreso il numero di trattamenti, punteggio QIDS, numero di crisi per sessione di trattamento, durata delle crisi, effetti avversi, strategie di aumento, tipo di anestesia e segni vitali.

2. Dosaggio del farmaco

I partecipanti che sono stati assegnati al braccio della creatina della sperimentazione riceveranno una dose di carico di 20 g al giorno per 1 settimana a partire il prima possibile prima dell'inizio dell'ECT ​​e dopo il completamento del 31P-MRS; questo sarà somministrato in 4 dosi divise di 5 g ciascuna. I partecipanti riceveranno quindi 5 g di creatina al giorno per tutto il corso della terapia ECT (~ 3 settimane), con la continuazione per altre 2 settimane dopo il completamento della serie acuta di ECT, sempre a 5 g al giorno (quindi, fino a 5 settimane di integrazione totale con la creazione di 5 g al giorno, a seconda della durata dell'ECT) I destinatari del placebo riceveranno una polvere inerte, relativamente insapore abbinata alla creatina (ad esempio, glucosio). Le dosi di creatina si basano su dosi che in precedenza si sono dimostrate sicure ed efficaci.

3. Misure

Prevediamo di utilizzare quanto segue per determinare la linea di base dei partecipanti e la raccolta dei dati:

• Hamilton Depression Rating Scale (HAM-D17) (al basale, alla fine della settimana 1, alla fine della settimana 2, alla fine della settimana 3 e due settimane dopo il completamento della serie ECT)
• Quick Inventory of Depressive Symptomatology (QIDS) (al basale e prima di ogni sessione ECT)
• Questionario sulla risposta al trattamento antidepressivo (ATRQ) (al basale)
• Mini International Neuropsychiatric Interview (MINI) (al basale)
• Sottoscala di miglioramento della malattia (CGI-I) della Clinical Global Impressions Scale (CGI) (al basale, settimana 1, settimana 2, settimana 3 e due settimane dopo il completamento della serie ECT)
• Beck Suicide Scale (BSS) al basale, settimana 1, settimana 2, settimana 3 e due settimane dopo il completamento della serie ECT)

• Montreal Cognitive Assessment (MoCA) al basale, settimana 1, settimana 2, settimana 3 e due settimane dopo il completamento della serie ECT)

  4. Immagini

  1. Imaging a risonanza magnetica (sistema MRI Siemens 3T)

     Le scansioni MRI verranno condotte due volte: dopo la visita di riferimento e prima di iniziare l'ECT ​​e dopo il completamento della serie ECT (ovvero, dopo ~ 3 settimane e durante il periodo di follow-up post-ECT di 2 settimane). Per acquisire questi dati verrà utilizzato lo scanner clinico per tutto il corpo Tesla Siemens Prisma 3.0 (Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germania) situato all'interno dell'Istituto neuropsichiatrico universitario (UNI). I partecipanti saranno prima sottoposti a un protocollo MRI anatomico di routine, che include immagini MRI acquisite nei piani assiale e coronale. Nello specifico, il protocollo di scansione anatomica consiste in una scansione strutturale pesata in T1 (MP2RAGE), una scansione pesata in T2 a doppia eco e una scansione Fluid Attenuated Inversion Recovery (FLAIR). Gli scopi della sessione di screening anatomico RM includono lo screening di soggetti per anomalie strutturali grossolane e l'acquisizione di immagini da utilizzare nelle misurazioni dello spessore corticale cerebrale. Gli esami di risonanza magnetica anatomica verranno eseguiti con bobina per la testa a 64 canali Siemens. Dopo la localizzazione, l'imaging anatomico sarà ottenuto utilizzando una sequenza MPRAGE (3D-Magnetization Prepared Rapid Gradient Echo) pesata in T1 e orientata sagittale (TR/TE/TI 5000/2.93/700 ms, matrice 256x256, FOV 256x256 mm, flip angle 4 gradi, spessore fetta 1,0 mm, slab 176 mm, larghezza di banda 240 Hz/pixel). La densità protonica assiale e le immagini pesate in T2 saranno acquisite per lo screening di anomalie strutturali cerebrali utilizzando la sequenza 2D Double echo T2 turbo spin echo (TSE) pesata (TR 7110 ms, TE 28/84 ms, FOV 240x210, spessore della fetta 3 mm, flip 150°, larghezza di banda 179 Hz/pixel). La sequenza FLAIR (TR/TE/TI 8000/90/2500 ms, spessore fetta 5 mm, FOV 240x168, dimensione voxel 0.8x0.6x5.0 mm, larghezza di banda 200 Hz/pixel, fattore turbo 13) sarà utilizzata per rilevare iuxtacortical- lesioni corticali. Tutte le immagini anatomiche della risonanza magnetica saranno lette da un neuroradiologo CAQ certificato dal consiglio per lo screening delle anomalie strutturali.

