Сравнительная характеристика магнитоконтрастных свойств гадолинийсодержащих препаратов для МРТ-диагностики

Обоснование. Ограничения применения гадолинийсодержащих рентгеноконтрастных веществ, обусловленные развитием острых и отдаленных осложнений, стимулируют поиск новых, более безопасных и эффективных форм на основе наночастиц гадолиния.

Цель работы. Сравнительная оценка магнитоконтрастных свойств нанокомпозита гадолиния и содержащего гадолиний диагностического препарата.

Методы. Динамика органного накопления и визуальной МРТ-картины изучены на 5-ти здоровых белых крысах-самках линии Wistar на аппарате Siemens Avanto с магнитным полем 1,5 Тл. Для проведения МРТ анестезированных животных укладывали в вентральном положении в катушку, предназначенную для головы, проводили предварительное исследование на МРТ-томографе, затем в латеральную хвостовую вену или в брюшную полость с помощью катетера вводили раствор нанокомпозита гадолиния или препарата сравнения (Омнискан®) в эквивалентных по гадолинию дозах и проводили повторное МРТ-исследование, делая снимки через каждые 2–3 минуты. Центром области исследования были брюшная полость и забрюшинное пространство с захватом в поле зрения грудной клетки.

Результаты. Выполненный сравнительный анализ показал, что наночастицы гадолиния, стабилизированные арабиногалактаном, обладают магнитоконтрастными свойствами, доказательством чему явилось усиление T1-взвешенного изображения в паренхиме печени при внутривенном введении и брюшной полости при внутрибрюшинном введении. Магнитоконтрастное изображение почек, мочевого пузыря при введении препарата Омнискан® выше, чем при введении нанокомпозита гадолиния. Однако максимальная величина коэффициента контрастирования нанокомпозита гадолиния в паренхиме печени возрастала по сравнению с исходным состоянием на 20 %, при введении Омнискана® наблюдалось усиление интенсивности Т1-взвешенного изображения паренхимы печени на 13 %.

Заключение. Использование нанокомпозита гадолиния является перспективным для МРТ-диагностики. На данном этапе пока преждевременно говорить о возможностях применения исследуемого нанокомпозита гадолиния в клинической практике, требуется более детальное рассмотрение его влияния на процессы релаксации как в нормальных, так и в патологически измененных тканях.

1. Rudnick MR, Wahba IM, Leonberg-Yoo AK, Miskulin D, Litt HI. Risks and Options with Gadolinium-Based Contrast Agents in Patients with CKD: A Review. Am J Kidney Dis. 2021; 77(4): 517–528. doi: 10.1053/j.ajkd.2020.07.012

2. Parillo M, Mallio CA, Van der Molen AJ, Rovira À, Ramalho J, Ramalho M, et al. Skin Toxicity After Exposure to Gadolinium-Based Contrast Agents in Normal Renal Function, Using Clinical Approved Doses: Current Status of Preclinical and Clinical Studies. Invest Radiol. 2023; 58(8): 530–538. doi: 10.1097/RLI.0000000000000973

3. Ramalho J, Ramalho M. Gadolinium Deposition and Chronic Toxicity. Magn Reson Imaging Clin N Am. 2017; 25(4): 765–778. doi: 10.1016/j.mric.2017.06.007

4. Layne Kerry A, Dargan Paul I, Archer John RH, Wood David M. Gadolinium deposition and the potential for toxicological sequelae – A literature review of issues surrounding gadolinium-based contrast agents. Br. J. Clin. Pharmacol. 2018; 84(11): 2522–2534. doi: 10.1111/bcp.13718

5. Chauhan G, Upadhyay A. Gadolinium-based contrast agent-induced neurotoxicity: seeing is believing! BMJ Case Rep. 2021; 14(1): e241372. doi: 10.1136/bcr-2020241372

6. Sieber Martin A, Lengsfeld Ph, Frenzel T, Golfier S, Schmitt-Willich H, Siegmund F, et al. Preclinical investigation to compare different gadolinium-based contrast agents regarding their propensity to release gadolinium in vivo and to trigger nephrogenic systemic fibrosis-like lesions. Eur Radiol. 2008; 18(10): 2164-73. doi: 10.1007/s00330-008-0977-y

7. Rogosnitzky M, Branch S. Gadolinium-based contrast agent toxicity: a review of known and proposed mechanisms. Biometals. 2016; 29: 365–376. doi: 10.1007/s10534-016-9931-7

8. Mercantepe T, Tumkaya L, Celiker FB, Topal SZ, Cinar S, Akyildiz K, et al. Effects of gadolinium-based MRI contrast agents on liver tissue. J. Magn. Reson. Imaging. 2018; 48: 1367–1374. doi: 10.1002/jmri.26031

9. Coimbra S, Rocha S, Sousa NReis, Catarino C, Belo L, Bronze-da-Rocha E, et al. Toxicity Mechanisms of Gadolinium and Gadolinium-Based Contrast Agents-A Review. Int. J. Mol. Sci. 2024; 25(7): 4071. doi: 10.3390/ijms25074071

10. Kotb S, Detappe A, Lux F, Appaix F, Barbier EL, Tran VL, et al. Gadolinium-Based Nanoparticles and Radiation Therapy for Multiple Brain Melanoma Metastases: Proof of Concept before Phase I Trial. Theranostics. 2016; 6(3): 418-27. doi: 10.7150/thno.14018

11. Maury P, Texier M, Genestie C, Morice P, Bockel S, Gouy S, et al. Theragnostic Gadolinium-Based Nanoparticles Safely Augment X-ray Radiation Effects in Patients with Cervical Cancer. ACS Nano. 2024; 18(26): 16516-16529. doi: 10.1021/acsnano.3c12537

12. Сухов Б.Г., Конькова Т.В., Иванов А.В. Водорастворимые магнитоактивные нанобиокомпозиты флавоноидных комплексов гадолиния на основе природного конъюгата арабиногалактана с биофлавоноидами и способ получения этих нанобиокомпозитов. Патент РФ № 2706705. 2019. Опуб. 20.11.2019.

13. Trofimov BA, Sukhov BG, Aleksandrova GP, Medvedeva SA, Grishchenko LA, Mal’kina AG, et al. Arabinogalactan-based nanocomposites with magnetic, optical, catalytic and biologically active properties. Doklady Akademii Nauk. 2003; 393(5): 634-635.

14. Куценко С.А. Основы токсикологии. М.: Фолиант; 2004. [Kutsenko SA. Fundamentals of Toxicology. M.: Foliant; 2004. (In Russ.).

15. Гомзикова М.О., Маланьева А.Г., Сираева З.Ю. Основы проведения биомедицинских исследований на лабораторных животных: учеб. Пособие. Казань: ИД «МеДДоК»; 2021.

16. Kaneo Y, Ueno T, Tanaka T, Jwase H, Yamaguchi Y, Uemura T. Pharmacokinetics and biodisposition of fluorescein-labeled arabinogalactan in rats. Jnt. J. Pharm. 2000; 201(1): 59–69. doi: 10.1016/s0378-5173(00)00405-1

17. Davies J, Siebenhandl-Wolff P, Tranquart F, Jones P, Evans P. Gadolinium: pharmacokinetics and toxicity in humans and laboratory animals following contrast agent administration. Arch Toxicol. 2022; 96(2): 403–429. doi: 10.1007/s00204-021-03189-8