Визуализация метаболизма при черепно-мозговой травме с использованием гиперполяризованного пирувата углерода-13 (HPTBI)

Цель 1:

Исследователи будут количественно оценивать изменения в мечении [1-13C]лактата и H13CO3 после болюсной инъекции гиперполяризованного [1-13C]пирувата во временном окне вторичного повреждения, чтобы оценить усиление гликолиза. Из-за неоднородного присутствия и тяжести повреждения при ЧМТ определение поврежденной области головного мозга может быть затруднено. Таким образом, карты соотношения метаболитов ([продукт]/[пируват]) пациентов с ЧМТ (n = 5) будут сравниваться с картами здорового контроля (n = 3).

Гиперполяризованный [2-13C]пируват будет исследоваться в отдельной группе когорт ЧМТ (n = 5) и здоровых контролей (n = 3), а также [5-13C]глутамат, [1-13C]ацетил-карнитин, [1 -13C]ацетоацетат и [1-13C]цитрат из [2-13C]пирувата будут количественно определены для оценки измененного митохондриального метаболизма. Процедура визуализации с [2-13C]пируватом такая же, как и с гиперполяризованным [1-13C]пируватом.

Для исследований как [1-13C]пирувата, так и [2-13C]пирувата каждый субъект будет дважды получать изображения с 45-минутным интервалом для подтверждения воспроизводимости методов и/или усреднения для повышения отношения сигнал-шум 13C- карты метаболитов.

Цель 2:

После завершения технико-экономического обоснования (цель 1) будет проведено внутрисубъектное сравнительное исследование [1-13C]пирувата и [2-13C]пирувата. Как и в случае с целью1, будут набраны пациенты с неврологическими расстройствами после ЧМТ, имеющие нормальные или почти нормальные результаты КТ (n = 6 пациентов), а также здоровые добровольцы соответствующего возраста/пола с нормальным мозгом (n = 3). Каждый пациент будет визуализирован дважды (один с [1-13C]пируватом и один с [2-13C]пируватом с интервалом 45 минут). Активность PDH и цикличность TCA будут оцениваться по измерению H13CO3- из гиперполяризованного [1-13C]пирувата и [5-13C]глутамата из [2-13C]пирувата соответственно. Сравнение [1-13C]пирувата и [2-13C]пирувата позволит получить подробную информацию о том, как пируват (и преобразованный ацетил-КоА) используется в митохондриях, и оценить полезность и необходимость визуализации гиперполяризованных [2-13C] ] пируват в ЧМТ, предоставляя важные данные для будущих заявок на гранты и более крупных клинических испытаний.