Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Пронин И.Н.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Баталов А.И.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Шульц Е.И.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Мерцалова М.П.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Вихрова Н.Б.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Погосбекян Э.Л.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Конакова Т.А.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Корниенко В.Н.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Фосфорная МР-спектроскопия и ПЭТ/КТ с 18F-ФДГ в изучении энергетического метаболизма глиальных опухолей

Авторы:

Пронин И.Н., Баталов А.И., Шульц Е.И., Мерцалова М.П., Вихрова Н.Б., Погосбекян Э.Л., Конакова Т.А., Корниенко В.Н.

Подробнее об авторах

Просмотров: 1433

Загрузок: 35


Как цитировать:

Пронин И.Н., Баталов А.И., Шульц Е.И., и др. Фосфорная МР-спектроскопия и ПЭТ/КТ с 18F-ФДГ в изучении энергетического метаболизма глиальных опухолей. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2021;85(2):26‑33.
Pronin IN, Batalov AI, Shults EI, et al. Phosphorus MR spectroscopy and 18F-FDG PET/CT in the study of energy metabolism of glial tumors. Burdenko's Journal of Neurosurgery. 2021;85(2):26‑33. (In Russ., In Engl.)
https://doi.org/10.17116/neiro20218502126

Рекомендуем статьи по данной теме:
Неин­ва­зив­ная ди­аг­нос­ти­ка гли­ом го­лов­но­го моз­га по гис­то­ло­ги­чес­ко­му ти­пу с по­мощью ней­ро­ра­ди­оми­ки в стан­дар­ти­зи­ро­ван­ных зо­нах ин­те­ре­са: на пу­ти к циф­ро­вой би­оп­сии. Жур­нал «Воп­ро­сы ней­ро­хи­рур­гии» име­ни Н.Н. Бур­ден­ко. 2023;(6):59-66
По­зит­рон­ная эмис­си­он­ная то­мог­ра­фия в со­че­та­нии с ком­пью­тер­ной то­мог­ра­фи­ей и 11С-ме­ти­они­ном в оцен­ке ме­та­бо­лиз­ма гли­ом го­лов­но­го моз­га. Жур­нал «Воп­ро­сы ней­ро­хи­рур­гии» име­ни Н.Н. Бур­ден­ко. 2024;(1):63-69
Ней­ро­ра­ди­оло­ги­чес­кие и па­то­гис­то­ло­ги­чес­кие мар­ке­ры ос­нов­ных эпи­леп­то­ген­ных субстра­тов у де­тей. Дру­гие це­реб­раль­ные на­ру­ше­ния. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(1):16-23
Ана­лиз обес­пе­чен­нос­ти го­су­дарствен­ных га­ран­тий на МРТ-ис­сле­до­ва­ния в со­от­ветствии с по­ряд­ка­ми ока­за­ния ме­ди­цин­ской по­мо­щи. Ме­ди­цин­ские тех­но­ло­гии. Оцен­ка и вы­бор. 2024;(2):69-77
Сим­птом цен­траль­ной ве­ны в диф­фе­рен­ци­аль­ной ди­аг­нос­ти­ке рас­се­ян­но­го скле­ро­за. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. Спец­вы­пус­ки. 2024;(7-2):58-65
Та­зо­вые ре­ци­ди­вы ра­ка яич­ни­ков: эхог­ра­фи­чес­кая ви­зу­али­за­ция и маг­нит­но-ре­зо­нан­сная то­мог­ра­фия. Он­ко­ло­гия. Жур­нал им. П.А. Гер­це­на. 2024;(5):31-39
Воз­мож­нос­ти ме­то­дов лу­че­вой ди­аг­нос­ти­ки в оцен­ке рас­простра­нен­нос­ти пе­ри­то­не­аль­но­го кар­ци­но­ма­то­за. Он­ко­ло­гия. Жур­нал им. П.А. Гер­це­на. 2024;(5):82-88

