PET-MRI F-DOPA Atividade no Sistema Mesocorticolímbico e Sintomas Depressivos na Predição da Compatibilidade do Tratamento

Introdução:

O transtorno depressivo maior (TDM) é um transtorno psiquiátrico versátil com prevalência de 8 a 12% da população em muitos países.

De acordo com a abordagem atual, o MDD é caracterizado pela atividade reduzida dos neurotransmissores monoamina, não está determinado se é resultado de diferenças na sensibilidade de seus receptores ou depleção na fenda sináptica devido à baixa expressão ou hiperatividade mao-a/mao-b.

A maioria dos medicamentos antidepressivos usados ​​hoje são baseados na teoria da depleção de monoaminas da depressão. Esses medicamentos incluem inibidores seletivos da recaptação da serotonina (SSRIs), inibidores da recaptação da norepinefrina da serotonina (SNRIs) ou antidepressivos tricíclicos (TCAs), todos os quais inibem a recaptação de algumas ou todas essas monoaminas, induzindo níveis elevados na fenda sináptica. Alguns medicamentos afetam diretamente os receptores de monoaminas.

A neurotransmissão disfuncional da dopamina tem um papel essencial nos déficits de atenção, motivação e anedonia, que são sintomas centrais do transtorno depressivo. A densidade pré-sináptica de D2r (receptor de dopamina 2) no córtex pré-frontal (PFC) mostrou-se significativamente menor em pacientes deprimidos do que em indivíduos saudáveis.

Atualmente, a maioria dos estudos que usam técnicas de imagem em pacientes deprimidos usa principalmente diferentes tipos de ressonância magnética (MRI) ou imagens separadas de medicina nuclear com traçadores de tomografia por emissão de pósitrons (PET). O papel da RM tradicional na avaliação da depressão e de outros transtornos psiquiátricos, em diferentes estudos, visa principalmente diferenciar características estruturais e, portanto, auxiliar no fortalecimento do diagnóstico nesse aspecto. Existem várias mudanças estruturais medidas nos cérebros de pacientes com MDD em comparação com os controles. Entre eles, diminuição do volume do hipocampo mostrado também em comparação com pacientes em remissão, aumento do volume da glândula hipotálamo-hipofisária, diminuição do volume do córtex pré-frontal (PFC) e dos gânglios da base. Esses achados também são estabelecidos de acordo com o maior estudo de meta-análise de alterações estruturais usando ressonância magnética e tomografia computadorizada realizada até o momento. As varreduras de PET fornecem indicações sobre o metabolismo geral ou específico do agente cerebral. A maioria dos exames de PET realizados em pacientes deprimidos usa radioligantes FDG ou 11-C Serotonina. Apenas alguns estudos examinam a captação de F-DOPA PET em pacientes deprimidos, principalmente com depressão parkinsoniana e um com embotamento afetivo ou sintomas impulsivos em um tamanho de amostra muito pequeno (n=6). A maioria dos estudos mostra indicação de diminuição da captação de DOPA no corpo estriado, especificamente no Núcleo Accombens (NAc). Informações adicionais são necessárias indicando a captação de F-DOPA em regiões relevantes do cérebro em MDD. Até onde sabemos, este será o primeiro estudo usando [18F] F-DOPA PET/MRI em pacientes deprimidos. PET/MRI oferece verdadeira imagem multimodal, combinando anatomia, função e processos moleculares que permitirão uma identificação mais precisa da avaliação da doença.

Um fato bem estabelecido é que fatores genéticos, juntamente com fatores ambientais que ocorrem ao longo da vida, provavelmente estão por trás da vulnerabilidade à depressão. No entanto, em uma mega-análise de vários estudos de associação genômica (GWAS), que analisaram 1,2 milhões de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) autossômicos e do cromossomo X, não encontraram nenhum SNP que alcançasse significância em todo o genoma. Essa discrepância entre a hereditariedade substancial consistentemente observada da depressão maior(18) e o fato de nenhuma variante genética específica ter sido identificada para contribuir de forma robusta para o distúrbio sugere outros mecanismos em ação. A epigenética refere-se às alterações na estrutura da cromatina subjacentes às alterações na expressão gênica e que não estão associadas a alterações na sequência do DNA. A metilação do DNA é um dos sistemas subjacentes à epigenética. A metilação do DNA requer a adição de um grupo metil na posição 5' das citosinas nos dinucleotídeos CpG. Após a metilação da citosina, o acesso dos fatores de transcrição aos elementos reguladores é reduzido devido à interferência estérica. Os padrões de metilação do DNA são hereditários, por um lado, e reagem dinamicamente ao ambiente, por outro lado. Esta característica da Epigenética torna um mecanismo regulador, determinando a expressão gênica, que é congruente com a natureza dos transtornos psiquiátricos. Diversos padrões de metilação do DNA são observados em diferentes tecidos submetidos a diferentes ambientes. É ainda diferente entre regiões cerebrais separadas. Um Epigenoma Wide Association Studies (EWAS) está a caminho. Em um deles, no tecido PFC de indivíduos deprimidos post mortem, os pesquisadores encontraram enriquecimento no crescimento neuronal e nos locais de genes de desenvolvimento, como o fator neurotrófico acionado pelo cérebro. (BDNF) A diminuição dos níveis de BDNF é um marcador bem estabelecido para a depressão. Níveis mais baixos de proteína BDNF também foram relatados no hipocampo de animais expostos ao estresse crônico. Curiosamente, a administração de antidepressivos aumentou o BDNF hipocampal, impedindo a diminuição induzida pelo estresse. Esses achados são intrigantes, dada a perda de volume do hipocampo observada em transtornos do humor e diminuição dos níveis séricos de BDNF em indivíduos com transtornos do humor ou traços de personalidade depressiva. Com base nesses dados pré-clínicos e clínicos convergentes, o gene BDNF representa um alvo lógico para investigações genéticas de transtornos do humor.

Outro estudo de associação em todo o epigenoma analisando o DNA do sangue total descobriu que os níveis plasmáticos de IL-6 e proteína C-reativa (PCR) estavam aumentados nas pessoas com depressão ao longo da vida e, entre aqueles com apenas depressão, a metilação da IL-6 mostrou uma correlação inversa com o plasma IL-6 e PCR.

Até o momento, não há prática de imagem comum na clínica psiquiátrica que permita diferenciar qual terapia medicamentosa é ideal para qual paciente. Até onde sabemos, este será o primeiro estudo a avaliar a compatibilidade do tratamento usando a combinação de imagens [18F] F-DOPA PET/MRI e avaliação de sintomas pré-tratamento.

Objetivos e Propósito do Estudo:

O objetivo do estudo é avaliar a viabilidade da modalidade de imagem e avaliação de sintomas na previsão da compatibilidade do tratamento. Metabolismo da dopamina medido no sistema mesocorticolímbico (VTA-NAc-PFC) por 18F-FDOPA PET com achados estruturais e funcionais de RM em pacientes com diagnóstico de depressão pré-tratamento.

Principais objetivos:

1. Comparação dos níveis ingênuos de recaptação de F-DOPA em indivíduos saudáveis ​​com pacientes deprimidos não tratados no Sistema Mesocorticolímbico (VTA-NAc-PFC) e avaliação das diferenças estruturais entre os dois grupos no Hipocampo, Glândula Hipotálamo-Pituitária e Sistema Mesocorticolímbico (VTA- NAc-PFC) e fMRI em estado de repouso.

Objetivos secundários:

1. Comparando as diferenças de metilação do DNA no plasma de pacientes em comparação com controles saudáveis.
2. Avaliar a correlação entre o escore de gravidade dos sintomas (avaliado com base na Escala de Avaliação de Hamilton) na linha de base e após 6 meses para o repertório de captação de PET 18F-DOPA no Sistema Mesocorticolímbico, medidas estruturais e metilação do DNA.

Materiais e métodos:

Desenho do estudo: Um estudo piloto prospectivo.

