Wieloparametryczny rezonans magnetyczny w potencjalnej kohorcie żywych dawców nerek, biorców i zdrowych osób z grupy kontrolnej: korelacje ze markerami czynności nerek, zwłóknienia i starzenia się (MpRenal)

Rozwój zwłóknienia nerek jest charakterystycznym punktem końcowym różnych chorób nerek i niezależnie przewiduje niekorzystne skutki dla nerek. (1-3) Najczęstszą przyczyną niewydolności alloprzeszczepu nerki po 1 roku jest przewlekła nefropatia alloprzeszczepu, która charakteryzuje się zwłóknieniem śródmiąższowym i zanikiem kanalików nerkowych. (4) Obecnie złotym standardem i jedyną metodą ilościowej oceny zwłóknienia nerek jest wykonanie biopsji nerki. Chociaż ryzyko powikłań jest stosunkowo niskie, procedura jest inwazyjna, co ogranicza jej stosowanie w przypadku wielokrotnych ocen w warunkach klinicznych. Ponadto, ponieważ zwykle pobiera się próbki tylko z kory nerek i ze względu na niewielką ilość uzyskiwanej tkanki, istnieją problemy związane z błędem pobierania próbek, a informacje na temat całkowitego zwłóknienia nerek są ograniczone. Szacunkowy współczynnik filtracji kłębuszkowej (eGFR) jest szeroko stosowany do monitorowania czynności nerek, ale jest nieczuły w wykrywaniu zwłóknienia alloprzeszczepu. (5)

Dane epidemiologiczne sugerują, że u żywych dawców nerek (LKD) ryzyko schyłkowej niewydolności nerek jest zwiększone w porównaniu z dobranymi dawcami niebędącymi dawcami. (6,7) Niższa czynność nerek przed donacją i starszy wiek zwiększają ryzyko. W niedawnym badaniu prospektywnym objętość kory nerkowej przewidywała wynik leczenia nerek po roku leczenia LKD. (8)

W ostatnich latach nastąpił szybki rozwój technik obrazowania rezonansu magnetycznego nerek (MRI), pozwalających na ocenę całkowitej morfologii, mikrostruktury, hemodynamiki, natlenienia i dyfuzji wody nerek. (9,10) Wieloparametryczny MRI (mpMRI) odnosi się do połączenia kilku pomiarów opartych na MRI czułych na różne biofizyczne właściwości tkanki w jednej sesji skanowania. Uzyskane informacje mogłyby ewentualnie pomóc w scharakteryzowaniu kilku aspektów funkcji i morfologii nerek. (11)

Do pomiarów opartych na MRI, które są najbardziej obiecujące w zastosowaniu klinicznym, należą: czas relaksacji podłużnej (T1), obrazowanie ważone dyfuzją (DWI), obrazowanie zależne od poziomu tlenu we krwi (BOLD) i znakowanie wirowania tętniczego (ASL). (12) W przekrojowym badaniu przeprowadzonym przez Buchanana i wsp. pacjentów z przewlekłą chorobą nerek (n=22) i zdrowych ochotników (n=22) oceniano za pomocą pomiarów opartych na rezonansie magnetycznym i biopsji nerek. Pomiary oparte na MRI były powtarzalne i skorelowane z obecnie stosowanymi metodami pomiaru czynności nerek. (13) Stwierdzono istotne różnice w mapowaniu T1, pozornym współczynniku dyfuzji (ADC) i ASL u osób z niskim i wysokim stopniem zwłóknienia nerek. W badaniu przekrojowym przeprowadzonym przez Berchtolda i in. (n = 164) różnica w ADC korowo-rdzeniowym była silnie skorelowana i niezależnie powiązana ze zwłóknieniem nerek, zarówno w nerkach natywnych, jak i alloprzeszczepach. (14) W nowszym prospektywnym badaniu tego samego autora różnica w ADC korowo-rdzeniowej była czynnikiem prognostycznym pogorszenia czynności nerek i rozpoczęcia dializy u biorców przeszczepów i pacjentów z przewlekłą chorobą nerek. W badaniu przeprowadzonym przez Sugiyamę i wsp. zmniejszone natlenienie określone za pomocą niskiego wskaźnika BOLD przewidywało tempo postępu przewlekłej choroby nerek. (15) Co ciekawe, Berchtold i wsp. odkryli, że pomiary MRI oparte na dyfuzji wykazały wzrost zwłóknienia alloprzeszczepu przed widocznymi zmianami w szacowanej szybkości filtracji kłębuszkowej. (16)