Список сокращений

АТФ — аденозинтрифосфат

ИН — индекс накопления

МРС — магнитно-резонансная спектроскопия

ПЭТ-КТ — позитронно-эмиссионная томография—компьютерная томография

РФП — радиофармпрепарат

18F-ФДГ — 18F-2-фтор-2-дезокси-D-глюкоза

ATP — adenosin triphosphate

HGG — high grade glioma

LGG — low grade glioma

PCr — фосфокреатин

PDE — фосфодиэфиры

Pi — неорганический фосфат

PME — фосфомоноэфиры

SUV — Standardized uptake value

31P-МРС — фосфорная магнитно-резонансная спектроскопия

Неинвазивное исследование энергетического метаболизма мозгового вещества и его различных компонентов является актуальной научно-прикладной задачей современной клинической медицины. С развитием медицинских технологий и повышением доступности некоторых из них в клинике стало возможным изучать головной мозг и протекающие в нем процессы без применения инвазивных процедур и методов. В настоящее время среди таких методов можно выделить две диагностические технологии, которые позволяют напрямую оценивать энергетический метаболизм головного мозга — фосфорную магнитно-резонансную спектроскопию (31P-МРС) и позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) с 18F-флюоро-2-дезокси-D-глюкозой (18F-ФДГ) [1, 2]. Несмотря на то что в клинической медицинской практике самым распространенным методом МРС является 1H-протонная МРС, основанная на регистрации водорода, 31P-МРС имеет безусловное преимущество с точки зрения получения и оценки мультифакториальной информации, включая данные о клеточных фосфатных соединениях, являющихся основными субстратами энергетического метаболизма мозговой ткани. Кроме того, 31P-МРС позволяет неинвазивно оценивать внутриклеточный pH тканей in vivo, а также исследовать содержание магния (Mg2+) в структурах мозга [1]. Многочисленные исследования по использованию 31P-МРС, выполненные на МР аппаратах с напряженностью магнитного поля 1,5—3,0 Тл, продемонстрировали достаточно высокую диагностическую значимость метода в клинической практике, выявив статистически значимые различия в уровне фосфатных метаболитов между внутримозговыми опухолями и здоровой тканью головного мозга, а также позволили дифференцировать некоторые опухоли между собой [3—9]. Однако выявлен и целый ряд технических ограничений и сложностей.

Исследования метаболизма глюкозы с помощью ПЭТ—компьютерной томографии (ПЭТ-КТ) с 18F-ФДГ продемонстрировали положительную корреляцию между степенью анаплазии глиом головного мозга и гликолитической активностью опухолевой ткани. Эти данные подтверждают предположение O. Warburg и соавт. о том, что скорость гликолиза в опухолях увеличивается в соответствии с повышением уровня малигнизации [10]. Несмотря на большую вариабельность интенсивности энергетического метаболизма в различных опухолях одного типа и значительное перекрытие значений поглощения глюкозы опухолями, принадлежащими к разным биологическим подтипам, ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ по-прежнему рассматривается некоторыми авторами [11, 12] как достаточно эффективный неинвазивный метод дифференциальной диагностики первичных опухолей головного мозга [13]. Однако не все исследователи согласны с такой точкой зрения, так как некоторые авторы [14, 15] не смогли подтвердить статистически значимую взаимосвязь степени анаплазии глиомы и ее метаболических особенностей по данным ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ.

Оба метода, которые применяют при изучении энергетического метаболизма мозговой ткани или опухоли, имеют в своей основе разные технологии и подходы в сборе и анализе данных, позволяющие проводить разноплановые исследования, и поиск корреляций между ними является важной задачей фундаментальной науки.

Цель исследования — изучить энергетический обмен в глиальных новообразованиях головного мозга методами МРС и ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ в режиме динамического сканирования.

Материал и методы

Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГАУ «НМИЦ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России. От всех пациентов, включенных в исследование, получено письменное информированное согласие на проведение диагностических манипуляций.

В исследование включены 19 пациентов (10 мужчин и 9 женщин, средний возраст 48 лет) с различными ранее не оперированными глиальными новообразованиями супратенториальной локализации, впоследствии прошедших нейрохирургическое лечение в ФГАУ «НМИЦ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» с получением патоморфологического заключения. Глиальные опухоли разделены на две основные группы: 1) глиомы низкой степени злокачественности (LGG — low grade glioma), в которую вошли 4 пациента с диффузными астроцитомами и 4 пациента с олигодендроглиомами (Grade II), и 2) глиомы высокой степени злокачественности (HGG — high grade glioma), включающую 5 пациентов с анапластическими астроцитомами (Grade III) и 6 пациентов с глиобластомами (Grade IV).

