살아있는 신장 기증자, 수혜자 및 건강한 대조군의 전향적 코호트에서의 다중 매개변수 MRI: 신장 기능, 섬유증 및 노화 지표와의 상관관계 (MpRenal)

신장 섬유증의 발생은 다양한 신장 질환의 특징적인 종말점이며 불리한 신장 결과를 독립적으로 예측합니다. (1-3) 1년 후 신장 동종이식 실패의 가장 흔한 원인은 간질성 섬유증과 세뇨관 위축을 특징으로 하는 만성 동종이식 신장병증이다. (4) 현재 신장 섬유증을 정량화하는 최적의 표준이자 유일한 방법은 신장 생검을 수행하는 것입니다. 합병증의 위험은 상대적으로 낮지만 절차는 침습적이므로 임상 환경에서 반복 평가에 사용하는 것이 제한됩니다. 또한, 일반적으로 신장 피질만 샘플링되고 획득된 조직의 양이 매우 적기 때문에 샘플링 편향 문제가 있으며 전체 신장 섬유증에 대한 정보가 제한됩니다. eGFR(예상 사구체 여과율)은 신장 기능을 모니터링하는 데 널리 사용되지만 동종이식편 섬유증을 감지하는 데는 둔감합니다. (5)

역학 데이터에 따르면 살아있는 신장 기증자(LKD)는 일치하지 않는 기증자에 비해 말기 신장 질환의 위험이 더 높습니다. (6,7) 기증 전 신장 기능이 낮고 연령이 높을수록 위험이 더욱 커집니다. 최근 전향적 연구에서 신장 피질 부피는 LKD에서 1년 후 신장 결과를 예측했습니다. (8)

최근 몇 년 동안 신장 자기공명영상(MRI) 기술이 급속히 발전하여 전체 신장 형태, 미세 구조, 혈역학, 산소화 및 물 확산을 평가할 수 있게 되었습니다. (9,10) 다중 매개변수 MRI(mpMRI)는 단일 스캔 세션에서 다양한 생물물리학적 조직 특성에 민감한 여러 MRI 기반 측정값의 조합을 의미합니다. 얻은 정보는 신장 기능과 형태의 여러 측면을 특성화하는 수단을 제공할 수 있습니다. (11)

임상 적용에 대한 가장 큰 가능성을 보여주는 MRI 기반 측정은 종방향 이완 시간(T1), 확산 가중 영상(DWI), 혈중 산소 수준 의존 영상(bold) 및 동맥 스핀 라벨링(ASL)입니다. (12) Buchanan 등의 단면 연구에서 만성 신장 질환 환자(n=22)와 건강한 지원자(n=22)를 MRI 기반 측정 및 신장 생검으로 평가했습니다. MRI 기반 측정은 재현 가능했으며 현재 신장 기능 측정에 사용되는 방법과 상관 관계가 있었습니다. (13) 신장 섬유증 정도가 낮은 사람과 높은 사람의 T1 매핑, 겉보기 확산 계수(ADC) 및 ASL에서 유의미한 차이가 발견되었습니다. Berchtold et al.의 단면 연구에서. (n = 164) 피질수질 ADC 차이는 원래 신장과 동종이식 모두에서 신장 섬유증과 높은 상관관계가 있었고 독립적으로 연관되어 있었습니다. (14) 동일한 저자의 최근 전향적 연구에서 피질수질 ADC 차이는 이식 수혜자와 CKD 환자의 신장 기능 저하 및 투석 시작을 예측했습니다. Sugiyama et al.의 연구에서 낮은 bold에 의해 결정된 산소 공급 감소는 만성 신장 질환의 진행 속도를 예측했습니다. (15) 흥미롭게도 Berchtold 등은 확산 기반 MRI 측정에서 추정 사구체 여과율의 명백한 변화가 나타나기 전에 동종이식 섬유증의 증가를 감지했음을 발견했습니다. (16)

신장의 mpMRI를 임상 환경에서 활용하기 전에 더 큰 증거 기반을 개발할 필요가 있습니다. 현재까지 MRI 기반 측정을 사용한 임상 연구는 대부분 단면적이었습니다. 지금까지 살아있는 신장 기증자(LKD)와 신장 이식 수혜자에 대한 연구는 거의 수행되지 않았습니다. 우리가 아는 한, 반복적인 mpMRI, 신장 생검 및 DTPA 제거를 통한 사구체 여과율의 정확한 측정을 포함한 장기 추적 관찰에 대한 연구는 수행되지 않았습니다. 신장 기능 및 섬유증을 정량화하기 위해 현재 사용되는 표준 방법과 관련하여 MRI 기반 측정이 시간에 따라 어떻게 변화하는지 확인하려면 반복적인 영상 촬영이 필요합니다. (17)

세포 노화로 이어지는 p16INK4a 경로 활성화를 통한 신장 노화 촉진은 신장 섬유증의 발생에 관여합니다. (18) 노화 세포는 비가역적인 성장 정지를 특징으로 하며 염증 유발 및 섬유증 유발 노화 관련 분비 표현형(SASP)을 발현합니다. (19) 이러한 생화학적 발자국은 면역조직화학으로 검출할 수 있으며 만성 신장 질환 및 신장 이식에서 신장 섬유증을 예측할 수 있습니다. (20)

혈청 유로모듈린(sUmod)과 요로 표피 성장 인자(uEGF)는 신장 세뇨관에서 유래하며 기능성 네프론 질량을 반영할 수 있으며 신장 기능 저하 및 섬유증과 관련이 있습니다. (21-24)

원래 노화 방지 유전자로 알려진 Klotho는 근위세뇨관과 원위세뇨관의 세포 표면막에 발현됩니다. 가용성 클로토의 수준 감소는 만성 신장 질환을 동반하며 신장 섬유증 발병과 관련이 있습니다. (25,26)

이 전향적 후속 연구의 전반적인 목표는 신장 기능을 모니터링하고 신장 동종이식편에서 섬유증의 진행을 감지하는 데 반복 mpMRI 및 바이오마커의 유용성을 조사하는 것입니다. 신장 노화 및 섬유증의 MRI 기반 측정 및 바이오마커는 LKD, 수혜자 및 건강한 대조군 집단에서 신장 기능 및 섬유증을 특성화하고 정량화하기 위한 현재의 표준 방법과 비교됩니다.

