Измерение внутриклеточного водородного показателя глиобластом: возможности фосфорной магнитно-резонансной спектроскопии

Мерцалова М.П.

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

Пронин И.Н.

Захарова Н.Е.

Подопригора А.Е.

Баталов А.И.

Тюрина А.Н.

Шульц Е.И.

Погосбекян Э.Л.

Фадеева Л.М.

Голанов А.В.

Постнов А.А.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»; ФГБУН «Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН»

Родионов П.В.

Измерение внутриклеточного водородного показателя глиобластом: возможности фосфорной магнитно-резонансной спектроскопии

Журнал: Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2020;84(6): 26-32

DOI 10.17116/neiro20208406126

Загрузок : 2

Связаться с автором

Как цитировать

Мерцалова М.П., Пронин И.Н., Захарова Н.Е., Подопригора А.Е., Баталов А.И., Тюрина А.Н., Шульц Е.И., Погосбекян Э.Л., Фадеева Л.М., Голанов А.В., Постнов А.А., Родионов П.В. Измерение внутриклеточного водородного показателя глиобластом: возможности фосфорной магнитно-резонансной спектроскопии. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2020;84(6):26-32. https://doi.org/10.17116/neiro20208406126

Авторы:

Мерцалова М.П.

Все авторы (12)

Закрыть метаданные

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучить возможности измерения внутриклеточного водородного показателя (pH) с помощью фосфорной магнитно-резонансной спектроскопии в глиобластомах, а также сравнить полученные данные со значениями внутриклеточного pH у здоровых добровольцев.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В исследование включены 10 пациентов в возрасте от 41 года до 67 лет с глиобластомами супратенториальной локализации. Полученные значения внутриклеточного pH ткани глиобластом сравнивали с pH тканей мозга здоровых добровольцев.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Выявлена тенденция к увеличению уровня внутриклеточного pH в опухолях по сравнению с уровнем pH здоровых тканей мозга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данные об изменениях внутриклеточного водородного показателя мозгового вещества в дальнейшем могут быть использованы в качестве потенциального маркера ранних патологических изменений, не визуализируемых при стандартном магнитно-резонансном томографическом исследовании, а также в оценке эффективности противоопухолевой терапии.

Ключевые слова:

магнитно-резонансная спектрография

метаболизм головного мозга

внутриклеточный pH

глиобластома

Авторы:

Мерцалова М.П.

Пронин И.Н.

Захарова Н.Е.

Подопригора А.Е.

Баталов А.И.

Тюрина А.Н.

Шульц Е.И.

Погосбекян Э.Л.

Фадеева Л.М.

Голанов А.В.

Постнов А.А.

Родионов П.В.

Даты поступления:

08.06.2020

Даты принятия в печать:

28.08.2020

Список литературы:

