En vurdering af følsomhedsvægtet billeddannelse for renal jernoverbelastning

Følsomhedsvægtet billeddannelse til vurdering af renal jernoverbelastning: en pilotundersøgelse

Kontakt: emily.li@wecistanche.com

Jun Sun, Yuanyuan Sha, Weiwei Geng, Jie Chen og Wei Xing*

Formål: At udforske gennemførligheden af ​​følsomhedsvægtet billeddannelse (SWI) til evaluering af renal jernoverbelastning.

Metoder: Otteogtyve kaniner blev tilfældigt fordelt i kontrol (n=14) og jern (n=14) gruppe. I den 0. uge blev undersøgelsesgruppen injiceret med jerndextran. Begge grupper gennemgik SWI-undersøgelse i den 0., 8. og 12. uge. Signalintensiteten (SI) af cortex og medulla blev vurderet. Vinkel radianværdi (ARV) beregnet med fasebillede blev taget som den kvantitative værdi for kortikal og medullær jernaflejring. Efter den 12. uge, venstrenyreraf kaniner blev fjernet for patologi. Forskellen i ARV mellem tre grupper blev analyseret ved hjælp af Kruskal-Wallis test. Forskellen i jernindholdet mellem to grupper blev analyseret gennem uafhængig prøve t-test.

Resultater: I jerngruppen: ved 12. uge blev otte kaniner fundet at have nedsat SI af kun cortex, og de andre seks kaniner havde nedsat SI af cortex og medulla i samme grad; ARV af cortex i den 8. og 12. uge var signifikant højere end den i den 0. uge (P < 0.05);="" arv="" for="" de="" seks="" kaniner="" medulla="" i="" den="" 12.="" uge="" var="" signifikant="" højere="" end="" for="" den="" {{10}}.="" uge,="" 8.="" uge="" og="" de="" andre="" otte="" kaniner="" i="" den="" 12.="" uge="" (p="">< 0,05);="" i="" den="" 12.="" uge="" blev="" otte="" kaniner="" (jerngruppe)="" fundet="" at="" have="" mange="" jern="" kun="" aflejret="" i="" cortex,="" og="" de="" andre="" viste="" sig="" at="" have="" mange="" jern="" aflejring="" i="" både="" cortex="" og="" medulla;="" jernindholdet="" i="" cortex="" og="" seks="" kaniner="" medulla="" i="" jerngruppen="" var="" signifikant="" højere="" end="" i="" kontrollen="" (p=""><>

Konklusion: ARV for SWI kan bruges til kvantitativt at vurdere den overskydende jernaflejring inyrer. Overdreven jernaflejring forekommer hovedsageligt i cortex eller medulla og får deres SWI SI til at falde.

Nøgleord:jernaflejring,nyre, følsomhedsvægtet billeddannelse

Cistanche er godt for nyrerne

Introduktion

Jern er et af de essentielle mikroelementer for organismer.1,2 Under normale forhold opretholder mennesker balancen mellem absorption, brug og tab.3 Men når først jernet er for højt, har menneskekroppen ingen mekanismer til at rense det overskydende jern. 4 Overskydende jern vil aflejre sig i nogle af organerne og er skadeligt.4 Nyre er et sådant organ, som ofte bliver påvirket. Overbelastning af jern er blevet bekræftet som en farlig faktor fornyredysfunktion, som er forbundet med kronisknyresygdom(CKD) forårsaget af tilstande som diabetisk nefropati, hypertensivnyreskade, og nyrefibrose.3-6 Det blev rapporteret, at jernaflejring blev observeret i de proksimale og distale tubuli i nyren hos human CKD.5,7 For meget jern fremmer øget frie radikaler og oxidativ stress, som forårsager nyrecelle- og vævsskader .5,7,8 På den anden side kan jernrestriktion i kosten eller behandlingen med chelateringsmidler afhjælpe renal jernoverbelastning og derved hæmme progressionen af ​​den allerede eksisterende nyreskade.5,8,9 Det følger heraf, at graden af ​​renal jernaflejring er relateret til dens skade. Nøjagtig og effektiv evaluering af overdreven jernaflejring inyreer af stor værdi ved monitorering af nyreskade hos CKD-patienter.10 På nuværende tidspunkt kan preussisk blåfarvning9 bruges til at analysere fordelingen af ​​overskydende jernaflejring inyre, og atomabsorptionsspektrofotometer kan bruges til at måle renalt jernindhold. Begge metoder er dog invasive og kræver en vævsprøve, som ikke er egnet til klinisk opfølgningsmonitorering af overdreven jernaflejring i nyrerne hos CKD-patienter. For at imødekomme disse krav om sikker, ikke-invasiv og evne til at tilbyde gentagne evalueringer til overvågning, tilbyder MR muligheden for et levedygtigt alternativ gennem følsomhedsvægtet billeddannelse (SWI), en ny funktionel MR-teknik. Den bruger magnetisk følsomhedsforskel i væv til at generere en unik kontrast, der adskiller sig fra den, der opnås med konventionel MRI.11,12 Ved at kombinere fase- og størrelsesbillederne giver SWI en god demonstration af paramagnetiske signaler.13 Jern er et paramagnetisk stof, som det fremgår af dets kort T2 afslapningstid.10 Det er blevet påvist, at SWI kan måle vævets jernkoncentration pålideligt, hvilket var i overensstemmelse med obduktionsundersøgelsesresultaterne.14 Derfor kan SWI betragtes som en pålidelig markør gennem sporing af jernoverbelastning i forskellige associerede sygdomme, og derved analysere progression.10

