活体肾脏捐赠者、接受者和健康对照的前瞻性队列中的多参数 MRI：与肾功能、纤维化和衰老标志物的相关性 (MpRenal)

肾纤维化的发展是各种肾脏疾病的特征性终点，并独立预测不良肾脏结局。 (1-3)同种异体移植肾1年后失败的最常见原因是慢性同种异体移植肾病，其特征是间质纤维化和肾小管萎缩。 (4) 目前量化肾纤维化的金标准和唯一方法是进行肾活检。 尽管并发症的风险相对较低，但该过程是侵入性的，限制了其在临床环境中重复评估的使用。 此外，由于通常仅对肾皮质进行采样，并且由于获得的组织量极少，因此存在采样偏差问题，并且有关总肾纤维化的信息有限。 估计肾小球滤过率（eGFR）广泛用于监测肾功能，但对于检测同种异体移植物纤维化不敏感。 (5)

流行病学数据表明，与匹配的非捐赠者相比，活体肾脏捐赠者 (LKD) 患终末期肾病的风险更高。 (6,7) 较低的捐献前肾功能和较高的年龄会加剧该风险。 在最近的一项前瞻性研究中，肾皮质体积可预测 LKD 1 年后的肾脏结局。 (8)

近年来，肾磁共振成像 (MRI) 技术迅速发展，可以评估整个肾脏形态、微观结构、血流动力学、氧合和水扩散。 (9,10) 多参数 MRI (mpMRI) 是指在单次扫描过程中结合对不同生物物理组织特性敏感的几种基于 MRI 的测量方法。 获得的信息可能提供一种表征肾功能和形态学几个方面的方法。 (11)

基于 MRI 的测量显示出最有临床应用前景的是纵向弛豫时间 (T1)、弥散加权成像 (DWI)、血氧水平依赖性成像 (BOLD) 和动脉自旋标记 (ASL)。 (12) 在 Buchanan 等人的一项横断面研究中，通过基于 MRI 的测量和肾活检对慢性肾病患者 (n=22) 和健康志愿者 (n=22) 进行了评估。 基于 MRI 的测量具有可重复性，并且与目前使用的肾功能测量方法相关。 (13) 低度和高度肾纤维化患者的 T1 映射、表观扩散系数 (ADC) 和 ASL 存在显着差异。 在 Berchtold 等人的一项横断面研究中。 (n = 164) 皮质髓质 ADC 差异与自体肾脏和同种异体移植肾中的肾纤维化高度相关且独立相关。 (14) 在同一作者最近的一项前瞻性研究中，皮质髓质 ADC 差异可预测移植受者和 CKD 患者的肾功能下降和透析开始。 Sugiyama 等人的一项研究中，低 BOLD 确定的氧合减少可预测慢性肾病的进展率。 (15) 有趣的是，Berchtold 等人发现基于扩散的 MRI 测量在估计肾小球滤过率出现明显变化之前检测到同种异体移植物纤维化的增加。 (16)

在将肾脏 mpMRI 用于临床之前，需要开发更大的证据基础。 迄今为止，采用基于 MRI 的测量的临床研究大多是横断面的。 迄今为止，仅针对活体肾捐献者（LKD）和肾移植受者进行了很少的研究。 据我们所知，尚未进行长期随访的研究，包括重复 mpMRI、肾活检以及通过 DTPA 清除率准确测量肾小球滤过率。 需要重复成像来确定基于 MRI 的测量值如何随时间变化，以及目前使用的量化肾功能和纤维化的金标准方法。 (17)

p16INK4a 通路激活加速肾脏衰老，导致细胞衰老，参与肾纤维化的发展。 (18) 衰老细胞的特征是不可逆的生长停滞，并表达促炎和促纤维化的衰老相关分泌表型 (SASP)。 (19) 这种生化足迹可以通过免疫组织化学来检测，并且可以预测慢性肾病和肾移植中的肾纤维化。 (20)

血清尿调节素（sUmod）和尿表皮生长因子（uEGF）源自肾小管，可能反映功能性肾单位质量，并与肾功能衰退和纤维化相关。 (21-24)

Klotho 最初被称为抗衰老基因，表达于近端和远端肾小管的细胞表面膜上。 可溶性克洛托水平的降低伴随着慢性肾脏疾病，并与肾纤维化的发展有关。 (25,26)

