Ocena obrazowania ważonego wrażliwością na przeciążenie nerek żelazem
Mar 05, 2022
Obrazowanie ważone wrażliwością w celu oceny przeciążenia nerek żelazem: badanie pilotażowe
Kontakt: emily.li@wecistanche.com
Jun Sun, Yuanyuan Sha, Weiwei Geng, Jie Chen i Wei Xing*
Zamiar: Zbadanie wykonalności obrazowania ważonego wrażliwością (SWI) w celu oceny przeciążenia nerek żelazem.
Metody: Dwadzieścia osiem królików zostało losowo przydzielonych do grupy kontrolnej (n=14) i żelaza (n=14). W 0 tygodniu grupie badanej wstrzyknięto dekstran żelaza. Obie grupy przeszły badanie SWI w 0tygodniu, ósmym i dwunastym. Oceniono intensywność sygnału (SI) kory i rdzenia. Jako wartość ilościową dla odkładania się żelaza korowego i rdzeniowego przyjęto wartość kąta radiacyjnego (ARV) obliczoną z obrazu fazowego. Po 12. tygodniu lewynerkikrólików usunięto z powodu patologii. Różnicę w ARV pomiędzy trzema grupami analizowano za pomocą testu Kruskala–Wallisa. Różnicę zawartości żelaza między dwiema grupami analizowano za pomocą niezależnego testu t dla próbki.
Wyniki: W grupie żelaza: w 12 tygodniu, osiem królików miało obniżony SI tylko kory, a pozostałe sześć królików miało obniżone SI kory i rdzenia w tym samym stopniu; ARV kory w 8. i 12. tygodniu było znacznie wyższe niż w 0tygodniu (P < 0.05);="" arv="" rdzenia="" sześciu="" królików="" w="" 12.="" tygodniu="" było="" znacząco="" wyższe="" niż="" w="" {{10}}tygodniu,="" 8.="" tygodniu,="" a="" pozostałych="" ośmiu="" królików="" w="" 12.="" tygodniu="" (p="">< 0,05);="" w="" 12="" tygodniu="" stwierdzono,="" że="" osiem="" królików="" (grupa="" żelazna)="" ma="" wiele="" złogów="" żelaza="" tylko="" w="" korze,="" a="" u="" innych="" stwierdzono="" wiele="" złogów="" żelaza="" zarówno="" w="" korze,="" jak="" i="" rdzeniu;="" zawartość="" żelaza="" w="" korze="" mózgowej="" i="" rdzeniu="" sześciu="" królików="" w="" grupie="" żelaza="" była="" istotnie="" wyższa="" niż="" w="" grupie="" kontrolnej="" (p=""><>
Wniosek: ARV SWI można wykorzystać do ilościowej oceny nadmiernego odkładania się żelaza wnerki. Nadmierne odkładanie żelaza występuje głównie w korze lub rdzeniu i powoduje zmniejszenie ich SWI SI.
Słowa kluczowe:osadzanie żelaza,nerka, obrazowanie ważone wrażliwością
Wstęp
Żelazo jest jednym z niezbędnych mikroelementów dla organizmów.1,2 W normalnych warunkach ludzie zachowują równowagę między wchłanianiem, wykorzystaniem i utratą3. Jednak gdy żelazo jest nadmierne, organizm ludzki nie ma mechanizmów usuwania nadmiaru żelaza. 4 Nadmiar żelaza odkłada się w niektórych narządach i jest szkodliwy.4 Nerka jest jednym z takich organów, który często ulega zakażeniu. Przeciążenie żelazem zostało potwierdzone jako niebezpieczny czynnik dlanerkadysfunkcja, co wiąże się z przewlekłymnerkachoroba(CKD) spowodowane stanami takimi jak nefropatia cukrzycowa, nadciśnienie tętniczenerkaurazoraz zwłóknienie nerek.3–6 Doniesiono, że odkładanie żelaza obserwowano w proksymalnych i dystalnych kanalikach nerkowych u ludzi z PChN.5,7 Nadmiar żelaza sprzyja zwiększonemu wytwarzaniu wolnych rodników i stresowi oksydacyjnemu, co powoduje uszkodzenie komórek i tkanek nerek .5,7,8 Z drugiej strony, ograniczenie żelaza w diecie lub leczenie środkami chelatującymi może złagodzić przeciążenie nerek żelazem, hamując w ten sposób postęp istniejącego wcześniej uszkodzenia nerek.5,8,9 Wynika z tego, że stopień uszkodzenia nerek osadzanie żelaza jest związane z jego uszkodzeniem. Dokładna i skuteczna ocena nadmiernego odkładania się żelaza wnerkama ogromne znaczenie w monitorowaniu uszkodzenia nerek u pacjentów z CKD.10 Obecnie barwienie błękitem pruskim9 może być wykorzystywane do analizy rozkładu nadmiernego odkładania się żelaza wnerka, a do pomiaru zawartości żelaza w nerkach można użyć spektrofotometru absorpcji atomowej. Jednak obie metody są inwazyjne i wymagają próbki tkanki, która nie nadaje się do monitorowania klinicznego nadmiernego odkładania żelaza w nerkach u pacjentów z CKD. Aby sprostać tym wymaganiom bezpieczeństwa, nieinwazyjności i możliwości oferowania wielokrotnych ocen w celu monitorowania, MRI oferuje możliwość realnej alternatywy dzięki obrazowaniu ważonemu podatnością (SWI), powstającej funkcjonalnej technice MRI. Wykorzystuje różnicę podatności magnetycznej tkanek w celu wygenerowania unikalnego kontrastu, który różni się od kontrastu uzyskiwanego za pomocą konwencjonalnego MRI.11,12 Łącząc obrazy fazy i wielkości, SWI zapewnia dobrą demonstrację sygnałów paramagnetycznych.13 Żelazo jest substancją paramagnetyczną, o czym świadczy jego krótki czas relaksacji T2.10 Wykazano, że SWI może wiarygodnie mierzyć stężenie żelaza w tkankach, co jest zgodne z wynikami badania zwłok. analizowanie progresji.10
Do tej pory SWI wykorzystywano do wykrywania i oznaczania ilościowego odkładania się żelaza w tkance wątroby11 i mózgu13,14. Nawet po szeroko zakrojonym przeszukiwaniu literatury, artykuły oceniające odkładanie żelaza w nerkach były prawie żadne. W tym badaniu wykorzystaliśmy doświadczenia na zwierzętach, aby zbadać wartość SWI w jakościowym i ilościowym wykrywaniu nadmiernego odkładania się żelaza wnerka, biorąc pod uwagę wyniki barwienia błękitem pruskim i spektrofotometru absorpcji atomowej jako wzorca odniesienia.
Materiały i metody
Niniejsze badanie zostało zatwierdzone przez komisję etyczną Trzeciego Szpitala Afiliowanego Uniwersytetu w Soochow (Numer zatwierdzenia: 2019026).
Modelowanie i grupowanie zwierząt
Wykorzystaliśmy dwadzieścia osiem zdrowych, czystej krwi królików nowozelandzkich (dostarczonych przez Suzhou Huqiao Biotechnology Limited Company, Suzhou, Chiny), każdy ważący 2,0–2,5 kg, w wieku 2–3 miesięcy, 16 samców i 12 samic, uprawiane w temperaturze pokojowej 22 stopni, w czystym środowisku, karmione pełnoporcjową mieszanką paszową i oczyszczoną wodą. Wszystkie króliki zostały losowo podzielone na dwie grupy:
1. Grupa żelaza: 14 królików (7 samców i 7 samic). Pierwszego dnia 0 tygodnia, po udokumentowaniu masy ciała, do mięśni pośladkowych wstrzyknięto zawiesinę dekstranu żelaza zawierającą 20 mg/ml żelaza w dawce 3 ml/kg.
2. Grupa kontrolna: 14 królików (9 samców i 5 samic). Nie wstrzyknięto żelaza.
Badanie MR
Harmonogram badania MRI w grupie żelaza i grupie kontrolnej jest następujący: odpowiednio pierwszego dnia 0, 8 i 12 tygodnia.
W celu zmniejszenia artefaktów perystaltyki jelit ograniczano spożycie pokarmu na okres 8 godzin przed badaniem. Znieczulenie uzyskano przez wstrzyknięcie 3% roztworu pentobarbitalu sodu do mięśni tylnych nóg w dawce 1 ml/kg przed skanowaniem. Podczas badania najpierw wprowadzano głowę, a nerkę lewą skanowano w pozycji bocznej lewej. Zakres skanowania wynosił od górnego bieguna do dolnego biegunanerka. Wszystkie obrazy MRI uzyskano w systemie 3.0 T MRI (Magnetom Verio; Siemens Healthcare, Erlangen, Niemcy) ze standardową ośmiokanałową cewką matrycy fazowej. Protokoły MRI przedstawiono w Tabeli 1. Sekwencja SWI dała ostateczny obraz wielkości, obraz projekcji o maksymalnej intensywności, obraz fazowy i obraz SWI.
Cistanchemoże poprawićnerkafunkcjonować
Analiza obrazu
Wszystkie obrazy zostały przeanalizowane przez dwóch lekarzy z ponad pięcioletnim stażem pracy w interpretacji MRI jamy brzusznej. Na stacji roboczej do przetwarzania końcowego syogo.via (Siemens) weszli do interfejsu przeglądania i jednocześnie otworzyli obrazy T2-ważone (T2WI), SWI oraz sekwencje faz i wybrali największy obraz na poziomie centralnymnerka. Analizę przeprowadzono w następujący sposób: (1) Analiza jakościowa: W T2WI i SWI obserwowano intensywność sygnału (SI) kory i rdzenia nerkowego. (2) Analiza ilościowa: Według T2WI i SWI, obszar korowy został ręcznie wytyczony na SWI na centralnym poziomie nerki, unikając obszaru granicznego, który może wpływać na wartość sygnału, podobnie jak rdzeń. Dzięki zastosowaniu funkcji kopiowania i wklejania stacji roboczej, regiony korowe i rdzeniowe w SWI zostały odpowiednio skopiowane do obrazu fazowego. Następnie region korowy i rdzeniowy w obrazie fazowym podzielono odpowiednio na trzy podregiony o mniej więcej równej powierzchni, w tym przedni, środkowy i tylny (ryc. 1). Wartość fazy uzyskano, odpowiednio, ręcznie rysując region zainteresowania w trzech podregionach. Za wartość fazy (X) całego przyjęto wartość średnią wartości fazy z trzech podregionówkora nerkowai rdzeń, odpowiednio. Wartość kąta w radianach (ARV) została obliczona według następującego wzoru: ARV=(–X × π)/4096 i została wykorzystana do kwantyfikacji osadzania żelaza, gdzie X miał zakres od –4096 do 4095.15 jednostką ARV jest radian.
Badanie patologiczne
Po 12. tygodniu badania MRI wszystkie króliki były nadal pod narkozą. W tym czasie wszystkie króliki zostały uśmiercone przez embolizację powietrzną i pozostawionenerkizostało usunięte. Pobrano próbki tkanek z centralnego poziomu nerkowego i utrwalono je w 10% obojętnej buforowanej formalinie. Zgodnie z rutynowym protokołem, tkanki zostały odwodnione, przeźroczyste, impregnowane woskiem, zatopione w parafinie, pocięte na skrawki, wybarwione hematoksyliną-eozyną i błękitem pruskim i ocenione pod kątem odkładania żelaza w nerkach pod
mikroskopia jasnego pola.
