心肾综合征临床前大鼠模型的18F-FDG PET/MRI成像——一项探索性研究
Dan Mihai Furcea et al. International Journal of Molecular Science, 2022
总结
心肾综合征（CRS）是一种复杂的临床病症，其中慢性肾脏病（CKD）和心力衰竭（HF）通过系统间相互作用共存并发展，一个器官的衰竭会加速另一个器官的结构性损伤和衰竭进程。当左心室急性或慢性功能障碍与急性或慢性肾脏病共同发展时，新出现的临床病理实体被归类为CRS，它导致两个系统的进行性恶化，从而导致高发病率和死亡率。
慢性肾脏病与心力衰竭（CRS）是一种具有不良预后但发病机制尚不完全明确的双向相互作用。本研究旨在探讨低剂量阿霉素诱导的心力衰竭、心肾综合征和肾心综合征在Wistar雄性大鼠中的生化血液标志物、组织病理学和免疫组织化学特征与2-deoxy-2-fluoro-D-glucose正电子发射断层扫描（18F-FDG PET）代谢数据之间的相关性。这是首项使用18F-FDG PET研究大鼠CRS进展机制的研究。本研究采用临床、代谢笼监测、生物化学、组织病理学和免疫组织化学方法，并结合疾病进展不同阶段的PET/MRI（磁共振成像）数据采集，以阐明心脏和肾脏之间器官交叉对话的现有证据。在所使用的CRS模型中，发现低剂量阿霉素慢性治疗后再进行急性5/6肾切除术的研究组死亡率最高，而肾心综合征模型则导致中高死亡率。18F-FDG PET成像显示阿霉素具有心脏毒性，伴有血管改变、正常肾脏发育受损和功能受损。鉴于标准临床标志物对早期肾损伤不敏感，因此认为各组18F-FDG PET衍生的肾脏标志物值降低，与年龄匹配的对照组相比，以及健康发育大鼠中观察到的均匀分布，可能在心肾综合征的诊断和预后中具有潜在价值。
共34只2个月龄的Wistar白化雄性大鼠被分为4组：对照组（L1）8只，阿霉素诱导的心力衰竭组（L2）8只，心肾综合征组（L3）8只，以及肾心综合征组（L4）10只。此外，还有4只大鼠作为18F-FDG PET成像数据的年龄对照组，分别标记为L2的L2Aco和L3及L4的L3&L4Aco。它们被饲养在独立通风的笼子中，适应期为2周。通过每周两次腹腔注射1 mg/kg阿霉素6周来诱导心脏功能障碍，并按照指南通过5/6肾切除手术诱导肾功能衰竭。然后进行肾蒂的深度解剖。结扎左后肾动脉和下肾动脉，并整体切除右肾。在确认止血并用3 mL血清冲洗腹腔后，关闭腹壁。
PET/MRI采集使用nanoScan PET/MRI进行。
进行了一次快速MRI定位扫描以进行系统校准和受试者定位。随后，进行了一次轴位T1加权三维扰相梯度回波序列（GRE）扫描以获取解剖信息。
通过26G套管给予18F-FDG（平均剂量为9.56±0.7 MBq/100 g）。在给予18F-FDG之前，使用临床级血糖仪测量扫描前的血糖水平。
正电子发射断层扫描（PET）数据采集包括一次40分钟的动态扫描，扫描范围为胸部和腹部区域，采用单视野（FOV），无需心脏门控。数据采集采用列表模式，三维成像，激活1至5级平面内符合探测，光子计数率正常。
数据重建采用了专有的Tera-Tomo引擎，结合3D最大后验概率算法（8次迭代和3个子集），使用400-600keV的能量窗，0.6mm的各向同性体素大小，较小的正则化项（α=0.0001，β=e^-3），以及方差减少的延迟窗进行随机校正。列表模式数据被划分为动态研究，前5分钟采用1秒的高频采样，接下来的15分钟每帧10秒，最后20分钟每帧30秒。此外，还进行了3次静态重建，每次间隔5分钟，分别用于0-5分钟（TP1）、15-20分钟（TP2）和35-40分钟（TP3）时段的标准摄取值（SUV）分析。
● 关于靶器官代谢活性，在这些时间间隔内，L1组和L2组的心肌摄取量相似，而在最后一个采样时间间隔，与L1组相比，L3组增加了近2倍，L4组增加了1.5倍（TP2和TP3见图7）。
图7. 参数化最大强度投影图像中心脏和肝脏的特写，根据血液SUV进行体素级归一化，描绘了18F-FDG随时间间隔和组别的不同表现。
● 肾皮质代谢活动表现出一种特殊行为，与所有其他组相比，L4个体的放射性示踪剂分布第一阶段有所减少，随后L3和L4组在中间阶段显著升高（TP1和TP2见图8）。到摄取主导阶段时，这些变化又恢复到L1和L2组的水平（TP3见图8）。
图8. 参数化最大强度投影图像中的肾脏特写，根据血液SUV进行体素级归一化，描绘了18F-FDG随时间间隔和组别的不同表现。
