Hodnocení intrarenální oxygenace v průběhu vodní diurézy prostřednictvím metody BOLD MRI

Přestože ledviny váží méně než 1 % celkové hmotnosti člověka, přijímají 25 % srdečního výdeje. Větší část krve procházející ledvinami je zaměřena do kortikálních oblastí, aby usnadnila glomerulární filtraci (GF). Na druhé straně dřeň ledvin funguje v hypoxickém prostředí, což je způsobeno především protiproudovým uspořádáním tubulů a cév, nezbytným pro udržení osmotického gradientu, který se uplatňuje v účinném zadržování vody a koncentrování moči (Michel, 1995). Kličková diuretika (např. furosemid) jsou schopna zmírnit hypoxii dřeně ledvin, nejspíše mechanismem útlumu aktivních neabsorpčních procesů odehrávajících se v průběhu široké části vzestupného raménka (Brezis, 1994). Za účelem neinvazivního hodnocení míry intrarenální oxygenace byla již v minulosti použita metoda BOLD MRI (metoda MRI závislá na stupni oxygenace krve) (Prasad, 1996). U metody BOLD MRI se pro kvantitativní stanovení změn v oxygenaci používá parametr R₂*. V rámci hodnocení renálních změn je parametr R₂* (= 1/T₂*) přímo závislý na obsahu deoxyhemoglobinu v tkáni a může být stanoven na podkladě měření intenzity signálu, provedeného v různých odlišných echo-časech. Intenzita signálu vs. údaje o echo-časech jsou vyneseny do jedné exponenciální funkce (s klesajícím charakterem), umožňující určit konstantu R₂*. Pokles hodnot R₂* znamená vzestup oxygenace hemoglobinu a nárůst oxygenace tkáně. Předpokládáme-li, že okysličení krve je v dynamické rovnováze s okysličením okolní tkáně, lze změny hodnot získané metodou BOLD MRI interpretovat jako změny v pO₂. U BOLD MRI lze pozorovat zvýšenou senzitivitu vůči sledovaným změnám při použití vyšších silových polí (jako např. 3,0 T). Úměrně s tím však dochází k nárůstu rušivých vlivů.

V předchozích pracích byla metodou BOLD MRI dokumentována reakce ledvin (z hlediska oxygenace) na navozenou vodní diurézu a shledáno, že se tato reakce podobá reakci ledvin na podání furosemidu. Následně byly vzneseny některé kritické poznámky vztahující se k nedostatečné reprodukovatelnosti studie a (relativně) vysoké inter- a intraindividuální variabilitě (Li, 2004). Bylo navrženo, že tyto nedostatky by bylo možno překonat za použití citlivější metody. Zcela recentně byly získány slibné výsledky při zavedení trojrozměrné (3D) verze mGRE (multiple gradient-recalled echo) sekvence u metody BOLD MRI ledvin (Tumkur, 2006). Relativně rychlé odezvy zprostředkované 3D mGRE sekvencí umožnily poprvé sledovat časovou odpověď BOLD (reakci ledvin) po podání injekce furosemidu. Na podkladě těchto zkušeností bylo cílem práce sledovat pomocí 3D mGRE sekvence při silovém poli 3,0 T reakci ledvin v čase z hlediska změn v oxygenaci dřeně ledvin po navození vodní diurézy u malé skupiny mladých zdravých dobrovolníků. S ohledem na předpoklad, že tato odpověď je vázána na stimulaci endogenního prostaglandinu (PGE₂), byl rovněž studován účinek inhibice cyklooxygenázy (COX) naproxenem.

Soubor a metody: Studie se účastnilo pět mladých zdravých osob (průměrný věk 22 ± 1,2 let). Byly uskutečněny dvě série testů spojených se sledováním změn navozených vodní diurézou, přičemž ve druhé sérii byl rovněž sledován účinek inhibice COX. Vodní diuréza byla navozena vypitím 20 ml vody/kg hmotnosti za časové období 15 minut. Před navozením vodní nálože a 30 minut po ní se se sledované osoby vymočily. MRI scany byly snímány každé 2 minuty. V rámci testu zaměřeném na inhibici COX byla podána perorální dávka naproxenu dvakrát denně po dobu čtyř dnů před navozením vodní diurézy. MRI scany byly provedeny za použití 3,0 T Twin Speed scanneru a využití 3D mGRE sekvencí (6 obrazů v průběhu jednoho zadržení dechu trvajícího cca 23 s). Hodnoty R₂* v konkrétních anatomických a funkčních oblastech kůry a dřeně umožnily sestrojit R₂* mapy.

Výsledky: U všech pěti vyšetřených osob bylo metodou BOLD MRI prokázáno zlepšení oxygenace dřeně ledvin v období po navození vodní diurézy. Hodnoty dřeňového R₂* se přibližovaly hodnotám korového R₂*. Zprůměrované hodnoty R₂* u všech pěti osob dosáhly u dřeně před a po navození vodní diurézy 303 ± 1,11 vs. 22,8 ± 2,5 1/s (p = 0,002). U kortikálních hodnot R₂* k významnějším změnám po navození vodní diurézy nedošlo: 14,5 ± 0,6 vs. 13,5 ± 0,6 1/s (p = 0,09). Čas k dosažení maximální odpovědi se lišil mezi jednotlivými osobami. U osob předléčených naproxenem (COX blokáda) nedošlo po navození vodní diurézy k úpravě intrarenální oxygenace – hodnoty R₂* v kůře se prakticky nezměnily (z 14,2 ± 0,2 na 13,9 ± 0,2 1/s, p = 0,06), a naopak u intramedulárních hodnot došlo k mírnému zhoršení (vzestup R₂* z 27,5 ± 1,2 na 28,5 ± 1,6 1/s, p = 0,02).

Diskuse: Nejpodstatnějším přínosem této studie je potvrzení předchozích výsledků, týkajících se účinku vodní nálože na intrarenální (intramedulární) oxygenaci a inhibice tohoto účinku blokádou COX získaných pomocí metody BOLD MRI. Výsledky této studie dosti přesvědčivě vyvracejí kritické námitky vztahující se k (údajně vysoké) inter/ intraindividuální variabilitě pozorované některými autory (Li, 2004). Proti předchozí práci byl volen věkově homogenní soubor (eliminace variability závislé na věku), použito vyšší silové pole (3,0 T) (dosažení vyšší senzitivity BOLD) a nově zavedená technika mGRE (získání 3D údajů v průběhu jedné dechové fáze). Popsanou metodou se podařilo nejen získat nový neinvazivní přístup ke studiu změn intrarenální oxygenace, ale byl rovněž potvrzen předpoklad, že PGE₂ hraje roli významného endogenního mechanismu v ochraně proti intrarenální hypoxii.