Pozostałe tkanki kory i rdzenia nerki wysłano do Guangdong Medical Laboratory Animal Center, a pomiar zawartości żelaza w korze i rdzeniu nerki wykonano za pomocą spektrofotometru absorpcji atomowej.
Tabela 1 Sekwencje i parametry protokołów MRI
D, wymiar; GRE, echo przypominające gradient; HASTE, pojedyncze uderzenie turbo-spin-echo w połowie akwizycji; Hz, herc; SWI, obrazowanie ważone wrażliwością
Ryc. 1 Egzemplifikacja obszaru korowego nerki (1 oznacza obrys kory) i rdzeniowego (2 oznacza obrys rdzenia) wyznaczonego i podzielonego na obraz SWI i fazę. Na obrazie SWI (a) obszar korowy został wytyczony ręcznie, z wyłączeniem obszaru granicznego, który może wpływać na wartość sygnału, podobnie jak rdzeń. Region korowy i rdzeniowy na obrazie SWI został odpowiednio skopiowany i wklejony do obrazu fazowego (b). Następnie obszar korowy na obrazie fazowym (b) został podzielony na trzy podregiony o mniej więcej równej powierzchni (przód, środek i tył), podobnie jak rdzeń. SWI, obrazowanie ważone wrażliwością.
Analiza statystyczna
Do analizy statystycznej zastosowano oprogramowanie SPSS 22.0 (IBM, Armonk, NY, USA). Dane wyrażono jako medianę (zakres międzykwartylowy) (M [Q1 i Q3]), a do porównania różnicy w ARV między dwiema grupami zastosowano test U Manna–Whitneya. Do porównania różnic w ARV wśród wielu grup zastosowano test Kruskala–Wallisa. Do porównania różnicy zawartości żelaza w nerkach mierzonej spektrofotometrem absorpcji atomowej między dwiema grupami zastosowano niezależny test t dla próbki. Analizę wariancji wykorzystano do porównania różnicy zawartości żelaza w nerkach mierzonej spektrofotometrem absorpcji atomowej między wieloma grupami. Analiza korelacji rang Spearmana została wykorzystana do analizy korelacji między wartościami kątowymi radianów a zawartością żelaza w nerkach mierzoną za pomocą spektrofotometru absorpcji atomowej. Do oznaczenia współczynnika korelacji użyto symbolu r16. Korelację zinterpretowano następująco: r > 0 uznano za korelację dodatnią; r < 0="" uznano="" za="" korelację="" ujemną;="" |r|="" 1="" uznano="" za="" doskonałą="" korelację;="" 0.7="" mniejszy="" lub="" równy="" |r|="">< 1="" uznano="" za="" wysoką="" korelację;="" 0.4="" mniejszy="" lub="" równy="" |r|="">< 0.7="" uznano="" za="" umiarkowaną="" korelację;="" 0="" mniejszy="" lub="" równy="" |r|="">< 0.4="" uznano="" za="" niską="" korelację;="" i="" r="0" uznano="" za="" korelację="" zerową.16="" p="">< 0.05="" uznano="" za="" statystycznie="">
Ryc. 2 Schemat blokowy przedstawia zmianę SI dla kory i rdzenia nerki na obrazach T2WI i SWI w grupie kontrolnej i grupie zawierającej żelazo w różnych punktach czasowych. SI, intensywność sygnału; SWI, obrazowanie ważone wrażliwością; T2W, T2-ważone; T2WI, T2-obraz ważony.
Wyniki
Analiza jakościowa
Wykres zmian SI dla kory i rdzenia nerki w T2WI i SWI podsumowano na ryc. 2.
W 0 tygodniu (ryc. 3): w grupie kontrolnej, u wszystkich królików, SI kory mózgowej były podobne do SI rdzenia odpowiednio w T2WI i SWI; nawet w grupie żelaza, dla wszystkich królików, SI kory mózgowej był podobny do rdzenia, odpowiednio w T2WI i SWI; nie było istotnej zmiany w SI kory zarówno w T2WI, jak i SWI między grupą kontrolną a grupą żelazną, podobnie jak region rdzenia; w grupie kontrolnej i grupie żelaza nie było istotnych zmian w SI kory mózgowej zarówno w T2WI, jak i SWI między mężczyznami i kobietami, podobnie jak w rdzeniu.
Ryc. 3 W 0 tygodniu grupa kontrolna (aib) oraz żelazo (cid). W grupie kontrolnej (a i b) SI kory mózgowej było podobne do rdzenia zarówno na obrazach T2WI (a), jak i SWI (b). W grupie żelaza (c i d) SI kory mózgowej było podobne do rdzenia zarówno na obrazach T2WI (c), jak i SWI (d), odpowiednio. Nie było istotnej zmiany w SI kory na obu obrazach T2WI (a vs. c) i SWI (b vs. d) pomiędzy grupą kontrolną i żelazną, podobnie jak rdzeń. SI, intensywność sygnału; SWI, obrazowanie ważone wrażliwością; T2WI, T2-obraz ważony.