Hidtil er SWI blevet brugt til at detektere og kvantificere jernaflejring i lever11 og hjerne13,14 væv. Selv efter en omfattende litteratursøgning var artiklerne, der evaluerede renal jernaflejring, næsten ingen. I denne undersøgelse brugte vi dyreforsøg til at udforske værdien af ​​SWI i den kvalitative og kvantitative påvisning af overdreven jernaflejring inyre, i betragtning af resultaterne af preussisk blåfarvning og atomabsorptionsspektrofotometer som referencestandard.

Materialer og metoder

Denne undersøgelse blev godkendt af den etiske komité for The Third Affiliated Hospital of Soochow University (Godkendelsesnummer: 2019026).

Dyremodellering og gruppering

Vi brugte otteogtyve racerene sunde New Zealand hvide kaniner (leveret af Suzhou Huqiao Biotechnology Limited Company, Suzhou, Kina), hver vejede 2,0–2,5 kg, 2–3 måneder gamle, 16 hanner og 12 hunner, dyrket ved en stuetemperatur på 22 grader, rent miljø, fodret med komplet formelfoder og renset vand. Alle kaniner blev tilfældigt opdelt i følgende to grupper:

1. Jerngruppe: 14 kaniner (7 hanner og 7 hunner). På den første dag i den 0. uge, efter at have dokumenteret kropsvægten, blev en suspension af jerndextran indeholdende 20 mg/ml jern injiceret i glutealmusklerne i en dosis på 3 ml/kg.

2. Kontrolgruppe: 14 kaniner (9 hanner og 5 hunner). Der blev ikke indsprøjtet jern.

MR undersøgelse

Tidsplanen for MR-undersøgelse i jern- og kontrolgruppen er som følger: på den første dag i henholdsvis 0, 8. og 12. uge.

For at reducere tarmperistaltikkens artefakter blev fødeindtaget begrænset i en periode på 8 timer før undersøgelsen. Anæstesi blev opnået ved at injicere 3 procent pentobarbitalnatriumopløsning i bagbensmusklerne i en dosis på 1 ml/kg før scanningen. Ved undersøgelsen blev hovedet gået først ind, og venstre nyre blev scannet i venstre sideleje. Scanningsområdet var fra den øverste pol til den nederste pol afnyre. Alle MR-billeder blev optaget på et 3.0 T MRI-system (Magnetom Verio; Siemens Healthcare, Erlangen, Tyskland) med en standard otte-kanals phase array body matrix coil. MRI-protokollerne er vist i tabel 1. Sekvensen af ​​SWI producerede det endelige størrelsesbillede, maksimal intensitetsprojektionsbillede, fasebillede og SWI-billede.

Cistanchekan forbedrenyrefungere

Billedanalyse

Alle billeder blev analyseret af to læger med mere end fem års erhvervserfaring i fortolkning af abdominal MR. På syogo.via efterbehandlingsarbejdsstationen (Siemens) gik de ind i visningsgrænsefladen og åbnede samtidig de T2-vægtede billeder (T2WI), SWI og fasesekvenser og valgte det største billede på centralt niveau afnyre. Analysen blev udført som følger: (1) Kvalitativ analyse: På T2WI og SWI blev signalintensiteten (SI) af nyrebarken og medulla observeret. (2) Kvantitativ analyse: Ifølge T2WI og SWI blev den kortikale region manuelt afgrænset på SWI på det centrale niveau af nyren, hvorved man undgår det grænseområde, der kan påvirke signalværdien, det samme gjorde medulla. Ved at anvende arbejdsstationens kopi- og indsæt-funktion blev henholdsvis den kortikale og medullære region i SWI kopieret til fasebilledet. Derefter blev den kortikale og medullære region i fasebilledet henholdsvis opdelt i tre underregioner med nogenlunde lige store arealer, inklusive forsiden, midten og bagsiden (fig. 1). Faseværdien blev opnået ved henholdsvis at tegne området af interesse i de tre underregioner manuelt. Den gennemsnitlige værdi af de tre underregioners faseværdi blev taget for faseværdien (X) af helenyrebarkenog medulla, henholdsvis. Vinkelradianværdien (ARV) blev beregnet ved hjælp af følgende formel: ARV=(–X × π)/4096 og blev brugt til kvantificering af jernaflejring, hvor X havde et område fra –4096 til 4095.15. enhed for ARV er radian.

Patologisk undersøgelse

Efter 12. uges MR-scanning var alle kaniner stadig under bedøvelse. På dette tidspunkt blev alle kaniner ofret ved luftembolisering og forladtnyrerblev fjernet. Der blev udtaget nok væv på det centrale nyreniveau og fikseret i 10 procent neutralt bufret formalin. I henhold til rutineprotokollen blev væv dehydreret, gjort gennemsigtigt, voksimprægneret, paraffinindlejret, snittet, farvet med hæmatoxylin-eosin og preussisk blåt og evalueret for renal jernaflejring under

lysfeltsmikroskopi.