Zanim mpMRI nerek będzie można zastosować w warunkach klinicznych, istnieje potrzeba opracowania większej bazy danych. Dotychczasowe badania kliniczne wykorzystujące pomiary oparte na MRI miały głównie charakter przekrojowy. Jak dotąd przeprowadzono jedynie kilka badań z udziałem żywych dawców nerek (LKD) i biorców przeszczepu nerki. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą nie przeprowadzono żadnych badań obejmujących długoterminową obserwację, obejmującą powtarzane mpMRI, biopsje nerek i dokładny pomiar współczynnika filtracji kłębuszkowej z klirensem DTPA. Powtarzane obrazowanie jest konieczne, aby ustalić, jak pomiary oparte na MRI zmieniają się w czasie w powiązaniu z obecnie stosowanymi złotymi standardami metodami ilościowej oceny czynności nerek i zwłóknienia. (17)

Przyspieszone starzenie się nerek poprzez aktywację szlaku p16INK4a, prowadzące do starzenia się komórek, jest zaangażowane w rozwój zwłóknienia nerek. (18) Starzejące się komórki charakteryzują się nieodwracalnym zatrzymaniem wzrostu i wyrażają prozapalny i profibrotyczny fenotyp wydzielniczy związany ze starzeniem się (SASP). (19) Ten ślad biochemiczny można wykryć metodą immunohistochemiczną i można przewidzieć zwłóknienie nerek w przewlekłej chorobie nerek i po przeszczepieniu nerek. (20)

Uromodulina w surowicy (sUmod) i naskórkowy czynnik wzrostu moczu (uEGF) pochodzą z kanalików nerkowych i mogą odzwierciedlać funkcjonalną masę nefronów i są związane z pogorszeniem czynności nerek i zwłóknieniem. (21-24)

Klotho, początkowo znany jako gen przeciwdziałający starzeniu, ulega ekspresji na błonach komórkowych kanalików bliższych i dalszych. Zmniejszający się poziom rozpuszczalnego klotho towarzyszy przewlekłej chorobie nerek i jest powiązany z rozwojem zwłóknienia nerek. (25,26)

Ogólnym celem tego prospektywnego badania kontrolnego jest zbadanie przydatności powtarzanego mpMRI i biomarkerów w monitorowaniu czynności nerek i wykrywaniu rozwoju zwłóknienia w alloprzeszczepach nerek. Pomiary oparte na MRI i biomarkery starzenia się nerek i zwłóknienia zostaną porównane z obecnymi złotymi standardowymi metodami charakteryzowania i ilościowego określania czynności nerek i zwłóknienia w kohorcie osób z LKD, biorców i zdrowych osób z grupy kontrolnej.

Jest to badanie eksploracyjne. Wykorzystany zostanie nowatorski i niestandaryzowany plaster MRI składający się z wielu pomiarów opartych na MRI wykonanych w jednym skanie. Konkretne dane umożliwiające oszacowanie dokładności i wariancji dla tej metody nie są dostępne. Obliczenia mocy i wielkości próbki są zatem trudne do wykonania. Co więcej, opublikowane dane na temat związków między pomiarami opartymi na MRI a zwłóknieniem są niejednorodne pod względem metod stosowanych do histologicznej ilościowej oceny zwłóknienia i progów zwłóknienia.

Oczekuje się, że częstość występowania zwłóknienia w alloprzeszczepach nerki, która jest głównym przedmiotem zainteresowania, będzie wzrastać od wizyty początkowej do wizyty końcowej. Na podstawie wcześniejszych prac spodziewamy się, że po 2 latach u 40–50% alloprzeszczepów nerek będzie występował znaczny poziom zwłóknienia (27,28). Możliwe jest jednak, że obecny poziom zwłóknienia w alloprzeszczepach jest niższy niż poprzednio ze względu na zoptymalizowane schematy leczenia immunosupresyjnego.

Przeprowadzono kilka obliczeń mocy. Wielkości efektów oparto na wcześniej opublikowanych danych dotyczących różnic i wariancji wartości ASL i ADC u pacjentów z różnym stopniem zwłóknienia. Przy mocy 0,8 i alfa 0,05 szacujemy, że wielkość próbki n = 32 będzie wystarczająca do wykrycia zwłóknienia na poziomie progowym 40%.