Ryc. 4 W 8. tygodniu grupa kontrolna (aib) i żelaza (c i d). W grupie kontrolnej (a i b) SI kory mózgowej było podobne do rdzenia zarówno na obrazach T2WI (a), jak i SWI (b). W grupie żelaza (c i d) SI kory był podobny do rdzenia na obrazach T2WI (c), ale SI kory (żółte strzałki) był znacznie niższy niż rdzenia (czerwone strzałki) na SWI d) obrazy. Nie było istotnych zmian w SI kory na obrazach T2WI (a vs. c) między grupą kontrolną a grupą żelaza, podobnie jak w rdzeniu. Na obrazach SWI (d vs. b) SI kory w grupie żelaza było znacznie niższe niż w grupie kontrolnej, jednak nie było istotnej zmiany w SI rdzenia między grupą kontrolną a grupą żelaza. SI, intensywność sygnału; SWI, obrazowanie ważone wrażliwością; T2WI,T2-obraz ważony.
W 8. tygodniu (ryc. 4): w grupie kontrolnej u wszystkich królików SI kory mózgowej było podobne do rdzenia zarówno w T2WI, jak i SWI; w grupie żelaza u wszystkich królików SI kory mózgowej był podobny do rdzenia na T2WI; jednak SI kory była znacznie niższa niż rdzenia w SWI; nie było istotnej zmiany w SI kory na T2WI między grupą kontrolną a grupą żelaza, podobnie jak region rdzenia; na SWI, SI kory w grupie żelaza był znacznie niższy niż w grupie kontrolnej; jednak nie było znaczącej zmiany w SI regionu rdzeniowego między grupą kontrolną a grupą żelazną; w grupie kontrolnej i grupie żelaza nie było istotnych zmian w SI kory mózgowej zarówno w T2WI, jak i SWI między mężczyznami i kobietami, podobnie jak w rdzeniu.
W 12. tygodniu (ryc. 5): w grupie kontrolnej u wszystkich królików SI kory mózgowej było podobne do rdzenia zarówno w T2WI, jak i SWI; w grupie żelaza u wszystkich królików SI kory mózgowej był podobny do rdzenia na T2WI; w grupie żelaza, na obrazach SWI, osiem królików miało obniżone SI tylko kory mózgowej, a pozostałe sześć królików miało obniżone SI kory i rdzenia w tym samym stopniu; nie było istotnej zmiany w SI kory na T2WI między grupą kontrolną a grupą żelaza, podobnie jak region rdzenia; na SWI, SI kory w grupie żelaza był znacznie niższy niż w grupie kontrolnej; w grupie kontrolnej i grupie żelaza nie było istotnych zmian w SI kory mózgowej zarówno w T2WI, jak i SWI między mężczyznami i kobietami, podobnie jak w rdzeniu.
Wpływ cistanche poprawia czynność nerek
Analiza ilościowa
W grupie kontrolnej nie było istotnej różnicy w ARV kory nerkowej w ocenie obrazowania wykonanej w 0tygodniu, ósmym, dwunastym (tabela 2), podobnie jak rdzeń nerki.
W grupie żelaza: W przypadku kory nerkowej wystąpiła znacząca różnica w ARV między {{0}}tygodniem; ARV w 8. i 12. tygodniu były znacznie wyższe niż w 0tygodniu; nie było istotnej różnicy w ARV między 8. a 12. tygodniem (tab. 2). W przypadku rdzenia nerki wystąpiła znacząca różnica w ARV między 0tygodniami 0tygodnia; ARV pozostałych sześciu królików, które miały zmniejszone SI kory i rdzenia w tym samym stopniu w 12. tygodniu, było znacznie wyższe niż w 0. tygodniu, 8. tygodniu i ośmiu królikach, u których stwierdzono zmniejszenie SI tylko kory w korze 12 tydzień (tab. 3).
Pomiędzy grupą żelaza a grupą kontrolną: W przypadku kory nerkowej nie było znaczącej różnicy w ARV w {{0}}tygodniu (Tabela 2); w 8. i 12. tygodniu wartość ARV w grupie żelaza była istotnie wyższa, odpowiednio, niż w grupie kontrolnej (Tabela 2). W przypadku rdzenia nerki nie było istotnej różnicy w ARV w 0. i 8. tygodniu; w 12. tygodniu nie było znaczącej różnicy w ARV między ośmioma królikami, u których stwierdzono zmniejszenie SI tylko kory i grupy kontrolnej, ale ARV pozostałych sześciu królików, które miały zmniejszone SI kory i rdzenia w tym samym stopniu w grupie żelaza była znacznie wyższa niż w grupie kontrolnej (tabela 3).
Pomiędzy korą a rdzeniem: W grupie kontrolnej w {{0}}tygodniu {{0}}, nie było znaczącej różnicy w ARV między korą a rdzeniem (Tabela 4). W grupie żelaza w 0. tygodniu nie było znaczącej różnicy w ARV między korą a rdzeniem; w grupie żelaza w 8. tygodniu ARV kory nerkowej było znacznie wyższe niż rdzenia; w grupie żelaza w 12. tygodniu, ARV kory nerkowej było znacznie wyższe niż rdzenia ośmiu królików, u których stwierdzono zmniejszenie SI tylko kory i nie było znaczącej różnicy w ARV między korą a rdzeń pozostałych sześciu królików, które miały zmniejszone SI kory i rdzenia w tym samym stopniu.
Pomiędzy mężczyznami i kobietami: Nie było istotnej różnicy w ARV kory i rdzenia w grupie kontrolnej odpowiednio w 0tygodniu, odpowiednio 0, 8. i 12. (Tabela 5), podobnie było w grupie żelaza ( Tabela 6).
