Многопараметрическая МРТ в проспективной когорте живых доноров почек, реципиентов и здоровых людей из контрольной группы: корреляция с маркерами функции почек, фиброза и старения (MpRenal)

Развитие фиброза почек является характерной конечной точкой различных заболеваний почек и независимо предсказывает неблагоприятные почечные исходы. (1-3) Наиболее распространенной причиной отказа аллотрансплантата почки через 1 год является хроническая нефропатия аллотрансплантата, которая характеризуется интерстициальным фиброзом и атрофией канальцев. (4) В настоящее время золотым стандартом и единственным методом количественной оценки фиброза почек является биопсия почки. Хотя риск осложнений относительно невелик, процедура является инвазивной, что ограничивает ее использование для повторных обследований в клинических условиях. Более того, поскольку обычно отбирают образцы только из коры головного мозга почки и из-за незначительного количества полученной ткани возникают проблемы систематической ошибки выборки, а информация об общем фиброзе почек ограничена. Расчетная скорость клубочковой фильтрации (рСКФ) широко используется для мониторинга функции почек, но нечувствительна для выявления фиброза аллотрансплантата. (5)

Эпидемиологические данные свидетельствуют о том, что живые доноры почек (LKD) подвергаются повышенному риску терминальной стадии заболевания почек по сравнению с соответствующими недонорами. (6,7) Более низкая функция почек перед донорством и более высокий возраст усиливают риск. В недавнем проспективном исследовании объем коры почек предсказывал почечный исход через 1 год LKD. (8)

В последние годы произошло быстрое развитие методов магнитно-резонансной томографии (МРТ) почек, позволяющих оценить общую морфологию почек, микроструктуру, гемодинамику, оксигенацию и диффузию воды. (9,10) Многопараметрическая МРТ (мпМРТ) представляет собой комбинацию нескольких измерений на основе МРТ, чувствительных к различным биофизическим свойствам ткани, за один сеанс сканирования. Полученная информация, возможно, позволит охарактеризовать некоторые аспекты функции и морфологии почек. (11)

Измерения на основе МРТ, которые показывают наибольшие перспективы для клинического применения, - это время продольной релаксации (T1), диффузионно-взвешенная визуализация (DWI), визуализация, зависящая от уровня кислорода в крови (ЖИРНЫЙ шрифт) и мечение артериального спина (ASL). (12) В перекрестном исследовании Buchanan et al. пациентов с хронической болезнью почек (n=22) и здоровых добровольцев (n=22) оценивали с помощью МРТ и биопсии почек. Измерения, основанные на МРТ, были воспроизводимы и коррелировали с используемыми в настоящее время методами измерения функции почек. (13) Значительные различия были обнаружены в Т1-картировании, кажущемся коэффициенте диффузии (ADC) и ASL у лиц с низкой и высокой степенью фиброза почек. В перекрестном исследовании Berchtold et al. (n = 164) разница в кортикомедуллярном ADC сильно коррелировала и независимо ассоциировалась с фиброзом почек как в нативных почках, так и в аллотрансплантатах. (14) В более недавнем проспективном исследовании того же автора разница в кортикомедуллярном ADC была предиктором снижения функции почек и начала диализа у реципиентов трансплантата и пациентов с ХБП. Снижение оксигенации, определяемое низким значением BOLD, предсказало скорость прогрессирования хронической болезни почек в исследовании Sugiyama et al. (15) Интересно, что Берхтольд и др. обнаружили, что методы МРТ, основанные на диффузии, обнаруживают увеличение фиброза аллотрансплантата до видимых изменений в расчетной скорости клубочковой фильтрации. (16)

