Универсальный солдат: что может ПЭТ в XXI веке?

На начало XXI века неврологам известно множество патологий головного мозга и его сосудов. Все они нуждаются в пристальном исследовании с привлечением методов визуализации, однако, каждый из них недостаточно хорош (по крайней мере поодиночке). Наиболее приемлемыми качественными характеристиками обладает позитронно-эмиссионная томография. О том, какие возможности она открывает, сообщает свежий номер Nature Reviews. А как работает ПЭТ, можно почитать в нашей специальной статье цикла «Нейронауки для всех».

 

Изображение (в центре), получаемое при наложении КТ- (слева) и ПЭТ-томограмм. ПЭТ позволяет выявить «горячие очаги» — места, где накопление изотопа максимально, а КТ даёт представление о расположении структур организма. При наложении изображений становится ясно, что перед нами – атерома общей правой сонной артерии. Источник: Elizabeth A. Warburton et al


Радиоизотопы, избирательно накапливающиеся в интересующих исследователей тканях, индуцируют испускание гамма-квантов. В ходе регистрации излучения его интенсивность фиксируется множеством датчиков, и по этим данным строится изображение. Изображения, построенные посредством ПЭТ, можно комбинировать с МР- и компьютерными томограммами, получая более информативные изображения.

К примеру, с использованием меченой изотопом глюкозы можно идентифицировать локальное воспаление сонной артерии: в процессе воспаления клеточный метаболизм набирает интенсивность, и клетки нуждаются в большом количестве энергии. По этой причине они усваивают глюкозу «изо всех сил», а мы наблюдаем это на томограмме.

Меченая глюкоза используется уже давно, ведь она изначально создавалась для визуализации опухолей и метастазов (в связи с тем, что для энергообеспечения посредством гликолиза раковым клеткам необходимо много глюкозы). Помимо неё существуют и другие соединения, меченые изотопами, которые были разработаны ещё до появления ПЭТ. Но если вы думаете, что ничего нового в этой области не происходит – вы ошибаетесь.

Не так давно было синтезировано новое соединение 68Ga-DOTATATE. Это многообещающее соединение демонстрирует избирательное связывание с рецептором соматостатина 2 типа (трансмембранный белок, интенсивно экспрессирующийся на поверхности активированных макрофагов). С его помощью можно идентифицировать атеросклеротические бляшки, где макрофаги присутствуют в большом количестве для поддержания воспаления. Да, только что была описана локализация воспаления с помощью глюкозы. Однако, в случае воспаления с участием макрофагов это соединение показывает лучшие результаты, имея более высокое соотношение сигнал/шум даже в коронарных артериях.

Локальное воспаление при атеросклерозе сонной артерии, полученное при использовании 68GaDOTATATE. Острое воспаление бляшки у пациента с рестенозом сонной артерии, недавно перенесшего эндартерэктомию (удаление бляшки). Вставка с КТ-ангиограммой показывает значительное сужение артерии. Источник: Elizabeth A. Warburton et al


С помощью ПЭТ можно идентифицировать не только воспаление, но и мозговой кровоток, так называемую тканевую реперфузию. Степень реперфузии тесно связана с клиническими исходами инсульта независимо от первоначального состояния кровотока. Иными словами, чем лучше восстанавливается кровоток в тканях, которые оказались под гипоксией, тем более благоприятен прогноз для пациента.

Функциональных групп по этому критерию три – пациенты со значительно сниженной реперфузией обширных областей мозга, умеренные, и те, кто имеет лишь фокальные нарушения. Оценивается это по потреблению кислорода тканями, и для оценки используется 15O. Тень, получающаяся на изображении, характеризует от 10 до 52 процентов области инфаркта мозговой ткани в течение 17 часов после события. Такую ПЭТ можно провести вместе с МРТ, что даст представление о степени реперфузии и области повреждения.