  2. Misurazione della chimica del cervello in vivo mediante spettroscopia di risonanza magnetica al fosforo-31 (31P-MRS)

     I dati di spettroscopia del fosforo saranno acquisiti sullo stesso sistema Siemens 3T. Miriamo a mantenere la durata di ogni esame MRSI pari o inferiore a 25 minuti. Una sequenza 3D-MRSI con codifica di fase ellittica sarà utilizzata per raccogliere dati 31P-MRSI per minimizzare il decadimento del segnale T2. I parametri di acquisizione saranno: data matrix size 16x16x8; TR 2000 ms; angolo di punta di 90 gradi per impulsi RF forti; Larghezza di banda Rx ±1 kHz; punti complessi 1024; durata lettura 256 ms; ritardo di preacquisizione 0,3 ms; Campo visivo 240x240 mm2 ; 16 AVANTI.

  3. Analisi spettrale dei dati 31P-MRS

La spettroscopia sarà analizzata utilizzando Liner Combination of Model Spectra (LCModel), che analizza uno spettro in vivo come una combinazione lineare di spettri modello in vitro da singole soluzioni di metaboliti. Questo modello è completamente automatico e indipendente dall'utente. Per la convoluzione e la linea di base viene utilizzato un metodo di regolarizzazione vincolata quasi privo di modello. Per la quantificazione, le concentrazioni assolute dei metaboliti (unità istituzionali) saranno stimate utilizzando il segnale dell'acqua non soppressa come riferimento di concentrazione interno. Inoltre, i livelli totali di creatina verranno utilizzati come denominatore per calcolare la concentrazione relativa per il confronto con i rapporti precedenti. Le librerie standard Siemens di spettri di metaboliti del modello fornite con LCModel saranno utilizzate nel set di base. I metaboliti del set di base includeranno alanina, aspartato, creatina, acido gamma-amino butirrico, glucosio, glutammina, glutammato, glicerofosfocolina, glutatione, mio-inositolo, scillo-inositolo, lattato, N-acetilaspartato, N-acetilaspartilglutammato, fosfocolina, fosfocreatina, fosfoetanolammina e taurina. Per l'affidabilità del rilevamento, saranno determinati i limiti inferiori di Cramer-Rao (CRLB): il limite superiore accettabile delle deviazioni standard stimate sarà fissato al 20%.

La post-elaborazione dei dati 31P-MRS sarà condotta utilizzando il software jMRUI (jMRUI v. 4.0, Comunità Europea) con l'algoritmo AMARES (Advanced Method for Accurate, Robust and Efficient Spectral fitting of MRS data with use of prior knowledge). Prima di adattare i dati FID (Free-induction-decay), verrà applicato un filtro di Hamming per ridurre la contaminazione del segnale dai voxel vicini, con apodizzazione dell'allargamento della linea a 10 Hz. Verranno applicate la trasformazione di Fourier, la correzione degli spostamenti di frequenza e la correzione di fase di ordine zero/primo ordine nonché la correzione della linea di base. Lo strumento di elaborazione delle immagini strutturali FSL (FMRIB Software Library, Release 4.1, University of Oxford) verrà utilizzato per tenere conto della materia grigia, della sostanza bianca e del liquido cerebrospinale (CSF), al fine di correggere gli effetti del volume parziale sulle concentrazioni dei metaboliti. La griglia MRS verrà posizionata sulle immagini in modo identico tra la linea di base e le scansioni del trattamento per ciascun partecipante. L'area del picco per ogni metabolita 31P-MRS sarà calcolata come percentuale del segnale totale di fosforo.