Ryc. 5 W 12. tygodniu zmniejszyła się grupa kontrolna (ad), grupa żelaza (eh) z tylko korowymi SI oraz grupa żelaza (il) z korowymi i rdzeniowymi SI. W grupie kontrolnej (ad): SI kory był podobny do SI rdzenia na obu obrazach T2WI (a) i SWI (b), odpowiednio, a Photomicrograph nie wykazał dodatnich złogów żelaza w korze nerki (c) i medulla (d) (niebieski barwnik pruski, × 400). W grupie żelaza (eh) z tylko korowym SI zmniejszył się: SI kory był podobny do rdzenia na obrazach T2WI (e), ale SI kory (żółte strzałki) był znacznie niższy niż rdzenia (czerwone strzałki). ) na SWI (f) obrazy; fotomikrografia wykazała wiele niebieskich dodatnich złogów żelaza w korze nerkowej (g), ale brak złogów w rdzeniu (h) (barwienie błękitem pruskim, × 400). W grupie żelaza (il) z korowym i rdzeniowym SI wszystkie się zmniejszyły: SI kory były podobne do rdzenia na obrazach T2WI (i), a SI kory (żółte strzałki) i rdzenia (czerwone strzałki) były zmniejszone na zdjęciach SWI (j). Fotomikrografia wykazała wiele niebiesko-dodatnich złogów żelaza zarówno w korze (k), jak i rdzeniu (l) (niebieski barwnik pruski, × 400). SI, intensywność sygnału; SWI, obrazowanie ważone wrażliwością; T2WI, T2-obraz ważony.
Tabela 2 Porównanie różnicy wartości kąta radian kory nerkowej między grupą kontrolną a grupą żelaza
Dane wyrażono jako M (Q1 i Q3). * Brak znaczącej różnicy. M, mediana; I kwartał, pierwszy kwartyl; III kwartał, trzeci kwartyl.
Tabela 3 Porównanie różnicy wartości kąta radian rdzenia nerki między grupą kontrolną a grupą żelaza.
Dane wyrażono jako M (Q1, Q3). * Brak znaczącej różnicy. *1 U ośmiu królików stwierdzono obniżony SI tylko kory. *2 Pozostałe sześć królików miało zmniejszone SI kory i rdzenia w tym samym stopniu. M, mediana; I kwartał, pierwszy kwartyl; III kwartał, trzeci kwartyl; SI, intensywność sygnału.
Tabela 4 Porównanie różnicy wartości kąta w radianach między korą a rdzeniem w grupie kontrolnej i grupie żelaza
Dane wyrażono jako M (Q1 i Q3). *1 U ośmiu królików stwierdzono obniżony SI tylko kory. *2 Pozostałe sześć królików miało zmniejszone SI kory i rdzenia w tym samym stopniu. M, mediana; I kwartał, pierwszy kwartyl; III kwartał, trzeci kwartyl; SI, intensywność sygnału.
Barwienie hematoksyliną-eozyną
W 12. tygodniu: w grupie kontrolnej kora i rdzeń nerkowy były wyraźnie odgraniczone, struktury naczyń włosowatych kłębuszków były czyste, a struktury komórek nabłonka kanalików nerkowych prawidłowe; w grupie żelaza, części kory, rdzenia i przekrwienia śródmiąższowego, komórki nabłonka kanalików nerkowych były obrzękiem i zwyrodnieniem; brązowawo-żółte złogi można zobaczyć w komórkach nabłonka kanalików nerkowych (niebieski barwnik potwierdził, że w komórkach nagromadziła się hemosyderyna).
niebieska plama pruska
W 12. tygodniu: w grupie kontrolnej żaden z królików nie miał złogów żelaza dodatnich na niebiesko ani w korze nerki, ani w rdzeniu; w grupie żelaza stwierdzono, że u ośmiu królików w korze nerkowej odkłada się wiele żelazo dodatniego błękitu pruskiego (które reprezentowały cząstki hemosyderyny); jednak żaden z nich nie miał złogów w rdzeniu, a u pozostałych sześciu królików stwierdzono wiele złogów pruskiego błękitu dodatniego żelaza (które reprezentowały cząstki hemosyderyny) zarówno w korze, jak i rdzeniu (ryc. 5).
Ocena spektrofotometru absorpcji atomowej
W 12. tygodniu: zawartość żelaza w korze nerkowej, mierzona spektrofotometrem absorpcji atomowej w grupie żelaza była znacznie wyższa niż w grupie kontrolnej; zawartość żelaza w rdzeniu nerki pozostałych sześciu królików zmniejszyła SI kory i rdzenia w tym samym stopniu w grupie żelaza była znacznie wyższa niż w grupie kontrolnej; w grupie kontrolnej nie było istotnej różnicy w zawartości żelaza między korą a rdzeniem; w grupie żelaza stwierdzono istotną różnicę w zawartości żelaza w korze mózgowej, rdzeniu ośmiu królików i rdzeniu pozostałych sześciu królików (tabela 7).
Tabela 5 Porównanie różnicy wartości kąta radian między mężczyznami i kobietami w grupie kontrolnej
Dane wyrażono jako M (Q1 i Q3). M, mediana; I kwartał, pierwszy kwartyl; III kwartał, trzeci kwartyl.
Tabela 6 Porównanie różnicy wartości kąta radian między mężczyzną i kobietą w grupie żelaza
Dane wyrażono jako M (Q1 i Q3). M, mediana; I kwartał, pierwszy kwartyl; III kwartał, trzeci kwartyl.
Tabela 7 Porównanie różnicy w zawartości żelaza mierzonej spektrofotometrem absorpcji atomowej w 12. tygodniu
* Brak znaczącej różnicy. *1 U ośmiu królików stwierdzono obniżony SI tylko kory. *2 Pozostałe sześć królików miało zmniejszoną intensywność sygnału kory i rdzenia w tym samym stopniu.
Korelacja między ARV a zawartością żelaza mierzoną spektrofotometrem absorpcji atomowej.
W 12. tygodniu u wszystkich królików wartość ARV kory i rdzenia nerki była wysoce dodatnio skorelowana z zawartością żelaza mierzoną za pomocą spektrofotometru absorpcji atomowej (r=0,773, P=0.{{4} }).
Dyskusja
W tym badaniu oceniliśmy zarówno grupę kontrolną, jak i grupę żelaza za pomocą MRI i SWI odpowiednio w 0, 8 i 12 tygodniu. Dzięki temu badaniu porównawczemu stwierdzono, że nadmierne osadzanie się żelaza może prowadzić do zmniejszenia SWI SI; jednak nie było oczywistej zmiany w konwencjonalnym MRI SI. W ocenie SWI nadmierne odkładanie się żelaza zauważono głównie w korze nerkowej w 8. tygodniu oraz wkora nerkowalub rdzeń w 12. tygodniu. ARV obliczone na podstawie obrazów fazowych można wykorzystać do ilościowej oceny nadmiernego odkładania żelaza w korze i rdzeniu nerki. Nie było istotnej różnicy między wynikami analizy jakościowej i ilościowej (ARV) SWI i płci królików w grupie kontrolnej i żelaznej. Wartość ARV była silnie dodatnio skorelowana z zawartością żelaza zmierzoną za pomocą spektrofotometru absorpcji atomowej. Wyniki barwienia hematoksyliną-eozyną, błękitu pruskiego i fotometru absorpcji atomowej dodatkowo zweryfikowały wyniki SWI. Nasze badanie wykazało, że możliwe jest oszacowanie nadmiernego odkładania się żelaza wnerkaprzez SWI.
Przeciążenie żelazem powoduje wzrost ilości żelaza magazynowego17 i zostało uznane za czynnik ryzyka dysfunkcji narządów.4 Nadmiar żelaza powodujenerkaszkodau pacjentów poprzez połączenie stresu oksydacyjnego.2,17,18 Regularne monitorowanie odkładania się żelaza w nerkach pacjentów ma ogromne znaczenie w leczeniuuszkodzenie nerek.18 SWI to sekwencja echa gradientowego o wysokiej rozdzielczości i pełnej kompensacji przepływu, która wykorzystuje różnice podatności magnetycznej tkanek w celu wytworzenia kontrastu i poprawy czułości w wykrywaniu żelaza i innych substancji, które wpływają na lokalne pola magnetyczne.12 Po raz pierwszy zastosowaliśmy SWI wykrywanie nadmiernego odkładania się żelaza w nerkach.
W tkance nerek nadmiar żelaza jest magazynowany w postaci ferrytyny.13 Ferrytyna, jako silna substancja magnetyczna, ustawia się wzdłuż głównego pola magnetycznego na SWI, wytwarzając większe pole, co może powodować przesunięcie fazowe wokseli, powodując różnice faz w tkance nerkowej. obszar i sygnały czułe magnetycznie nierówne.13,19 Badanie to nie wykazało istotnej różnicy w SWI SI między korą nerkową a rdzeniem bez wstrzyknięcia żelaza. Jednak po wstrzyknięciu żelaza: w 8. tygodniu u wszystkich królików SWI SI kory mózgowej był znacznie niższy niż rdzenia; dla porównania, w 12. tygodniu u ośmiu z nich stwierdzono, że SI kory mózgowej jest mniejsze niż SI rdzenia, podczas gdy SI kory i rdzenia pozostałych sześciu królików zmniejszyło się w takim samym stopniu.
W grupie żelaza w 12. tygodniu wyniki SWI wykazały, że nadmiar żelaza ośmiu królików odkładał się głównie w korze nerkowej, a nadmiar żelaza pozostałych sześciu królików odkładał się zarówno w korze nerkowej, jak i rdzeniu, co było zgodne z wynikami barwienia błękitem pruskim. Spekulujemy, że metabolizm nadmiaru żelaza w organizmie był bardzo skomplikowany, co może powodować tę różnicę w tej samej grupie. Innym możliwym powodem było to, że odkładanie się nadmiaru żelaza w nerkach było związane z czasem. W zależności od wybranego punktu czasowego nadmierne odkładanie żelaza w korze i rdzeniu nerki może być różne. Na szczęście SWI może dokładnie wykryć różnicę osadzania żelaza w tej samej grupie. Wraz ze wzrostem zawartości żelaza w tkance różnica faz jest większa.13,19 Każda zmiana zawartości żelaza spowoduje zmianę fazy tkanki w stosunku do jej otoczenia. W tym badaniu nadmiar żelaza odkładał się w korze lub rdzeniu nerki. Im więcej żelaza odkłada się w korze lub rdzeniu, tym większa jest nierównomierność pola magnetycznego, a spadek SWI SI kory lub rdzenia był bardziej znaczący. Niektóre badania wykazały, że przeładowanie żelazem może:szkodatennerka.7,8,20 Żelazo, jako katalizator, może sprzyjać wysoce reaktywnemu generowaniu wolnych rodników w reakcji Fentona, a nadmierne odkładanie żelaza powoduje powstawanie nadmiernej liczby wysoce reaktywnych rodników, które mogą uszkadzać komórki nabłonka kanalików nerkowych.7,8
Wartość fazy może być wykorzystana jako środek do ilościowego określenia zawartości żelaza w normalnych i nienormalnych warunkach.21,22 Na obrazie fazowym występuje różnica faz między tkankami ludzkimi z osadzonym żelazem i tymi bez osadzania żelaza, więc kontrast jest znacznie się poprawiła.23 Gao i wsp.13 wykazali, że istnieje wysoka korelacja między zawartością żelaza w tkance a wartością fazy. Średnia wartość fazy każdego ROI zmierzona na obrazie fazowym wykazywała istotną ujemną korelację z zawartością żelaza w tkankach. W tym badaniu użyliśmy ARV jako wartości ilościowej dla osadzania żelaza. Zgodnie z obliczeniami, ARV wykazywał ujemną korelację z wartością fazy oraz istotną dodatnią korelację z zawartością żelaza w tkance. W 12 tygodniu ARV kory nerkowej w grupie żelaza było znacznie wyższe niż w grupie kontrolnej, co pokazuje, że odkładanie żelaza w pierwszej grupie było znacznie wyższe niż w drugiej. Było to zgodne z wynikami odpowiednio barwienia błękitem pruskim i spektrofotometru absorpcji atomowej. W 12 tygodniu barwienie błękitem pruskim wykazało, że odkładanie żelaza było znaczące w grupie żelaza. Jednak w grupie kontrolnej nie stwierdzono dodatniego barwienia, a spektrofotometr absorpcji atomowej wykazał, że zawartość żelaza w korze nerkowej w grupie zawierającej żelazo była znacznie wyższa niż w grupie kontrolnej. Co więcej, w poprzednim badaniu udowodniono, że SWI identyfikuje nieprawidłową akumulację żelaza w tkance.10 W niniejszym badaniu dodatkowo zweryfikowano patologicznie, że SWI może ilościowo ocenić nadmiar żelaza w tkance.nerka.
W tym eksperymencie królikom wstrzyknięto pewną ilość żelaza, a odkładanie się nadmiaru żelaza zauważono w korze lub rdzeniu nerki. Jednocześnie do obserwacji jakościowych wykorzystano SWI i T2WI. Stwierdzono, że SI kory lub rdzenia nerki w SWI uległo znacznemu zmniejszeniu, podczas gdy w T2WI pozostało niezmienione. Pokazuje, że SWI był znacznie lepszy niż T2WI w ocenie nadmiaru żelaza w nerkach. Było to możliwe, ponieważ SWI, nowatorska technika MRI, wykorzystuje do pozyskiwania danych inną technikę niż tradycyjne obrazowanie spin-density, T1 lub T2 z przywołaną sekwencją impulsów echa.24 W innych badaniach stwierdzono, że SWI jest bardziej czuły w ocenie żelaza niż inne techniki, takie jak T2WI i T2*WI.10,25
produkty cistanche na nerki
Badanie to miało następujące wady: (1) Artefakty czułe magnetycznie mogą wpływać na pomiar wartości fazy korowej. Podczas skanowania MRI artefakty wrażliwe na pole magnetyczne wynikają głównie z dwóch aspektów: po pierwsze, króliki nadal wykazywały niewielki ruch oddechowy nawet po podaniu znieczulenia; drugim było to, żenerkitych królików było dotkniętych nakładającym się gazem jelitowym. (2) Lewynerkido badania wybrano same; jednak prawe nerki nie były oceniane w tym samym czasie. Uzasadnienie tego wyboru było następujące: Po pierwsze, we wstępnym eksperymencie wielokrotnie stwierdzaliśmy, że artefakty wrażliwości magnetycznej prawych nerek były stosunkowo ciężkie, a jakość obrazów słaba. Może to być związane z anatomią prawej nerki, która znajduje się bliżej dolnej krawędzi żeber i jest bardziej pod wpływem gazu w jelicie. Po drugie, po zeskanowaniu lewej nerki, następnie prawą nerkę, wymagając dodatkowej dawki środków znieczulających. Jednak nadmierna ilość środka znieczulającego była szkodliwa, a nawet powodowała śmierć. (3) Tkanka nerek może nie być bez znaczenia, gdy zawartość żelaza jest mniejsza. Chociaż ARV można wykorzystać do ilościowej oceny nadmiernego odkładania żelaza w nerkach, nie można jej obecnie przeliczyć na bezwzględną wartość zawartości żelaza. Nasze badanie jest badaniem wstępnym. W przyszłości potrzebne będą dalsze badania na większej liczbie próbek.
Wniosek
Jest możliwe, że SWI można wykorzystać nieinwazyjnie do oceny nadmiernego odkładania się żelaza wnerka. Nadmiar żelaza osadza się głównie w korze lub rdzeniu nerki, powodując zmniejszenie ich SWI SI. ARV obliczone za pomocą obrazów fazowych można wykorzystać do ilościowej analizy nadmiernego osadzania żelaza wnerkowykora i rdzeń. Nasze badanie dostarcza eksperymentalnych i teoretycznych podstaw dla przyszłego zastosowania SWI w przeciążeniu CKD żelazem.
Finansowanie
Prace te były wspierane przez Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych (numery grantu 81771798) oraz Główny Program Naukowo-Technologiczny Komisji Zdrowia i Planowania Rodziny w Changzhou (numery grantu ZD201806).
Konflikt interesów
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Bibliografia
1. Liu S, Wang C, Zhang X i in. Ilościowa ocena stężenia żelaza w wątrobie na podstawie widocznej podatności naczyń wątrobowych. Obrazowanie ilościowe Med Surg 2018; 8:123–134.
2. Ikeda Y, Enomoto H, Tajima S i in. Ograniczenie żelaza w diecie hamuje postęp nefropatii cukrzycowej u myszy db/db. Am J Physiol nerek Physiol 2013; 304:F1028–1036.
3. Grassedonio E, Meloni A, Positano V, et al. Ilościowe obrazowanie rezonansem magnetycznym T2* do oceny przeciążenia nerek żelazem: wartości prawidłowe według wieku i płci. Obrazowanie brzucha 2015; 40:1700-1704.
4. Ige AO, Ongele FA, Adele BO i in. Patofizjologia uszkodzenia i dysfunkcji nerek wywołanej przeciążeniem żelazem: Rola nerkowego stresu oksydacyjnego i ogólnoustrojowych mediatorów stanu zapalnego. Patofizjologia 2019; 26:175–180.
5. Naito Y, Fujii A, Sawada H i in. Ograniczenie spożycia żelaza w diecie zapobiega dalszemu pogorszeniu uszkodzenia nerek w przebiegu przewlekłymnerkachorobamodel szczura. J Nadciśnienie 2013; 31:1203-1213.
6. Ikeda Y, Horinouchi Y, Hamano H i in. Ograniczenie ilości żelaza w diecie łagodzi uszkodzenie kanalików śródmiąższowych nerek wywołane przez przeładowanie białkami u myszy. Sci Rep 2017; 7:10621.
7. van Raaij S, van Swelm R, Bouman K i in. Rurowe osadzanie żelaza i białka obsługujące żelazo w zdrowej nerce człowieka iprzewlekłą chorobę nerek. Sci Rep 2018; 8:9353.
8. Naito Y, Fujii A, Sawada H, et al. Związek między akumulacją żelaza w nerkach a nerkowym zwłóknieniem śródmiąższowym w szczurzym modelu przewlekłej choroby nerek. Nadciśnienie Res 2015; 38:463-470.
9. Kang H, Han M, Xue J i in. Usuwalne przez nerki nanochelatatory do terapii przeciążenia żelazem. Nat Commun 2019; 10:5134.
10. Hasiloglu ZI, Asik M, Ure E, et al. Przydatność obrazowania ważonego wrażliwością do oceny stopnia akumulacji żelaza w splocie naczyniówkowym pacjentów z talasemią major. Clin Radiol 2017; 72:903.e1–903.e7.
11. Li RK, Zeng MS, Qiang JW i in. Poprawa wykrywania odkładania się żelaza w marskości wątroby za pomocą obrazowania ważonego wrażliwością z naciskiem na korelację histopatologiczną. J Comput Assist Tomogr 2017; 41:18-24.
12. Park M, Księżyc Y, Han SH, et al. Hipointensywność kory ruchowej w obrazowaniu zależnym od wrażliwości: potencjalny marker obrazowania akumulacji żelaza u pacjentów z zaburzeniami poznawczymi. Neuroradiologia 2019; 61:675-683.
13. Gao L, Jiang Z, Cai Z, et al. Analiza odkładania się żelaza w mózgu przy użyciu obrazowania ważonego wrażliwością i jego związek z poziomem żelaza w organizmie u pacjentów z łagodnymi zaburzeniami poznawczymi. Mol Med Rep 2017; 16:8209–8215.
14. Chen L, Wei X, Liu C, i in. Odkładanie się żelaza w mózgu w pierwotnej bezsenności – badanie obrazowania ważonego wrażliwością in vivo. Zachowanie mózgu 2019; 9:e01138.
15. Lu L, Cao H, Wei X, et al. Odkładanie żelaza jest dodatnio związane z upośledzeniem funkcji poznawczych u pacjentów z przewlekłym łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu: ocena z obrazowaniem ważonym wrażliwością. Biomed Res Int 2015; 2015:470676.
16. Sun J, Yu S, Chen J, et al. Ocena opóźnionej funkcji przeszczepu za pomocą obrazowania ważonego wrażliwością we wczesnym okresie po przeszczepieniu nerki: studium wykonalności. Brzuch Radiol (NY) 2019; 44:218–226.
17. Gao W, Li X, Gao Z i in. Żelazo zwiększa wywołane cukrzycą uszkodzenie nerek i stres oksydacyjny u szczurów. Biol Trace Elem Res 2014; 160:368–375.
18. Chaudhary K, Chilakala A, Ananth S i in. Żelazo w nerkach przyspiesza postęp nefropatii cukrzycowej w mysim modelu przeciążenia żelazem z nokautem genu HFE. Am J Physiol Physiol nerek 2019; 317: F512–F517.
19. Haacke EM, Makki M, Ge Y, et al. Charakteryzacja odkładania żelaza w uszkodzeniach stwardnienia rozsianego przy użyciu obrazowania ważonego podatnością. J Magn Reson Imaging 2009; 29:537-544.
20. Ahmadzadeh A, Jalali A, Assar S, et al. Zaburzenia czynności kanalików nerkowych u dzieci z ciężką postacią talasemii beta. Arabia J Kidney Dis Transpl 2011; 22:497–500.
21. Haacke EM, Ayaz M, Khan A i in. Ustalenie zachowania fazy wyjściowej w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego w celu określenia prawidłowej i nieprawidłowej zawartości żelaza w mózgu. J Magn Reson Imaging 2007; 26:256–264.
22. Hagemeier J, Heininen-Brown M, Poloni GU, et al. Odkładanie żelaza w uszkodzeniach stwardnienia rozsianego mierzone przez ważoną podatnością obrazowanie filtrowaną fazę: studium kontroli przypadku. J Magn Reson Imaging 2012; 36:73–83.
23. Haacke EM, Cheng NY, House MJ, et al. Obrazowanie zapasów żelaza w mózgu za pomocą rezonansu magnetycznego. Obrazowanie metodą Magn Reson 2005; 23:1-25.
24. Pietracupa S, Martin-Bastida A, Piccini P. Metabolizm żelaza i jego wykrywanie za pomocą MRI w chorobach parkinsonowskich: przegląd systematyczny. Neurol Sci 2017; 38:2095–2101.
25. Li SJ, Ren YD, Li J i in. Rola żelaza u małp z chorobą Parkinsona oceniana za pomocą obrazowania ważonego wrażliwością i spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie. Życie Sci 2020; 240:117091.