De resterende nyrebark- og marvvæv blev sendt til Guangdong Medical Laboratory Animal Center, og måling af corticale og marv-jernindholdet blev udført med atomabsorptionsspektrofotometer.

Tabel 1 Sekvenser og parametre for MR-protokoller

D, dimension; GRE, gradient-genkaldt ekko; HASTE, halvt erhvervelse single-shot turbo spin-ekko; Hz, Hertz; SWI, følsomhedsvægtet billeddannelse

Fig. 1 Eksempler på den renale corticale (1 repræsenterer cortex-konturen) og medullær (2 repræsenterer medulla-konturen) afgrænset og opdelt på SWI og fasebillede. På SWI-billede (a) blev den kortikale region manuelt afgrænset, eksklusive grænseområdet, der kan påvirke signalværdien, det samme gjorde medulla. Den kortikale og medullære region på SWI-billedet blev henholdsvis kopieret og indsat på fasebilledet (b). Derefter blev den kortikale region på fasebilledet (b) opdelt i tre underregioner med nogenlunde lige store areal (for, midt og bag), det samme gjorde medulla. SWI, følsomhedsvægtet billeddannelse.

Statistisk analyse

Til statistisk analyse blev SPSS 22.0 software (IBM, Armonk, NY, USA) brugt. Dataene blev udtrykt som medianen (interkvartilområdet) (M [Q1 og Q3]), og Mann-Whitney U-testen blev brugt til at sammenligne forskellen i ARV mellem de to grupper. Kruskal-Wallis test blev brugt til at sammenligne forskellen i ARV blandt flere grupper. En uafhængig prøve t-test blev brugt til at sammenligne forskellen i det renale jernindhold målt med atomabsorptionsspektrofotometeret mellem de to grupper. Variansanalyse blev brugt til at sammenligne forskellen mellem nyrernes jernindhold målt med atomabsorptionsspektrofotometeret blandt flere grupper. Spearman rangkorrelationsanalyse blev brugt til at analysere korrelationen mellem vinkelradianværdierne og det renale jernindhold målt med atomabsorptionsspektrofotometeret. Symbolet r blev brugt til at repræsentere korrelationskoefficienten.16 Korrelationen blev fortolket som følger: r > 0 blev betragtet som en positiv korrelation; r < 0="" blev="" betragtet="" som="" en="" negativ="" korrelation;="" |r|="" 1="" blev="" betragtet="" som="" en="" perfekt="" korrelation;="" 0.7="" mindre="" end="" eller="" lig="" med="" |r|="">< 1="" blev="" betragtet="" som="" en="" høj="" korrelation;="" 0.4="" mindre="" end="" eller="" lig="" med="" |r|="">< 0.7="" blev="" betragtet="" som="" en="" moderat="" korrelation;="" 0="" mindre="" end="" eller="" lig="" med="" |r|="">< 0.4="" blev="" betragtet="" som="" en="" lav="" korrelation;="" og="" r="0" blev="" betragtet="" som="" nul="" korrelation.16="" p="">< 0.05="" blev="" betragtet="" som="" statistisk="">

Fig. 2 Rutediagrammet viser ændringen i SI for nyrecortex og medulla på T2WI- og SWI-billeder i kontrol- og jernmiddelgruppen på forskellige tidspunkter. SI, signalintensitet; SWI, følsomhedsvægtet billeddannelse; T2W, T2-vægtet; T2WI, T2-vægtet billede.

Resultater

Kvalitativ analyse

Rutediagrammet for ændring i SI for nyrebarken og medulla på T2WI og SWI er opsummeret i fig. 2.

I den 0 uge (fig. 3): i kontrolgruppen, for alle kaniner, var SI for cortex lig medulla på henholdsvis T2WI og SWI; selv i jerngruppen, for alle kaniner, svarede SI af cortex til medulla på henholdsvis T2WI og SWI; der var ingen signifikant ændring i SI af cortex på både T2WI og SWI mellem kontrol- og jerngruppen, det samme gjorde medullærområdet; i kontrol- og jerngruppen var der ingen signifikant ændring i SI af cortex på både T2WI og SWI mellem hannerne og hunnerne, det samme gjorde medulla.

Fig. 3 I den 0. uge, kontrolgruppen (a og b) og jern (c og d). I kontrolgruppen (a og b) svarede SI af cortex til medulla på henholdsvis T2WI (a) og SWI (b) billeder. I jerngruppen (c og d) lignede SI af cortex også medulla på både T2WI (c) og SWI (d) billeder. Der var ingen signifikant ændring i SI af cortex på både T2WI (a vs. c) og SWI (b vs. d) billeder mellem kontrol- og jerngruppen, det samme gjorde medulla. SI, signalintensitet; SWI, følsomhedsvægtet billeddannelse; T2WI, T2-vægtet billede.

