MRI multiparametrica in una coorte potenziale di donatori di rene viventi, riceventi e controlli sani: correlazioni con marcatori di funzionalità renale, fibrosi e invecchiamento (MpRenal)

Lo sviluppo della fibrosi renale è un punto finale caratteristico di varie malattie renali e predice in modo indipendente esiti renali avversi. (1-3) La causa più comune di fallimento dell'allotrapianto dopo 1 anno è la nefropatia cronica da allotrapianto, caratterizzata da fibrosi interstiziale e atrofia tubulare. (4) Attualmente il gold standard e l'unico metodo per quantificare la fibrosi renale è l'esecuzione di una biopsia renale. Sebbene il rischio di complicanze sia relativamente basso, la procedura è invasiva, il che ne limita l’uso per valutazioni ripetute in ambito clinico. Inoltre, poiché di solito viene campionata solo la corteccia renale e a causa della minuscola quantità di tessuto ottenuto, vi sono problemi di errori di campionamento e le informazioni sulla fibrosi renale totale sono limitate. La velocità di filtrazione glomerulare stimata (eGFR) è ampiamente utilizzata per monitorare la funzione renale ma non è sensibile per rilevare la fibrosi dell'allotrapianto. (5)

I dati epidemiologici suggeriscono che i donatori viventi di rene (LKD) corrono un rischio maggiore di malattia renale allo stadio terminale rispetto ai non donatori abbinati. (6,7) Una minore funzionalità renale predonante e un'età più elevata accentuano il rischio. In un recente studio prospettico, il volume della corteccia renale ha predetto l’esito renale dopo 1 anno nella LKD. (8)

Negli ultimi anni si è verificato un rapido sviluppo delle tecniche di risonanza magnetica renale (MRI), che consentono la valutazione della morfologia renale totale, della microstruttura, dell'emodinamica, dell'ossigenazione e della diffusione dell'acqua. (9,10) La MRI multiparametrica (mpMRI) si riferisce alla combinazione di diverse misure basate sulla MRI sensibili a diverse proprietà biofisiche del tessuto in un'unica sessione di scansione. Le informazioni ottenute potrebbero fornire uno strumento per caratterizzare diversi aspetti della funzione e della morfologia renale. (11)

Le misure basate sulla risonanza magnetica che mostrano la maggiore promessa per l'applicazione clinica sono il tempo di rilassamento longitudinale (T1), l'imaging pesato in diffusione (DWI), l'imaging dipendente dal livello di ossigeno nel sangue (BOLD) e l'etichettatura dello spin arterioso (ASL). (12) In uno studio trasversale di Buchanan et al, pazienti con malattia renale cronica (n=22) e volontari sani (n=22) sono stati valutati con misurazioni basate sulla risonanza magnetica e biopsia renale. Le misure basate sulla risonanza magnetica erano riproducibili e correlate con i metodi attualmente utilizzati per misurare la funzionalità renale. (13) Sono state riscontrate differenze significative nella mappatura T1, nel coefficiente di diffusione apparente (ADC) e nell'ASL in persone con gradi bassi e alti di fibrosi renale. In uno studio trasversale di Berchtold et al. (n = 164) la differenza dell'ADC corticomidollare era altamente correlata e associata indipendentemente alla fibrosi renale sia nei reni nativi che negli allotrapianti. (14) In uno studio prospettico più recente dello stesso autore, la differenza dell'ADC corticomidollare era predittiva del declino della funzionalità renale e dell'inizio della dialisi nei riceventi di trapianto e nei pazienti con insufficienza renale cronica. In uno studio di Sugiyama et al., la ridotta ossigenazione determinata da un BOLD basso ha predetto il tasso di progressione della malattia renale cronica. (15) È interessante notare che Berchtold et al hanno scoperto che le misurazioni MRI basate sulla diffusione hanno rilevato un aumento della fibrosi dell'allotrapianto prima di cambiamenti evidenti nella velocità di filtrazione glomerulare stimata. (16)

Prima che la mpMRI dei reni possa essere utilizzata in ambito clinico, è necessario lo sviluppo di una base di prove più ampia. Ad oggi gli studi clinici che utilizzano misure basate sulla risonanza magnetica sono stati per lo più trasversali. Finora sono stati condotti solo pochi studi su donatori di rene viventi (LKD) e riceventi trapianti renali. Per quanto a nostra conoscenza, non sono stati condotti studi con follow-up a lungo termine comprendenti ripetute mpMRI, biopsie renali e misurazioni accurate della velocità di filtrazione glomerulare con clearance del DTPA. L’imaging ripetuto è necessario per stabilire come le misure basate sulla risonanza magnetica cambiano nel tempo in associazione con i metodi gold standard attualmente utilizzati per quantificare la funzione renale e la fibrosi. (17)

L’invecchiamento renale accelerato attraverso l’attivazione della via p16INK4a, che porta alla senescenza cellulare, è coinvolto nello sviluppo della fibrosi renale. (18) Le cellule senescenti sono caratterizzate da un arresto irreversibile della crescita ed esprimono un fenotipo secretivo associato senescente pro-infiammatorio e pro-fibrotico (SASP). (19) Questa impronta biochimica può essere rilevata mediante immunoistochimica e può essere predittiva della fibrosi renale nella malattia renale cronica e nel trapianto renale. (20)

L'uromodulina sierica (sUmod) e il fattore di crescita epidermico urinario (uEGF) hanno origine dai tubuli renali e possono riflettere la massa funzionale del nefrone e sono associati al declino della funzionalità renale e alla fibrosi. (21-24)

Klotho, inizialmente noto come gene anti-invecchiamento, è espresso sulle membrane della superficie cellulare dei tubuli prossimali e distali. Livelli decrescenti di klotho solubile accompagnano la malattia renale cronica e sono stati collegati allo sviluppo della fibrosi renale. (25,26)

Lo scopo generale di questo studio prospettico di follow-up è quello di indagare l'utilità di ripetute mpMRI e biomarcatori nel monitoraggio della funzione renale e per rilevare lo sviluppo di fibrosi negli allotrapianti renali. Le misure basate sulla risonanza magnetica e i biomarcatori dell'invecchiamento renale e della fibrosi saranno confrontati con gli attuali metodi gold standard per caratterizzare e quantificare la funzione renale e la fibrosi in una coorte di LKD, riceventi e controlli sani.