Прежде чем мпМРТ почек можно будет использовать в клинических условиях, необходимо разработать более обширную доказательную базу. На сегодняшний день клинические исследования с использованием методов МРТ носили в основном перекрестный характер. До сих пор лишь несколько исследований было проведено на живых донорах почек (LKD) и реципиентах почечного трансплантата. Насколько нам известно, не проводилось исследований с долгосрочным наблюдением, включая повторную мпМРТ, биопсию почек и точное измерение скорости клубочковой фильтрации с клиренсом DTPA. Повторная визуализация необходима, чтобы установить, как показатели на основе МРТ изменяются со временем в связи с используемыми в настоящее время методами «золотого стандарта» количественной оценки функции почек и фиброза. (17)

Ускоренное старение почек за счет активации пути p16INK4a, приводящего к клеточному старению, участвует в развитии фиброза почек. (18) Стареющие клетки характеризуются необратимой остановкой роста и экспрессируют провоспалительный и профибротический секреторный фенотип, связанный со старением (SASP). (19) Этот биохимический след может быть обнаружен с помощью иммуногистохимии и может быть предиктором фиброза почек при хронической болезни почек и трансплантации почки. (20)

Сывороточный уромодулин (sUmod) и мочевой эпидермальный фактор роста (uEGF) происходят из почечных канальцев и могут отражать функциональную массу нефронов и связаны со снижением функции почек и фиброзом. (21-24)

Klotho, который первоначально был известен как ген, замедляющий старение, экспрессируется на клеточной поверхности мембран проксимальных и дистальных канальцев. Снижение уровня растворимого клото сопровождает хроническое заболевание почек и связано с развитием фиброза почек. (25,26)

Общая цель этого проспективного последующего исследования — изучить полезность повторной мпМРТ и биомаркеров для мониторинга функции почек и выявления развития фиброза в почечных аллотрансплантатах. Показатели и биомаркеры почечного старения и фиброза, основанные на МРТ, будут сравниваться с современными методами золотого стандарта для характеристики и количественной оценки функции почек и фиброза в когорте LKD, реципиентов и здоровых людей из контрольной группы.

Это исследовательское исследование. Будет использован новый и нестандартный пластырь для МРТ, состоящий из нескольких измерений на основе МРТ, выполняемых за одно сканирование. Конкретные данные для оценки точности и дисперсии этого метода отсутствуют. Таким образом, расчет мощности и размера выборки является сложной задачей. Более того, опубликованные данные о взаимосвязи между измерениями на основе МРТ и фиброзом разнородны в отношении методов, используемых для количественной гистологической оценки фиброза и порогов фиброза.

Ожидается, что распространенность фиброза в почечных аллотрансплантатах, которая представляет основной интерес, будет увеличиваться от исходного уровня до последнего визита. Основываясь на предыдущих работах, мы ожидаем, что 40-50% почечных аллотрансплантатов будут иметь значительный уровень фиброза через 2 года (27,28). Однако возможно, что нынешние уровни фиброза в аллотрансплантатах ниже, чем предыдущие, из-за оптимизированных режимов иммуносупрессии.

Было выполнено несколько расчетов мощности. Величина эффекта была основана на ранее опубликованных данных о разнице и дисперсии значений ASL и ADC у пациентов с разными уровнями фиброза. По нашим оценкам, при степени 0,8 и альфа 0,05 размер выборки n = 32 будет достаточным для обнаружения фиброза при пороге 40%.

В течение периода включения LKD и получателям из университетских больниц Ольборга и Орхуса будет предложено принять участие в исследовании. В настоящее время ежегодно пересаживают примерно 30-35 пар живых доноров. В течение двухлетнего периода включения мы стремимся включить 40 живых доноров и реципиентов. Ожидается, что при ожидаемом выбывании 20% 32 живых донора и реципиента завершат исследование.

Мультипараметрическая МРТ мпМРТ будет проводиться в соответствии со стандартной операционной процедурой в отделениях диагностической визуализации участвующих больниц.

