Introdução: Esclerose múltipla (EM) é uma doença desmielinizante e inflamatória do sistema nervoso central. Seu diagnóstico é clínico, auxiliado pela imagem de ressonância magnética, mas essa imagem não diferencia processos de inflamação e desmielinização. A tomografia por emissão de pósitrons (PET), usando radiofármacos específicos, pode ser uma ferramenta para diferenciar esses processos. O radiofármaco [11C]PK11195 se liga na proteína translocadora 18 kDa (TSPO) presente nas mitocôndrias das células gliais. O radiofármaco [11C]PIB é utilizado para detecção de placa Beta-amiloide, mas tem sido utilizado também na análise do conteúdo de mielina. Esta nova aplicação foi fundamentada na captação deste radiofármaco em substância branca. A utilização em conjunto destes dois radiofármacos pode diferenciar processos de neuroinflamação, desmielinização e remielização através da imagem PET. Objetivo: O objetivo deste trabalho é validar o uso dos radiofármacos [11C]PK11195 e [11C]PIB para estudo pré-clínico para a quantificação de neuroinflamação e quantidade de mielina, respectivamente, na progressão da doença de modelos animais de esclerose múltipla, modelo de roedores, e em seguida realizar análise de lesões em substância cinzenta e substância branca em modelo de primatas não humanos. Material e Métodos Projeto aprovado pelo comitê de ética (UNIFESP 2628300415 e FMUSP 25/15 e 0556/15). O modelo de lisolecitina em ratos (Wistar, machos) foi induzido pela injeção estereotáxica de lisolecitina 1% em dois locais do estriado direito (2 + 2 microL) e no corpo caloso (3 microL). As imagens de PET com [11C]PK11195 e [11C]PIB foram adquiridas nos tempos basal, 3 dias, 1 semana e 4 semanas após a administração estereotáxica. O modelo de encefalomielite autoimune experimental (EAE) em saguis foi induzido por injeção de glicoproteína da mielina do oligodendrócito (MOG) emulsionada em Adjuvante Incompleto de Freund (IFA) ou em Adjuvante Completo de Freund (CFA). As imagens de PET foram adquiridas antes da imunização (basal) e ± 100 dias após a imunização (final). O tecido cerebral foi utilizado para análise imuno-histológica. Resultados: No modelo de lisolecitina em rato foi observado um aumento na captação de [11C]PK11145 no corpo caloso, 25 % (P = 0,002) e no estriado, 24 % (P < 0,05) uma semana após a imunização comparando com a imagem basal. Com o [11C]PIB não foram observadas diferenças significativas. No modelo de EAE em saguis, induzido com MOG/IFA, foi possível observar uma redução significativa da captação de [11C]PIB nas regiões do esplênio do corpo caloso direito de 38,17 % (P = 0,0365), globo pálido direito, 22,75 %, (P = 0,0355), núcleo caudado direito, 29,36 % (P = 0,0284) e córtex cingulado, 18,99 % (P = 0,0453), enquanto para o grupo MOG/CFA foi observada uma redução significativa para a região do córtex motor esquerdo, 9,51 % (P = 0,0083). Com o [11C]PK11195 foi observada uma redução significativa na captação do radiofármacos na imagem intermediária do grupo MOG/IFA comparada com a captação basal nas regiões do córtex somatossensorial direito, 22,8 % (P = 0,0041), córtex de associação direito, 18,98 % (P = 0,0228), córtex subpial direito, 23,37 % (P = 0,0006) e região do núcleo caudado inferior esquerdo, 18,97 % (P = 0,0233). Nos ensaios post mortem realizados com os ratos foi possível observar na imuno-histoquímica uma correlação, entre micróglia ativada (Iba-1) e [11C]PK11195, tanto no corpo caloso como no estriado. Para os saguis foi observado correlação entre [11C]PK11195 e Iba-1 e esta não foi observada para o [11C]PK11195 e GFAP. Na histologia, foi observada uma correlação entre os dados da imagem de [11C]PIB e a técnica de luxol fast blue. Conclusão: A imagem PET com [11C]PK11195 e [11C]PIB foi eficiente para as quantificações de neuroinflamação e mielina, respectivamente, na progressão da doença dos modelos animais (roedor e primata não humano) da EM / Introduction: Multiple sclerosis (MS) is a demyelinating and inflammatory disease of the central nervous system. Its diagnosis is clinical, helped by magnetic resonance imaging, but this image modality does not differentiate between inflammation and demyelination. Positron Emission Tomography (PET), using specific radiopharmaceuticals, can be a tool to differentiate these processes. The radiopharmaceutical [11C]PK11195 binds to the translocator protein 18 kDa (TSPO) present in the mitochondria of glial cells. [11C]PIB is a radiopharmaceutical used for detection of Beta-amyloid plaques, but has also been used in the analysis of myelin content. This new application was based on the white matter uptake of this radiopharmaceutical. The use of these two radiopharmaceuticals