Avaliação clínica:

Uma medida quantitativa da carga dos sintomas será determinada pela avaliação clínica com base na "Escala de Avaliação de Hamilton para Depressão" e com base nos critérios do DSM-V no início (pré-tratamento), 3 meses e 6 meses após o início do tratamento. De acordo com o DSM-5, o diagnóstico de depressão requer cinco (ou mais) dos seguintes sintomas que estão presentes durante o mesmo período de 2 semanas e representam uma mudança em relação ao funcionamento anterior: (1) humor deprimido (2) perda de interesse ou prazer . (3) Perda significativa de peso ou peso. (4) Insônia ou hipersonia. (5) Agitação ou retardo psicomotor.(6) Fadiga ou perda de energia quase. (7) Sentimentos de inutilidade ou culpa excessiva ou inadequada. (8) Capacidade diminuída de pensar ou se concentrar. (9) Pensamentos recorrentes de morte.

A avaliação dos sintomas da Escala de Classificação de Hamilton será feita por um psiquiatra. Finalmente, tentaremos vincular grupos específicos de sintomas à compatibilidade do tratamento de acordo com os achados de imagem e moleculares. A compatibilidade do tratamento com esses medicamentos será comparada à porcentagem de sucesso do tratamento na clínica de uma maneira 'padrão de atendimento'. A avaliação do progresso do paciente será determinada pela mudança nos sintomas e/ou um segundo exame por meio de visitas de acompanhamento após 3,6 meses.

.Protocolo PET/MR de diagnóstico por imagem: Usaríamos a avaliação da constante de taxa de captação do precursor da dopamina 3,4-dihidroxi-6-[18F]-fluoro-1-fenilalanina ([18F] FDOPA) (K(i)) que reflete o transporte de L-dopa. Atividade da descarboxilase do aminoácido L-aromático, captação vesicular e número de terminais nervosos de dopamina. gostaríamos de medir e comparar a captação de [18F] F-DOPA na rede mesocorticolímbica em pacientes depressivos não medicados e indivíduos saudáveis. Em seguida, examinaremos o repertório de captação de [18F] F-DOPA e caracterizaremos um padrão espaço-temporal típico ao longo de diferentes cérebros depressivos de acordo com os vários tipos de manifestação de sintomas e dados moleculares e demográficos. Além disso, implementaríamos novas sequências de RM, como imagens de tensor difuso (DTI) e imagens ponderadas por suscetibilidade (SWI) para avaliar o trato dopaminérgico mesocicolímbico e usar sequências T1, T2 para medir os volumes das glândulas hipocampal e hipotálamo-hipofisária nesses pacientes em comparação com indivíduos saudáveis. Além disso, usaremos a sequência T2* para avaliar imagens de contraste dependentes do nível de oxigênio no sangue (BOLD) em estado de repouso. Além disso, os resultados da varredura serão correlacionados com a avaliação clínica dos sintomas dos pacientes não medicados.

Todos os exames serão realizados no departamento de Medicina Nuclear do Tel-Aviv Assuta Medical Center usando um scanner PET/MR (Biograph mMR, Siemens AG, Erlangen, Alemanha) de acordo com as diretrizes do fabricante.

Os pacientes são obrigados a jejuar pelo menos 4 horas antes da chegada ao departamento. Na chegada, um cateter intravenoso será colocado para administração de radiofármaco e gadolínio. Os pacientes receberão uma injeção intravenosa de 10 mCi de 18F-FDOPA na mesa PET MR e a varredura começará imediatamente. Parâmetros dinâmicos de PET serão adquiridos juntamente com as diferentes sequências de RM. A RM do cérebro incluirá as seguintes sequências: T1, T2 e T2 sequência de recuperação de inversão atenuada por fluidos (FLAIR), sequências ponderadas de suscetibilidade (SWI), imagens de tensor difuso (DTI), sinais dependentes do nível de oxigenação sanguínea (BOLD) para imagem funcional em estado de repouso. Além disso, a perfusão do cérebro será avaliada com e sem gadolínio. Um mapa estereotáxico anatômico do cérebro será colocado em camadas em congruência com as varreduras usando o software ExploreDTI.

