Avbildning av traumatisk hjärnskadametabolism med hjälp av hyperpolariserat kol-13-pyruvat (HPTBI)

Mål 1:

Utredarna kommer att kvantifiera förändringar i [1-13C]laktat- och H13CO3-märkning efter en bolusinjektion av hyperpolariserat [1-13C]pyruvat under tidsfönstret för sekundär skada för att bedöma uppreglerad glykolys. På grund av heterogen närvaro och svårighetsgrad av skador av TBI, kan det vara svårt att definiera den skadade hjärnregionen. Därför kommer metabolitkvotskartorna ([produkt]/[pyruvat]) för TBI-patienter (n = 5) att jämföras med kartorna för friska kontroller (n = 3).

Hyperpolariserat [2-13C]pyruvat kommer att undersökas i en separat grupp av TBI-kohorter (n = 5) och friska kontroller (n = 3), och [5-13C]glutamat, [1-13C]acetylkarnitin, [1 -13C]acetoacetat och [1-13C]citrat från [2-13C]pyruvat kommer att kvantifieras för att bedöma den förändrade mitokondriella metabolismen. Avbildningsprocedur med [2-13C]pyruvat är densamma som avbildning med hyperpolariserad [1-13C]pyruvat.

För både [1-13C]pyruvat- och [2-13C]pyruvatstudier kommer varje försöksperson att avbildas två gånger med ett 45-minutersintervall för att bekräfta metodernas reproducerbarhet och/eller för att förstärka signal-brusförhållandet för 13C- metabolitkartor.

Mål 2:

Efter att förstudien (aim1) är avslutad kommer en jämförelsestudie inom ämnet av [1-13C]pyruvat och [2-13C]pyruvat att utföras. I likhet med målet1 kommer patienter med post-TBI neurologiska störningar som har normala eller nästan normala CT-resultat (n = 6 patienter) samt normala hjärnor av ålder/könsmatchande friska frivilliga (n = 3) att rekryteras. Varje patient kommer att avbildas två gånger (en med [1-13C]pyruvat och en med [2-13C]pyruvat med 45 minuters intervall). PDH-aktivitet och TCA-cykling kommer att bedömas från uppmätt H13CO3- från hyperpolariserat [1-13C]pyruvat respektive [5-13C]glutamat från [2-13C]pyruvat. Jämförelsen av [1-13C]pyruvat och [2-13C]pyruvat kommer att identifiera detaljerad information om hur pyruvat (och omvandlat acetyl-CoA) används i mitokondrierna, och bedöma användbarheten och nödvändigheten av avbildning hyperpolariserad [2-13C] ]pyruvat i TBI, vilket ger kritiska data för framtida bidragsansökningar och större kliniska prövningar.