together can differentiate processes of neuroinflammation, demyelination and remyelination by the PET imaging. Objective: The objective of this work is to validate the use of tracers [11C]PK11195 and [11C]PIB for preclinical study for the qualification of neuroinflammation and amount of myelin, respectively, in the disease progression of animal models of multiple sclerosis, rodent model, and then perform analysis of grey matter and white matter lesions in non-human primate model. Material and Methods: Project approved by the ethics committee (UNIFESP 2628300415 and FMUSP 25/15 and 0556/15). The rat lysolecithin model (Wistar, male) was induced by stereotactic injection of lysolecithin 1% at two sites of the right striatum (2 + 2 microL) and in the corpus callosum (3 microL). PET images with [11C]PK11195 and [11C]PIB were acquired at baseline, 3 days, 1 week and 4 weeks after stereotactic injection. The experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model in marmosets was induced by injection of myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) emulsified in Incomplete Freund\'s Adjuvant (IFA) or Complete Freund\'s Adjuvant (CFA). PET images were acquired prior to immunization (baseline) and ± 100 days after immunization (end of experiment). Brain tissue was used for immunohistochemical analysis. Results: In the rat lysolecithin model, an increase in [11C]PK11145 uptake of 25% (P = 0.002) was observed in the corpus callosum and 24% (P < 0.05) in the striatum, one week after immunization compared to the baseline image. The IFA/MOG and CFA/MOG groups showed clinical signs in 100% of the animals. The comparison between baseline and symptoms time points showed in the CFA/MOG group a significant 11C-PIB uptake reduction only in the left motor cortex, 9.5 % (P = 0.0083). For the IFA/MOG group, a significant decrease in 11C-PIB uptake was observed in the splenium of corpus callosum, 38.4 % (P = 0.0365), globus pallidus, 22.9 % (P = 0.0355) and tail of caudate nucleus, 28.9 % (P = 0.0284), being these 3 regions in the right brain hemisphere, and also in the cingulate cortex (midline above corpus callosum), 19.5 % (P = 0.0453). 11C-PK11195 uptake was significantly decreased in IFA/MOG group in the intermediary time point in the right somatosensorial cortex, 22.08 % (P = 0.0041), right association cortex, 18.98 % (P = 0.0228), right subpial cortex, 23.37 % (P = 0.0006) and left tail of caudate nucleus, 18.97 % (P = 0.0233). In the post mortem analysis performed with rat tissue, a weak correlation between activated microglia (Iba-1) and [11C]PK11195 uptake was observed both in the corpus callosum and in the striatum. For the marmosets we observed correlation between [11C]PK11195 and Iba-1 but we didn\'t observed between [11C]PK11195 and GFAP. In histology, we observed correlation between [11C]PIB and luxol fast blue. Conclusion: The PET images with [11C]PK11195 and [11C]PIB were efficient for quantifying neuroinflammation and myelin content, respectively, in the disease progression of animal models (rodent and nonhuman primate) of MS

Les difficultés actuelles du diagnostic précoce de la Maladie d'Alzheimer (MA) rendent l'exploration cérébrale par imagerie moléculaire particulièrement pertinente et performante. Les travaux effectués au cours de cette thèse ont développé les méthodologies de l'imagerie TEP (tomographie par émissions de positons) dans cette optique.<br />Une première partie, méthodologique, a consisté à automatiser et à optimiser la radiosynthèse du [11C]PIB, un radiotraceur pouvant détecter l'accumulation des peptides amyloïdes dans le cerveau de patients atteints de la MA. <br />Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés à l'imagerie TEP de la neurotransmission sérotoninergique. Les antagonistes des récepteurs 5-HT6 ont démontré des propriétés procognitives et des études post-mortem ont montrées leur modification dans la MA. Cependant, aucun centre ne dispose encore d'un radiotraceur spécifique. Nous rapportons l'évaluation biologique d'un radiotraceur antagoniste des 5-HT6, le [18F]12ST05. D'autre part, une étude récente en imagerie TEP au [18F]MPPF, un antagoniste des récepteurs 5-HT1A, a révélé une diminution de sa fixation chez des patients Alzheimer alors qu'une augmentation pouvait être constatée chez des patients MCI. Nous sommes parvenus à reproduire une surexpression transitoire des 5-HT1A dans un modèle animal de la MA et nous proposons différents mécanismes compensatoires à l'origine de cette augmentation. Ces résultats apportent des hypothèses sur la nature des phénomènes compensatoires précoces stimulés et pourraient avoir des conséquences sur les thérapeutiques ciblant les 5-HT1A.

