Optisch-akoestische beeldvorming helpt bij de behandeling van spinale musculaire atrofie

Spinale musculaire atrofie (SMA) is een ernstige ziekte waarbij een genetische mutatie degeneratie veroorzaakt van bepaalde zenuwen die verantwoordelijk zijn voor de signaaloverdracht naar spieren. Dit leidt tot spieratrofie en veel patiënten sterven een pijnlijke dood als gevolg van deze zeldzame ziekte. Genetische behandelingen zijn pas de laatste jaren beschikbaar gekomen.

Nu heeft een team onder leiding van Emmanuel Nedoschill, Ferdinand Knieling en Adrian Regensburger van de werkgroep Translationele Pediatrie van de afdeling Kinder- en Adolescentgeneeskunde van het Universitair Ziekenhuis Erlangen een geavanceerde procedure ontwikkeld die veelbelovende resultaten laat zien in combinatie met deze behandelingen: korte laserpulsen creëren geluidsgolven die vervolgens afbeeldingen van spierweefsel opleveren.

Ze publiceerden een artikel over hun bevindingen in het tijdschrift Med.

"Deze methode is vergelijkbaar met echografieën die al heel lang bestaan", legt Nedoshiel uit. "In een paar minuten kan een scan van buitenaf een beeld geven van de conditie van de spieren in het lichaam."

Een van de belangrijkste voordelen van deze optisch-akoestische beeldvormingsmethode is dat zelfs kleine kinderen meestal zonder veel moeite meewerken, omdat het een niet-invasieve procedure is waarbij geen contrastmiddel hoeft te worden geslikt of geïnjecteerd. Dit vereenvoudigt niet alleen het werk van het medische team, maar verbetert ook de omstandigheden voor kinderen en hun ouders tijdens hun ziekenhuisverblijf.

De situatie is meestal ongelooflijk stressvol voor de getroffenen. De ziekte wordt veroorzaakt door slechts een kleine verandering in het genoom, namelijk een eiwit genaamd "SNM", maar de afwezigheid van dit eiwit leidt tot degeneratie van bepaalde zenuwen die verantwoordelijk zijn voor de signaaloverdracht naar spiercellen. De aangetaste spieren atrofiëren. Het kan voor de gemiddelde persoon erg moeilijk zijn om te horen over de gevolgen en de verschillende manieren waarop de ziekte zich ontwikkelt.

Eén categorie zijn de "ambulanten", die nog steeds zelfstandig een paar stappen kunnen zetten. De situatie is veel erger voor de "sedentaire" patiënten. Zonder hulp kunnen ze alleen zitten, maar niet zelfstandig opstaan. De ergste situatie is voor de "niet-sedentaire" patiënten, die zelfs niet kunnen zitten. Als de spieren die nodig zijn voor slikken of ademhalen worden aangetast, kan de ziekte dodelijk zijn.

Gelukkig heeft slechts 1 op de ongeveer 10.000 pasgeborenen de SNM-genmutatie. Het lijden van de getroffenen is echter zo groot dat elke verbetering in de beschikbare behandelingen een grote doorbraak is, zoals het geval is met een behandeling die bekend staat als "optoakoestische beeldvorming" (OAI), waarnaar onderzoek wordt gedaan op de afdeling Kinder- en Jeugdgeneeskunde van het Universitair Ziekenhuis Erlangen.

Deze behandelingen, die pas een paar jaar geleden beschikbaar kwamen, hebben geleid tot belangrijke doorbraken in de behandeling van wat voorheen een vrijwel ongeneeslijke aandoening was. Zelfs in de meest ernstige gevallen, de zogenaamde 'niet-sedentaire', zijn aanzienlijke verbeteringen bereikt.

Tot nu toe was de enige manier om deze voortgang te volgen echter via zware motorische tests die dagenlang kunnen duren. De aard van deze tests kan ook de objectiviteit ervan in gevaar brengen. Sommige mensen kunnen zich meer inspannen dan anderen, wat bij sommige kinderen tot betere resultaten leidt dan bij anderen. De stemming van kinderen kan ook van dag tot dag variëren, wat de testresultaten beïnvloedt.

De OAI-procedure met korte laserpulsen met nabij-infraroodlicht kan de objectiviteit van deze observaties aanzienlijk verbeteren. Deze lichtpulsen verwarmen het aangetaste weefsel, dat vervolgens geluidsgolven uitzendt die belangrijke informatie verschaffen over verschillende structuren in het lichaam van de patiënt. Het weefsel bestaat bijvoorbeeld uit collageeneiwitten, die een ander spectrum aan geluidsgolven terugzenden dan spier- of vetweefsel.

Bron: Med (2024). DOI: 10.1016/j.medj.2024.02.010

"In spieren kunnen we een spectrum van hemoglobine in rode bloedcellen identificeren, dat verantwoordelijk is voor het transport van zuurstof naar het lichaam en het verwijderen van koolstofdioxide", legt Nedoshill uit. Hoe meer spiercellen er zijn en hoe actiever ze zijn, hoe meer zuurstof ze nodig hebben om hun werk te doen.

Als een onderzoeker in het Universitair Ziekenhuis Erlangen veel hemoglobine ziet, weet hij dat dit duidt op aanzienlijke spiermassa. Als de spieren daarentegen atrofiëren en vervangen worden door bindweefsel, laten 3D-beelden zien hoe de ziekte zich ontwikkelt en leidt tot een toename van collageen, wat de atrofie van spiermassa documenteert.

Hiermee krijgen artsen als Nedoshiel de beschikking over een hulpmiddel dat net zo snel en eenvoudig te gebruiken is als een echografie en dat indrukwekkende beelden oplevert van hoe spieren en bindweefsel bewegen en verdwijnen.

Onderzoek in Erlangen met behulp van hemoglobinetracking heeft aangetoond dat kinderen met SMA aanzienlijk minder spierweefsel hebben dan gezonde controlepersonen. Na levensreddende gentherapie neemt de hemoglobineconcentratie echter toe, beginnen geatrofieerde spieren te regenereren en beginnen echosignalen al snel te lijken op die van gezonde organismen.

Dankzij onderzoek op de afdeling Kinder- en Jeugdgeneeskunde in Erlangen is er nu een relatief eenvoudig instrument beschikbaar om het verloop van spieratrofie en het succes van de behandeling te monitoren.