• 13C
• glicolisi
• Imaging spettroscopico
• Iperpolarizzazione
• MRI
• piruvato

Nell’ambito di questo lavoro di tesi è state valutato l’impiego di [1-13C] piruvato e [1-13C] iperpolarizzati e la spettroscopia di risonanza magnetica per lo studio non invasivo del metabolismo cardiaco in un modello porcino. Al fine di garantire un adeguato rapporto segnale rumore ed una sufficiente sensibilità della metodica sono stati messi a punto ed ottimizzati i parametri chimico fisici del processo di iperpolarizzazione e le metodiche di acquisizione del segnale spettroscopico impiegando uno scanner clinico a 3T ed un sistema di iperpolarizzazione dinamica nucleare. La somministrazione sistemica di acetato e piruvato arricchiti con [13C] iperpolarizzati si è dimostrata sicura, in termini di induzione di effetti farmacodinamici, ed ha consentito la valutazione dinamica del metabolismo cardiaco in vivo in modo non invasivo nel maiale da esperimento. E’ stato misurata la conversione enzimatica dei substrati iniettati nei sottoprodotti; sono state fornite le mappe 3D di distribuzione spaziale cardiache e le curve dinamiche di conversione per le regioni cardiache. In particolare, è stata fornita una stima semi-quantitativa delle costanti cinetiche di conversione del substrato nei vari metaboliti. I metodi di analisi metabolica sono stati applicati in un modello di stress inotropo nel maiale, evidenziando una buona correlazione tra la le stima delle costanti apparenti di conversione e lo stato fisiologico del miocardio. La mappatura metabolica della distribuzione spaziale dei metaboliti identificati globalmente nel cuore di maiale è stata effettuata mediante studi di Chemical Shift Imaging con [1-13C]piruvato o [1-13C]acetato: sono state prodotte mappe di distribuzione spaziale del segnale spettroscopico dei metaboliti prodotti nel miocardio sano e in un modello d ischemia transitoria. Con questo approccio, è stata dimostrata la capacità di studiare in un modello di ricerca pre-clinica traslazionale la potenzialità della tecnica di spettroscopia di substrati iperpolarizzati, per la valutazione non invasiva della cinetica enzimatica e biochimica in vivo. I protocolli sperimentali e le metodologie messe a punto durante il percorso di specializzazione rappresentare un punto di partenza per l'applicazione di questa tecnologia, non solo nella diagnostica ad immagini cardiologica, ma anche per la caratterizzazione di modelli fisiopatologici in altri ambiti, come la valutazione metabolica del microambiante tumorale, e lo studio delle proprietà farmacologiche di nuovi composti che agiscano su uno specifico pathway enzimatico.