W okresie włączenia do badania zaoferowane zostanie uczestnictwo LKD i beneficjentów ze Szpitala Uniwersyteckiego w Aalborgu i Aarhus. Obecnie rocznie przeszczepia się około 30–35 par żywych dawców. Naszym celem jest włączenie do badania 40 żywych dawców i biorców w ciągu 2-letniego okresu włączenia. Oczekuje się, że badanie ukończy 32 żywych dawców i biorców, przy oczekiwanym odsetku rezygnacji wynoszącym 20%.

Wieloparametryczny MRI mpMRI zostanie wykonany zgodnie ze standardową procedurą operacyjną w Zakładzie Diagnostyki Obrazowej szpitali uczestniczących w badaniu.

Protokół skanowania mpMRI zostanie wykonany przy użyciu skanera MRI o mocy 3 Tesli (General Electrics (GE) Healthcare) i obejmuje następujące pomiary MRI:

• Strukturalny rezonans magnetyczny nerek T2 i/lub T1-zależny (do pomiaru wolumetrycznego)
• Obrazowanie ważone dyfuzją (DWI) z wartościami b 0, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 200, 300, 400, 500, 800 s/mm2
• Mapowanie T1 i T2
• POgrubiony MRI z T2*
• Perfuzja ASL
• Angiografia rezonansu magnetycznego bez kontrastu
• Ilościowe pomiary przepływu w tętnicach nerkowych

Czas skanowania wynosi około 60 minut. W tym czasie uczestnicy będą musieli leżeć nieruchomo w pozycji na plecach. Uczestnicy będą musieli pościć przez 3 godziny przed badaniem i zostaną poinstruowani, aby wypili 1 l wody.

Dane MRI będą przetwarzane później za pomocą dostępnego na rynku oprogramowania i oprogramowania analitycznego opracowanego we współpracy ze szpitalami uniwersyteckimi w Aalborgu i Aarhus oraz uniwersytetem w Aarhus.

Klirens 99mTc-DTPA to metoda dokładnego pomiaru GFR. Odprawa DTPA zostanie przeprowadzona zgodnie ze standardową procedurą operacyjną w Zakładach Diagnostyki Obrazowej szpitali uczestniczących w programie.

Biopsja alloprzeszczepu Biopsje zostaną uzyskane przy użyciu igły 18G i utrwalone w 4% formaldehydzie buforowanym fosforanami, zatopione w parafinie i wybarwione hematoksyliną i eozyną, kwasem nadjodowym-Schiffa i trichromem Massona.

Ilościowa ocena histologiczna zostanie wykorzystana do oceny biopsji przy użyciu mikroskopu świetlnego Olympus BX50 (Olympus Dania, Ballerup, Dania) wyposażonego w wcześniejszy stolik zmotoryzowany oraz aparatu cyfrowego Olympus DP70 połączonego z komputerem PC z dostępnym na rynku oprogramowaniem newCAST (Visiopharm, Hørsholm, Dania). ).

Stopień zwłóknienia będzie określany ilościowo poprzez systematyczną ocenę rozproszonych punktów testowych (≈100) na skrawkach wybarwionych trichromem Massona przy użyciu soczewki x4 (NA 0,13) (29).

Dodatkowo biopsje zostaną ocenione pod kątem markerów starzenia się nerek i zwłóknienia:

• Aktywacja szlaku p16INK4a
• kloto
• dodatkowe markery starzenia się nerek i zwłóknienia

Próbki krwi i moczu Hemoglobina, hematokryt, leukocyty, płytki krwi, CRP, kreatynina, eGFR, mocznik, sód, potas, fosforan całkowity, wodorowęglan, wapń zjonizowany, magnez całkowity, nienaruszony PTH, fosfataza alkaliczna, glukoza, rozpuszczalny klotho i sUmod.

Punktowa próbka moczu zostanie wykorzystana do oznaczenia stosunku u-albuminy do kreatyniny, glukozy, leukocytów, azotynów, krwi i uEGF.

