Veränderungen in der Bildgebung und Kognition bei juvenilen Ratten nach Ganzhirnbestrahlung

ZIEL:
Bei pädiatrischen Krebsüberlebenden, die mit Ganzhirnbestrahlung (WBI) behandelt werden, kommt es zu langfristigen kognitiven Defiziten und Morbidität, die kaum verstanden sind und für die es keine Behandlung gibt. Wir beschreiben ähnliche kognitive Defekte bei juvenilen WBI-Ratten und korrelieren sie mit Veränderungen in der Diffusionstensor-Bildgebung und der Magnetresonanzspektroskopie (MRS) während der Gehirnentwicklung.
Methoden und Materialien:
Junge Fischer-Ratten erhielten klinisch relevante fraktionierte Dosen WBI oder eine Hochdosis-Exposition. Diffusionstensor-Bildgebung und MRS wurden zum Zeitpunkt des WBI und während der subakuten (3 Monate) und späten (6 Monate) Phase vor Verhaltenstests durchgeführt.
ERGEBNISSE:
Die fraktionale Anisotropie im Splenium des Corpus callosum nahm im Untersuchungszeitraum stetig zu, was die Entwicklung des Gehirns widerspiegelt. WBI veränderte die subakute Reaktion nicht, danach gab es jedoch keinen weiteren Anstieg der fraktionierten Anisotropie, insbesondere in der Hochdosisgruppe. Ebenso stiegen die Verhältnisse verschiedener MRS-Metaboliten zu Kreatin im Studienzeitraum an, und im Allgemeinen traten die signifikantesten Veränderungen nach WBI in der späten Phase und bei der höheren Dosis auf. Die dramatischsten beobachteten Veränderungen betrafen die Glutamin-Kreatin-Verhältnisse, die zwischen 3 und 6 Monaten nach der Strahlendosis nicht normal anstiegen. WBI hatte keinen Einfluss auf die ambulante Reaktion auf neuartige Freilandtests in der subakuten Phase, die Gewöhnung des Bewegungsapparates war jedoch beeinträchtigt und angstähnliches Verhalten nahm zu. Was die kognitiven Messungen betrifft, so waren die dramatischsten Beeinträchtigungen bei der Erkennung neuartiger Objekte spät nach jeder WBI-Dosis zu verzeichnen.
FAZIT:
Die sich entwickelnden Gehirne jugendlicher Ratten, denen klinisch relevante fraktionierte Dosen WBI verabreicht wurden, zeigen in der subakuten Phase nur wenige Anomalien, aber deutliche späte kognitive Veränderungen, die möglicherweise mit gestörten MRS-Signalen im Corpus callosum zusammenhängen. Dieser pathomimetische Phänotyp klinisch relevanter kranialer Bestrahlungseffekte kann für die Modellierung, mechanistische Bewertung und Prüfung von Abhilfeansätzen nützlich sein.

Brown RJ, Jun BJ, Cushman JD, Nguyen C, Beighley AH, Blanchard J, Iwamoto K, Schaue D, Harris NG, Jentsch JD, Bluml S, McBride WH.

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