Перед проведением 31P-МРС всем пациентам выполнено анатомическое магнитно-резонансное томографическое сканирование по стандартному протоколу. При 31P-МРС размеры исследуемого вокселя составили 6×6×2 см. Расположение вокселя в каждом конкретном случае носило индивидуальный характер с максимально возможным захватом инфильтративной части новообразования и в меньшей степени (насколько это было возможным в силу гетерогенности опухоли) — с включением в область интереса очагов некроза, кровоизлияний и зоны перифокального отека. Технические подробности методики 31P-МРС описаны нами ранее, в 2018 г. [9]. Обработка спектров производилась с помощью программы SAGE.

Фосфорный спектр основных метаболитов вещества головного мозга состоит из пика фосфомоноэфиров (PME), неорганического фосфата (Pi), фосфодиэфиров (PDE), фосфокреатина (PCr), а также трех пиков аденозина трифосфата (АТФ) — пиков α, β и γ (АТР). В данном исследовании мы сравнили отношения пиков семи основных метаболитов фосфорного спектра по их высоте, используя стандартный подход к измерению этих соотношений.

ПЭТ-КТ сканирование с 18F-ФДГ проводилось в динамическом режиме на аппарате Siemens Biograph 40 True Point («Siemens Medical Solutions», США) согласно выработанному в отделении клиническому протоколу. Сбор данных начинался от момента внутривенного введения радиофармпрепарата (РФП) и продолжался в течение 40 мин с последующей реконструкцией с использованием 3D OSEM (Ordered Subset Expectation Maximization) — алгоритма с 5 итерациями и 8 подмножествами с коррекцией на случайные совпадения, рассеяние и поглощение гамма-квантов в теле пациента с помощью низкодозной КТ.

Для анализа полученных изображений применялось программное обеспечение PMOD (версия 4.0, Швейцария). Зона интереса (Region of Interest — ROI) в соответствии с принятым стандартным протоколом обработки изображений представлена в 1,0 см3 наиболее активной части образования. В случаях, когда выделить наиболее активный участок опухоли не удавалось, ПЭТ-изображения сопоставлялись с магнитно-резонансными томограммами, и ROI выставлялся с помощью режимов T1 после внутривенного введения контрастного препарата или T2-FLAIR в центре участка измененного магнитно-резонансного сигнала.

Измерение нормальных значений накопления РФП проводили по возможности в лобной доле контралатерального полушария головного мозга с помощью сферы радиусом 8 мм, захватывающей в одном случае только белое вещество (Nwhite), а в другом как серое, так и белое вещество (Nmix). Уровень накопления РФП в опухолевой ткани оценивался как по абсолютным значениям стандартизованной величины поглощения РФП (SUV — Standardized Uptake Value), так и с помощью индексов накопления (ИН) РФП, представляющих собой отношение SUV в 1,0 см3 наиболее активной части опухоли к SUV в неизмененной ткани головного мозга (SUVtumor/SUVnormal (white or mix) — T/Nwhite и T/Nmix). Количественные показатели SUVtumor, T/Nwhite и T/Nmix рассчитаны в нескольких временных точках на кривой активность—время накопления 18F-ФДГ: в точке первого пика накопления РФП на 1-й минуте исследования и отстрочено в течение последних 10 мин. Для удобства восприятия информации параметры, рассчитанные в точке первого пика накопления РФП в 1-ю минуту, условно обозначены, как SUVpeaktumor, Ppeak/white (SUVpeaktumor/SUVpeakwhite), Ppeak/mix (SUVpeaktumor/SUVpeakmix) и комплементарны показателям SUVtumor, T/Nwhite и T/Nmix, которые получены путем усреднения последних 4 точек на кривой активность—время (последние 10 мин исследования), что сопоставимо с расчетом стандартного ИН РФП при статическом исследовании.