Fig. 4 I den 8. uge, kontrolgruppen (a og b) og jern (c og d). I kontrolgruppen (a og b) svarede SI af cortex til medulla på henholdsvis T2WI (a) og SWI (b) billeder. I jerngruppen (c og d) svarede SI af cortex til medulla på T2WI (c) billeder, men SI af cortex (gule pile) var signifikant lavere end medulla (røde pile) på SWI (d) billeder. Der var ingen signifikant ændring i SI af cortex på T2WI (a vs. c) billeder mellem kontrol- og jerngruppen, det samme gjorde medullæren. På SWI-billeder (d vs. b) var SI af cortex i jerngruppen signifikant lavere end i kontrolgruppen, dog var der ingen signifikant ændring i SI af medullær mellem kontrol- og jerngruppen. SI, signalintensitet; SWI, følsomhedsvægtet billeddannelse; T2WI,T2-vægtet billede.

Ved den 8. uge (fig. 4): i kontrolgruppen, for alle kaniner, var SI for cortex lig medulla på henholdsvis T2WI og SWI; i jerngruppen, for alle kaniner, svarede SI af cortex til medulla på T2WI; imidlertid var SI af cortex signifikant lavere end medulla på SWI; der var ingen signifikant ændring i SI af cortex på T2WI mellem kontrol- og jerngruppen, det samme gjorde medullærområdet; på SWI var SI af cortex i jerngruppen signifikant lavere end kontrolgruppen; der var imidlertid ingen signifikant ændring i SI af medullær region mellem kontrol- og jerngruppen; i kontrol- og jerngruppen var der ingen signifikant ændring i SI af cortex på både T2WI og SWI mellem hannerne og hunnerne, det samme gjorde medulla.

Ved den 12. uge (fig. 5): i kontrolgruppen, for alle kaniner, var SI for cortex lig medulla på både T2WI og SWI; i jerngruppen, for alle kaniner, svarede SI af cortex til medulla på T2WI; i jerngruppen, på SWI-billeder, blev otte kaniner fundet at have nedsat SI af kun cortex, og de andre seks kaniner havde reduceret SI af cortex og medulla i samme grad; der var ingen signifikant ændring i SI af cortex på T2WI mellem kontrol- og jerngruppen, det samme gjorde medullærområdet; på SWI var SI af cortex i jerngruppen signifikant lavere end kontrolgruppen; i kontrol- og jerngruppen var der ingen signifikant ændring i SI af cortex på både T2WI og SWI mellem hannerne og hunnerne, det samme gjorde medulla.

Effekt af cistanche forbedre nyrefunktionen

Kvantitativ analyse

I kontrolgruppen var der ingen signifikant forskel i ARV af nyrebarken blandt billeddannelsesevalueringen udført i den 0., 8. og 12. uge (tabel 2), og det samme gjorde nyremarven.

I jerngruppen: For renal cortex var der en signifikant forskel i ARV blandt {{0}}., 8. og 12. uge; ARV for den 8. og 12. uge var signifikant højere end den for den 0. uge; der var ingen signifikant forskel i ARV mellem 8. og 12. uge (tabel 2). For nyremarven var der en signifikant forskel i ARV blandt den 0., 8. og 12. uge; ARV for de andre seks kaniner, der havde reduceret SI af cortex og medulla i samme grad i den 12. uge, var signifikant højere end for den 0. uge, 8. uge og otte kaniner, der viste sig at have nedsat SI af kun cortex i 12. uge (tabel 3).

Mellem jern- og kontrolgruppen: For renal cortex var der ingen signifikant forskel i ARV ved {{0}}. uge (tabel 2); i 8. og 12. uge var ARV for jerngruppen signifikant højere end henholdsvis kontrolgruppens (tabel 2). For renal medulla var der ingen signifikant forskel i ARV ved 0. og 8. uge; i den 12. uge var der ingen signifikant forskel i ARV mellem otte kaniner, der viste sig at have nedsat SI af kun cortex og kontrolgruppen, men ARV for de andre seks kaniner, som havde nedsat SI af cortex og medulla i samme grad i jerngruppen var signifikant højere end i kontrolgruppen (tabel 3).

Mellem cortex og medulla: I kontrolgruppen i {{0}}., 8. og 12. uge var der ingen signifikant forskel i ARV mellem cortex og medulla (tabel 4). I jerngruppen ved 0. uge var der ingen signifikant forskel i ARV mellem cortex og medulla; i jerngruppen i den 8. uge var ARV for nyrebarken signifikant højere end for medulla; i jerngruppen i den 12. uge var ARV af nyrebarken signifikant højere end den for medulla hos de otte kaniner, der viste sig at have nedsat SI af kun cortex, og der var ingen signifikant forskel i ARV mellem cortex og medulla af de andre seks kaniner, der havde nedsat SI af cortex og medulla i samme grad.

Mellem mænd og kvinder: Der var ingen signifikant forskel i ARV for cortex og medulla i kontrolgruppen i henholdsvis 0., 8. og 12. uge (tabel 5), og det samme gjorde i jerngruppen ( Tabel 6).

