Forschung im Bereich der Herzbildgebung

Bisher beruht die Diagnose von Herzmuskelentzündungen mittels der Herz-MRT-Bildgebung v.a. auf der Darstellung von strukturellen Myokardveränderungen. Zurzeit angewandte MRT-Pulssequenzen umfassen T2-gewichtete Sequenzen für die unspezifische Darstellung von myokardialem Ödem sowie kontrastverstärkte Aufnahmen für die wiederum unspezifische Darstellung von nekrotischen bzw. fibrotischen Myokardarealen, wobei Ödem bzw. Nekrose/Fibrose sowohl beim Myokardinfarkt als auch bei der Myokarditis auftreten. Es bedarf neuer nicht-invasiver Verfahren, die sowohl eine frühzeitige als auch eine spezifischere Diagnose von entzündlichen Veränderungen im Herzmuskel ermöglichen.

Darstellung des Herzens in seiner Längsachse im sogenannten 4-Kammerblick (cine-Aufnahme). Hier ist ein normal strukturiertes Herz mit einer normalen Pumpfunktion eines gesunden Erwachsenen zu erkennen.

Zu den wesentlichen Zielen der durch die Peter-Lancier-Stiftung unterstützte Arbeitsgruppe zur kardiovaskulären Bildgebung zählt daher die Weiterentwicklung neuer molekularer Bildgebungsverfahren zur Darstellung/Detektion von Herzmuskelentzündungen auf zellulärer bzw. molekularer Ebene. In den letzten Jahren wurden nicht nur an verschiedenen Myokarditis-Tiermodellen neue Kontrastmittel erprobt, sondern parallel klinische Studien an erkrankten Patienten unter Anwendung neuer molekularer MRT-Bildgebungsmethoden durchgeführt, um die klinische Praktikabilität dieser molekularen MRT-Methoden zu überprüfen sowie den klinischen Nutzen für den erkrankten Patienten aufzuzeigen. Es ist zu erwarten, dass die in den letzten Jahren erzielten Fortschritte auf dem Gebiet der molekularen Kontrastmittel und der MRT-Bildgebung mit der Möglichkeit zur spezifischen Detektion von molekularen Zielstrukturen, auch einen akkuraten nicht-invasiven Nachweis einer Herzmuskelentzündung durch gezielte Detektion von Entzündungszellen sowie von an der Inflammation beteiligten Zielmolekülen mittels spezifischer molekularer Kontrastmittel ermöglichen werden.

Bei den bisher etablierten Gadolinium-haltigen Kontrastmitteln handelt es sich um sogenannte extrazelluläre und unspezifische Kontrastmittel, die sich unabhängig von der zugrundeliegenden Ursache nach intravenöser Gabe primär in erweiterten Extrazellulärräumen anreichern. Diese „unspezifischen“ Gadolinium-haltigen Kontrastmittel sind zwar fest in der klinischen Routine etabliert und sehr vielseitig einsetzbar; Ansätze zur spezifischen Detektion bestimmter Gewebe oder Kompartimente sind mit diesen Substanzen jedoch kaum möglich. Daher wurde bereits vor Jahren versucht, auf der Basis von nanopartikulären Eisenoxiden gewebe- und krankheitsspezifische MRT-Kontrastmittel zu entwickeln. Eisenoxid-Nanopartikel haben eine wesentlich stärkere magnetische Wirkung als Gadolinium-Verbindungen und weisen daher in der MRT-Bildgebung als Kontrastmittel eine höhere Wirkung auf, wobei signalverstärkende und signalmindernde Effekte anhand verschiedener MRT-Sequenzen ausgenutzt werden können.

So konnte die Arbeitsgruppe von Univ.-Prof. Dr. med. Ali Yilmaz im Rahmen der erfolgreich durchgeführten klinischen NIMINI-2-Studie kürzlich zeigen, dass Ferumoxytol (Nanopartikel auf Eisenoxidbasis) bereits 6h nach intravenöser Gabe die exakte Darstellung des „Infarktkerns“ bei Patienten mit akutem Myokardinfarkt im MRT ermöglicht und in diesem Punkt den konventionellen Gadolinium-haltigen Kontrastmitteln überlegen ist. Des weiteren ermöglicht Ferumoxytol auch die Detektion der Peri-Infarktzone (also das Hauptgebiet der myokardialen Inflammation bei akutem Myokardinfarkt). Ob dies primär durch die direkte Aufnahme von Ferumoxytol-Partikeln in aktivierte Makrophagen bedingt ist oder vielmehr auf die gestörte Myokardperfusion in der (Peri)-Infarktzone zurückzuführen ist, ist noch nicht geklärt. Aufgrund der langen Bluthalbwertszeit von Ferumoxytol (~15h) war die Detektion der Infarkt- bzw. Peri-infarktzone mittels entsprechender MRT-Sequenzen sogar noch 48h nach Ferumoxytol-Gabe noch möglich.

Bei einem Patienten mit akutem Herzinfarkt konnte der durch den Infarkt geschädigte Herzmuskelbereich nach der Gabe eines nanoskaligen Kontrastmittels auf Eisenoxid-Basis mittels unterschiedlicher MRT-Sequenzen deutlich nachgewiesen werden (rote Pfeile).

Ziel der aktuellen Forschungsarbeiten ist es daher, den klinischen Nutzen von nanopartikulären Eisenoxiden für die nicht-invasive Detektion von entzündeten Myokardarealen weiter zu untersuchen.