Статистическая обработка проводилась в программе R-project (https://www.r-project.org). Коэффициенты корреляции вычисляли методом Спирмена. При проверке нормальности распределений величин кровотока у пациентов исследуемых групп критерий Шапиро—Уилкса и p-value были близки к нулю, поэтому для статистического анализа в этой работе использованы непараметрические методы. Групповое сравнение проводилось по тесту Манна—Уитни.

Результаты

В результате проведенных исследований проанализированы многочисленные количественные параметры, полученные на основе используемых методик 31P-МРС и ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ. Данные 31P-МРС у пациентов групп с глиомами высокой и низкой степеней злокачественности представлены в табл. 1, данные ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ — в табл. 2.

Таблица 1. Количественные показатели соотношений пиков фосфорсодержащих метаболитов между группами пациентов с глиомами высокой (HGG, n=11) и низкой (LGG, n=8) степени злокачественности

Вид глиомы

PME/PDE

PDE/Pi

PME/αATP*

PME/βATP**

PDE/

αATP

PDE/βATP

PME/

PCr

PDE/PCr

PCr/αATP

PCr/βATP

PCr/Pi

αATP/Pi

βATP/Pi

PME/Pi

HGG

1,076±0,43

1,023±0,09

0,892±0,17

1,061±0,22

1,305±1,67

1,648±2,27

0,485±0,41

0,724±0,98

2,535±1,12

3,090±1,53

2,981±1,53

1,197±0,42

1,028±0,38

1,088±0,43

LGG

1,095±0,20

1,028±0,14

0,775±0,12

0,991±0,18

0,719±0,11

0,910±0,1

0,343±0,09

0,319±0,09

2,363±0,56

3,048±0,87

3,390±0,83

1,449±0,22

1,137±0,19

1,106±0,14

Примечание. * — пик aАТФ; ** — пик bАТФ.

Таблица 2. Количественные показатели позитронно-эмиссионной томографии—компьютерной томографии с 18F-ФДГ у пациентов с глиомами высокой (HGG, n=11) и низкой (LGG, n=8) степени злокачественности

Вид глиомы

SUVtumor

T/Nwhite

T/Nmix

SUVpeaktumor

Ppeak/white

Ppeak/mix

HGG

5,40±3,58

1,93±0,99

1,00±0,53

2,66±1,21

2,53±1,14

1,63±0,67

LGG

4,50±1,85

1,58±0,75

0,68±0,22

1,82±0,60

1,77±0,75

1,05±0,35

Соотношения метаболитов, полученные с помощью метода 31P-МРС, статистически значимо не различались ни по одному из показателей между группами глиом различной степени злокачественности (HGG и LGG). Сравнения показателей соотношений внутри отдельных групп пациентов с LGG и HGG нами не проводились в силу небольшого количества наблюдений.

При анализе данных ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ SUVpeaktumor и Ppeak/mix в глиомах высокой степени злокачественности были статистически значимо выше, чем в глиомах низкой степени злокачественности (p=0,09 и p=0,04 соответственно). Другие показатели не продемонстрировали статистически значимых различий, возможно, частично благодаря большим разбросам количественных показателей. Интересно, что при проведении сравнения между показателями Ppeak/mix и Ppeak/white включение в зону интереса как белого, так и серого вещества мозга (mix) позволило получить статистически значимое различие между группами опухолей. Более того, динамические показатели накопления глюкозы в ткани глиом, измеренные в 1-ю минуту сканирования, оказались более информативными, чем показатели (SUVtumor, T/Nmix, T/Nwhite), которые измеряли при проведении стандартной методики выполнения ПЭТ-КТ исследования.

С целью поиска взаимосвязей нами выполнен корреляционный анализ между параметрами, полученными при проведении 31P-МРС и ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ. Во всей группе исследования выявлены положительные статистически значимые взаимосвязи между параметром SUVtumor и соотношением PME/βATP (Rs=0,52, p=0,03), SUVtumor и соотношением PME/PCr (Rs=0,49, p=0,03), а также отрицательные взаимосвязи между соотношением PDE/βATP и параметром T/Nwhite (Rs= –0,54, p=0,02), соотношением PDE/βATP и параметром T/Nmix (Rs= –0,51, p=0,03), PDE/ αATP и параметром SUVpeaktumor (Rs= –0,76, p=0,009), а также PDE/βATP и параметром SUVpeaktumor (Rs= –0,71, p=0,03).

