Triglyserideffekter på blodstrømmen i den menneskelige hjernen

Oversikt: Høyfett fôring (HFF) er en risikofaktor for AD, men denne risikofaktoren er modulert av APOE-genotype. Akutte måltidsstudier inkludert lipidtoleransetester blir i økende grad brukt for å forstå mekanismer som kostholdet påvirker sykdomsprosesser med. Etterforskere har konsekvent vist at E4-bærere reagerer ulikt på HFF ved akutte måltidsutfordringer; denne studien vil videre utforske dette fenomenet hos eldre voksne ved å vurdere cerebral blodstrøm (CBF), gitt dens tette kobling til hjernemetabolisme. Her foreslår etterforskere å bruke arteriell spinnmerking (ASL) MR da denne ikke-invasive avbildningsteknikken kan oppdage små endringer i global og regional CBF, og akutt ∆CBF som respons på næringsstoffer er blitt demonstrert hos mennesker. Med dette prosjektet vil etterforskere bestemme det mest optimale tidspunktet for påvisning av post-lipid ∆CBF, samt bestemme hvilke områder av hjernen som reagerer på HFF. Så vidt vi vet, vil denne studien være den første som vurderer ∆CBF ved bruk av ASL; disse pilotdataene vil da hjelpe med fremtidige søknader om tilskudd på dette området.

Spesifikke mål: 1. For å bestemme hvilket tidspunkt (1, 2 eller 3 timer) som produserer den mest robuste ∆CBF etter inntak av en lipiddrikk hos 30 eldre voksne. 2. For å bestemme hvilke områder av hjernen som reagerer på HFF.

Metoder: Deltakere: Alle studieprosedyrer vil bli sendt til UW Institutional Review Board for godkjenning. Etterforskere opprettholder en database med ~40-50 deltakere fra Måltids- og minnestudien som allerede har samtykket i å bli kontaktet for fremtidige studier; etterforskere vil rekruttere 30 deltakere. Inkluderingskriterier er som følger: 55 år og eldre, i stand til å lese og forstå engelsk, i stand til å gi informert samtykke, og i stand til å gjennomgå MR og innta meieriprodukter. Alle interesserte deltakere vil gjennomgå telefonscreening for å sikre at de oppfyller inkluderingskriteriene. Hvis de oppfyller kriteriene, vil de få tilsendt et påminnelsesbrev som instruerer dem om å faste kvelden før. De vil også motta en kopi av samtykkeskjemaet for å se over, og et sykehistorieskjema å fylle ut, inkludert en MR-sikkerhetssjekkliste som spør dem om tidligere operasjoner og om de har metall i kroppen.

Studiebesøk: Deltakerne vil faste natten før (12 timer før besøkstiden); medisiner og vann er ok. De vil ankomme South Lake Union-anlegget mellom kl. 8 og 10. De vil gjennomgå informert samtykke i et stille rom fra studieteamet (enten PI eller studiekoordinator) og gis mange muligheter til å stille spørsmål. Hvis de velger å ikke melde seg på studiet, vil de bli skrevet ut fra enheten og parkering eller transport refunderes. Som en del av samtykkeprosessen vil etterforskerne be deltakerne om å gi valgfri skriftlig tillatelse på samtykkeskjemaet til å frigi APOE-genotypen sin fra Meal and Memory Study, eller annen Alzheimers forskningsstudie de kan ha deltatt i. Etterforskere vil ikke avsløre denne genotypen til noen utenfor studieteamet, inkludert deltakeren.

Hvis deltakeren melder seg på studien og signerer et samtykkeskjema og et forsknings-HIPAA-skjema, vil protokollen begynne. Vital vil bli vurdert av studieteamet, inkludert blodtrykk, hjertefrekvens og høyde/vekt og BMI-beregning. Deltakeren vil bli eskortert til MR-maskinen av studieteamet, som også vil bringe ned lipiddrikken i en kjøler. En MR-tekniker med erfaring med forsknings-MR-prosedyrer vil utføre MR-delen. Først kjøres en 15-minutters ASL-protokoll, deretter vil deltakeren få den tunge kremen (100 ml, eller i underkant av en halv kopp, som inneholder 370 kalorier, 40,4 gram totalt fett, 23,6 gram mettet fett). Etterforskere vil oppfordre deltakeren til å drikke produktet i løpet av 5 minutter. Deltakerne vil deretter gjennomgå ytterligere 3 15-minutters skanninger 1, 2 og 3 timer etter drinken. Det er mulig at noen av innhentingstidene kan være litt lengre enn 15 minutter. Etter siste MR-bildeanskaffelse vil det bli tilbudt lunsj (opptil $15 på en nærliggende restaurant), deltakerne vil motta et gavekort, og parkering eller transport vil bli refundert og utskrevet.

Alternativt sted: UWMC vil kjøre de siste 2-4 deltakerne for å sikre at MR-protokollene og sekvensene er like, for å forberede seg på Lipid MRI 2.0. Deltakerne vil sjekke inn på DISC-laboratoriet og vitals vil bli utført der, inkludert høyde og vekt for BMI-beregning.

MR-protokoll: MR er ikke-invasiv uten behov for kontrast. I tillegg vil etterforskerne ikke utføre en klinisk MR, og disse funnene kan ikke brukes til å diagnostisere noen hjernetilstand. For ASL-protokollen vil vi bruke pseudo-kontinuerlig arteriell spinnmerking for å måle CBF i ml/100g/min som en markør for perfusjon for forbedret signalkvalitet. I denne tilnærmingen tjener magnetisk merket arterielt blodvann som den endogene kontrasten. Undersøkere vil bruke en sekvens (5,5 minutter) med lang etikettvarighet = 1,8 s, lang forsinkelse etter merking = 2 s, med etikettforskyvning = 25-30 mm, skiver = 20, romlig oppløsning = 3,5×3,5×5 mm3, synsfelt = 240×240×100 mm3, SENSE-faktor = 2, TR/TE= 5000/18 ms. Etterforskere vil bruke doble adiabatiske bakgrunnsundertrykkelsespulser for å minimere forurensning av grå og hvit substans ved TI = 2,05 og 3,25 s. Til slutt vil etterforskerne anskaffe en likevektsmagnetiseringsskanning (M0, 1 minutt), identisk med skanningen ovenfor, men med TR = 10 000 ms og ingen merking eller bakgrunnsundertrykkelse. For de siste 8 forsøkspersonene vil etterforskerne legge til en T2 multi-ekkosekvens (ca. 10 minutter) for å oppdage endringer i utseendet til hypothalamus fra før til etter lipidinntak.

Analyse: Analyse vil bli gjort under tilsyn av Dr. Rane og UW Diagnostic Imaging Sciences Center (DISC). Etterforskere vil først bruke bevegelseskorreksjon på arterielle spinnmerkingsbilder ved hjelp av FSL-MCFLIRT og registrere dem på M0-bildet. Deretter vil etterforskerne utføre en parvis subtraksjon mellom kontroll- og nullbildene og bruke en to-roms modell for å kvantifisere CBF. Etterforskere vil samregistrere det resulterende CBF-kartet til T1-skanningen etterfulgt av en transformasjon til MNI-rom. De temporale regionene som entorhinal cortex, temporal lobe, hippocampus så vel som de bakre cingulate og laterale parietal lobulene vil bli identifisert ved å bruke standard Harvard-Oxford Cortical and Subcortical atlas. CBF-verdier vil bli sammenlignet i disse regionene mellom de 3 gruppene. Tilnærmingen til området av interesse kan fortynne effekter som er mindre enn størrelsen på området av interesse. Derfor vil vi også utføre permutasjonstesting i FSL for å evaluere voxel-vise CBF-forskjeller mellom grupper. For å sikre at de voxel-vise resultatene ikke bare er tilfeldigheter, vil etterforskere pålegge streng familiemessig feilretting for flere sammenligninger.

Statistikk: Fra disse bildene vil etterforskerne få mål på global blodstrøm så vel som regional blodstrøm i forhåndsdefinerte regioner. Etterforskere vil bruke standard statistiske modeller for å sammenligne 1, 2 og 3 timers ASL med baseline ASL for å finne ut hvilket tidspunkt som gir det mest robuste endringsresultatet. Hvis det er nødvendig med analyser av de første par fagene, kan tidspunkter skifte tidligere eller senere, avhengig av hvilket tidspunkt som viser maksimal endring i CBF - det primære utfallet.