这项前瞻性随访研究的总体目的是研究重复 mpMRI 和生物标志物在监测肾功能和检测肾同种异体移植物纤维化发展方面的效用。 基于 MRI 的肾脏衰老和纤维化测量和生物标志物将与当前的金标准方法进行比较，以表征和量化一组 LKD、受者和健康对照的肾功能和纤维化。

这是一项探索性研究。 将使用一种新颖且非标准化的 MRI 补丁，该补丁由在单次扫描中执行的多项基于 MRI 的测量组成。 无法提供用于估计该方法的准确性和方差的具体数据。 因此，功效和样本量的计算具有挑战性。 此外，关于基于 MRI 的测量与纤维化之间关系的已发表数据在用于量化纤维化组织学和纤维化阈值的方法方面是不同的。

肾同种异体移植物中纤维化的患病率是主要关注点，预计从基线到最终就诊时会增加。 根据之前的工作，我们预计 40-50% 的同种异体肾移植物在 2 年后将出现显着水平的纤维化 (27,28)。 然而，由于优化的免疫抑制方案，同种异体移植物中目前的纤维化水平可能低于以前。

已经进行了多次功率计算。 效应大小基于先前发表的关于不同纤维化水平患者的 ASL 和 ADC 值的差异和方差的数据。 在功效为 0.8 且 alpha 为 0.05 的情况下，我们估计样本大小 n = 32 将足以检测阈值为 40% 的纤维化。

在纳入期间，LKD 以及奥尔堡大学医院和奥尔胡斯大学医院的接受者将被邀请参加该研究。 目前每年大约有 30-35 对活体捐献者进行移植。 在 2 年的纳入期内，我们的目标是纳入 40 名活体捐赠者和受赠者。 预计 32 名活体捐赠者和接受者将完成这项研究，预计退出率为 20%。

多参数 MRI mpMRI 将在参与医院的诊断影像科按照标准操作程序进行。

mpMRI 扫描方案将在 3 Tesla MRI 扫描仪（通用电气 (GE) Healthcare）上执行，包括以下 MRI 测量：

• 结构性 T2 和/或 T1 加权肾脏 MRI（用于体积测量）
• 弥散加权成像 (DWI)，b 值为 0、10、20、30、40、50、70、100、200、300、400、500、800 s/mm2
• T1 和 T2 映射
• 带有 T2* 的大胆 MRI
• ASL灌注
• 非对比磁共振血管造影
• 肾动脉的定量流量测量

扫描时间约为 60 分钟。 在此期间，参与者将被要求保持仰卧姿势。 参与者将被要求在扫描前禁食 3 小时，并被要求喝 1 升水。

MRI 数据的后处理将借助与奥尔堡和奥尔胡斯大学医院以及奥尔胡斯大学合作开发的内部商用软件和分析软件来完成。

99mTc-DTPA 清除率是一种精确测量 GFR 的方法。 DTPA 许可将根据参与医院的诊断影像科的标准操作程序进行。

同种异体移植活检 使用 18G 针获得活检，固定在磷酸盐缓冲的 4% 甲醛中，包埋在石蜡中，并用苏木精和伊红、高碘酸-希夫和马森三色染色。

定量组织学评估将用于使用配备有电动载物台的奥林巴斯 BX50 光学显微镜（奥林巴斯丹麦，巴勒鲁普，丹麦）和奥林巴斯 DP70 数码相机来评估活组织检查，该相机连接到带有市售 newCAST 软件的 PC（Visiopharm，霍斯霍尔姆，丹麦） ）。

纤维化的程度将通过使用 x4 镜头 (NA 0.13) 对 Masson 三色染色切片上的分散测试点 (≈100) 进行系统评估来量化 (29)。

此外，还将评估活检的肾脏老化和纤维化标志物：

• p16INK4a 通路激活
• 克洛托
• 肾脏衰老和纤维化的其他标志物

血液和尿液样本 血红蛋白、血细胞比容、白细胞、血小板、CRP、肌酐、eGFR、尿素、钠、钾、总磷酸盐、碳酸氢盐、离子钙、总镁、完整 PTH、碱性磷酸酶、葡萄糖、可溶性 klotho 和 sUmod。

点尿样本将用于测定尿白蛋白/肌酐比、葡萄糖、白细胞、亚硝酸盐、血液和尿表皮生长因子。

参考

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