Данные закономерности, по нашему мнению, могут свидетельствовать о наличии взаимосвязи между процессами синтеза/распада клеточных мембран (выявленными на основе 31P-МРС) и энергетическим обменом опухолевых клеток на основе поглощения и утилизации глюкозы.

Исходя из ранее полученных как данных литературы и собственных клинических данных о различии количественных показателей энергетического метаболизма между глиомами высокой и низкой степеней злокачественности, мы отдельно изучили группу HGG и провели соответствующий корреляционный анализ без разделения последних на анапластические астроцитомы и глиобластомы. При этом нами выявлены множественные статистически значимые взаимосвязи между метаболизмом биоорганических фосфатов и процессами накопления глюкозы в опухолевой ткани (табл. 3).

Таблица 3. Корреляционный анализ взаимосвязей параметров, полученных при проведении фосфорной магнитно-резонансной спектроскопии и позитронно-эмиссионной томографии—компьютерной томографии с 18F-ФДГ у пациентов со злокачественными глиомами головного мозга

Параметр 31P-МРС

Параметр ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ

SUVtumor

T/Nwhite

T/Nmix

SUVpeaktumor

Ppeak/white

Ppeak/mix

PDE/αATP

Rs= –0,76

(p=0,009)

Rs= –0,68 (p=0,03)

PDE/βATP

Rs= –0,66 (p=0,05)

Rs= –0,83

(p=0,006)

Rs= –0,83 (p=0,006)

Rs= –0,71 (p=0,03)

Rs= –0,63 (p=0,05)

Rs= –0,71 (p=0,03)

PME/PCr

Rs=0,75 (p=0,01)

PCr/βATP

Rs= –0,66 (p=0,05)

αATP/Pi

Rs=0,77 (p=0,008)

Rs=0,65 (p=0,04)

βATP/Pi

Rs=0,75 (p=0,02)

Rs=0,76 (p=0,02)

Rs=0,65 (p=0,05)

Rs=0,71 (p=0,02)

Rs=0,75 (p=0,02)

Статистически значимые корреляционные связи между данными 31P-МРС и ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ в подгруппе глиом низкой степени злокачественности не выявлены.

Обсуждение

В то время как ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ оценивает интенсивность поглощения глюкозы опухолевыми тканями (и, следовательно, интенсивность энергетического обмена), 31P-МРС оценивает концентрацию биоорганических фосфатов, большинство из которых является макроэргическими соединениями или их предшественниками [1]. Кроме того, 31P-МРС позволяет выявить аномалии тканевого метаболизма, приводящие к изменениям pH, и дает некоторое представление о патологическом изменении в энергетическом обмене мембранных липидов, что выражается в относительных изменениях PME и PDE [4—6, 8, 9, 16, 17]. Основываясь на этой концепции, можно полагать, что эти два метода предоставляют взаимно-комплементарную информацию о различных составляющих энергетического обмена и могут помочь в изучении метаболизма опухолей головного мозга.

Фосфомоноэфиры (PME) и фосфодиэфиры (PDE) являются основными параметрами, оцениваемыми при сравнении опухоли и здорового мозгового вещества, различных типов мозговых новообразований, а также при сравнении различной степени анаплазии глиом головного мозга [4, 5, 16—18]. При этом известно, что PME (главный компонент пика фосфоэтаноламин) и PDE (основные компоненты глицерол-фосфорил-этаноламин и глицерол-фосфорил-холин) широко распространены не только в опухолевой, но и в нормальной мозговой ткани. Поскольку клеточный состав и качественные изменения клеток в астроцитомах низкой степени злокачественности не сильно отличаются от нормальной мозговой ткани, фосфатные составляющие в этих опухолях находятся в близкой к нормальной концентрации или незначительно изменены [6, 9, 16]. Напротив, глиомы высокой степени злокачественности, характеризуясь большей гетерогенностью строения (пролиферирующие клетки, митозы, некроз и т.д.), отличаются более выраженными изменениями в содержании и распределении фосфатных соединений, отвечающих за синтез мембран клеток или их деградацию и разрушение [4, 16—19]. Считается, что повышение уровня PME и снижение пика PDE в опухолевых клетках связано с их увеличенной пролиферативной активностью — происходит ускорение синтеза клеточных мембран, сопровождающееся увеличением концентрации предшественников клеточных фосфолипидов [16, 17]. Это означает, что увеличение концентрации PME и уменьшение PDE может отражать смещение баланса в сторону синтеза клеточных мембран и роста опухоли и наоборот [4—6]. Вместе с этим следует отметить, что повышение концентрации PME не является обособленным признаком злокачественности клеток, так как встречается и в активно развивающемся детском мозге, и в быстрорастущих клетках нейробластомы, в пролиферативных тканях (регенерирующая ткань печени), а также в опухолях при использовании цитотоксических агентов, ингибирующих пролиферацию раковых клеток [6, 20, 21].

Результаты нашего исследования не показали статистически значимых взаимосвязей между соотношением пиков PME/PDE и уровнем потребления глюкозы глиомой, однако нами получены многочисленные корреляции между параметрами ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ и соотношениями других биоорганических фосфатов, измеренных с помощью 31P-МРС.

Интересно, что показатели PDE/αATP и PDE/βATP продемонстрировали отрицательную корреляционную взаимосвязь с параметрами ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ, такими как SUVpeaktumor и Ppeak/mix, и, наоборот, показатель PME/PCr положительно коррелирует с SUVtumor. Как известно, параметр PDE в первую очередь отражает процессы деградации клеточных мембран, а параметр PME — наоборот, интенсивность синтеза клеточных мембран [4—6, 19]. Полученные нами данные могут свидетельствовать о том, что, с одной стороны, в злокачественных глиомах головного мозга процессы анаболизма преобладают над процессами катаболизма и сопровождаются повышенным потреблением клеткой энергетических ресурсов (прежде всего, глюкозы).

С другой стороны, снижение соотношений PDE/αATP и PDE/βATP в комбинации с повышением потребления глюкозы в опухолевой ткани может происходить за счет повышения содержания (пиков) αATP и βATP в патологической ткани (повышение концентрации АТФ). Это предположение подтверждается выявленной нами отрицательной взаимосвязью PCr/βATP с SUV опухоли и положительными взаимосвязями отношений αATP/Pi и βATP/Pi с различными ИН РФП по данным ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ. Хорошо известно, что в клетках злокачественных опухолей происходит изменение в функционировании метаболических систем в сторону повышения доли бескислородного окисления органических соединений. Переход на гликолиз снижает эффективность энергообмена по сравнению с полным кислородным окислением в 19 раз (в расчете на окисление 1 моль глюкозы). Таким образом, в условиях снижения выработки АТФ опухоль компенсирует недостаток энергии повышенным потреблением питательных веществ (прежде всего, глюкозы). В условиях снижения скорости синтеза АТФ снижается синтез PCr, который является так называемым буфером энергии (для синтеза одной молекулы PCr клетке необходимо потратить одну молекулу АТФ) [4, 18, 22]. Переход на бескислородный способ получения энергии приводит к повышению концентрации лактата, и, следовательно, закислению среды. В ответ на это клетка вынуждена активнее использовать буферные системы для поддержания определенной pH в клетке [4, 22—24]. Одной из таких систем является фосфатная система, а неорганический фосфат (Pi) — ее основной компонент. Вероятнее всего, появление положительной взаимосвязи между αATP/Pi и βATP/Pi с различными ИН РФП при ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ в первую очередь обусловлено повышением концентрации АТФ при усиленном поглощении глюкозы клеткой (концентрация Pi при этом возрастает незначительно). Таким образом, снижение PCr/βATP и повышение αATP /Pi и βATP/Pi в ответ на увеличение потребления глюкозы опухолью свидетельствует об интенсификации энергетического обмена и повышенном синтезе макроэргических фосфатов для обеспечения энергетических потребностей агрессивных глиом высокой степени злокачественности [4, 18, 22—26].

В нашей серии исследований в группе глиом низкой степени злокачественности статистически значимых взаимосвязей между потреблением опухолью глюкозы и пиками биоорганических фосфатов не было. Вероятнее всего, метаболический профиль LGG практически не отличается от такового в интактной мозговой ткани и демонстрирует лишь незначительное снижение процессов энергетического обмена без явного изменения концентрации АТФ и фосфорных моно- и диэфиров. Возможно, эти начальные изменения современная клинически доступная 31P-МРС пока еще не способна регистрировать.