Introdução: A tomografia por emissão de pósitrons (PET) permite a avaliação in vivo de alvos moleculares em doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer (DA). A deposição de placa Beta-amiloide pode ser avaliada por PET 11C-PIB, enquanto o PET 18F-FDG é utilizado para avaliar o metabolismo da glicose cerebral, que pode ser um indicador de lesão neuronal e disfunção sináptica. Além disso, a captação cerebral precoce de radiofármacos de PETamiloide pode determinar o fluxo sanguíneo cerebral regional. Mais estudos correlacionando a fase inicial de perfusão do 11C-PIB (11C-pPIB) e 18F-FDG ainda são necessários, considerando que o fluxo sanguíneo e o metabolismo da glicose cerebral são geralmente acoplados em repouso e durante as ativações neuronais. Objetivo: Avaliar se existe concordância diagnóstica e/ou topográfica entre a imagem na fase de perfusão do 11C-PIB (11C-pPIB), obtida entre 0 e 10 minutos, e a imagem metabólica de PET 18F-FDG através da quantificação por SPM (Statistical Parametric Mapping) e por análise visual, em sujeitos com DA e CCLa comparados aos controles idosos saudáveis. Métodos: CAPEPesq: Nº1.454.598. Noventa e três sujeitos foram alocados em três grupos de acordo com o diagnóstico clínico: doença de Alzheimer (DA - n = 27); Comprometimento Cognitivo Leve amnéstico (CCLa - n = 39); Controle idosos saudáveis (n = 27), estes foram submetidos a exames de imagens de RM ponderada em T1 e de PET/CT. A PET/CT 18F-FDG foi realizada 30 minutos após a injeção do radiofármaco e a PET/CT 11C-pPIB foi adquirida imediatamente após a injeção do radiofármaco, e os primeiros 10 minutos da aquisição foram considerados na análise. Imagens de PET foram corrigidas para efeito de volume parcial e as imagens foram espacialmente normalizadas utilizando um modelo anatômico personalizado da própria amostra (template), para análise por Mapa Estatístico Paramétrico (SPM8). A análise visual e individual foi realizada por dois médicos nucleares com experiência na área, cegos em relação à identificação das imagens, seus respectivos radiofármacos e diagnóstico clínico. Eles foram solicitados a fornecer um diagnóstico e indicar uma classificação com base na inspeção visual das imagens de 18F-FDG e 11CpPIB, e também na avaliação individual dos mapas-t de SPM (análise baseada em voxel comparando um único sujeito do grupo DA com um grupo de controle cognitivamente normal). Resultados e Discussão: Na análise por SPM, o 11CpPIB mostrou menor captação difusa cortical do que 18F-FDG. Na análise entre grupos, há uma diferença na captação de 11C-pPIB e 18F-FDG, o que é esperado, uma vez que a biodistribuição é uma propriedade particular de cada biomarcador de PET. Na comparação do grupo DA em relação ao grupo controle, os indivíduos com DA apresentaram diminuição da captação de 11C-pPIB nas regiões temporo-límbicas: amígdala e hipocampo (E = esquerdo) P = 0,006, amígdala e hipocampo (D = direito) P = 0,023; giro parahipocampal (E) P = 0,008 (D) P = 0,015; temporal superior (E) P = 0,012 (D) P = 0,015. No 18F-FDG, houve diminuição da captação no grupo DA comparado ao grupo controle nas seguintes regiões: córtex do cíngulo posterior (E) P = 0,028; pré-cuneus (E) P= 0,029; giro temporal médio (E) P = 0,039; giro temporal inferior (E) P = 0,044. Na comparação do grupo CCLa em relação ao grupo controle, os indivíduos com CCLa apresentaram diminuição da captação de 11C-pPIB na região do giro parahipocampal (E) P = 0,012. Na identificação visual, 100% das imagens PET 18F-FDG e 99% das imagens PET 11C-pPIB foram corretamente identificadas. Na análise visual e individual, foram observadas reduções na captação de 11CpPIB envolvendo a região temporal medial nos indivíduos com DA que não foi detectada pelo 18F-FDG. Isso poderia significar algum tipo de dissociação entre a perfusão e o metabolismo. Conclusão: Nossos achados sugerem que não há concordância diagnóstica e topográfica perfeita entre a imagem do metabolismo de glicose por PET com 18F-FDG e o padrão de perfusão cerebral usando o marcador PET 11C-PIB em certas estruturas cerebrais em idosos saudáveis, CCLa e pacientes com DA, na quantificação por SPM e na análise visual. Como um biomarcador duplo, a