La spettroscopia RM mappa il metabolismo del glucosio nel cervello senza richiedere radiazioni - Physics World

La mappatura dell'assorbimento del glucosio nel cervello e nel corpo fornisce ai medici informazioni sulla disfunzione metabolica osservata in condizioni come il cancro, il diabete e il morbo di Alzheimer. Questa mappatura viene tradizionalmente eseguita somministrando sostanze radioattive che agiscono come analoghi del glucosio e possono essere visualizzate su immagini mediche.

Gli scienziati sanno, ad esempio, che le cellule tumorali assorbono glucosio più delle cellule normali. I medici sfruttano questo utilizzando ¹⁸Imaging F-FDG-PET per diagnosticare e localizzare i tumori e valutare i trattamenti. Questa tecnica di imaging, tuttavia, non è in grado di valutare i metaboliti a valle che possono essere importanti per la valutazione della diagnosi e del trattamento e richiede anche l'iniezione al paziente di un composto radioattivo.

Un'altra tecnica, la spettroscopia di risonanza magnetica (MRS) con carbonio-13, può quantificare i metaboliti a valle ma non è in grado di localizzarli con precisione. Nel frattempo, la tecnica emergente dell'iperpolarizzato ¹³L'imaging C-MRS non fornisce informazioni su alcuni metaboliti a valle, inclusi glutammato e glutammina. Iperpolarizzato ¹³L'imaging C-MRS richiede anche iniezioni e utilizza hardware specializzato che potrebbe non essere disponibile in ambito clinico.

I ricercatori del Università medica di Vienna hanno ora sviluppato un nuovo approccio alla mappatura del metabolismo del glucosio. La tecnica non si basa su radiazioni o iniezioni, ma utilizza invece la risonanza magnetica (MRI) clinicamente disponibile e l'ingestione orale di una soluzione di glucosio.

²H-MRS

Nello studio di convalida iniziale dei ricercatori, che appare in Radiologia investigativa, i partecipanti sono stati sottoposti a imaging con risonanza magnetica a 3 T dopo aver digiunato durante la notte e di nuovo dopo aver ingerito una soluzione di glucosio marcata con deuterio (il deuterio, un isotopo stabile dell'idrogeno, non è radioattivo). IL ²La scansione H-MRS includeva una sequenza di decadimento dell'induzione libera senza eco 3D e la soppressione dell'acqua è stata eseguita utilizzando lo schema convenzionale di soppressione dell'acqua. Dopo la scansione MRS, è stata eseguita una scansione di lettura dell'eco del gradiente rapido preparata per la magnetizzazione T3 1D. Per elaborare i dati è stata utilizzata una pipeline software interna.

Il ²L'approccio di imaging H-MRS ha permesso ai ricercatori di quantificare l'utilizzo del glucosio ossidativo e anaerobico e di valutare la sintesi dei neurotrasmettitori. Tuttavia, potevano misurare solo un numero limitato di composti deuterati e per eseguire l'imaging era necessario un hardware specializzato. Così hanno condotto uno studio di follow-up – ora pubblicato in Natura Ingegneria Biomedica – per vedere se il protone MRS (¹H-MRS) a 7 T fornirebbe maggiore sensibilità, specificità chimica e risoluzione spaziotemporale rispetto a ²Imaging H-MRS.

¹H-MRS

Gli studi sugli animali hanno dimostrato che il glucosio marcato con deuterio è prontamente assorbito dalle cellule cerebrali e i deuteroni sono incorporati nei metaboliti del glucosio a valle. Poiché i deuteroni sostituiscono i protoni nella molecola, non contribuiscono allo spettro protonico, quindi un aumento dei metaboliti marcati con deuterio è riflesso da una diminuzione dei segnali del metabolita in ¹H-MRS.

Nel ¹H-MRS, cinque partecipanti (quattro maschi e una femmina) hanno ricevuto la soluzione di glucosio marcata con deuterio e i loro livelli di glucosio nel sangue sono stati misurati più volte nell'arco di 90 minuti. I ricercatori hanno quantificato glutammato, glutammina, acido γ-aminobutirrico e glucosio deuterato in specifiche posizioni molecolari. Hanno anche mappato i metaboliti deuterati e non deuterati. Notano che la tecnica di imaging non richiede hardware specializzato per funzionare con i sistemi clinicamente disponibili.

L'idrogeno pesante segue il metabolismo del glucosio in vivo

Fabian Niess, un ricercatore associato coinvolto con il Natura Ingegneria Biomedica studio e autore principale del Radiologia investigativa studiare, spiega in a comunicato stampa che l' Radiologia investigativa studio è stato "un passo importante" per dimostrare che l'approccio ha funzionato su sistemi a campo inferiore "perché i sistemi 3 T MR sono estremamente diffusi nelle applicazioni cliniche".

I ricercatori concludono che ¹L'imaging H-MRS può facilitare gli studi sul metabolismo del glucosio e stanno conducendo ulteriori ricerche per verificare il loro approccio e i risultati preliminari.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/mr-spectroscopy-maps-brain-glucose-metabolism-without-requiring-radiation/