Fig. 5 I den 12. uge faldt kontrolgruppen (ad), jerngruppen (eh) med kun kortikalt SI, og jerngruppen (il) med kortikalt og medullært SI faldt begge. I kontrolgruppen (ad): SI af cortex svarede til medulla på henholdsvis T2WI (a) og SWI (b) billeder, og mikrofotografiet viste ingen blå-positive jernaflejringer i både nyrebarken (c) og medulla (d) (preussisk blå plet, × 400). I jerngruppen (eh) med kun kortikalt SI faldet: SI af cortex svarede til medulla på T2WI (e) billeder, men SI af cortex (gule pile) var signifikant lavere end medulla (røde pile) ) på SWI (f) billeder; mikrofotografiet viste mange blå positive jernaflejringer i nyrebarken (g), men ingen aflejringer i medulla (h) (preussisk blå farve, × 400). I jerngruppen (il) med kortikal og marv SI faldt alle: SI af cortex svarede til medulla på T2WI (i) billeder, og SI af cortex (gule pile) og medulla (røde pile) var begge faldet på SWI (j) billeder. Mikrofotografi viste mange blå-positive jernaflejringer i både cortex (k) og medulla (l) (preussisk blå plet, × 400). SI, signalintensitet; SWI, følsomhedsvægtet billeddannelse; T2WI, T2-vægtet billede.

Tabel 2 Sammenligning af forskellen i vinkelradianværdien af ​​renal cortex mellem kontrol- og jerngruppen

Data blev udtrykt som M (Q1 og Q3). * Ingen væsentlig forskel. M, median; Q1, første kvartil; Q3, tredje kvartil.

Tabel 3 Sammenligning af forskellen i vinkelradianværdien af ​​nyremarven mellem kontrol- og jerngruppen.

Data blev udtrykt som M (Q1, Q3). * Ingen væsentlig forskel. *1 Otte kaniner viste sig kun at have nedsat SI af cortex. *2 De andre seks kaniner havde nedsat SI af cortex og medulla i samme grad. M, median; Q1, første kvartil; Q3, tredje kvartil; SI, signalintensitet.

Tabel 4 Sammenligning af forskellen i vinkelradianværdien mellem cortex og medulla i kontrol- og jerngruppen

Data blev udtrykt som M (Q1 og Q3). *1 Otte kaniner viste sig kun at have nedsat SI af cortex. *2 De andre seks kaniner havde nedsat SI af cortex og medulla i samme grad. M, median; Q1, første kvartil; Q3, tredje kvartil; SI, signalintensitet.

Hæmatoxylin-eosin-farvning

Ved den 12. uge: i kontrolgruppen var nyrebarken og medulla tydeligt afgrænset, strukturerne af glomerulære kapillærer var klare, og strukturerne af renale tubulære epitelceller var normale; i jerngruppen, en del af cortex, medulla og interstitiel kongestion, var de renale tubulære epitelceller ødem og degeneration; brunlig-gule aflejringer kan ses i renale tubulære epitelceller (preussisk blå farve bekræftede, at hæmosiderin har ophobet sig i cellerne).

Preussisk blå plet

Ved 12. w: i kontrolgruppen havde ingen af ​​kaninerne blå-positiv jernaflejring hverken i nyrebarken eller medulla; i jerngruppen blev otte kaniner fundet at have mange preussiske blå-positive jern (som repræsenterede hæmosiderin-partikler) aflejring i nyrebarken; ingen af ​​dem havde dog en aflejring i medulla, og de andre seks kaniner viste sig at have mange preussiske blå-positive jern (som repræsenterede hæmosiderin-partikler) aflejring både i cortex og medulla (fig. 5).

Atomabsorptionsspektrofotometerevaluering

Ved 12. uge: jernindholdet i nyrebarken, der blev målt med atomabsorptionsspektrofotometeret i jerngruppen, var signifikant højere end i kontrolgruppen; jernindholdet i nyremarven hos de andre seks kaniner havde nedsat SI af cortex og medulla i samme grad i jerngruppen var signifikant højere end kontrolgruppen; i kontrolgruppen var der ingen signifikant forskel i jernindholdet mellem cortex og medulla; i jerngruppen var der en signifikant forskel i jernindholdet blandt cortex, medulla på otte kaniner og medulla på de øvrige seks kaniner (tabel 7).

Tabel 5 Sammenligning af forskellen i vinkelradianværdien mellem mænd og kvinder i kontrolgruppen

Data blev udtrykt som M (Q1 og Q3). M, median; Q1, første kvartil; Q3, tredje kvartil.

Tabel 6 Sammenligning af forskellen i vinkelradianværdien af ​​mellem han og hun i jerngruppen

Data blev udtrykt som M (Q1 og Q3). M, median; Q1, første kvartil; Q3, tredje kvartil.

Tabel 7 Sammenligning af forskellen i jernindholdet målt med atomabsorptionsspektrofotometeret ved 12. uge

* Ingen væsentlig forskel. *1 Otte kaniner viste sig kun at have nedsat SI af cortex. *2 De andre seks kaniner havde nedsat signalintensitet af cortex og medulla i samme grad.

Korrelation mellem ARV og jernindholdet målt med atomabsorptionsspektrofotometeret.

Ved den 12. uge for alle kaniner var ARV af nyrebark og medulla meget positivt korreleret med jernindholdet målt med atomabsorptionsspektrofotometer (r=0.773, P=0.{{4} }).

