生体腎ドナー、レシピエント、および健康対照者の将来コホートにおけるマルチパラメトリック MRI: 腎機能、線維症、老化のマーカーとの相関 (MpRenal)

腎線維症の発症はさまざまな腎疾患の特徴的なエンドポイントであり、腎臓の有害な転帰を個別に予測します。 (1-3) 1 年後の同種腎移植失敗の最も一般的な原因は、間質性線維症と尿細管萎縮を特徴とする慢性同種移植片腎症です。 (4) 現在、腎線維症を定量化するためのゴールドスタンダードであり唯一の方法は、腎生検を行うことです。 合併症のリスクは比較的低いですが、この手順は侵襲的であるため、臨床現場での繰り返しの評価への使用は制限されています。 さらに、通常は腎皮質のみがサンプリングされ、得られる組織の量が微量であるため、サンプリングの偏りの問題があり、腎線維症全体に関する情報は限られています。 推定糸球体濾過率 (eGFR) は腎機能のモニタリングに広く使用されていますが、同種移植片の線維症の検出には鈍感です。 (5)

疫学データは、生体腎臓ドナー（LKD）は、対応する非ドナーと比較して、末期腎疾患のリスクが高いことを示唆しています。 (6,7) 提供前の腎機能の低下と年齢の上昇により、リスクが強調されます。 最近の前向き研究では、腎皮質容積が LKD の 1 年後の腎転帰を予測しました。 (8)

近年、腎臓磁気共鳴画像法（MRI）技術が急速に発展し、腎臓全体の形態、微細構造、血行力学、酸素化、水の拡散の評価が可能になりました。 (9,10) マルチパラメトリック MRI (mpMRI) は、単一スキャン セッションでのさまざまな生物物理組織特性に敏感ないくつかの MRI ベースの測定値の組み合わせを指します。 得られた情報は、腎機能と形態のいくつかの側面を特徴付ける手段を提供する可能性があります。 (11)

臨床応用に最も期待できる MRI ベースの測定法は、縦緩和時間 (T1)、拡散強調画像法 (DWI)、血中酸素濃度依存性画像法 (BOLD)、および動脈スピン標識法 (ASL) です。 (12) Buchanan らによる横断研究では、慢性腎臓病患者 (n=22) と健康なボランティア (n=22) が MRI ベースの測定と腎生検で評価されました。 MRI ベースの測定は再現性があり、腎機能を測定するために現在使用されている方法と相関していました。 (13) 腎線維症の程度が低い人と高い人では、T1 マッピング、見かけの拡散係数 (ADC)、および ASL に有意差が見つかりました。 Berchtoldらによる横断研究では、 (n = 164) 皮質髄質 ADC の差は、自然腎臓と同種移植片の両方において腎線維症と高度に相関し、独立して関連していました。 (14) 同じ著者による最近の前向き研究では、皮質髄質 ADC の違いが、移植レシピエントおよび CKD 患者における腎機能低下と透析開始を予測するものでした。 杉山らの研究では、低BOLDによって決定される酸素化の低下が慢性腎臓病の進行速度を予測した。 (15) 興味深いことに、Berchtold らは、拡散ベースの MRI 測定により、推定糸球体濾過率の明らかな変化の前に同種移植片の線維症の増加が検出されたことを発見しました。 (16)

腎臓の mpMRI を臨床現場で利用できるようになる前に、より大規模な証拠基盤を開発する必要があります。 これまで、MRI ベースの手段を採用した臨床研究は、ほとんどが横断的なものでした。 これまでのところ、生体腎ドナー（LKD）および腎移植レシピエントを対象とした研究はわずかしか行われていない。 我々の知る限り、反復的なmpMRI、腎生検、DTPAクリアランスによる糸球体濾過率の正確な測定などの長期追跡調査を行った研究は行われていない。 腎機能と線維症を定量化するために現在使用されているゴールドスタンダード方法と関連して、MRI ベースの測定値が時間の経過とともにどのように変化するかを確立するには、繰り返し画像化する必要があります。 (17)

p16INK4a 経路の活性化による腎臓老化の加速は、細胞老化を引き起こし、腎線維症の発症に関与しています。 (18) 老化細胞は不可逆的な増殖停止を特徴とし、炎症促進性および線維化促進性の老化関連分泌表現型 (SASP) を発現します。 (19) この生化学的フットプリントは免疫組織化学によって検出でき、慢性腎臓病および腎移植における腎線維症を予測できる可能性があります。 (20)

血清ウロモジュリン (sUmod) と尿中上皮成長因子 (uEGF) は尿細管に由来し、機能的なネフロン量を反映している可能性があり、腎機能の低下と線維化に関連しています。 (21-24)

当初、老化防止遺伝子として知られていた Klotho は、近位尿細管と遠位尿細管の細胞表面膜に発現しています。 可溶性クロトーのレベルの低下は慢性腎臓病に伴い、腎線維症の発症に関連しています。 (25,26)