Para sequências com contraste, usamos Dotarem (ácido gadotérico) (0,2 ml/kg ,0,1 mmol/kg a 2 ml/s, 20 ml de solução salina). O tempo total do exame será de cerca de 45 minutos.

Coleta de dados e procedimentos:

Para voluntários saudáveis ​​elegíveis, os seguintes dados serão registrados na linha de base:

1. Parâmetros de linha de base: data de nascimento, sexo, status socioeconômico, etnia, tabagismo, consumo de álcool.
2. Histórico médico detalhado.
3. lista de medicamentos
4. Avaliação de sintomas usando a escala de classificação de Hamilton para depressão
5. Amostra de sangue

Para pacientes deprimidos elegíveis, os seguintes dados serão registrados na linha de base, após 3 meses e após 6 meses.

1. Parâmetros basais: data de nascimento, sexo,
2. Histórico médico detalhado.
3. lista de medicamentos
4. Avaliação de sintomas usando a escala de classificação de Hamilton para depressão
5. Amostra de sangue
6. Diagnóstico clínico e início dos sintomas.

Coleta de Amostras Biológicas:

Amostras de sangue serão coletadas de pacientes e controles saudáveis ​​antes das varreduras para a avaliação do metilação do DNA do genoma total no plasma do sangue periférico. Amostras de sangue serão coletadas de controles saudáveis ​​e pacientes deprimidos na linha de base. Dos indivíduos deprimidos, o sangue será coletado também após 6 meses da data de início do tratamento para a avaliação da expressão gênica de mRNA ou proteína de marcadores específicos com base nos achados epigenéticos da linha de base.

Análise da metilação do DNA do promotor de todo o genoma:

O procedimento utilizado para análise MeDIP foi adaptado de protocolos publicados anteriormente.(13,14) Resumidamente, 2μg de DNA são sonicados e o DNA metilado é imunoprecipitado usando anti-5-metil-citosina (Eurogentec, Fremont, CA, EUA). O complexo DNA-anticorpo foi imunoprecipitado com proteína G, e o DNA metilado é então ressuspenso em tampão de digestão (50mM TRisHCl pH8; 10mM EDTA; 0,5% SDS) e tratado com proteinase K durante a noite a 55°C. A entrada e a fração ligada são purificadas, amplificadas usando o Whole Genome Amplification Kit (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EUA) e marcadas para hibridação de microarray com Cy3-dUTP e Cy5-dUTP, respectivamente, usando o CGH Enzymatic Labeling Kit (Agilent Technologies, Mississauga, ON, Canadá) de acordo com as instruções do fabricante. Matrizes de ladrilhos projetadas sob medida foram usadas (Agilent Technologies). Todas as etapas dos procedimentos de hibridação, lavagem, digitalização e extração de recursos são realizadas de acordo com o protocolo Agilent Technologies para análise chipon-chip. As intensidades extraídas do microarray são processadas e analisadas usando o ambiente de software R para computação estatística (http://www.r-project.org/).

Validação específica de gene:

a validação dos dados MeDIP será realizada aplicando PCR quantitativo em tempo real (QPCR) usando o método 2-ΔΔCt. Os dados serão expressos como médias de grupo±s.e.m. O software Graphpad 5 será usado para realizar testes U de Mann-Whitney unilaterais.

Extração de RNA do sangue humano:

sangue para extração de RNA será coletado antes da injeção do radioligante e coletado em tubos PAXgene Blood RNA (PreAnalytiX, Hombrechtikon, Suíça). O ARN é extraído utilizando o PAXgene Blood RNA Kit (Qiagen). A qualidade e quantidade de amostras de RNA serão analisadas usando um Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Technologies, Böblingen, Alemanha).

Análise da expressão gênica no sangue humano:

A transcrição reversa será realizada usando o kit de transcrição reversa de cDNA de alta capacidade (Life Technologies, Darmstadt, Alemanha). Os níveis de expressão gênica serão analisados ​​usando QPCR e o método 2-ΔΔCt. Os dados serão expressos como médias de grupo±s.e.m. A significância estatística será testada usando testes U de Mann-Whitney unilaterais.