Bibliografia

1. Nath KA. Zmiany kanalikowo-śródmiąższowe jako główny wyznacznik postępu uszkodzenia nerek. Amerykański dziennik chorób nerek. 1992;20(1):1-17.
2. Eknoyan G, McDonald MA, Appel D, Truong LD. Przewlekłe cewkowo-śródmiąższowe zapalenie nerek: korelacja między wynikami strukturalnymi i funkcjonalnymi. Nerka Int. 1990;38(4):736-43.
3. Park WD, Griffin MD, Cornell LD, Cosio FG, Stegall MD. Zwłóknienie ze stanem zapalnym po roku przewiduje spadek funkcjonalności przeszczepu. Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Nefrologicznego. 2010 lis;21(11):1987-97.
4. Vadivel N, Tullius SG, Chandraker A. Przewlekła nefropatia alloprzeszczepu. Semin Nefrol. lipiec 2007; 27(4):414-29.
5. Uslu A, Hür E, Şen Ç, Şen S, Akgün A, Taşli FA i in. W jakim stopniu oszacowany lub zmierzony GFR może przewidzieć subkliniczne zwłóknienie przeszczepu: porównawcze badanie prospektywne z biopsjami protokołu. Międzynarodowa Transplantacja. 1 maja 2015 r.;28(5):575-81.
6. Mjøen G, Hallan S, Hartmann A, Foss A, Midtvedt K, Øyen O i in. Długoterminowe ryzyko dla dawców nerek. Nerka Int. 2014;86(1):162-7.
7. O'Keeffe LM, Ramond A, Oliver-Williams C, Willeit P, Paige E, Trotter P i in. Średnio- i długoterminowe zagrożenia dla zdrowia u żywych dawców nerek. Ann Intern Med [Internet]. 20 lutego 2018 r.;168(4):276. Dostępne pod adresem: http://annals.org/article.aspx?doi=10.7326/M17-1235
8. Buus NH, Nielsen CM, Skov K, Ibsen L, Krag S, Nyengaard JR. Przewidywanie czynności nerek u żywych dawców nerek i biorców nerek od żywych dawców przy użyciu histologii ilościowej. Przeszczep. 1 stycznia 2023 r.;107(1):264-73.
9. Cox EF, Buchanan CE, Bradley CR, Prestwich B, Mahmoud H, Taal M i in. Wieloparametryczne obrazowanie rezonansu magnetycznego nerek: walidacja, interwencje i zmiany w przewlekłej chorobie nerek. Przód Fizjol. 2017 września 14;8 (wrzesień).
10. Caroli A, Pruijm M, Burnier M, Selby NM. Funkcjonalny rezonans magnetyczny nerek: na czym stoimy? Perspektywa europejskiej akcji COST PARENCHIMA. Tom. 33, Nefrologia, dializy, przeszczepianie: oficjalna publikacja Europejskiego Stowarzyszenia Dializ i Przeszczepów - Europejskiego Towarzystwa Nefrologicznego. NLM (linia medyczna); 2018.
11. Simms R, Sourbron S. Najnowsze odkrycia dotyczące użyteczności klinicznej biomarkerów obrazowania rezonansu magnetycznego nerek. Nefrologia Dializa Transplantacja. 2020 1 czerwca 35(6):915-9.
12. Francis ST, Selby NM, Taal MW. Rezonans magnetyczny w celu oceny struktury, funkcji i patologii nerek: w kierunku zastosowania klinicznego. American Journal of Kidney Diseases [Internet]. 2023 maj; Dostępne pod adresem: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272638623006303
13. Buchanan CE, Mahmoud H, Cox EF, McCulloch T, Prestwich BL, Taal MW i in. Ilościowa ocena zmian strukturalnych i czynnościowych nerek w przewlekłej chorobie nerek za pomocą wieloparametrycznego rezonansu magnetycznego. Nefrologia Dializa Transplantacja. 2020 1 czerwca;35(6):955-64.
14. Berchtold L, Friedli I, Crowe LA, Martinez C, Moll S, Hadaya K i in. Walidacja różnicy korowo-rdzeniowej we współczynniku dyfuzji pozornej uzyskanym z obrazowania rezonansu magnetycznego w celu wykrycia zwłóknienia nerek: badanie przekrojowe. Nefrologia Dializa Transplantacja. 1 czerwca 2020 r.;35(6):937-45.
15. Sugiyama K, Inoue T, Kozawa E, Ishikawa M, Shimada A, Kobayashi N i in. Zmniejszone natlenienie, ale nie zwłóknienie określone w funkcjonalnym rezonansie magnetycznym, pozwala przewidzieć długoterminowy postęp przewlekłej choroby nerek. Nefrologia Dializa Transplantacja. 1 czerwca 2020 r.;35(6):964-70.
