C2 – MR biosignatures of uremia-induced tissue alterations in patients with chronic kidney disease and hemodialysis patients

Die steigende Prävalenz der chronischen Nierenerkrankung (CKD) stellt Gesundheitssysteme weltweit vor neue Herausforderungen. CKD führt häufig zu einem terminalen Nierenversagen mit der Notwendigkeit einer Nierenersatztherapie wie Hämodialyse (HD) oder Nierentransplantation.

Bei betroffenen Patienten ist die kardiovaskuläre Morbidität bzw. Mortalität deutlich erhöht – oft bedingt durch schwere Elektrolytverschiebungen. Die momentanen Diagnosekriterien zur Schwere dieses Krankheitsbildes beschränken sich häufig auf die Analyse von Körperflüssigkeiten (hauptsächlich Blut-/ und Urinproben) sowie auf die Bestimmung von Körpergewicht, Blutdruck und dem Volumenstatus (z.B. Ödeme). Chronische Gewebeveränderung wie z.B. lokale Elektrolytabweichungen, Akkumulation von Urämietoxinen oder lokale pH-Änderungen entgehen somit der klinischen Evaluation. MR-Biosignaturen könnten diese diagnostische Lücke schließen, indem sie gewebespezifische, durch die Niereninsuffizienz verursachte „Fingerabdrücke“ detektieren.

Im Rahmen unserer klinischen Studie planen wir bei Patienten mit CKD Stadium 4/5 MR-Biosignaturen sowohl von der Muskulatur als auch vom Gehirn zu erstellen und diese mit den Aufnahmen gesunder Kontrollpersonen zu vergleichen. Wir erhoffen uns Hinweise auf bisher unbekannte pathophysiologische Gewebeveränderungen, die die häufigen Beschwerden dieser Patienten wie Muskelschwäche oder eine zunehmende kognitive Einschränkung erklären könnten. Außerdem planen wir, bei chronischen Hämodialysepatienten anhand von Messungen unmittelbar vor sowie nach einer Dialysetherapie rasche Änderungen in der MR-Biosignatur zu detektieren. Diese schnellen Gewebeänderungen könnten ursächlich sein für Symptome wie ausgeprägte Muskelkrämpfe, starke Müdigkeit/Übelkeit sowie für den beobachteten kognitiven Abbau, an denen Dialysepatienten häufig leiden.

In enger Zusammenarbeit mit den anderen beteiligten Projekten A1-A3 werden zunächst gewebespezifische MRBiosignaturen entwickelt, die verschiedene MR-Technologien wie die 23Na/39K MRT, die Suszeptibilitäts-kartierung (QSM) und die Chemical-exchange-saturation-transfer (CEST) MRT kombinieren. Mithilfe dieser MR-Biosignaturen möchten wir lokale Elektrolytverschiebungen, unterschiedliche Glykosaminoglykan-Anreicherungen, Unterschiede im Proteingehalt bzw. im lokalen Gewebe-pH-Status beider Gewebetypen unter Bedingungen einer chronischer Niereninsuffizienz erheben. Die gewonnenen Datensätze werden durch das S-Projekte auch unter Zuhilfenahme künstlicher Intelligenzsysteme ausgewertet.

Wir erwarten, dass anhand der erhobenen Daten gewebetypische Veränderungen einer chronischen Niereninsuffizienz detektiert werden können, die sich durch eine Blutanalyse nicht voraussagen lassen. In Zukunft könnten anhand dieser neuen Erkenntnisse der notwendige Beginn einer Nierenersatztherapie besser bestimmt und die dialyseassoziierten Symptome durch eine Optimierung der Dialyseparameter reduziert werden.

Projektleitung: Anke Dahlmann