1.
Каким радиолигандом и с какой целью первоначально пользовались исследователи позитронно-эмиссионной томографии?
Исторически клиническая ядерная медицина посвятила большую часть позитронно-эмиссионной томографии (PET)визуализации радиоактивно меченого аналога глюкозы, [ 18F ]фтордезоксиглюкозы (FDG), для измерения усвоения глюкозы в различных условиях (Delbeke, D., et.al., 2006). После инъекции FDG распределяется по всей кровеносной системе. Затем FDG может проникать в различные ткани (например, клетки мозга) с помощью транспортеров глюкозы ( K 1 ), где он либо возвращается в кровяное русло ( k 2 ), либо фосфорилируется ( k 3 ).Из-за низкого уровня дефосфорилирования в большинстве тканей FDG в большинстве применений (например, метаболизм глюкозы раковых клеток) считается «захваченным» в клетках, а клетки с более высоким метаболизмом будут иметь более высокий «захват» или поглощение FDG. Эта функция захвата FDG может использоваться для клинической цели, поскольку она делает визуализацию и количественную оценку изображений PET относительно простыми, позволяя упростить динамическую визуализацию, анализируемую с помощью модели 2-тканевых отсеков с участниками кинетической скорости ( K 1, k 2 , k 3 и k 4 ), до статической визуализации, количественно оцененной с помощью простого стандартизированного значения поглощения (SUV) или отношения SUV (SUVR). SUV нормализует поглощение в области интереса по введенной дозе и массе тела для облегчения сравнений между людьми, это отношение не полностью учитывает различия в артериальных входных функциях. SUVR, иногда обозначаемый как отношение цели к фону (TBR), часто использует отсек крови для нормализации поглощения FDG до уровней плазмы, если сканирование достаточно позднее, чтобы обеспечить плазменный клиренс радиолиганда. Позитронно-эмиссионная томография - это неинвазивный метод визуализации для визуализации и количественной оценки биохимических процессов in vivo в режиме реального времени. Радиоактивная молекула с высоким сродством и селективностью к целевому белку вводится в кровоток субъекта во время PEТ-сканирования для измерения белков и рецепторов мозга.
2.
В чем заключается преимущество позитронно-эмиссионной томографии перед другими методами визуализации мозга?
Быстрое появление ряда радиофармацевтических препаратов, таргетированных на различные рецепторы, ферменты и малые молекулярные системы, способствовало PET-визуализации in vivo в мозге человека в течение нескольких десятилетий. За последние ~50 лет разработки в области технологий визуализации, новых радиолигандов и трансляционных исследований привели к накоплению обширных знаний в области биологии центральной нервной системы. Возможность отслеживать радиомеченые белки, которые связываются с рецепторами или ферментами у живых людей для измерения биохимических реакций, помогло понять процессы , имеющие отношение как к физиологии и так и патофизиологии мозга.. Преимущество PET-визуализации перед другими методами визуализации заключается в том, что она позволяет проводить прямую количественную оценку интересующей мишени с использованием радиомеченой молекулы (радиолиганда). В зависимости от того, для чего предназначен радиолиганд: рецепторов, ферментов или биологического процесса, например, такого как метаболизм глюкозы, при использовании соответствующих методов можно количественно оценить плотность рецепторов, уровни ферментов или скорость метаболизма.
3.
Какие процессы помогает исследовать позитронно-эмиссионная томография?
Для полностью количественного сканирования PEТ вводится радиолиганд и выполняется забор артериальной пробы для измерения "родительского" (неметаболизированного) радиолиганда и радиомеченых метаболитов, которые появятся во время сканирования по мере того, как радиолиганд метаболизируется организмом. Измеряя долю метаболитов в крови, мы можем вычесть часть кривой артериальной плазмы, которая содержит метаболиты, считающуюся скорректированной по метаболитам входной функцией. Скорректированная по метаболитам входная функция, в сочетании с соответствующей компартментной моделью, может учитывать биологические факторы, такие как кровоток и локальный метаболизм, и использоваться для оценки констант скорости между компартментами. Эти константы скорости затем могут использоваться для оценки объема распределения ( V T ), соотношения радиолиганда в ткани к плазме в равновесии , во всем мозге или, если доступно, структурной магнитно-резонансной томографии для сегментации определенных областей интереса мозга (ROI) (Innis, R., et.al., 2007).