Корниенко В.Н., Пронин И.Н. Диагностическая нейрорадиология. Т. 1. М.: Издательство: «Т.М. Андреева»; «Т.А. Алексеева»; 2008.
Mandal P. Brain Metabolic Mapping with MRS: A Potent Noninvasive Tool for Clinical Diagnosis of Brain Disorders. American Journal of Neuroradiology. 2014;35(suppl 6):1-3. https://doi.org/10.3174/ajnr.a4020
Hollingworth W, Medina LS, Lenkinski RE, Shibata DK, Bernal B, Zurakowski D, Comstock B, Jarvik JG. A systematic literature review of magnetic resonance spectroscopy for the characterization of brain tumors. AJNR: American Journal of Neuroradiology. 2007;27(7):1404-1411.
Kamble RB, Peruvumba NJ, Shivashankar R. Energy Status and Metabolism in Intracranial Space Occupying Lesions: A Prospective 31p Spectroscopic Study. Journal of Clinical and Diagnostic Research: JCDR. 2014;8(11):RC05-RC8. https://doi.org/10.7860/jcdr/2014/10176.5139
Cadoux-Hudson TA, Blackledge MJ, Rajagopalan B, Taylor DJ, Radda GK. Human primary brain tumour metabolism in vivo: a phosphorus magnetic resonance spectroscopy study. British Journal of Cancer. 1989;60(3):430‐436. https://doi.org/10.1038/bjc.1989.300
Stovell MG, Yan JL, Sleigh A, Mada MO, Carpenter TA, Hutchinson PJ, Carpenter KL. Corrigendum: assessing metabolism and injury in acute human traumatic brain injury with magnetic resonance spectroscopy: current and future applications. Frontiers in Neurology. 2017;8:642. https://doi.org/10.3389/fneur.2017.00426
Levine SR, Helpern JA, Welch KM, Vande Linde AM, Sawaya KL, Brown EE, Ramadan NM, Deveshwar RK, Ordidge RJ. Human focal cerebral ischemia: evaluation of brain pH and energy metabolism with P-31 NMR spectroscopy. Radiology. 1992;185(2):537-544. https://doi.org/10.1148/radiology.185.2.1410369
Moon RB, Richards JH. Determination of intracellular pH by 31P magnetic resonance. The Journal of Biological Chemistry. 1973;248(20):7276-7278.
Petroff O, Prichard J, Behar K, Alger J, den Hollander J, Shulman R. Cerebral intracellu lar pH by 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy. Neurology. 1985;35(6):781-781. https://doi.org/10.1212/wnl.35.6.781
Gillies RJ, Raghunand N, Karczmar GS, Bhujwalla ZM. MRI of the tumor microenvironment. Journal of Magnetic Resonance Imaging: JMRI. 2002;16(4):430-450. https://doi.org/10.1002/jmri.10181
Boyer MJ, Tannock IF. Regulation of intracellular pH in tumor cell lines: influence of microenvironmental conditions. Cancer Research. 1992;52:4441-4447.
Maintz D, Heindel W, Kugel H, Jaeger R, Lackner K. Phosphorus-31 MR spectroscopy of normal adult human brain and brain tumours. NMR in Biomedicine. 2002;15(1):18-27. https://doi.org/10.1002/nbm.735
Kauv P, Ayache S, Créange A, Chalah M, Lefaucheur J, Hodel J, Brugières P. Adenosine Triphosphate Metabolism Measured by Phosphorus Magnetic Resonance Spectroscopy: A Potential Biomarker for Multiple Sclerosis Severity. European Neurology. 2017;77(5-6):316-321. https://doi.org/10.1159/000475496
Wenger K, Hattingen E, Franz K, Steinbach J, Bähr O, Pilatus U. Intracellular pH measured by 31P-MR-spectroscopy might predict site of progression in recurrent glioblastoma under antiangiogenic therapy. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 2017;46(4):1200-1208. https://doi.org/10.1002/jmri.25619
Пронин И.Н., Захарова Н.Е., Подопригора А.Е., Баталов А.И., Тюрина А.Н., Мерцалова М.П., Фадеева Л.М., Голанов А.В., Постнов А.А., Родионов П.В., Потапов А.А. Фосфорная (Р) МР-спектроскопия в оценке энергетического метаболизма мозговой ткани и неинвазивном измерении Ph. Исследование 23 добровольцев. Часть I. Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. 2019;83(2):5-10. ttps://doi.org/10.17116/neiro2019830215
Oudard S, Arvelo F, Miccoli L, Apiou F, Dutrillaux AM, Poisson M, Dutrillaux B, Poupon MF. High glycolysis in gliomas despite low hexokinase transcription and activity correlated to chromosome 10 loss. British Journal of Cancer. 1996;74(6):839-845. https://doi.org/10.1038/bjc.1996.446
Warburg O, Wind F, Negelein E. The metabolism of tumors in the body. The Journal of General Physiology. 1927;8(6):519-530. https://doi.org/10.1085/jgp.8.6.519
Fais S, Venturi G, Gatenby B. Microenvironmental acidosis in carcinogenesis and metastases: new strategies in prevention and therapy. Cancer Metastasis Reviews. 2014;33(4):1095‐1108. https://doi.org/10.1007/s10555-014-9531-3
Granja S, Tavares-Valente D, Queirós O, Baltazar F. Value of pH regulators in the diagnosis, prognosis and treatment of cancer. Seminars in Cancer Biology. 2017;43:17-34. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2016.12.003
Huber V, De Milito A, Harguindey S, Reshkin SJ, Wahl ML, Rauch C, Chiesi A, Pouysségur J, Gatenby RA, Rivoltini L, Fais S. Proton dynamics in cancer. Journal of Translational Medicine. 2010;8:57. https://doi.org/10.1186/1479-5876-8-57
Smallbone K, Gatenby RA, Gillies RJ, Maini PK, Gavaghan DJ. Metabolic changes during carcinogenesis: potential impact on invasiveness. Journal of Theoretical Biology. 2007;244(4):703‐713. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2006.09.010
Martínez-Zaguilán R, Seftor EA, Seftor RE, Chu YW, Gillies RJ, Hendrix MJ. Acidic pH enhances the invasive behavior of human melanoma cells. Clinical and Experimental Metastasis. 1996;14(2):176‐186. https://doi.org/10.1007/BF00121214
Fukumura D, Xu L, Chen Y, Gohongi T, Seed B, Jain RK. Hypoxia and acidosis independently up-regulate vascular endothelial growth factor transcription in brain tumors in vivo. Cancer Research. 2001;61(16):6020‐6024.
Gatenby RA, Gillies RJ. Why do cancers have high aerobic glycolysis? Nature Reviews. Cancer. 2004;4(11):891-899. https://doi.org/10.1038/nrc1478
Schornack PA, Gillies RJ. Contributions of cell metabolism and H+ diffusion to the acidic pH of tumors. Neoplasia. 2003;5(2):135‐145. https://doi.org/10.1016/s1476-5586(03)80005-2
Gerweck LE, Seetharaman K. Cellular pH gradient in tumor versus normal tissue: potential exploitation for the treatment of cancer. Cancer Research. 1996;56(6):1194-1198.
Raghunand N, He X, van Sluis R, Mahoney B, Baggett B, Taylor CW, Paine-Murrieta G, Roe D, Bhujwalla ZM, Gillies RJ. Enhancement of chemotherapy by manipulation of tumour pH. British Journal of Cancer. 1999;80(7):1005-1011. https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6690455
Raghunand N, Mahoney B, van Sluis R, Baggett B, Gillies RJ. Acute metabolic alkalosis enhances response of C3H mouse mammary tumors to the weak base mitoxantrone. Neoplasia. 2001;3(3):227-235. https://doi.org/10.1038/sj/neo/7900151
Anemone A, Consolino L, Arena F, Capozza M, Longo DL. Imaging tumor acidosis: a survey of the available techniques for mapping in vivo tumor pH. Cancer Metastasis Reviews. 2019;38(1-2):25-49. https://doi.org/10.1007/s10555-019-09782-9
Schüre JR, Shrestha M, Breuer S, Deichmann R, Hattingen E, Wagner M, Pilatus U. The pH sensitivity of APT‐CEST using phosphorus spectroscopy as a reference method. NMR in Biomedicine. 2019;32(11):e4125. https://doi.org/10.1002/nbm.4125
Consolino L, Anemone A, Capozza M, Carella A, Irrera P, Corrado A, Dhakan C, Bracesco M, Longo DL. Non-invasive Investigation of Tumor Metabolism and Acidosis by MRI-CEST Imaging. Frontiers in Oncology. 2020;10:161. https://doi.org/10.3389/fonc.2020.00161

Закрыть метаданные