PET 11C-pPIB pode fornecer informações complementares sobre alterações fisiológicas no envelhecimento, e ajudar a elucidar e entender melhor a patologia das doenças relacionadas a memória / Introduction: Positron emission tomography (PET) allows in vivo evaluation of molecular targets in neurodegenerative diseases, such as Alzheimer´s Disease (AD). Beta-amyloid plaque deposition can be assessed by 11C-PIB PET while 18FFDG PET is used to assess cerebral glucose metabolism, which can be an indicator for neuronal injury and synaptic dysfunction. In addition, early cerebral uptake of PET-amyloid radiopharmaceuticals can determine regional cerebral blood flow. More studies correlating early-phase 11C-PIB (11C-pPIB) and 18F-FDG are still needed considering that blood flow and cerebral glucose metabolism are usually coupled at rest and during neuronal activations. The aim of this study is to evaluate topographic similarities and differences between cerebral perfusion images obtained with early 11C-PIB PET images and the metabolic images obtained with 18F-FDG PET. Methods: CAPEPesq: Nº1.454.598. Ninety-three subjects were allocated into three groups according to clinical diagnosis: Alzheimer\'s disease (AD, n=27); Mild Cognitive Impairment amnestic (aMCI, n=39); Elderly healthy control (n=27), they underwent T1-weighted MRI and PET/CT imaging. 18F-FDG PET/CT acquisition was performed 30 minutes after tracer injection and 11C-pPIB PET/CT was acquired immediately after the tracer injection and the first 10 minutes of the acquisition was considered in the analysis. PET images were corrected for partial volume effect and the images were spatially normalized using a custom anatomical template of the sample itself, for analysis by Statistical Parametric Mapping (SPM8). Visual and individual analysis were performed by two experient nuclear medicine physicians, blind in relation to the identification of the images, their respective radiopharmaceuticals and clinical diagnosis. They were asked to provide a diagnosis and to indicate their level of confidence on the basis of visual inspection of 18F-FDG and 11C-pPIB images, and also individual assessment of SPM t-maps (voxel-based analysis comparing a single subject of AD group to a cognitively normal control group). Results and Discussion: In the analysis by SPM, the 11C-pPIB showed lower cortical diffuse uptake than 18F-FDG. In the analysis between groups, there is a difference in 11CpPIB and 18F-FDG uptake, what is expected since biodistribution is a particular propriety of each PET tracer. The control group versus the AD group, individuals with AD presented a decreased 11C-pPIB uptake in the temporo-limbic regions: amygdala and hippocampal (L = left) P = 0.006; amygdala and hippocampal (R = right) P = 0.023; parahippocampal gyrus (L) P = 0.008 (R) P = 0.015; and superior temporal (L) P = 0.012 (R) P = 0.015. In the 18F-FDG, there was a decreased uptake in the AD group compared to the control group in the following regions: posterior cingulate cortex (L) P = 0.028; precuneus (L) P= 0.029; medial temporal gyrus (L) P = 0.039; and inferior temporal gyrus (L) P = 0.044. In the comparison of aMCI group versus the control group, individuals with aMCI presented a decreased 11C-pPIB uptake in the region: parahippocampal gyrus (L) P = 0.012. In the visual identification, 100% of 18F-FDG PET images and 99% of 11C-pPIB PET images were correctly recognized. In the visual and individual analysis, it was observed reductions in 11C-pPIB uptake involving medial temporal region in the AD subjects that was not detected by 18F-FDG.This could mean some kind of decoupling between perfusion and metabolism. Conclusion: Our findings suggest that there is no perfect diagnostic and topographical concordance between the imaging of 18F-FDG PET glucose and the cerebral perfusion pattern using the 11C-PIB PET marker in certain brain structures in healthy elderly, aMCI and patients suggestive of AD, quantification by SPM and visual analysis. As a double biomarker, 11C-PIB can provide complementary information on pathological aging of the brain, and it could help elucidate and better understand the pathology of memory-related diseases