Для чего можно использовать позитронно-эмиссионную томографию в психиатрии?
Позитронно-эмиссионнную использовали для ранней диагностики болезни Альцгеймера и изучения патогенеза депрессии. В 2013 году целевая группа, созванная Ассоциацией по борьбе с болезнью Альцгеймера и Обществом ядерной медицины и молекулярной визуализации (SNMMI), разработала критерии надлежащего использования (AUC) для определения типов пациентов и клинических обстоятельств, при которых может использоваться PEТ амилоида, и, что не менее важно, клинических сценариев, при которых PEТ амилоида считалась нецелесообразной (Johnson K., et.al., 2013). PEТ с амилоидом и тау обнаруживает амилоидные бляшки и внутринейрональных нейрофибриллярных клубков - основные элементы, которые в совокупности определяют нейропатологию болезни Альцгеймера. За последние два десятилетия были достигнуты значительные успехи в разработке лекарств и трассеров позитронно-эмиссионной томографии, нацеленных на различные компоненты эндоканнабиоидной системы.
3.
Что такое "потенциал невытесненного связывания" и от чего зависят его значения?
Если модель с двумя "тканевыми отсеками" подходит для конкретного радиолиганда, второй тканевой отсек ( C 2 ) называется "специфически связанным с интересующим рецептором или мишенью". Полученное PET-изображение содержит оба тканевых отсека, C 1 и C 2 , и, следовательно, содержит невытесняемый сигнал свободного трейсера и неспецифического связывания. Если есть область или орган без специфического связывания радиолиганда, эту область можно использовать в качестве референтной области для оценки "потенциала невытесняемого связывания" ( BP ND ). Референтные области учитывают свободный трейсер и неспецифический сигнал связывания, присутствующие как в ROI, так и в референтной области, и устраняют необходимость забора артериальной крови. BP ND зависит от соотношения плотности целевого рецептора или фермента, B max или B avail при измерении только доступных несвязанных участков и сродства ( K D ) in vivo . B max и K d являются важными факторами при выборе радиолиганда для конкретного применения визуализации. Например, в головном мозге экстрастриарные дофаминовые рецепторы (DR) имеют гораздо более низкий B max , чем стриарные DR, поэтому для повышения чем стриарные DR поэтому для повышения АД ND и отношения сигнал/шум (SNR) в этих экстрастриарных областях для точной количественной оценки необходим радиолиганд с более высоким сродством (более низким K d ) .
Выводы
Первоначально при исследовании с помощью позитронно-эмиссионной томографии визуализации проходила с помощью радиоактивно меченого аналога глюкозы, [ 18F ]фтордезоксиглюкозы (FDG), для измерения усвоения глюкозы в различных условиях
С помощью позитронно-эмиссионной томографии можно количественно оценить плотность рецепторов, уровни ферментов или скорость метаболизма радиолиганда.
Позитронно-эмиссионная томография способна учитывать биологические факторы, такие как кровоток и локальный метаболизм, и использоваться для оценки констант скорости между компартментами, которые затем используются для оценки объема распределения, соотношения радиолиганда в ткани к плазме в равновесии , как во всем мозге, так и в его областях, представляющих интерес для исследователя.
Позитронно-эмиссионнную можно использовать для ранней диагностики болезни Альцгеймера и изучения патогенеза депрессии.
Литература
Delbeke, D., Coleman, R. E., Guiberteau, M. J., Brown, M. L., Royal, H. D., Siegel, B. A., ... & Holbrook, S. (2006). Procedure guideline for tumor imaging with 18F-FDG PET/CT 1.0. Journal of nuclear Medicine, 47(5), 885-895.
Johnson KA, Minoshima S, Bohnen NI, et al. Update on appropriate use criteria for amyloid PET imaging: dementia experts, mild cognitive impairment, and education. J NuclMed. 2013;54:1011‐1013; Alzheimers Dement. 2013; 9: e106‐e109
Innis, R. B., Cunningham, V. J., Delforge, J., Fujita, M., Gjedde, A., Gunn, R. N., ... & Carson, R. E. (2007). Consensus nomenclature for in vivo imaging of reversibly binding radioligands. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, 27(9), 1533-1539.
Sink, K. M., Holden, K. F., & Yaffe, K. (2005). Pharmacological treatment of neuropsychiatric symptoms of dementia: a review of the evidence. Jama, 293(5), 596-608.
Добавить комментарий