다발성 경화증에서 신경변성의 에너지적 기원 (ENERGYSEP)

1. 연구 정당성

1.1 에너지 조절 장애는 다발성 경화증의 신경변성의 생리병리학에서 핵심 과정입니다.

다발성 경화증(MS)에서 신경퇴행의 생리병리학에서 중요한 역할을 하는 몇 가지 메커니즘이 제안되었으며, 그 중 염증성 탈수초화, 흥분독성, 산화 스트레스 및 이온 채널 기능 장애가 있습니다. 이러한 각 메커니즘은 잠재적으로 에너지 조절 장애를 유발하는 것과 관련이 있습니다. 더욱이, 초기 신경 에너지 부전이 축삭 변성에 중요한 역할을 할 수 있다는 개념이 점점 더 인정받고 있습니다. 이러한 생리학적 조건에서 myelin sheath integrity는 활동 전위의 효율적인 도약 전도를 허용할 뿐만 아니라 정확한 양의 세포 에너지를 보장하여 신경 생존을 위한 환경을 유지하는 데 도움이 됩니다.

미엘린 파괴 및 염증에 이어 다중 적응 변화로 인해 뉴런이 일시적인 "가상 저산소증" 상태에 들어가게 됩니다. 실제로, 축삭 커버리지의 손실은 축삭을 따라 VGSC 재분배 및 NaV1.2의 재발현을 결정합니다.

또한, 탈수초화는 손상된 축삭을 따라 미토콘드리아 증식을 유도하고 나트륨/칼륨 펌프를 지원하기 위한 과잉 행동 복합체와 함께 합니다. 이러한 보상 메커니즘은 처음에는 탈수초화로 인한 전도 차단을 극복하지만, 그러한 조건에서 막간 전기화학적 구배는 증가된 에너지 수요를 희생시키면서 유지됩니다.

이 보충 에너지 수요는 "뉴런 가상 저산소증"이라고 하는 에너지 수요와 공급 사이의 불균형을 초래합니다. MS에서 에너지적 고통은 미토콘드리아 기능에 영향을 미치고 세포 구조적 변형과 관련된 염증 환경에 의해 악화됩니다. 이 에너지 기능 장애 상태는 질병의 첫 번째 단계에서 잠재적으로 가역적이지만 일정 시간이 지난 후에도 반전되지 않으면 미토콘드리아 기능 장애, 자유 라디칼 생성 및 나트륨/칼륨 ATPase 기능 장애로 특징지어지는 캐스케이드를 유도합니다. 이온 펌프 기능 장애는 Na+/Ca2+ 펌프에 의해 작동되는 칼슘 플럭스의 반전과 함께 세포간 나트륨의 축적을 유도합니다. 칼슘 세포내 유입은 결국 돌이킬 수 없는 신경 변성을 초래합니다. 따라서 생체 내에서 신경 축삭 사망을 진행하는 신경 에너지 기능 장애의 초기 단계를 식별하고 가역적 신경 변성과의 시간적 관계를 이해하는 것은 이 퇴행 과정을 되돌리고 장기적인 신경 무결성을 유지하기 위한 치료법의 개발에 필수적입니다.

1.2 이미징 에너지 조절 장애: 최신 기술

나트륨 MRI(23Na), 인 분광법(31P-MRI) 및 확산 가중 분광법(DW-MRS)과 같은 자기 공명(MR)에 기반한 지난 몇 년간의 혁신적인 기술의 최적화는 유망한 데이터 생산을 가능하게 했습니다. 이는 MS에서 에너지 조절 장애의 초기 단계의 다양한 측면을 명확히 할 수 있습니다.

23Na MRI를 사용한 여러 연구에서 다발성경화증 환자의 뇌에서 총 나트륨 농도가 증가한 것으로 나타났으며 이는 임상적 장애와 관련이 있습니다. 보다 최근에는 세포내 나트륨과 세포외 나트륨을 구분할 수 있는 "TQF(삼중 양자 필터링) 이미징"과 같은 23Na 농도를 정량화하는 보다 정교한 기술이 제안되어 에너지 조절 장애의 초기 단계에 대한 고유한 정보를 제공합니다. 23Na MRI는 상대적으로 감도가 약하기 때문에 높은 필드 MRI는 특히 TQF에 적합합니다. Matilde Inglese 교수가 이끄는 팀은 최근 MS에 7테슬라 TQF 이미징을 적용하여 재발/완화 형태의 질병(RR-MS) 환자가 건강한 지원자에 비해 세포 내 나트륨 농도가 증가했음을 보여주었습니다. 이것은 Na+ K+ ATpase 기능 장애의 결과로 23Na의 병리학적 세포내 축적을 반영합니다.

