Multiparametric functional MRI for non-invasive assessment of acute and chronic renal transplant pathology in mice
Nephrology
Final Report Abstract
In dem durchgeführten Projekt wurden nicht-invasive, funktionelle Techniken der Magnetresonanztomografie (MRT) zur Beurteilung krankhafter Veränderungen der Transplantatniere an einem speziellen Kleintier-MRT optimiert. Dadurch lassen sich Nierendurchblutung, Gewebeödem im Rahmen von Entzündung, Infiltration durch Entzündungszellen und chronische Veränderungen wie die Nierenfibrose quantitativ erfassen und im selben Tier über die Zeit verfolgen. Diese Veränderungen spielen in der Transplantationsmedizin u.a. bei der akuten und chronischen Transplantatabstoßung und bei der Schädigung der Niere durch Minderdurchblutung eine wichtige Rolle. Im ersten Projektteil wurden Veränderungen im Rahmen der akuten Transplantatschädigung mittels funktioneller MRT untersucht. Wir konnten zeigen, dass die akute Abstoßungsreaktion im Mausmodell zu einer progredienten Minderdurchblutung, einem Gewebeödem und einer Infiltration durch Entzündungszellen führt. Dagegen sind bei Transplantaten mit alleiniger Minderdurchblutung im Rahmen der Transplantation aber ohne Abstoßungsreaktion mäßige Durchblutungsstörungen zu verzeichnen, die über die Zeit stabil bleiben. Die Validität der MRT-Daten wurde durch den direkten Vergleich mit histologischen und immunhistochemischen Untersuchungen der explantierten Nierentransplantate nachgewiesen. Im zweiten Projektteil konnte ein Mausmodell einer chronischen, gemischt zellulären und humoralen Abstoßung entwickelt werden, die charakterisiert war durch eine Endothelialitis, peritubuläre Kapillaritis, Nachweis von T- und B-Zellinfiltration, die Ausbildung von Mikrothromben und Gefäßverschlüssen. Im späteren Verlauf traten chronische Veränderungen im Sinne einer interstitiellen Fibrose und Tubulusatrophie (IFTA) auf. Diese pathophysiologischen Veränderungen der Transplantate wurden mittels funktioneller MRT im zeitlichen Verlauf nach 3 und 6 Wochen untersucht. Hierbei zeigte sich korrespondierend zu den deutlichen Gefäßveränderungen in der Histologie eine ausgeprägte Durchblutungsstörung. Die Durchblutung bei nierentransplantierten Mäusen ohne Zeichen der Abstoßung war über die gesamte Beobachtungszeit stabil. Ähnlich deutliche Veränderungen waren im Rahmen der chronischen Abstoßung mittels anderer MRT-Techniken im Hinblick auf Gewebeödem und Zellinfiltrate nachweisbar. Basierend auf den in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnissen sollen nun in weiteren Studien die funktionellen MRT-Techniken eingesetzt werden, um in der Transplantationsmedizin relevante Fragestellungen zu bearbeiten, u.a. im Hinblick auf immunsuppressive Therapiestrategien. Schließlich wird die klinische Translation der funktionellen MRT zur Untersuchung von Patienten mit speziellen Pathologien und Therapien wie z.B. der chronischen Rejektion und/oder der Plasmapheresebehandlung angestrebt.
Publications
- Kidney transplantation – Multiparametric functional MRI for assessment of renal allograft pathophysiology in mice. Invest Radiol 2016;51(1):58-65
Hueper K, Hensen B, Gutberlet M, Chen R, Hartung D, Barrmeyer A, Meier M, Jang M, Mengel M, Wacker F, Rong S, Gueler F
(See online at https://doi.org/10.1097/RLI.0000000000000205) - Multiparametric Functional MRI: Non-Invasive Imaging of Inflammation and Edema Formation after Kidney Transplantation in Mice. PLoS One. 2016 Sep 15;11(9):e0162705
Hueper K, Gutberlet M, Bräsen JH, Jang MS, Thorenz A, Chen R, Hertel B, Barrmeyer A, Schmidbauer M, Meier M, von Vietinghoff S, Khalifa A, Hartung D, Haller H, Wacker F, Rong S, Gueler F
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0162705) - Longitudinal evaluation of perfusion changes in acute and chronic renal allograft rejection using arterial spin labeling in translational mouse models. J Magn Reson Imaging. 2017 epub ahead of print
Hueper K, Schmidbauer M, Thorenz A, Bräsen JH, Gutberlet M, Mengel M, Hartung D, Chen R, Meier M, Haller H, Wacker F, Rong S, Gueler F
