MR-Progression-Evaluation der Chronischen Niereninsuffizienz

Die Chronische Nierenerkrankung (CN) ist definiert durch eine chronische Schädigung des Nierengewebes und/oder kontinuierliche Abnahme der Nierenfunktion aufgrund verschiedener Erkrankungen. In Industrieländern sind alarmierende 10 % bis 18 % der Bevölkerung betroffen und leiden an einer Reduktion der Lebensqualität als auch Lebenserwartung (z.B. Erkrankung des Herzen und/oder der Herzgefäße). Im letzten Stadium der CN kommt es zum terminalen Nierenversagen (TN), und eine Dialyse und/oder Nierentransplantation wird überlebensnotwendig, wodurch es zu einer deutlichen und überproportionalen Belastung des Gesundheitssektors kommt. Alleine die Kosten für das TN werden weltweit auf etwa eine Billion US-Dollar pro Jahr geschätzt. Da in den letzten 15 Jahren keine wirklich neuen Therapien gefunden wurden, haben sich europäische und internationale wissenschaftliche Gesellschaften zusammengeschlossen, um mittels einer Bildgebung einen Biomarker zu identifizieren, welcher eine bessere Patientenversorgung ermöglichen soll. In diesem Zusammenhang wird die autosomal-dominante polyzystische Nierenerkrankung (ADPNE) öfters als ideales Modell zur Identifizierung eines Biomarkers genannt. Weltweit leiden etwa 12,5 Millionen Menschen an einer ADPNE, und rund 70 % der Patienten erreichen das TN im mittleren bis höheren Lebensalter. Eine kausale Therapie existiert derzeit nicht, obwohl in letzter Zeit mehrere vielversprechende Ansätze identifiziert wurden. Jedoch wird die Entwicklung neuer Therapien durch das Fehlen quantitativer und sicherer Messmethoden (Biomarker) am Patienten gehindert. Das Ziel dieses explorativen, nicht auf Gewinn ausgerichtetem, Projekts ist es neue nicht invasive, sowie ohne Kontrastmittel auskommende, quantitative Magnetresonanztomografie (MRT) Techniken zu etablieren, um strukturelle und funktionelle Veränderungen an den Nieren im Rahmen der ADPNE, bzw. als Model für die CN, darzustellen. In Summe sollen 120 ADPNE Patienten im Frühstadium sowie gesunde Probanden rekrutiert werden und einer vordefinierten Bewässerung unterzogen werden. Zudem werden die MRT- Messparameter mit der Durchblutung und Atmung der Probanden synchronisiert, um den speziellen physiologischen Bedingungen der Nieren zu entsprechen. Zusätzlich erfolgt eine durchgehende Qualitätskontrolle sowie eine Validierung der erhobenen MRT-Daten mit nuklearmedizinischen Referenzmethoden, um eine hohe Datenqualität zu erreichen. Zuerst werden 30 gesunde Probanden und 30 ADPNE Patienten rekrutiert um die MRT-Protokolle den physiologischen Herausforderungen anzupassen. Nach der finalen Optimierung der Protokolle werden 30 ADPNE Patienten und 30 gesunde Probanden im Rahmen einer Querschnittsstudie sowie prospektiven Studie untersucht wobei die ADPNE Patienten zusätzlich nuklearmedizinisch untersucht werden, um das volle Potential der dargestellten MRT-Messungen im Rahmen des Frühstadiums der ADPNE darzustellen. Dieses Projekt wird essentielle renale Biomarker, anhand von neuen und sicheren MRT Messungen, also ohne Kontrastmittel oder Strahlenbelastung, identifizieren, und somit einen quantitativen Einblick in den Verlauf der CN ermöglichen, um die zukünftige Patientenversorgung zu sichern bzw. zu verbessern.

Magnetresonanz-Tomographie (MRT) ist ein klinisches Bildgebungsverfahren, welches mannigfaltige Information in hoher Ortsauflösung bereitstellen kann, ohne dass ionisierende Strahlung oder Kontrastmittel verwendet werden müssen. Ziel dieses Projekts war es, MRT-Verfahren speziell für die Bildgebung der Niere einzusetzen, um damit langfristig Biomarker für die chronische Nierenerkrankung zu identifizieren. Als Modell dafür wurden Patient:innen mit einer seltenen genetischen Erkrankung (Autosomal-dominante polyzystische Nierenerkrankung; engl. ADPKD) unterucht. Den Verlauf der chronischen Nierenschädigung bereits im Frühstadium quantitativ zu erfassen kann dabei helfen, die Ursachen der Krankheit besser zu verstehen und so zur Entwicklung neuer Therapien beitragen, die schließlich eine bessere Patientenversorgung ermöglichen. Eine optimale MRT der Nieren muss an die besonderen physiologischen Gegebenheiten der Nieren angepasst werden. Das betrifft die Durchblutung der Nieren im jeweiligen Herzzyklus, den aktuellen Flüssigkeitshaushalt und die Verschiebung des Organs durch Atembewegungen während der Bildaufnahme. Zu diesen drei Punkten sind im Zuge des Projekts jeweils in Fachzeitschriften publizierte Arbeiten entstanden. Damit könnte in zukünftigen Untersuchungen die Nierenfunktion nicht-invasiv und lokalisiert besser abgeschätzt werden. Der dabei notwendige Brückenschlag zwischen der Grundlagenforschung und der klinischen Routine wird durch die Standardisierung der Bildgebung-Parameter sichergestellt. Hierfür arbeitete dieses Projekt aktiv mit vielen europäischen Partnern zusammen, vor allem im Zuge des EU-Projekts "COST-Action CA16103", wodurch weitere Arbeiten veröffentlicht wurden. Zur Qualitätssicherung unserer MRT-Untersuchungen wurde ein größen-realistisches Testobjekt entwickelt. Das Testobjekt ist in mehrere Kammern aufgeteilt, welche Substanzen mit genau definierten MR-Relaxationszeiten (T1 und T2) enthalten. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, Unbedenklichkeit der verwendeten Materialien sowie schonenden Einsatz von Mitteln gelegt. Die Ergebnisse der damit optimierten MRT-Protokolle wurden an eine Gruppe von gesunden Proband:innen, und Patient:innen mit ADPKD angewendet, um den Unterschied zwischen Gesunden und Kranken zu erfassen bzw. den zeitlichen Verlauf der Nierenschädigung darzustellen. Untersucht wurden die T1, T2, und T2* Relaxationszeiten, die Nierendurchblutung, sowie die Diffusion im Gewebe und die biomechanischen Eigenschaften (etwa Steifigkeit) der unterschiedlichen Nierengewebe. Derzeit sind weitere Publikationen in Vorbereitung um diese Ergebnisse mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft zu teilen, welche dann Einzug in die klinische Routine finden sollen.