Ultraschall Med 2019; 40(S 01): S11
DOI: 10.1055/s-0039-1695833
Vorträge
Wissenschaftliche Sitzung: MSK I
Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Neue nicht-invasive Biomarker bei Muskeldystrophie Duchenne: Translationale molekulare Bildgebung mittels multispektraler optoakustischer Tomografie (MSOT)

AP Regensburger
1   Kinder- und Jugendklinik, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Germany
2   Pediatric Experimental and Translational Imaging Laboratory, Erlangen, Germany
,
LM Fonteyne
3   Lehrstuhl für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie, Gen Center, Ludwig-Maximillian-Universität München, München, Germany
,
J Jüngert
1   Kinder- und Jugendklinik, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Germany
,
M Qurashi
4   Medizinische Klinik 1, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany
,
MF Neurath
4   Medizinische Klinik 1, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany
5   Ludwig Demling Center of Excellence, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany
,
E Kemter
3   Lehrstuhl für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie, Gen Center, Ludwig-Maximillian-Universität München, München, Germany
,
N Klymiuk
3   Lehrstuhl für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie, Gen Center, Ludwig-Maximillian-Universität München, München, Germany
,
W Rascher
1   Kinder- und Jugendklinik, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Germany
,
R Trollmann
1   Kinder- und Jugendklinik, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Germany
,
E Wolf
3   Lehrstuhl für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie, Gen Center, Ludwig-Maximillian-Universität München, München, Germany
,
MJ Waldner
4   Medizinische Klinik 1, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany
6   Erlangen Graduate School in Advanced Optical Technologies (SAOT), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany
,
F Knieling
1   Kinder- und Jugendklinik, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Germany
2   Pediatric Experimental and Translational Imaging Laboratory, Erlangen, Germany
› Author Affiliations
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Publication History

Publication Date:
28 August 2019 (online)

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Fragestellung:

Muskeldystrophie Duchenne (DMD) ist die häufigste X-chromosomal vererbte Muskelerkrankung bei Kindern. Die Wirkung von neuen, mutations-spezifischen Medikamenten basiert jedoch lediglich auf klinischen Funktionstests, wie dem 6-Minuten-Geh-Test. Multispektrale Optoakustische Tomografie (MSOT) ist eine neuartige Methode welche Ultraschallwellen nutzt, um spezifische Moleküle im Gewebe quantifizieren zu können. Dies wurde bisher jedoch vor allem für Hemoglobin beschrieben. In dieser translationalen Studie wurde erstmals erforscht, ob i) mittels Multispektraler Optoakustischer Tomografie (MSOT) Collagen nachgewiesen werden kann und ii) die molekulare Muskelstruktur bei DMD-Patienten als Biomarker dienen kann.

Material und Methode:

Ex vivo Geweben wurde zunächst mittels MSOT untersucht um ein spektrales Entmischen für ein Collagen-Signal zu ermöglichen. Im Anschluss kam MSOT in vivoam transgenen Schweinemodell (Alter: 1 – 3 Tage, N = 7 DMD/N = 10 Wildtypen) sowie erstmals bei Kindern (Alter: 3 – 10 Jahre, N = 10 DMD/N = 10 Gesunde) zum Einsatz. Für die Quantifizierung von de-/oxygeniertem Hämoglobin (HbR/HbO2), Fett, sowie durchschnittlichem und maximalem Kollagengehalt (CMEAN/CMAX) erfolgte ein spektrales Entmischen von 11 Wellenlängen (680 – 1100nm). Die Ergebnisse wurden mit histologischen Schnitten, Sonografie und klinischen Funktionstests verglichen.

Ergebnisse:

Mittels MSOT konnte ein signifikant erhöhter fibrotischer Muskelumbau in DMD-Ferkel/Patienten im Vergleich zu Gesunden festgestellt werden (CMEAN/CMAX, alle p < 0,001). 3D-Aufnahmen zeigten zudem einen verminderten Hämoglobingehalt (HbR, p = 0,008, HbO2, p < 0,001) bei DMD-Patienten. Der erhöhte Kollagengehalt wurde histologisch in DMD-Ferkeln verifiziert. Bei DMD-Patienten korrelierte der bindegewebige Umbau altersunabhängig (2D-CMEAN r =-0,07, p = 0,78) mit standardisierten klinischen Funktionstests (z.B. 6-Minuten-Gehtest vs. 2D-CMEANr =-0,75, p < 0,001).

Schlussfolgerung:

MSOT erlaubt die Quantifizierung der molekularen Muskelstruktur und ermöglicht somit die Etablierung neuer, altersunabhängiger, nicht-invasiver molekularer Biomarker zur Krankheitseinschätzung und zum Therapiemonitoring bei Patienten mit DMD.