Diskussion

I denne undersøgelse evaluerede vi både kontrol- og jerngruppen med MRI og SWI i henholdsvis 0., 8. og 12. uge. Gennem denne sammenlignende undersøgelse blev det fundet, at overdreven aflejring af jern kan føre til et fald i SWI SI; dog var der ingen åbenlys ændring i konventionel MR SI. Gennem SWI-evaluering blev overskydende jernaflejring primært bemærket i nyrebarken ved 8. uge og inyrebarkeneller medulla i 12. uge. ARV beregnet ud fra fasebillederne kan bruges til kvantitativt at evaluere den overskydende jernaflejring i nyrebarken og medulla. Der var ingen signifikant forskel mellem resultaterne af kvalitativ og kvantitativ analyse (ARV) af SWI og kaninernes køn i kontrol- og jerngruppen. ARV var meget positivt korreleret med jernindholdet målt med atomabsorptionsspektrofotometer. Resultaterne af hæmatoxylin-eosin-farven, preussisk blåfarvning og atomabsorptionsfotometer bekræftede yderligere resultaterne af SWI. Vores undersøgelse indikerede, at det er muligt at evaluere overskydende jernaflejring inyregennem SWI.

Overbelastning af jern resulterer i en stigning i lagerjern17 og er blevet anerkendt som en risikofaktor for organdysfunktion.4 Overskydende jern forårsagernyreskadehos patienter gennem en kombination af oxidativt stress.2,17,18 Regelmæssig monitorering af jernaflejring i patienternes nyrer er af stor betydning for håndteringen afnyreskade.18 SWI er en højopløsnings- og fuldstrømskompenseret gradientekkosekvens, der bruger vævsmagnetiske følsomhedsforskelle til at producere kontrast og forbedre følsomheden til at detektere jern og andre stoffer, der påvirker lokale magnetfelter.12 Vi har brugt SWI for første gang at opdage overskydende jernaflejring i nyren.

I nyrevæv lagres overskydende jern i form af ferritin.13 Ferritin, som et stærkt magnetisk stof, retter sig langs hovedmagnetfeltet på SWI og producerer et større felt, som kan få voxels til at faseskifte, hvilket resulterer i faseforskelle i område og magnetisk følsomme signaler ujævne.13,19 Denne undersøgelse fandt ingen signifikant forskel i SWI SI mellem nyrebarken og medulla uden jerninjektion. Men efter jerninjektionen: i den 8. uge var SWI SI for cortex hos alle kaniner signifikant lavere end for medulla; Til sammenligning viste det sig, at otte af dem i den 12. uge havde SWI SI for cortex lavere end medulla, mens SI af cortex og medulla af de andre seks kaniner faldt i samme grad.

I jerngruppen i den 12. uge viste SWI-resultaterne, at overskydende jern fra otte kaniner hovedsageligt var aflejret i nyrebarken, og overskydende jern fra de andre seks kaniner blev aflejret i både nyrebarken og medulla, hvilket var konsistent med resultaterne af preussisk blåfarvning. Vi spekulerer i, at metabolismen af ​​overskydende jern i kroppen var meget kompliceret, hvilket kan forårsage denne forskel i samme gruppe. En anden mulig årsag var, at aflejringen af ​​overskydende jern i nyren var relateret til tiden. Afhængigt af det valgte tidspunkt kan overskydende jernaflejring i nyrebarken og medulla være anderledes. Heldigvis kan SWI nøjagtigt detektere forskellen i jernaflejring i samme gruppe. Med det stigende jernindhold i vævet er faseforskellen større.13,19 Enhver ændring i jernindholdet vil medføre en ændring i vævets fase i forhold til omgivelserne. I denne undersøgelse blev overskydende jern aflejret i nyrebarken eller medulla. Jo mere jern aflejret i cortex eller medulla, jo større ujævnhed af magnetfeltet, og faldet i SWI SI af cortex eller medulla var mere signifikant. Nogle undersøgelser har vist, at jernoverbelastning kanskadedetnyre.7,8,20 Jern, som katalysator, kan fremme den meget reaktive frie radikaldannelse i Fenton-reaktionen, og overdreven jernaflejring producerer overdreven meget reaktive radikaler, som kan beskadige renale tubulære epitelceller.7,8