31-MRS를 통해 세포의 주요 에너지 통화인 인산크레아틴(PCr)과 아데노신 삼인산(ATP)의 뇌 농도를 직접 측정할 수 있습니다. 3T의 31P-MRS는 MS 환자가 건강한 대조군과 비교할 때 정상으로 보이는 백질에서 더 높은 PCr 수준을 나타내는 것으로 나타났습니다. 21P-MRS는 또한 베타-ATP 백분율이 RR-MS에서 더 높았고 진행성 형태에서 더 낮았다는 것을 보여주었습니다. 축삭 변성.

7T에서 31P-MRS 데이터의 성공적인 생성을 통해 중요한 기술 프로세스에 도달했습니다.

DW-MRS는 크레아틴(Cr) + PCr의 확산 특성에 대한 생체 내 측정을 제공합니다. 3T에서 DW-MRS를 사용한 최근 연구에서 조사관은 건강한 대조군과 비교하여 MS 환자의 정상적으로 보이는 백질 및 시상에서 Cr+PCr 확산성이 감소된 것을 발견했으며, 이는 뉴런 및 신경아교세포에 저장된 에너지의 감소를 반영합니다. . Cr+PCr 확산의 관찰된 감소를 두 가지 다른 가설로 설명할 수 있습니다: 특히 희소돌기아교세포에서 뉴런으로 크레아틴의 변경된 세포내 수송 또는 크레아틴 키나제 B의 변경된 기능으로 인한 감소된 PCr 소비.

전반적으로, 이러한 결과는 에너지 조절 장애와 MS의 신경-축삭 변성을 연결하는 병원성 캐스케이드의 각 측면에 대한 혁신적인 정보를 얻기 위해 이러한 다양한 기술(23Na MRI, 31PMRS 및 DW-MRS)을 결합할 수 있는 강력한 잠재력을 확인합니다.

2. 목표

2.1 주요 목표

이 프로젝트의 주요 목적은 연구 시작 시 운동 감각 영역(MSR)의 에너지 조절 장애를 반영하는 MRI 파생 매개변수와 RR-MS 및 PMS 환자에서 24개월 후 MSR의 신경변성 매개변수 사이의 관계를 탐색하는 것입니다. 23Na 정량 MRI, 31P-MRS 및 DW-MRS의 조합 및 피질 두께 측정을 통해 건강한 지원자와 비교했습니다.

2.2 보조 목표

이 연구의 두 번째 목표는 다음과 같습니다.

(i) 전체 뇌의 환자와 대조군 사이의 에너지 조절 장애의 MRI 파생 메트릭과 연구 항목의 MSR을 비교합니다.

(ii) 12개월 후 대뇌피질 수초화뿐만 아니라 연구 시작 시 에너지 조절 장애와 피질 탈수초의 MRI 파생 지표 사이의 상관 관계를 정의합니다.

(iii) 연구 시작 시점의 피질 23Na MRI와 24개월 동안 피질 부피의 진화 사이의 상관관계를 연구하기 위해.

(iv) 전체 뇌 및 MSR에서 에너지 조절 장애의 MRI 유래 지표와 초기 축삭 손상 및 축삭 돌기 밀도 사이의 상관관계를 연구하기 위해: 1) 연구 시작 시; 2) 24개월의 추적 기간 동안.

(v) 12개월 및 24개월에 MRI에서 파생된 에너지 조절 장애 메트릭과 연구 시작 시 뇌 연결성 변화 사이의 관계를 연구합니다.

(vi) 12개월 및 24개월에 연구 시작 시점에 측정된 MRI 유도 메트릭과 혈청 신경미세섬유 사이의 상관관계를 확립하기 위함.

(vii) 임상 장애 및 인지 기능 장애에 대한 에너지 조절 장애의 MRI 유도 지표의 기여도를 연구 시작 시점 및 24개월 시점에 확립하기 위함.

3. 연구 프로젝트의 개념

3.1 연구과제의 종류

이것은 24개월 동안 생리 병리학적 목적(관련 ​​건강 제품 없음)을 가진 인간에 대한 단일 중심 연구 프로젝트로, 환자의 임상 진행의 주요 병리학적 기질인 신경퇴행에서 에너지 조절 장애의 역할을 탐구하는 것을 목표로 합니다. MS와 함께. 우리의 목표는 이미징 방법과 임상, 인지 및 생물학적 테스트의 조합을 사용하여 건강한 대조군과 비교하여 MS 환자의 에너지 기능 장애와 신경 축삭 손상 사이의 관계를 조사하는 것입니다.

연구에 사용된 기술이 조영제를 주입하는 이미징 방법을 포함한다는 점을 고려할 때 Jardé Law에 따라 카테고리 1의 중재적 연구로 분류됩니다.

3.2 연구 방법론

이는 비무작위, 통제, 오픈 라벨 임상-방사선 연구입니다.

환자는 Saint-Antoine 병원의 신경과 및 Pitié-Salpêtrière 병원의 신경계 병리과에서 후속 코호트에서 선택됩니다. 그들은 상담 중에 연구에 대한 첫 번째 정보를 받게 되며 이때 정보 양식이 전달될 수 있습니다.

Pitié-Salpêtrière 병원의 CIC(Centre of Clinical Investigation) 자원봉사자 중에서 건강한 자원봉사자를 선발합니다.

모든 참가자는 Brain and Spine Institute(ICM)의 CIC인 Pitié-Salpêtrière 병원에 포함됩니다.

RR-MS(n=20) 및 진행성(PP-MS 또는 SP-MS, n=20) 환자 그룹을 연구하고 건강한 지원자 그룹(n=15)과 연령 및 성별을 일치시켜 비교합니다. (그러나 환자와 대조군 사이의 1:1 일치는 없음). 40명의 환자 샘플을 15명의 건강한 지원자 샘플과 일치시키는 선택은 다변수 선형 회귀 모델을 사용하여 평가 기준에서 그룹 간 차이를 감지하는 데 필요한 그룹당 최소 관찰 수의 계산을 기반으로 합니다.

각 환자와 건강한 지원자는 4번의 방문을 받게 됩니다.

방문 1(포함 방문) - D0: ICM(CIC/CENIR)(임상 방문 30분 + 3T MRI 65분)

• 정보, 포함/제외 기준 확인, 정보에 입각한 동의서 서명
• 신체 장애 수준을 평가하기 위한 신경학적 평가(EDSS, MRC 점수) 및 피로 테스트(MFIS, Jamar 유압 손 동력계)
• 인지 장애 수준을 평가하기 위한 신경심리학적 검사(BCAMS)
• 가임 연령의 모든 여성에 대한 임신 테스트
• 3T MRI - 환자 전용 가돌리늄 주입(투여 절차는 8.1 참조) - DW-MRS 시퀀스를 사용하여 MSR 중심의 복셀에서 tCr et NAA(N-아세틸 아스파르테이트) 확산성을 정량화하고 체적, 구조 및 기능 분석(65분)
• 신경퇴행의 생물학적 표지자로서 신경필라멘트를 찾기 위한 혈액 샘플링(4mL).

방문 2 - M1: NeuroSpin(프랑스 Gif-sur-Yvette, Saclay 소재 CEA 센터)(120분)

• 가임 연령의 모든 여성을 위한 소변 임신 검사
• 전체 뇌 23Na MRI 및 나트륨, ATP 및 PCr 정량화를 위한 MSR 복셀 중심의 31P MRS를 포함한 7T MRI(1시간 40분)

방문 3 - M12: ICM(CIC/CENIR)(15분 임상 방문 + 65분 3 T MRI)

• 신체 장애 수준을 평가하기 위한 신경학적 평가(EDSS, MRC 점수) 및 피로 테스트(MFIS, Jamar 유압 손 동력계)
• 가임 연령의 모든 여성에 대한 임신 테스트
• 3T MRI - V1과 동일한 프로토콜 사용 - 환자 전용 가돌리늄 주입(투여 절차에 대해서는 8.1 참조) - DW-MRS 시퀀스를 사용하여 MSR 중심의 복셀에서 tCr et NAA(N-아세틸 아스파르테이트) 확산성을 정량화합니다. 체적, 구조 및 기능 분석을 위한 시퀀스 포함(65분)
• 신경퇴행의 생물학적 표지자로서 신경필라멘트를 찾기 위한 혈액 샘플링(4mL).

방문 4 - M24: ICM(CIC/CENIR)(임상 방문 30분 + 3T MRI 65분)

• 신체 장애 수준을 평가하기 위한 신경학적 평가(EDSS, MRC 점수) 및 피로 테스트(MFIS, Jamar 유압 손 동력계)
• 인지 장애 수준을 평가하기 위한 신경심리학적 검사(BCAMS)
• 가임 연령의 모든 여성에 대한 임신 테스트
• 3T MRI - V1과 동일한 프로토콜 사용 - 환자 전용 가돌리늄 주입(투여 절차에 대해서는 8.1 참조) - DW-MRS 시퀀스를 사용하여 MSR 중심의 복셀에서 tCr et NAA(N-아세틸 아스파르테이트) 확산성을 정량화합니다. 체적, 구조 및 기능 분석을 위한 시퀀스 포함(65분)
• 신경퇴행의 생물학적 표지자로서 신경필라멘트를 찾기 위한 혈액 샘플링(4mL).