Pirosequenciamento:

A região promotora de genes específicos será analisada por pirosequenciamento. Em resumo, fragmentos de DNA tratados com bissulfito (EpiTect Bisulfite Kit, Qiagen) serão amplificados por informações de primers de PCR (HotStar Taq DNA Polymerase, Qiagen) usando um primer direto não modificado e um primer reverso marcado com biotina (Eurofins, Ebersberg, Alemanha) . A pirosequenciação será realizada usando um sistema PyroMark Q24 Advanced (Qiagen; informações de primer, consulte a Tabela Suplementar S2) de acordo com o protocolo do fabricante. Amostras de DNA controle de EpiTect metilado e não metilado (Qiagen) serão usadas como controles para conversão de bissulfito, amplificação e pirosequenciamento. A porcentagem de metilação em cada local CpG será quantificada usando o software PyroMark Q24 Advanced versão 3.0.0 (Qiagen) A sequenciação será realizada em triplicado. A filtragem do controle de qualidade e as análises estatísticas dos resultados da pirosequenciação serão realizadas usando R Versão 2.15.3 (http://www.r-project.org). As medições marcadas como não confiáveis ​​pelo software Pyromark serão removidas do conjunto de dados. Medições triplicadas serão calculadas após a remoção de outliers (valores desviando mais de 3%). Um teste U de Mann-Whitney será usado para comparar a porcentagem média de metilação dos sítios CpG para os grupos ELS versus controle. Os dados serão apresentados como média±s. e.m.

Análise genética:

Os genótipos serão investigados usando dados GWAS de um estudo anterior de MDD. O dbSNP dos genes escolhidos (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP) será pesquisado para SNPs (polimorfismos de nucleotídeo único) nos genes. O teste baseado em conjunto, conforme implementado no PLINK (v1.0.7)39 será realizado (com opções padrão e 105 permutações), para testar a associação entre MDD e todo o conjunto de variantes genéticas no conjunto de dados

Achados de RM:

• Medições 3D T1,T2 (avaliação de volume) do hipocampo, glândula hipotálamo-hipófise e mesocorticolímbica.
• Medições de DTI no trato dopaminérgico mesocorticolímbico.
• Comparação de redes cerebrais f-MRI (BOLD) em estado de repouso em pacientes com depressão com mapas normais

Achados do PET:

1. Avaliação visual e medições quantitativas de F-DOPA estático (por exemplo, SUVmax e SUVmean) serão realizadas no VTA, NAc, PFC bilateralmente.
2. Medições de parâmetros dinâmicos de F-DOPA, como Ki, quando disponíveis (por exemplo, tempo até o pico, valor de pico, etc.), serão medidas.

Estatisticas:

As características dos pacientes serão resumidas usando estatísticas descritivas. As variáveis ​​quantitativas serão apresentadas como média e DP, as variáveis ​​qualitativas serão apresentadas como frequências.

O coeficiente de correlação de Pearson será usado para medir a força da relação entre o PET nas diferentes áreas do cérebro e os sintomas de cluster.

Um teste t será usado para comparar os valores médios dos diferentes parâmetros. Tamanho da amostra: Este é um estudo piloto para o qual é necessário um tamanho de amostra de 60 indivíduos (30 indivíduos saudáveis ​​e 30 pacientes).

Amostragem de participantes: Todos os pacientes que preencherem os critérios de inclusão e fornecerem consentimento informado serão inscritos consecutivamente.

Confidencialidade:

Todos os dados serão codificados e o sujeito será identificado apenas pelas iniciais do sujeito e pelo número do estudo do sujeito.

A codificação será feita pelos investigadores e será salva em seus computadores protegidos e no arquivo do investigador trancado em um armário no escritório do investigador principal.

Todos os relatórios e comunicações relativos aos sujeitos do estudo serão feitos usando o código fornecido, sem nenhuma informação pessoal.