Главным недостатком и ограничением нашего исследования являлись технические параметры и характеристики применяемой нами 31P-МРС с использованием достаточно большого объема вокселя (6×6×2 см, или 72 см3), который необходим для получения надежных пиков фосфорного спектра. При этом в область интереса может попадать не только исследуемая опухолевая ткань, но также зоны некроза, отека, кровоизлияния, тем самым усредняя полученные пики метаболитов. Следовательно, возможные изменения в активно пролиферирующей ткани могут быть скрыты в атипичных спектрах, полученных от неактивных, нормальных или кистозных компартментов.

Кроме того, количественное определение абсолютных концентраций различных фосфорсодержащих субстратов в тканях на основе 31P-МРС все еще ограничено напряженностью магнитного поля и разрешающей способностью диагностического оборудования, а также в связи со сложностями при калибровке оборудования и длительным временем сканирования (до 20 мин). Поэтому до сих пор в большинстве исследований, включая наше, для клинических оценок используются качественные сравнения высоты пиков [3, 27] или их соотношения.

Заключение

Применение фосфорной магнитно-резонансной спектроскопии, несмотря на ее технические ограничения, в сочетании с данными позитронно-эмиссионной томографии-компьютерной томографии с 18F-2-фтор-2-дезокси-D-глюкозой позволяет по-новому оценить особенности энергетического метаболизма в глиомах различной степени злокачественности. Полученные нами предварительные данные дают основания предположить, что в глиомах высокой степени злокачественности прослеживается тенденция к увеличению потребления глюкозы, сопровождающаяся увеличением синтеза аденозинтрифосфата (интенсификация энергетического обмена), ускорением синтеза клеточных мембран, которые в совокупности отражают процессы усиления пролиферации опухолевых клеток (увеличение пластического обмена). Требуется продолжение исследований в этой области с увеличением клинической выборки и дополнительными сопоставлениями с показателями внутриклеточного опухолевого pH.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Пронин И.Н., Баталов А.И., Корниенко В.Н.

Сбор и обработка материала — Мерцалова М.П., Вихрова Н.Б., Погосбекян Э.Л., Конакова Т.А.

Написание текста — Баталов А.И., Шульц Е.И., Мерцалова М.П.

Редактирование — Пронин И.Н., Баталов А.И., Шульц Е.И., Конакова Т.А., Вихрова Н.Б.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (Грант РНФ 18-15-00337 «Неинвазивное изучение энергетического метаболизма опухолей головного мозга»).

Комментарий

Большинство впервые выявляемых случаев первичных новообразований центральной нервной системы приходится на глиальные опухоли. Диагностика глиом, определение показаний к хирургическому лечению и последующее ведение пациентов являются одними из самых важных вопросов современной нейрохирургии из-за большой распространенности этой патологии, ассоциированной с высокими показателями летальности и инвалидизации трудоспособного населения. Работа актуальна не только для нейрохирургов, но также для радиологов, онкологов и химиотерапевтов. В статье описаны возможности диагностики энергетического метаболизма глиом с помощью как фосфорной МР-спектроскопии, так и ПЭТ/КТ. В группу исследования вошли 19 пациентов, разделенных на подгруппы с глиомами низкой и высокой степени злокачественности. Подробно представлены алгоритмы и протоколы обоих исследований. Результаты статистической обработки резюмированы в таблицах с подробными комментариями. При анализе результатов выяснено, что процесс распада и синтеза клеточных мембран связан с энергетическим обменом опухолевых клеток глиом высокой степени злокачественности на основе поглощения и утилизации глюкозы. Несомненно, что выявление указанной закономерности имеет важное значение в планировании дальнейших исследований в отношении диагностики и лечения глиом. Авторами подробно обсуждены потенциальные недостатки и ограничения исследования. Работа представляет большой научно-практический интерес для специалистов, занимающихся изучением биологии, диагностики и лечения глиом, и является важным этапом в планировании дальнейших исследований метаболизма глиальных опухолей.

В.А. Лазарев (Москва)

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail



Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.