MR-Untersuchungen zum Einfluss von Koffein auf die zerebrale Physiologie mithilfe der suszeptibilitätsgewichteten Bildgebung (SWI)

Ziele: Koffein beeinflusst den BOLD (blood oxygenation level dependency) Effekt, indem es als Andenosinantagonist den zerebralen Blutfluss vermindert.

Ziel dieser Studie war es, Zeitpunkt und Ausmaß der daraus resultierenden Signaländerung zu detektieren. Weiterhin wurde der Einfluss regelmäßigen Koffeinkonsums auf die beobachtete Signaländerung im Vergleich zu Koffeinabstinenz, sowie der intrasubjektive Unterschied bei voller und verringerter Koffeindosis untersucht. Methode: Probanden, die entweder regelmäßig mehr als 200mg/d Koffein zu sich nehmen (n=12) oder vollständig koffeinabstinent sind (n=15) wurden untersucht. T2*-gewichtete Daten wurden mit einer 3D-Gradientenecho-Sequenz, vollständig flusskompensiert, bei 1,5 T akquiriert. Folgende Messparameter wurden verwendet: TE=40ms, TR=57ms, FA=20°, FoV=256×192×76mm³, Matrix=512×256×38, TA=9min:17sec.

Nach einer Nativmessung und einer Koffeingabe von 200mg wurde die Messung 60min lang wiederholt. Jeweils 4 Probanden aus den zwei Gruppen wurden ein weiteres Mal mit halbierter Dosis untersucht. Es wurden Karten der relativen Signaländerung erstellt, um den Einfluss des Koffeins zu visualisieren. Durch ROI-basierte Analyse wurde der Koffeineinfluss auf venöse zerebrale Gefäße quantifiziert. Ergebnis: Die Karten der relativen Signaländerung zeigen deutlich die Koffein-induzierte Signaländerung an den venösen Gefäßen. Ein maximaler Signalverlust von -19% bei den toleranten und -26% bei den abstinenten Probanden wurde in beiden Gruppen nach 40min beobachtet, wodurch sich der Kontrast der venösen Gefäße in den SWI-Bildern erhöhte. Bei erneuter Messung mit halbierter Dosis konnte kein signifikanter Unterschied zur Messung mit der 200mg-Dosis festgestellt werden. Schlussfolgerung: Der Einfluss von Koffein auf den zerebralen Blutfluss mit der Hilfe SWI konnte erfolgreich nachgewiesen und quantifiziert werden. Eine erhöhte Expression von Adenosinrezeptoren mit entsprechender Toleranzentwicklung bei regelmäßigem Koffeinkonsum erklärt den deutlich geringeren Signalverlust bei dieser Gruppe im Vergleich zu den Koffeinabstinenten. Der nicht signifikante Unterschied zwischen halber und voller Dosis lässt auf eine schon bei geringen Dosen eintretende Sättigung der Rezeptoren schließen. Die Methode besitzt das Potential, Aussagen über die Blutversorgung und die Intaktheit des Gefäßsystems zu gewinnen was zukünftig an zerebralen Pathologien, wie Tumoren oder Gefäßmalformationen, untersucht werden soll.

Korrespondierender Autor: Helm K

IDIR Jena, AG Medizinische Physik, Philosophenweg 3, 07743 Jena

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