Протокол сканирования мпМРТ будет выполняться на МРТ-сканере с силой тока 3 Тесла (General Electrics (GE) Healthcare) и включает в себя следующие МРТ-меры:

• Структурная Т2 и/или Т1 взвешенная МРТ почек (для измерения объема)
• Диффузионно-взвешенная визуализация (ДВИ) со значениями b 0, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 200, 300, 400, 500, 800 с/мм2.
• Т1- и Т2-картирование
• Жирная МРТ с Т2*
• АСЛ-перфузия
• Безконтрастная магнитно-резонансная ангиография
• Количественные измерения кровотока в почечных артериях

Время сканирования составляет примерно 60 минут. В течение этого времени участники должны будут лежать неподвижно в положении лежа. Участникам необходимо будет голодать в течение 3 часов перед сканированием и им будет предложено выпить 1 л воды.

Постобработка данных МРТ будет осуществляться с помощью коммерчески доступного программного обеспечения и программного обеспечения для анализа, разработанного собственными силами в сотрудничестве с университетской больницей Ольборга и Орхуса и Орхусским университетом.

Клиренс 99mTc-DTPA — это метод точного измерения СКФ. Разрешение на DTPA будет осуществляться в соответствии со стандартной операционной процедурой в отделениях диагностической визуализации участвующих больниц.

Биопсия аллотрансплантата. Биопсии получают с помощью иглы 18G, фиксируют в 4% формальдегиде с фосфатным буфером, заливают в парафин и окрашивают гематоксилином и эозином, периодной кислотой по Шиффу и трихромом Массона.

Количественная гистологическая оценка будет использоваться для оценки биопсий с использованием светового микроскопа Olympus BX50 (Olympus Дания, Баллеруп, Дания), оснащенного предшествующим моторизованным столиком, и цифровой камеры Olympus DP70, подключенной к ПК с коммерчески доступным новым программным обеспечением CAST (Visiopharm, Хёрсхольм, Дания). ).

Степень фиброза будет определяться количественно путем систематической оценки разбросанных тестовых точек (≈100) на срезах, окрашенных трихромом по Массону, с использованием линзы x4 (NA 0,13) (29).

Кроме того, биоптаты будут оцениваться на наличие маркеров старения почек и фиброза:

• Активация пути p16INK4a
• клото
• дополнительные маркеры старения почек и фиброза

Образцы крови и мочи Гемоглобин, гематокрит, лейкоциты, тромбоциты, СРБ, креатинин, рСКФ, мочевина, натрий, калий, общий фосфат, бикарбонат, ионизированный кальций, общий магний, интактный ПТГ, щелочная фосфатаза, глюкоза, растворимый клото и сумод.

Разовый образец мочи будет использоваться для определения соотношения альбумин/креатинин, глюкозы, лейкоцитов, нитритов, крови и uEGF.