이것은 탐색적 연구이다. 단일 스캔으로 수행되는 여러 MRI 기반 측정으로 구성된 새롭고 표준화되지 않은 MRI 패치가 활용됩니다. 이 방법의 정확도 및 분산 추정치를 알려주는 특정 데이터는 제공되지 않습니다. 따라서 검정력과 표본 크기를 계산하는 것은 어렵습니다. 또한, MRI 기반 측정과 섬유증 사이의 관계에 대해 발표된 데이터는 섬유증을 조직학적으로 정량화하는 데 사용되는 방법과 섬유증에 대한 임계값과 관련하여 이질적입니다.

주요 관심사인 신장 동종이식편의 섬유증 유병률은 기준 시점부터 최종 방문까지 증가할 것으로 예상됩니다. 이전 연구에 기초하여 우리는 신장 동종이식편의 40-50%가 2년 후에 상당한 수준의 섬유증을 가질 것으로 예상합니다(27,28). 그러나 동종이식편의 현재 수준의 섬유증은 최적화된 면역억제 요법으로 인해 이전보다 낮을 가능성이 있습니다.

여러 전력 계산이 수행되었습니다. 효과 크기는 다양한 수준의 섬유증이 있는 환자의 ASL 및 ADC 값의 차이와 분산에 대해 이전에 발표된 데이터를 기반으로 했습니다. 0.8의 검정력과 0.05의 알파를 사용하여 표본 크기 n = 32가 40%의 임계값에서 섬유증을 감지하는 데 적합할 것으로 추정합니다.

포함 기간 동안 LKD와 Aalborg- 및 Aarhus 대학 병원의 수혜자는 연구에 참여할 것을 제안받을 것입니다. 현재 매년 약 30~35쌍의 생체 기증자가 이식되고 있습니다. 2년의 포함 기간 동안 40명의 생존 기증자와 수혜자를 포함하는 것을 목표로 합니다. 20%의 예상 탈락으로 32명의 생존 기증자와 수혜자가 연구를 완료할 것으로 예상됩니다.

다중 매개변수 MRI mpMRI는 참여 병원 진단영상학과의 표준 운영 절차에 따라 수행됩니다.

mpMRI 스캔 프로토콜은 3 Tesla MRI 스캐너(General Electrics (GE) Healthcare)에서 수행되며 다음 MRI 측정값을 포함합니다.

• 구조적 T2 및/또는 T1 강조 신장 MRI(체적 측정용)
• b 값이 0, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 200, 300, 400, 500, 800 s/mm2인 확산 가중 영상(DWI)
• T1 및 T2 매핑
• T2를 사용한 대담한 MRI*
• ASL 관류
• 비조영 자기공명혈관조영술
• 신장 동맥의 정량적 흐름 측정

스캔 시간은 약 60분입니다. 이 시간 동안 참가자는 앙와위 자세로 누워 있어야 합니다. 참가자는 스캔 전 3시간 동안 금식해야 하며 1L의 물을 마시도록 지시받습니다.

MRI 데이터의 후처리는 Aalborg 및 Aarhus University Hospital 및 Aarhus 대학과 협력하여 자체 개발한 상용 소프트웨어 및 분석 소프트웨어의 도움으로 수행됩니다.

99mTc-DTPA 클리어런스는 GFR을 정확하게 측정하는 방법입니다. DTPA 허가는 참여 병원의 진단 영상 부서에서 표준 운영 절차에 따라 수행됩니다.

동종이식 생검 생검은 18G 바늘을 사용하여 채취하고 인산염 완충 4% 포름알데히드에 고정한 후 파라핀에 포매하고 헤마톡실린 및 에오신, 과요오드산-Schiff 및 Masson 삼색으로 염색합니다.

정량적 조직학적 평가는 이전 전동 스테이지가 장착된 Olympus BX50 광학 현미경(Olympus 덴마크, 덴마크 Ballerup), 그리고 상업적으로 이용 가능한 newCAST 소프트웨어(Visiopharm, Hørsholm, 덴마크)가 있는 PC에 연결된 Olympus DP70 디지털 카메라를 사용하여 생검을 평가하는 데 사용됩니다. ).

섬유증의 정도는 x4 렌즈(NA 0.13)(29)를 사용하여 Masson 삼색 염색 부분에 분산된 테스트 지점(약 100)을 체계적으로 평가하여 정량화됩니다.

또한 신장 노화 및 섬유증 지표에 대해 생검을 평가합니다.

• p16INK4a 경로 활성화
• 클로토
• 신장 노화 및 섬유증의 추가 지표

혈액 및 소변 샘플 헤모글로빈, 적혈구 용적률, 백혈구, 혈소판, CRP, 크레아티닌, eGFR, 요소, 나트륨, 칼륨, 총 인산염, 중탄산염, 이온화 ​​칼슘, 총 마그네슘, 손상되지 않은 PTH, 알칼리성 포스파타제, 포도당, 가용성 클로토 및 sUmod.

즉석 소변 샘플은 u-알부민/크레아티닌 비율, 포도당, 백혈구, 아질산염, 혈액 및 uEGF를 결정하는 데 사용됩니다.

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