Neuroinflammaation PET-kuvantaminen : nykytila, haasteet ja tulevaisuus

Abstract

Neuroinflammaatio tarkoittaa keskushermoston tulehdusreaktiota, jossa puolustussolut - mikrogliasolut ja astrosyytit - aktivoituvat vaurion, infektion tai patologisen prosessin seurauksena. Akuutti neuroinflammaatio on tyypillisesti lyhytkestoista ja suojaavaa, kun taas krooninen neuroinflammaatio on matala-asteista, pitkäkestoista ja haitallista.

Kroonisessa neuroinflammaatiossa aktivoituneet gliasolut tuottavat reaktiivisia happiradikaaleja, mikä lisää aivojen oksidatiivista stressiä ja edistää hermosolujen vaurioitumista. Hermosolujen vaurioituminen aktivoi entisestään gliasoluja, jolloin syntyy itseään ruokkiva kierre. Lisäksi veriaivoesteen läpäisevyys kasvaa, jolloin aivoihin pääsee perifeerisiä immuunisoluja ja tulehdusreaktio voimistuu. Krooninen neuroinflammaatio on merkittävä tekijä hermorappeumasairauksien, kuten Alzheimerin taudin, Parkinsonin taudin ja multippeliskleroosin, synnyssä ja kehityksessä.

Positroniemissiotomografia (PET) mahdollistaa neuroinflammaation kuvantamisen hyödyntämällä radioaktiivisesti leimattuja merkkiaineita, jotka kertyvät tiettyihin biologisiin kohteisiin elimistössä. Radioaktiivinen merkkiaine voi olla esimerkiksi elimistön fysiologinen tai tiettyyn reseptoriin sitoutuva molekyyli, mikä mahdollistaa muun muassa verenkierron, aineenvaihdunnan ja erilaisten proteiinien tutkimisen eri ihmissairauksissa.

Alzheimerin tautia sairastavien potilaiden PET-kuvantamisessa on havaittu viitteitä yhteydestä neuroinflammaation, amyloidiplakkien ja kognitiivisten kykyjen heikkenemisen välillä. Multippeliskleroosin PET-kuvantaminen voi puolestaan paljastaa tulehdusaktiviteettia magneettikuvissa normaalilta näyttävässä kudoksessa, mikä viittaa siihen, että neuroinflammaatiota voi ilmetä taudissa jo ennen näkyviä tulehduspesäkkeitä. Aivovammoissa neuroinflammaation on havaittu olevan laaja-alaista, eikä se rajoitu vain paikalliseen vamma-alueeseen. Neuroinflammaation on havaittu myös jatkuvan pitkään vamman jälkeen ja olevan yhteydessä kognitiivisiin häiriöihin.

Translokaatioproteiini (TSPO) on eniten hyödynnetty biologinen merkkiaine neuroinflammaation PET-kuvantamisessa. Valitettavasti TSPO-radiomerkkiaineiden käyttöä rajoittavat ihmisillä geneettinen vaihtelu ja epätarkkuus erilaisten tulehdussolujen erottelemiseksi. Siksi TSPO:n rinnalle on etsitty uusia neuroinflammaation biologisia merkkiaineita, kuten monoamiinioksidaasi B ja solupesäkkeen kasvutekijäreseptori, joihin on ollut mahdollista kehittää uusia PET-merkkiaineita. Nykyisiin PET-merkkiaineisiin liittyy kuitenkin rajoitteita, jotka hankaloittavat niiden kliinistä käyttöä. Näitä ovat muun muassa epätarkka sitoutuminen kohdemolekyyliinsä, epäsuotuisat farmakokineettiset ominaisuudet, kuten heikko veriaivoesteen läpäisykyky sekä epävarmuus siitä, kuvaako havaittu glia-aktivaatio taudin syytä vai seurausta. Neuroinflammaation merkitys useissa sairauksissa on siis toistaiseksi vielä epäselvä.

Tulevaisuudessa PET-merkkiaineiden kehityksessä ja tutkimuksissa on tärkeää jalostaa niitä radiomerkkiaineita, jotka sitoutuvat tarkasti tiettyyn solutyyppiin, mikä mahdollistaisi muun muassa mikroglia- ja astrosyyttivasteiden erottamisen eri ihmissairauksien etiologiassa sekä eri tulehdustilojen tarkemman kuvantamisen. Kokeellisissa tutkimuksissa on useita lupaavia radiomerkkiaineita, mutta niiden kliininen käyttö vaatii lisätutkimuksia. PET-kuvantaminen on lupaava menetelmä neuroinflammaation kuvantamiseen, mutta sen kliininen hyödyntäminen edellyttää tarkempien biologisten merkkiaineiden kehittämistä.