Рекомендации

1. Нат КА. Тубулоинтерстициальные изменения как основной фактор прогрессирования повреждения почек. Американский журнал заболеваний почек. 1992;20(1):1-17.
2. Экноян Г., Макдональд М.А., Аппель Д., Труонг Л.Д. Хронический тубулоинтерстициальный нефрит: корреляция между структурными и функциональными данными. Почки Int. 1990;38(4):736-43.
3. Парк У.Д., Гриффин, доктор медицинских наук, Корнелл, Л.Д., Косио Ф.Г., Стегалл, доктор медицинских наук. Фиброз с воспалением через год предсказывает функциональное снижение трансплантата. Журнал Американского общества нефрологов. 2010 ноября;21(11):1987-97.
4. Вадивел Н., Туллиус С.Г., Чандракер А. Хроническая аллотрансплантатная нефропатия. Семин Нефрол. Июль 2007 г.;27(4):414-29.
5. Услу А., Хюр Э., Шен Ч, Шен С., Акгюн А., Ташли Ф.А. и др. В какой степени оцененная или измеренная СКФ может предсказать субклинический фиброз трансплантата: сравнительное проспективное исследование с протокольной биопсией. Трансплант Интернэшнл. 1 мая 2015 г.; 28(5): 575-81.
6. Мьёен Г., Халлан С., Хартманн А., Фосс А., Мидтведт К., Ойен О. и др. Долгосрочные риски для доноров почек. Почки Int. 2014;86(1):162-7.
7. О'Киф Л.М., Рамон А., Оливер-Уильямс С., Уиллейт П., Пейдж Э., Троттер П. и др. Среднесрочные и долгосрочные риски для здоровья живых доноров почки. Энн Интерн Мед [Интернет]. 20 февраля 2018 г.; 168 (4): 276. Доступно по адресу: http://annals.org/article.aspx?doi=10.7326/M17-1235.
8. Буус Н.Х., Нильсен СМ, Сков К., Ибсен Л., Краг С., Ниенгаард Дж.Р. Прогнозирование функции почек у живых доноров почек и реципиентов почек живых доноров с использованием количественной гистологии. Трансплантация. 1 января 2023 г.; 107(1): 264-73.
9. Кокс Э.Ф., Бьюкенен С.Э., Брэдли С.Р., Прествич Б., Махмуд Х., Таал М. и др. Многопараметрическая магнитно-резонансная томография почек: валидация, вмешательства и изменения при хронической болезни почек. Фронт Физиол. 14 сентября 2017 г.;8 (сентябрь).
10. Кароли А., Прюйм М., Бернье М., Селби Н.М. Функциональная магнитно-резонансная томография почек: где мы находимся? Перспектива европейской акции COST PARENCHIMA. Том. 33, Нефрология, диализ, трансплантация: официальное издание Европейской ассоциации диализа и трансплантологии – Европейской ассоциации почек. НЛМ (Medline); 2018.
11. Симмс Р., Сурброн С. Последние данные о клинической полезности биомаркеров магнитно-резонансной томографии почек. Нефрология Диализная трансплантация. 1 июня 2020 г.; 35 (6): 915-9.
12. Фрэнсис С.Т., Селби Н.М., Таал М.В. Магнитно-резонансная томография для оценки структуры, функции и патологии почек: на пути к клиническому применению. Американский журнал заболеваний почек [Интернет]. 2023 май; Доступно по адресу: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272638623006303.
13. Бьюкенен С.Э., Махмуд Х., Кокс Э.Ф., Маккаллок Т., Прествич Б.Л., Таал М.В. и др. Количественная оценка структурно-функциональных изменений почек при хронической болезни почек с помощью многопараметрической магнитно-резонансной томографии. Нефрология Диализная трансплантация. 1 июня 2020 г.; 35 (6): 955-64.
14. Бертольд Л., Фридли И., Кроу Л.А., Мартинес С., Молл С., Хадая К. и др. Подтверждение кортикомедуллярной разницы в кажущемся коэффициенте диффузии, полученном с помощью магнитно-резонансной томографии, для выявления фиброза почек: поперечное исследование. Нефрология Диализная трансплантация. 1 июня 2020 г.; 35 (6): 937-45.
15. Сугияма К., Иноуэ Т., Козава Е., Исикава М., Симада А., Кобаяши Н. и др. Снижение оксигенации, но не фиброз, определяемый функциональной магнитно-резонансной томографией, предсказывает долгосрочное прогрессирование хронической болезни почек. Нефрология Диализная трансплантация. 1 июня 2020 г.; 35 (6): 964-70.
