Studie zur Klärung von zerebralen metabolischen und mikrostrukturellen Alterationen im humanen alternden Gehirn und in Patienten mittels einer innovativen Ganzhirn-1H- Magnetresonanzspektroskopie-Technik in Kombination mit quantitativer Magnetresonanztomographie

• Antragstellerin: Professorin Dr. Xiao-Qi Ding
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263370457

In der ersten Förderungsperiode (vom 01.04.2015 bis 31.03.2017) haben wir Alterungseffekte auf die Hirn-Metaboliten NAA, Cho, tCr und die T2 Relaxationszeiten des Gehirngewebes beim Gesunden untersucht, indem 13 spezifische Regionen im Gehirn ausgewählt wurden und dort die Hauptmetabolite NAA, Cho, tCr und die T2 Relaxationszeiten des Gehirngewebes gemessen wurden (Eylers et al. 2016). Außerdem haben wir mittels MRI und Kurz-Echozeit whole brain MR spectroscopic imaging (wbMRSI) die altersabhängigen Veränderungen auf die partiellen Volumina des Hirngewebes, die Metabolitenkonzentrationen von NAA, Cho und tCr und zusätzlich von Glx und mI in der Hirnlappenstrukturen bestimmt, um den physiologischen neuronalen Rückgang im gesunden alternden Hirn zu evaluieren (Ding et al. 2016). Beide Studien waren erfolgreich und zeigten interessante Ergebnisse, die neue Erkenntnisse über die physiologischen Prozesse beim gesunden alternden Gehirn erlauben und die Daten wurden veröffentlicht. Es gibt jedoch einige Einschränkungen: Begrenzt durch die benutze lange Echozeit (TE 70 ms) im ersten Teilprojekt konnten spezifische lokale Metabolitenverteilungen nur von den Hauptmetaboliten NAA, Cho und tCr gemessen werden, während Glx und mI, die sensitiv gegenüber pathologischen Veränderungen sind, nicht betrachtet werden konnten. Die Ergebnisse des zweiten Teilprojekts beziehen sich auf größer skalierte Hirnregionen (8 cerebrale Lappen und das Kleinhirn), wodurch Vergleiche zu Patientenstudien eingeschränkt sind, da bei diesen, eher kleinere und somit spezifischere Hirnstrukturen von Interesse sind. Mit diesem Antrag möchten wir erstens das Kurz-Echozeit-wbMRSI mit der qualitative MR Bildgebung zur Bestimmung der T1- und T2-Relaxationszeiten des Hirngewebes, sowie mit der volumetrischen MRI kombinieren, um gesunde Probanden zu untersuchen, mit dem Ziel, unsere Studien über den physiologischen neuronalen Rückgang im gesunden alternden Hirn zu intensivieren. Die Messungen werden an mehreren kleinen spezifischen Hirnstrukturen durchgeführt, um die diffusen und inhomogenen metabolischen und mikrostrukturellen Veränderung der Alterung genauestens zu erfassen; die gesammelten Daten können als Referenzdaten zur Untersuchung von verschiedenen Störungen des Gehirns mit diffusen/ multifokalen metabolischen und/oder mikrostrukturellen Alterationen dienen. Im zweiten Projekt planen wir als erstmalige systematische Anwendung des neuen etablierten wbMRSI an einer Patientengruppe die neurometabolischen und mikrostrukturellen Veränderungen verursacht durch chronische Neurotoxizität von Calcineurin-Inhibitoren in Patienten nach einer Lebertransplantation zu untersuchen. Die Messergebnisse werden mit denen der neuro-psychometrischen Tests korreliert und mit denen von Gesunden verglichen, um die möglichen Ursache der funktionellen Defizits des Zentralnervensystems in Patienten. Diese Ergebnisse können Grund für eine künftige Verbesserung der klinischen Therapie sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen