MR-spectroscopie brengt het glucosemetabolisme in de hersenen in kaart zonder dat er straling nodig is - Physics World

Door de opname van glucose in de hersenen en het lichaam in kaart te brengen, krijgen artsen informatie over de metabolische disfunctie die wordt waargenomen bij aandoeningen zoals kanker, diabetes en de ziekte van Alzheimer. Dit in kaart brengen wordt traditioneel uitgevoerd door het toedienen van radioactieve stoffen die fungeren als glucose-analogen en kunnen worden gevisualiseerd op medische beelden.

Wetenschappers weten bijvoorbeeld dat tumorcellen meer glucose opslokken dan normale cellen. Artsen maken hier misbruik van door gebruik te maken van ¹⁸F-FDG-PET-beeldvorming om tumoren te diagnosticeren en te lokaliseren en behandelingen te evalueren. Deze beeldvormingstechniek kan echter geen stroomafwaartse metabolieten beoordelen die belangrijk kunnen zijn voor de diagnose en de evaluatie van de behandeling – en vereist ook dat de patiënt wordt geïnjecteerd met een radioactieve stof.

Een andere techniek, magnetische resonantiespectroscopie (MRS) met koolstof-13, kan stroomafwaartse metabolieten kwantificeren, maar kan ze niet precies lokaliseren. Ondertussen is de opkomende techniek van hyperpolarisatie ontstaan ¹³C-MRS-beeldvorming geeft geen informatie over sommige stroomafwaartse metabolieten, waaronder glutamaat en glutamine. Hypergepolariseerd ¹³C-MRS-beeldvorming vereist ook injecties en maakt gebruik van gespecialiseerde hardware die mogelijk niet beschikbaar is in een klinische omgeving.

Onderzoekers van de Medische Universiteit van Wenen hebben nu een nieuwe aanpak ontwikkeld om het glucosemetabolisme in kaart te brengen. De techniek is niet afhankelijk van bestraling of injecties, maar maakt in plaats daarvan gebruik van klinisch beschikbare magnetische resonantie beeldvorming (MRI) en orale inname van een glucose-oplossing.

²H-MRS

In het eerste validatieonderzoek van de onderzoekers, dat verschijnt in Onderzoeksradiologiewerden deelnemers afgebeeld met 3 T MRI na een nacht vasten en opnieuw na inname van met deuterium gemerkte glucose-oplossing (deuterium, een stabiele isotoop van waterstof, is niet radioactief). De ²De H-MRS-scan omvatte een 3D echoloze vrije inductievervalsequentie, en wateronderdrukking werd uitgevoerd met behulp van een conventioneel wateronderdrukkingsschema. Na de MRS-scan werd een 3D T1-gewogen magnetisatie-voorbereide snelle gradiënt-echo-uitleesscan uitgevoerd. Er werd gebruik gemaakt van een interne softwarepijplijn om de gegevens te verwerken.

De ²Dankzij de H-MRS-beeldvormingsaanpak konden de onderzoekers het oxidatieve en anaerobe glucosegebruik kwantificeren en de synthese van neurotransmitters beoordelen. Toch konden ze slechts een beperkt aantal gedeutereerde verbindingen meten, en er was gespecialiseerde hardware nodig om de beeldvorming uit te voeren. Daarom voerden ze een vervolgonderzoek uit – nu gepubliceerd in Natuur Biomedische Technologie – om te zien of proton MRS (¹H-MRS) bij 7 T zou een hogere gevoeligheid, chemische specificiteit en spatiotemporele resolutie opleveren dan ²H-MRS-beeldvorming.

¹H-MRS

Studies bij dieren hebben aangetoond dat met deuterium gelabelde glucose gemakkelijk wordt opgenomen door hersencellen, en dat deuteronen worden opgenomen in stroomafwaartse glucosemetabolieten. Omdat deuteronen protonen in het molecuul vervangen, dragen ze niet bij aan het protonenspectrum. Een toename van met deuterium gelabelde metabolieten wordt dus weerspiegeld door een afname van metabolietsignalen in het molecuul. ¹H-MRS.

In het ¹H-MRS-onderzoek ontvingen vijf deelnemers (vier mannen en één vrouw) de met deuterium gelabelde glucoseoplossing en werden hun bloedglucosewaarden meerdere keren gedurende 90 minuten gemeten. De onderzoekers kwantificeerden glutamaat, glutamine, γ-aminoboterzuur en glucose gedeutereerd op specifieke moleculaire posities. Ze brachten ook gedeutereerde en niet-gedeutereerde metabolieten in kaart. Ze merken op dat de beeldvormingstechniek geen gespecialiseerde hardware vereist om met klinisch beschikbare systemen te werken.

Zware waterstof volgt het glucosemetabolisme in vivo

Fabian Niess, een onderzoeksmedewerker betrokken bij de Natuur Biomedische Technologie studie en hoofdauteur van de Onderzoeksradiologie studie, legt uit in a persbericht dat de Onderzoeksradiologie studie was “een belangrijke stap” om aan te tonen dat de aanpak werkte op systemen met een lager veld “omdat 3T MR-systemen extreem wijdverspreid zijn in klinische toepassingen”.

Dat concluderen de onderzoekers ¹H-MRS-beeldvorming kan onderzoeken naar het glucosemetabolisme vergemakkelijken en ze voeren aanvullend onderzoek uit om hun aanpak en voorlopige resultaten te verifiëren.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/mr-spectroscopy-maps-brain-glucose-metabolism-without-requiring-radiation/