Faseværdien kan bruges som et middel til at kvantificere jernindholdet under de normale og unormale omstændigheder.21,22 I fasebilledet er der en faseforskel mellem de menneskelige væv med jernaflejring og dem uden jernaflejring, så kontrasten er væsentligt forbedret.23 Gao et al.13 beviste, at der er en høj sammenhæng mellem jernindholdet i vævet og faseværdien. Den gennemsnitlige faseværdi for hver ROI målt på fasebilledet havde en signifikant negativ korrelation med vævets jernindhold. I denne undersøgelse har vi brugt ARV som en kvantitativ værdi for jernaflejring. Ifølge beregningen havde ARV en negativ korrelation med faseværdien og en signifikant positiv korrelation med jernindholdet i vævet. I den 12. uge var ARV af nyrebarken i jerngruppen signifikant højere end i kontrolgruppen, hvilket viste, at jernaflejringen i førstnævnte var signifikant højere end hos sidstnævnte. Dette var i overensstemmelse med resultaterne af henholdsvis preussisk blåfarvning og atomabsorptionsspektrofotometer. I den 12. uge viste preussisk blåfarvning, at jernaflejringen var signifikant i jerngruppen. Der blev dog ikke noteret nogen positiv farvning i kontrolgruppen, og atomabsorptionsspektrofotometeret viste, at jernindholdet i nyrebarken i jerngruppen var signifikant højere end i kontrolgruppen. Desuden havde SWI vist sig at identificere unormal jernophobning i vævet i den tidligere undersøgelse.10 I nærværende undersøgelse blev det yderligere patologisk verificeret, at SWI kvantitativt kan evaluere den overskydende jernaflejring inyre. 

I dette forsøg blev kaniner injiceret med en vis mængde jern, og aflejringen af ​​overskydende jern blev bemærket i nyrebarken eller medulla. Samtidig blev SWI og T2WI brugt til kvalitativ observation. Det blev fundet, at SI af nyrebarken eller medulla på SWI var signifikant reduceret, mens den på T2WI forblev uændret. Det viser, at SWI var signifikant bedre end T2WI til at evaluere renal overskydende jernaflejring. Dette var muligt, da SWI, en ny MR-modalitet, bruger en anden teknik end traditionel spin-density, T1 eller T2 billeddannelse genkaldt ekko pulssekvens til at indsamle data.24 I andre undersøgelser blev SWI fundet at være mere følsomme til at vurdere jern end andre teknikker, såsom T2WI og T2*WI.10,25

cistanche produkter til nyrer

Denne undersøgelse havde følgende mangler: (1) Magnetisk følsomme artefakter kan påvirke målingen af ​​kortikal faseværdi. Under MR-scanning opstår magnetisk følsomme artefakter hovedsageligt fra to aspekter: Det ene var, at kaninerne stadig havde en let åndedrætsbevægelse selv efter indgivelse af anæstesi; den anden var, atnyreraf disse kaniner var påvirket af overlappende tarmgas. (2) Venstrenyreralene blev udvalgt til undersøgelsen; de rigtige nyrer blev dog ikke vurderet på samme tid. Begrundelsen for denne udvælgelse var, at: For det første fandt vi i det foreløbige eksperiment gentagne gange, at de magnetiske følsomhedsartefakter af de højre nyrer var relativt tunge, og kvaliteten af ​​billederne var dårlig. Det kan hænge sammen med, at den højre nyres anatomi er tættere på underkanten af ​​ribbenene og mere påvirket af gassen i tarmen. For det andet blev den højre nyre scannet efter scanning af venstre nyre, hvilket krævede en supplerende dosis bedøvelsesmidler. Men en for stor mængde bedøvelse var skadelig og forårsagede endda døden. (3) Nyrevævet er muligvis ikke ubetydeligt, når jernindholdet er mindre. Selvom ARV kan bruges til kvantitativt at vurdere den overskydende jernaflejring i nyren, konverteres den muligvis ikke til den absolutte værdi af jernindholdet på nuværende tidspunkt. Vores undersøgelse er en forundersøgelse. Der vil være behov for yderligere undersøgelser af flere prøver i fremtiden.

Konklusion

Det er muligt, at SWI kan bruges non-invasivt til at evaluere overskydende jernaflejring inyre. Det overskydende jern aflejres hovedsageligt i nyrebarken eller medulla, hvilket får deres SWI SI til at falde. ARV beregnet med fasebilleder kan bruges til kvantitativ analyse af overskydende jernaflejring inyrecortex og medulla. Vores undersøgelse giver et eksperimentelt og teoretisk grundlag for den fremtidige anvendelse af SWI i jernoverbelastning af CKD.

Finansiering

Dette arbejde blev støttet af National Natural Science Foundation of China (bevillingsnumre 81771798) og Major Science and Technology Program fra Changzhou Municipal Health and Family Planning Commission (bevillingsnumre ZD201806).

Interessekonflikt

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen interessekonflikter.

Referencer

1. Liu S, Wang C, Zhang X, et al. Kvantificering af leverens jernkoncentration ved hjælp af den tilsyneladende modtagelighed af leverkar. Quant Imaging Med Surg 2018; 8:123-134.

2. Ikeda Y, Enomoto H, Tajima S, et al. Jernrestriktion i kosten hæmmer progression af diabetisk nefropati hos db/db-mus. Am J Physiol Renal Physiol 2013; 304:F1028-1036.

3. Grassedonio E, Meloni A, Positano V, et al. Kvantitativ T2* magnetisk resonansbilleddannelse til vurdering af renal jernoverbelastning: normale værdier efter alder og køn. Abdom Imaging 2015; 40:1700-1704.

4. Ige AO, Ongele FA, Adele BO, et al. Patofysiologi af jernoverbelastningsinduceret nyreskade og dysfunktion: Roller af renal oxidativ stress og systemiske inflammatoriske mediatorer. Patofysiologi 2019; 26:175-180.