16. Бертольд Л., Кроу Л.А., Фридли И., Легуи Д., Молл С., де Перро Т. и др. Диффузионная магнитно-резонансная томография выявляет нарастание интерстициального фиброза раньше, чем снижение функции почек. Нефрология, диализная трансплантация [Интернет]. 1 июля 2020 г.;35(7):1274-6. Доступно по адресу: https://academic.oup.com/ndt/article/35/7/1274/5803154.
17. Селби Н.М., Бланкестин П.Дж., Бур П., Комб С., Экардт К.Ю., Эйкефьорд Э. и др. Биомаркеры магнитно-резонансной томографии при хронической болезни почек: документ с изложением позиции Европейского сотрудничества в области науки и технологий Action PARENCHIMA. Трансплантация нефрола. 1 сентября 2018 г.;33(2):ii4–14.
18. Дочерти М.Х., О'Салливан Э.Д., Бонвентр Дж.В., Ференбах Д.А. Клеточное старение в почках. Том. 30, Журнал Американского общества нефрологов. Американское общество нефрологов; 2019. п. 726-36.
19. Ван Дерсен Дж.М. Роль стареющих клеток в старении. Том. 509, Природа. Издательская группа «Природа»; 2014. п. 439-46.
20. Мельк А., Шмидт БМВ, Вонгвиватана А., Рейнер Д.С., Холлоран П.Ф. Повышенная экспрессия связанного со старением ингибитора клеточного цикла p16/INK4a при разрушающихся почечных трансплантатах и ​​пораженной нативной почке. Американский журнал трансплантологии. Июнь 2005 г.;5(6):1375-82.
21. Чан Дж, Свенссон М, Таннес ТМ, Вальдум-Гревбо Б, Йенссен Т, Эйде ИА. Связь сывороточного уромодулина и мочевого эпидермального фактора роста с измеренной скоростью клубочковой фильтрации и интерстициальным фиброзом при трансплантации почки. Я Джей Нефрол. 2022 г., 1 апреля;53(2-3):108-17.
22. Йепес-Кальдерон М., Сотомайор К.Г., Крецлер М., Ганс РОБ, Бергер С.П., Навис Г.Дж. и др. Соотношение мочевого эпидермального фактора роста/креатинина и недостаточность трансплантата у реципиентов почечного трансплантата: проспективное когортное исследование. Дж. Клин Мед. 2019 г., 1 октября; 8 (10).
23. Кёттген А., Хван С.Дж., Ларсон М.Г., Ван Эйк Дж.Э., Фу К., Бенджамин Э.Дж. и др. Уровни уромодулина связаны с распространенным вариантом UMOD и риском развития ХБП. Журнал Американского общества нефрологов. 2010 февраля;21(2):337-44.
24. Шерберих Дж.Э., Грубер Р., Нокхер В.А., Кристенсен Э.И., Шмитт Х., Хербст В. и др. Сывороточный уромодулин – маркер функции почек и целостности почечной паренхимы. В: Нефрология Диализная трансплантация. Издательство Оксфордского университета; 2018. п. 284-95.
25. Чо Н.Дж., Хан Д.Д., Ли Дж.Х., Чан Ш.Х., Кан Дж.С., Гил Х.В. и др. Растворимый клото как маркер почечного фиброза и повреждений подоцитов в почках человека. ПЛОС Один. 1 марта 2018 г.; 13 (3).
26. Бьюкенен С., Комбет Э., Стенвинкель П., Шилс П.Г. Клото, старение и недостаточность почки. Том. 11, Границы эндокринологии. Фронтиерс Медиа С.А.; 2020.
27. Нанкивелл Б.Дж., Борроуз Р.Дж., Фунг С.Л.С., О'Коннелл П.Дж., Аллен Р.Д.М., Чепмен-младший. Естественная история хронической аллотрансплантатной нефропатии. Медицинский журнал Новой Англии [Интернет]. 11 декабря 2003 г.;349(24):2326-33. Доступно по адресу: http://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa020009.
28. Стегалл М.Д., Парк В.Д., Ларсон Т.С., Глур Дж.М., Корнелл Л.Д., Сети С. и др. Гистология одиночных аллотрансплантатов почки через 1 и 5 лет после трансплантации. Американский журнал трансплантологии. 11 апреля 2011 г. (4): 698-707.
29. Буус Н.Х., Нильсен СМ, Сков К., Ибсен Л., Краг С., Ниенгаард Дж.Р. Прогнозирование функции почек у живых доноров почек и реципиентов почек живых доноров с использованием количественной гистологии. Трансплантация. 1 января 2023 г.; 107(1): 264-73.