Области сниженной интенсивности мозгового кровотока: CBF – сниженный мозговой кровоток, CMRO2 – оценка скорости метаболизма кислорода мозговой тканью, OEF – кислородная экстракционная фракция. Область сниженного мозгового кровотока, но с сохранным метаболизмом кислорода в «target mismatch» представляет собой случай, подходящий для перфузионной терапии (белая стрелка указывает на очаг ишемии). Группа «large core» показывает как угнетение кровотока, так и метаболизма кислорода, что предполагает не очень благоприятный прогноз. А вот гиперперфузия с малым уменьшением площади сниженного метаболизма указывает на спонтанную реперфузию, означающую высокий компенсаторный потенциал организма и благоприятный прогноз даже без проведения дополнительной реперфузионной терапии. Что касается кислородной экстракционной фракции – она отражает непосредственно несоответствие между CBF и CMRO2. Источник: Elizabeth A. Warburton et al


ПЭТ может помочь и в визуализации воспаления мозговой ткани – для этого используется PK11195. Это соединение связывается с TSPO (PK11195 targets translocator protein, он же – бензодиазепиновый рецептор периферического типа). Он экспрессируется на макрофагах и глиальных клетках при воспалительных процессах, представляющая собой маркер нейровоспаления. Использование PK11195 даёт возможность отслеживания динамики воспаления in vivo. Активность микроглии при воспалении показывает минимальную аккумуляцию PK11195 в течение 72 часов, после чего увеличивается в течение 1 недели и снижается на 25-30 день. Это же соединение может помочь локализовать инфаркт, области гипоксии и перфузии.

Меченый 11С- PK11195 даёт возможность проследить динамику нейровоспаления у пациента после операции (верхний ряд) в совокупности с МРТ-сканами для более точной визуализации (нижний ряд). Поглощение PK11195 минимально в первый момент времени, увеличено на 12-й день, и существенно снижено к 30-му дню в области острого инфаркта, которая показана на соответствующих T2-взвешенных МРТ-томограммах в то же время. Источник: Elizabeth A. Warburton et al


Применима ПЭТ-визуализация и в диганостике болезни Альцгеймера – современном биче неврологии. В последнее время острая проблема –выяснение взаимосвязи болезни Альцгеймера с микроангиопатией.

Недавно показано, что накопление амилоида максимально в областях а гипоперфузией или ишемией. Усиленная экспрессия предшественника патологического бета-амилоида связана с увеличением зоны сниженного мозгового кровотока и областью ишемии, а значит, диагностика этих состояний имеет высокую терапевтическую ценность.

С бета-амилоидом отлично связывается соединение Pittsburg-B, меченое 11С (PiB-11C), который представляет собой аналог тиофлавина. Повышенное накопление в тканях этого вещества наблюдается после инсульта или транзиторной ишемической атаки, что связано с повышенным риском развития деменции в ближайшие 6 месяцев после события. Более того, его связывание увеличивается в разы в зоне пери-инфаркта в подострой фазе инфаркта. Неизвестны причинно-следственные связи между этими событиями, но высокая степень накопления PiB-11C так или иначе связана с прогрессивным накоплением амилоида. В свою очередь, это может стать прогностическим признаком развивающейся деменции, даже пока она протекает бессимптомно.

Взаимодействие между инфарктом и амилоидным осаждением. Содержание 11C-Pittsburgh B увеличивается (более высокое распределение объёмного отношения) в области периинфаркта и в очаге инфаркта в поражённом полушарии (красная стрелка) по сравнению с соответствующей областью в контралатеральном полушарии (зелёная стрелка). Источник: Elizabeth A. Warburton et al


С помощью ПЭТ можно установить не только эти патологии. Существуют изотопы для локализации микрокальцификатов, области гипоксии, ишемического инсульта, микроангиопатийных поражений, хронического воспаления в мозговой ткани и церебральной амилоидной ангиопатии.


Текст: Дарья Тюльганова

PET imaging of the neurovascular interface in cerebrovascular disease by Nicholas R. Evans, Jason M. Tarkin, John R. Buscombe, Hugh S. Markus, James H. F. Rudd & Elizabeth A. Warburton in Nature Reviews Neurology 13, 676–688 (2017)

doi:10.1038/nrneurol.2017.129

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *