MRT Diffusionstensor (DTI)- und BOLD-Bildgebung zur Beurteilung der diabetischen Nephropathie im Rattenmodell Hueper K1, Gutberlet M1, Graumann B1, Hartung D1, Galanski M1, Wagner A2, Reiche D2 1 Medizinische Hochschule Hannover, Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, 2Abbott Products GmbH Einleitung Die diabetische Nephropathie führt zu funktionellen und strukturellen Veränderungen der Niere sowie zu einem veränderten Ansprechen auf vasoaktive Substanzen wie z. B. das Stickstoffmonoxid (NO). Der Nachweis und die Quantifizierung solcher Veränderungen ist für die Therapieplanung und für die Beurteilung des Therapieansprechens bei diabetischen Patienten wichtig. Methoden der funktionellen MRT wie z.B. die Diffusions- oder die BOLD-Bildgebung sind mögliche Ansätze zur Untersuchung von Veränderungen der Niere. Mittels Diffusionstensor Bildgebung (DTI) können die globale Diffusion (ADC = Apparent Diffusion Coefficient) und die Gerichtetheit der Diffusion, die sogenannte Diffusionsanisotropie (FA = Fraktionale Anisotropie), bestimmt werden. BOLD (Blood Oxygen Level Dependency)- Sequenzen ermöglichen durch die Messung von T2*-Zeiten indirekt die Beurteilung der Gewebeoxygenierung. Eine kurze T2*-Zeit spricht für einen hohen Anteil an deoxygeniertem Hämoglobin und somit für eine geringe Gewebeoxygenierung. Untersucht wurde in dieser Studie, ob die pathologischen Veränderungen im Rahmen der diabetischen Nephropathie und das veränderte Ansprechen auf den NO-Synthesehemmer L-NAME mittels DTI und BOLD im Diabetes-Ratten-Modell in vivo nachweisbar sind. Die basalen T2*-Werte (vor L-Name-Gabe) unterschieden sich zwischen den Gruppen nicht. Dagegen waren die kortikalen ADC-Werte in diabetischen Tieren signifikant erhöht und die Werte bei uninephrektomierten Tieren waren signifikant höher als bei diabetischen Tieren mit zwei Nieren (Daten nicht gezeigt). Umgekehrt war die FA der Nierenrinde bei diabetischen Tieren signifikant reduziert (p<0.05; p<0,01) (Abb. 3D-E). Nach der Gabe des NO-Synthesehemmers L-Name waren die T2*-Zeiten in allen Gruppen und in allen Schichten signifikant erniedrigt, wobei die Reduktion im Mark von Tieren mit Diabetes und UNX im Vergleich zu den anderen Gruppen vermindert war (Abb. 3A-C). FA oder ADC wurden durch die L-Name-Gabe nicht beeinflusst. Material und Methoden Es wurden insgesamt 21 männliche Sprague Dawley Ratten untersucht und in drei Gruppen (jeweils 7 Tiere) eingeteilt: 1. Kontrolltiere ohne Diabetes, 2. Ratten mit Diabetes, 3. Ratten mit Diabetes und Uninephrektomie (UNX). Mittels Injektion von Streptozotocin wurde im Alter von 24 Wochen Diabetes induziert (Gruppe 2 und 3). Die MRT-Untersuchung erfolgte 8 Wochen nach der Diabetesinduktion in Midazolam/Thiopental-Narkose (intraperitoneal) am 1,5 T MAGNETOM Avanto in einer 8- Kanal-Handgelenksspule. Um die Hydratation der Tiere während der Untersuchung konstant zu halten, wurde kontinuierlich physiologische Kochsalzlösung intraperitoneal infundiert (2 ml/h). Es wurden T2-gewichtete Sequenzen in axialer und koronarer Ebene akquiriert. Koronare DTI- und BOLD-Messungen wurden vor und zwei Minuten nach der Gabe des NO-Synthesehemmers L-NAME durchgeführt (Sequenzparameter Tabelle 1). Anhand von anatomischen Kriterien wurden ROIs in die Nierenrinde, das innere Mark und das äußere Mark gelegt (Abb. 1). ADC, FA sowie T2*-Werte wurden für die einzelnen Regionen vor und nach L-Name-Gabe bestimmt und zwischen den Gruppen verglichen. Abbildung 1: Beispiel eines diabetischen Tieres: makroskopisches Präparat (A), T2 (B), Diffusonsbildgebung (C, E, F) und T2*-Karte (D). Ergebnisse Tiere, die zur Diabetesinduktion mit Streptozotocin behandelt wurden, wiesen als Zeichen des Diabetes im Vergleich zu Kontrolltieren erhöhte Blutglukosewerte sowie eine Albuminurie und Glukosurie auf, wobei uninephrektomierte Tiere stärker betroffen waren. Eine Einschränkung der Glomerulären Filtrationsrate (GFR) bestand zum Untersuchungszeitpunkt noch nicht. Im MRT ließ sich die Architektur der Rattenniere mit Unterteilung in Rinde, äußeres Mark und inneres Mark sehr gut darstellen. Die Diffusionseigenschaften und T2*-Zeiten unterschieden sich in den Regionen (Abb. 1): Die FA war in allen Gruppen im inneren und im äußeren Mark im Vergleich zur Rinde signifikant erhöht; die T2*-Zeiten waren im inneren Mark höher als in der Rinde und im äußeren Mark. Zusammenfassung Mittels BOLD und DTI lassen sich komplexe Veränderungen im Rahmen der diabetischen Nephropathie sowie Veränderungen durch Modulation der NO-Synthese im Rattenmodell darstellen und quantifizieren. Die diabetische UNX-Ratte weist in Korrelation mit Laborparametern die größten Veränderungen von Diffusionseigenschaften und Gewebeoxygenierung auf. Kontakt: Dr. med. Katja Hueper, Medizinische Hochschule Hannover, Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover Email: hueper.katja@mh-hannover.de Tabelle 1: Sequenzparameter DTI fettgesättigte EPI BOLD Spule 8-Kanal-Handspule Schichtrichtung koronar TR / TE 5600 / 98 ms 184 ms / 12 TE: 6,18 ms, 10,44 ms, 14,70 ms… Matrix 128x128 256x256 Schichtdicke 2/0 mm 3 /0,6 mm Mittelungen 9 10 Trigger nein Diffusionsrichtungen 6 b-values / TI b = 0, 300 s/mm² A C D Abbildung 2: T2*-Zeiten vor und nach der Gabe von L-NAME (A-C) sowie basale FA (D-E) in Kontrolltieren, Tieren mit Diabetes und Tieren mit Diabetes und Uninephrektomie (UNX).