この前向き追跡研究の全体的な目的は、腎機能のモニタリングおよび腎同種移植片における線維症の発生の検出における、反復的な mpMRI とバイオマーカーの有用性を調査することです。 腎臓の老化と線維化の MRI ベースの測定とバイオマーカーは、LKD、レシピエント、および健康な対照のコホートにおける腎機能と線維化を特徴付け、定量化するための現在のゴールドスタンダード方法と比較されます。

これは探索的研究です。 1 回のスキャンで実行される複数の MRI ベースの測定から構成される、新規かつ標準化されていない MRI パッチが利用されます。 この方法の精度と分散の推定値を知らせる具体的なデータは入手できません。 したがって、検出力とサンプル サイズの計算は実行が困難です。 さらに、MRI に基づく測定値と線維症の関係に関する公表データは、線維症を組織学的に定量化するために使用される方法および線維症の閾値に関して不均一です。

主な関心事である同種腎移植片における線維症の有病率は、ベースラインから最終来院まで増加すると予想されます。 以前の研究に基づいて、腎同種移植片の 40 ～ 50 % が 2 年後にかなりのレベルの線維化を示すと予想されます (27,28)。 しかし、最適化された免疫抑制療法により、同種移植片の現在の線維症レベルが以前よりも低い可能性があります。

いくつかの電力計算が実行されました。 エフェクトサイズは、さまざまなレベルの線維症を持つ患者における ASL 値と ADC 値の差と分散に関する以前に公開されたデータに基づいています。 検出力が 0.8、アルファが 0.05 であるため、サンプル サイズ n = 32 が 40% のしきい値で線維症を検出するのに十分であると推定されます。

対象期間中、LKD およびオールボー大学病院およびオーフス大学病院からのレシピエントは、研究への参加が提案されます。 現在、毎年約 30 ～ 35 組の生体ドナーが移植されています。 2 年間の対象期間中に、40 人の生体ドナーとレシピエントを対象とすることを目指しています。 20％の脱落が予想されるため、32人の生体ドナーとレシピエントが研究を完了すると予想されている。

マルチパラメトリック MRI mpMRI は、参加病院の画像診断部門の標準操作手順に従って実行されます。

mpMRI スキャン プロトコルは 3 テスラ MRI スキャナー (General Electrics (GE) Healthcare) で実行され、次の MRI 対策が含まれます。

• 構造的 T2 および/または T1 強調腎臓 MRI (体積測定用)
• b 値 0、10、20、30、40、50、70、100、200、300、400、500、800 s/mm2 の拡散強調イメージング (DWI)
• T1 および T2 マッピング
• T2 を使用した大胆な MRI*
• ASL灌流
• 非造影磁気共鳴血管造影
• 腎動脈の定量的な流量測定

スキャン時間は約 60 分です。 この間、参​​加者は仰臥位でじっと横たわっている必要があります。 参加者はスキャン前に 3 時間絶食する必要があり、1 リットルの水を飲むように指示されます。

MRI データの後処理は、市販のソフトウェアと、オールボー・オーフス大学病院およびオーフス大学と協力して社内で開発された分析ソフトウェアを利用して行われます。

99mTc-DTPA クリアランスは、GFR を正確に測定する方法です。 DTPA 認可は、参加病院の画像診断部門の標準操作手順に従って実行されます。

同種移植片生検 生検は、18G 針を使用して取得し、リン酸緩衝化 4% ホルムアルデヒドで固定し、パラフィンに包埋し、ヘマトキシリンおよびエオシン、過ヨウ素酸シッフ、およびマッソントリクロームで染色します。

定量的組織学的評価は、事前の電動ステージを備えたオリンパス BX50 光学顕微鏡 (オリンパス デンマーク、デンマーク、バレラップ)、および市販の newCAST ソフトウェアを備えた PC に接続されたオリンパス DP70 デジタル カメラ (Visiopharm、デンマーク、ホースホルム) を使用して生検を評価するために使用されます。 ）。

線維症の程度は、x4 レンズ (NA 0.13) を使用してマッソントリクローム染色切片全体に散在するテストポイント (約 100) を体系的に評価することによって定量化されます (29)。

さらに、生検では、腎臓の老化と線維化のマーカーが評価されます。

• p16INK4a経路の活性化
• クロトー
• 腎臓の老化と線維化の追加マーカー

血液および尿サンプル ヘモグロビン、ヘマトクリット、白血球、血小板、CRP、クレアチニン、eGFR、尿素、ナトリウム、カリウム、総リン酸塩、重炭酸塩、イオン化カルシウム、総マグネシウム、インタクト PTH、アルカリホスファターゼ、グルコース、可溶性 klotho および sUmod。

スポット尿サンプルは、u-アルブミン/クレアチニン比、グルコース、白血球、亜硝酸塩、血液およびuEGFの測定に使用されます。

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