16. Berchtold L, Crowe LA, Friedli I, Legouis D, Moll S, de Perrot T i in. Dyfuzyjny rezonans magnetyczny pozwala wykryć wzrost zwłóknienia śródmiąższowego wcześniej niż pogorszenie czynności nerek. Nefrologia Dializa Transplantacja [Internet]. 2020 1 lipca 35(7):1274-6. Dostępne pod adresem: https://academic.oup.com/ndt/article/35/7/1274/5803154
17. Selby NM, Blankestijn PJ, Boor P, Combe C, Eckardt KU, Eikefjord E i in. Biomarkery obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w przewlekłej chorobie nerek: stanowisko w ramach europejskiej akcji współpracy naukowo-technicznej PARENCHIMA. Przeszczep Nephrol Dial. 1 września 2018 r.;33(2):ii4-14.
18. Docherty MH, O'Sullivan ED, Bonventre J.V., Ferenbach DA. Starzenie się komórek w nerkach. Tom. 30, Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Nefrologicznego. Amerykańskie Towarzystwo Nefrologiczne; 2019. P. 726-36.
19. Van Deursen JM. Rola starzejących się komórek w procesie starzenia. Tom. 509, Natura. Grupa Wydawnicza Natura; 2014. P. 439-46.
20. Melk A, Schmidt BMW, Vongwiwatana A, Rayner DC, Halloran PF. Zwiększona ekspresja inhibitora cyklu komórkowego związanego ze starzeniem się p16/INK4a w pogarszających się przeszczepach nerek i chorej nerce natywnej. Amerykański Dziennik Transplantacji. Czerwiec 2005; 5(6):1375-82.
21. Chan J, Svensson M, Tannæs TM, Waldum-Grevbo B, Jenssen T, Eide IA. Powiązania uromoduliny w surowicy i czynnika wzrostu naskórka w moczu ze zmierzonym współczynnikiem filtracji kłębuszkowej i zwłóknieniem śródmiąższowym po przeszczepieniu nerek. Jestem J Nephrol. 1 kwietnia 2022 r.;53(2-3):108-17.
22. Yepes-Calderón M, Sotomayor CG, Kretzler M, Gans ROB, Berger SP, Navis GJ i in. Stosunek czynnika wzrostu naskórka do kreatyniny w moczu i niewydolność przeszczepu u biorców przeszczepu nerki: prospektywne badanie kohortowe. J Clin Med. 2019 października 1;8(10).
23. Köttgen A, Hwang SJ, Larson MG, Van Eyk JE, Fu Q, Benjamin EJ i in. Poziomy uromoduliny są powiązane z powszechnym wariantem UMOD i ryzykiem wystąpienia PChN. Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Nefrologicznego. 2010 luty;21(2):337-44.
24. Scherberich JE, Gruber R, Nockher WA, Christensen EI, Schmitt H, Herbst V i in. Uromodulina w surowicy – ​​marker czynności nerek i integralności miąższu nerek. W: Nefrologia Dializa Transplantacja. Wydawnictwo Uniwersytetu Oksfordzkiego; 2018. P. 284-95.
25. Cho NJ, Han DJ, Lee JH, Jang SH, Kang JS, Gil HW i in. Rozpuszczalny klotho jako marker zwłóknienia nerek i uszkodzeń podocytów w nerkach ludzkich. PLoS Jeden. 1 marca 2018 r.;13(3).
26. Buchanan S, Combet E, Stenvinkel P, Tarcze PG. Klotho, Starzenie się i niewydolna nerka. Tom. 11, Granice endokrynologii. Frontiers Media SA; 2020.
27. Nankivell BJ, Borrows RJ, Fung CLS, O'Connell PJ, Allen RDM, Chapman JR. Historia naturalna przewlekłej nefropatii alloprzeszczepu. New England Journal of Medicine [Internet]. 11 grudnia 2003 r.;349(24):2326-33. Dostępne pod adresem: http://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa020009
28. Stegall MD, Park WD, Larson TS, Gloor JM, Cornell LD, Sethi S i in. Histologia pojedynczych alloprzeszczepów nerek po 1 i 5 latach po przeszczepieniu. Amerykański Dziennik Transplantacji. 2011 kwietnia;11(4):698-707.
29. Buus NH, Nielsen CM, Skov K, Ibsen L, Krag S, Nyengaard JR. Przewidywanie czynności nerek u żywych dawców nerek i biorców nerek od żywych dawców przy użyciu histologii ilościowej. Przeszczep. 1 stycznia 2023 r.;107(1):264-73.