Questo è uno studio esplorativo. Verrà utilizzato un patch MRI nuovo e non standardizzato costituito da più misure basate sulla MRI eseguite in un'unica scansione. Non sono disponibili dati specifici per fornire stime di accuratezza e varianza per questo metodo. I calcoli della potenza e della dimensione del campione sono quindi difficili da eseguire. Inoltre, i dati pubblicati sulle relazioni tra misure basate sulla risonanza magnetica e fibrosi sono eterogenei per quanto riguarda i metodi utilizzati per quantificare istologicamente la fibrosi e le soglie per la fibrosi.

Si prevede che la prevalenza della fibrosi negli allotrapianti renali, che è di primario interesse, aumenterà dal basale alla visita finale. Sulla base del lavoro precedente ci aspettiamo che il 40-50% degli allotrapianti renali presenterà livelli significativi di fibrosi dopo 2 anni (27,28). È tuttavia possibile che gli attuali livelli di fibrosi negli allotrapianti siano inferiori rispetto a quelli precedenti a causa di regimi immunosoppressivi ottimizzati.

Sono stati eseguiti diversi calcoli di potenza. Le dimensioni degli effetti si basano su dati precedentemente pubblicati sulla differenza e sulla varianza dei valori ASL e ADC in pazienti con diversi livelli di fibrosi. Con una potenza di 0,8 e un alfa di 0,05 stimiamo che una dimensione del campione n = 32 sarà adeguata per rilevare la fibrosi ad una soglia del 40%.

Durante il periodo di inclusione verrà offerta a LKD e ai destinatari dell'ospedale universitario di Aalborg e Aarhus la partecipazione allo studio. Attualmente vengono trapiantate annualmente circa 30-35 coppie di donatori viventi. Durante il periodo di inclusione di 2 anni, miriamo a includere 40 donatori e riceventi viventi. Con un abbandono previsto del 20% si prevede che 32 donatori viventi e riceventi completeranno lo studio.

MRI multiparametrica mpMRI sarà eseguita secondo la procedura operativa standard nel Dipartimento di Diagnostica per immagini degli ospedali partecipanti.

Il protocollo di scansione mpMRI verrà eseguito su uno scanner MRI da 3 Tesla (General Electrics (GE) Healthcare) e include le seguenti misure MRI:

• MRI renale strutturale pesata in T2 e/o T1 (per misurazioni volumetriche)
• Imaging pesato in diffusione (DWI) con valori b 0, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 200, 300, 400, 500, 800 s/mm2
• Mappatura T1 e T2
• RM BOLD con T2*
• Perfusione ASL
• Angiografia con risonanza magnetica senza contrasto
• Misurazioni quantitative del flusso nelle arterie renali

Il tempo di scansione è di circa 60 minuti. Durante questo periodo ai partecipanti verrà richiesto di rimanere fermi in posizione supina. Ai partecipanti verrà richiesto di digiunare per 3 ore prima della scansione e verrà chiesto di bere 1 l di acqua.

La postelaborazione dei dati MRI verrà effettuata con l'ausilio di software disponibile in commercio e software di analisi sviluppato internamente in collaborazione con l'ospedale universitario di Aalborg e Aarhus e l'università di Aarhus.

La clearance del 99mTc-DTPA è un metodo per misurare con precisione la GFR. L'autorizzazione al DTPA verrà eseguita secondo la procedura operativa standard presso i Dipartimenti di Diagnostica per Immagini degli ospedali partecipanti.

Biopsia dell'allotrapianto Le biopsie saranno ottenute utilizzando un ago 18G e fissate in formaldeide al 4% tamponata con fosfato e incluse in paraffina e colorate con ematossilina ed eosina, acido periodico-Schiff e tricromo di Masson.

La valutazione istologica quantitativa verrà utilizzata per valutare le biopsie utilizzando un microscopio ottico Olympus BX50 (Olympus Denmark, Ballerup, Danimarca) dotato di un tavolino precedentemente motorizzato e una fotocamera digitale Olympus DP70 interfacciata a un PC con il software newCAST disponibile in commercio (Visiopharm, Hørsholm, Danimarca ).

L'entità della fibrosi sarà quantificata mediante valutazione sistematica di punti test sparsi (≈100) attraverso le sezioni colorate in tricromia di Masson utilizzando una lente x4 (NA 0,13) (29).

Inoltre, le biopsie verranno valutate per i marcatori di invecchiamento renale e fibrosi:

• Attivazione della via p16INK4a
• klotho
• ulteriori marcatori di invecchiamento renale e fibrosi

Campioni di sangue e urina Emoglobina, ematocrito, leucociti, piastrine, CRP, creatinina, eGFR, urea, sodio, potassio, fosfato totale, bicarbonato, calcio ionizzato, magnesio totale, PTH intatto, fosfatasi alcalina, glucosio, klotho solubile e sUmod.

Verrà utilizzato un campione di urina per la determinazione del rapporto u-albumina/creatinina, glucosio, leucociti, nitriti, sangue e uEGF.

Riferimenti

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