5. Naito Y, Fujii A, Sawada H, et al. Jernbegrænsning i kosten forhindrer yderligere forværring af nyreskade hos en kronisknyresygdomrotte model. J Hypertens 2013; 31:1203-1213.

6. Ikeda Y, Horinouchi Y, Hamano H, et al. Jernrestriktion i kosten lindrer nyre-tubulointerstitiel skade induceret af proteinoverbelastning hos mus. Sci Rep 2017; 7:10621.

7. van Raaij S, van Swelm R, Bouman K, et al. Rørformet jernaflejring og jernhåndteringsproteiner i menneskelige sunde nyrer ogkronisk nyresygdom. Sci Rep 2018; 8:9353.

8. Naito Y, Fujii A, Sawada H, et al. Sammenhæng mellem renal jernakkumulering og renal interstitiel fibrose i en rottemodel for kronisk nyresygdom. Hypertens Res 2015; 38:463-470.

9. Kang H, Han M, Xue J, et al. Renal clearable nanochelatorer til jernoverbelastningsterapi. Nat Commun 2019; 10:5134.

10. Hasiloglu ZI, Asik M, Ure E, et al. Nytten af ​​følsomhedsvægtet billeddannelse til at evaluere omfanget af jernakkumulering i choroideus plexus hos patienter med -thalassaemia major. Clin Radiol 2017; 72:903.e1–903.e7.

11. Li RK, Zeng MS, Qiang JW, et al. Forbedring af påvisning af jernaflejring i skrumpelever ved hjælp af følsomhedsvægtet billeddannelse med vægt på histopatologisk korrelation. J Comput Assist Tomogr 2017; 41:18–24.

12. Park M, Moon Y, Han SH, et al. Motorisk cortex hypointensitet på følsomhedsvægtet billeddannelse: en potentiel billeddannelsesmarkør for jernakkumulering hos patienter med kognitiv svækkelse. Neuroradiology 2019; 61:675-683.

13. Gao L, Jiang Z, Cai Z, et al. Hjernejernaflejringsanalyse ved hjælp af følsomhedsvægtet billeddannelse og dens sammenhæng med kroppens jernniveau hos patienter med mild kognitiv svækkelse. Mol Med Rep 2017; 16:8209-8215.

14. Chen L, Wei X, Liu C, et al. Hjernejernaflejring i primær søvnløshed - En in vivo følsomhedsvægtet billeddannelsesundersøgelse. Brain Behav 2019; 9:e01138.

15. Lu L, Cao H, Wei X, et al. Jernaflejring er positivt relateret til kognitiv svækkelse hos patienter med kronisk mild traumatisk hjerneskade: vurdering med følsomhedsvægtet billeddannelse. Biomed Res Int 2015; 2015:470676.

16. Sun J, Yu S, Chen J, et al. Vurdering af forsinket graftfunktion ved hjælp af følsomhedsvægtet billeddannelse i den tidlige periode efter nyretransplantation: en gennemførlighedsundersøgelse. Abdom Radiol (NY) 2019; 44:218-226.

17. Gao W, Li X, Gao Z, et al. Jern øger diabetes-induceret nyreskade og oxidativt stress hos rotter. Biol Trace Elem Res 2014; 160:368-375.

18. Chaudhary K, Chilakala A, Ananth S, et al. Renalt jern fremskynder progressionen af ​​diabetisk nefropati i HFE-genets knockout-musemodel for jernoverbelastning. Am J Physiol Renal Physiol 2019; 317:F512–F517.

19. Haacke EM, Makki M, Ge Y, et al. Karakterisering af jernaflejring i multipel skleroselæsioner ved brug af følsomhedsvægtet billeddannelse. J Magn Reson Imaging 2009; 29:537-544.

20. Ahmadzadeh A, Jalali A, Assar S, et al. Renal tubulær dysfunktion hos pædiatriske patienter med beta-thalassæmi major. Saudi J Kidney Dis Transpl 2011; 22:497-500.

21. Haacke EM, Ayaz M, Khan A, et al. Etablering af en baseline faseadfærd i magnetisk resonansbilleddannelse for at bestemme normalt vs. unormalt jernindhold i hjernen. J Magn Reson Imaging 2007; 26:256-264.

22. Hagemeier J, Heininen-Brown M, Poloni GU, et al. Jernaflejring i dissemineret skleroselæsioner målt ved følsomhedsvægtet billeddannelsesfiltreret fase: en case-kontrolundersøgelse. J Magn Reson Imaging 2012; 36:73-83.

23. Haacke EM, Cheng NY, House MJ, et al. Billeddannelse af jernlagre i hjernen ved hjælp af magnetisk resonansbilleddannelse. Magn Reson Imaging 2005; 23:1–25.

24. Pietracupa S, Martin-Bastida A, Piccini P. Jernmetabolisme og dets påvisning gennem MR i parkinsonlidelser: en systematisk gennemgang. Neurol Sci 2017; 38:2095-2101.

25. Li SJ, Ren YD, Li J, et al. Jerns rolle i Parkinsons sygdom-aber vurderet ved følsomhedsvægtet billeddannelse og induktivt koblet plasmamassespektrometri. Life Sci 2020; 240:117091.