Háttér: A metabolikus szindróma (MetS) és komponensei széleskörű következményekkel járnak, amelyek közül több a központi idegrendszert és a muszkuloszkeletális rendszert érinti. Mivel egyre több irodalmi adat utal arra, hogy a metabolikus betegségek jelentős agyi és perifériás mikrovaszkuláris károsodásokhoz vezetnek, rendkívüli igény van olyan érzékeny képalkotó eljárások bevezetésére, melyek kiválóan alkalmasak az anyagcserezavarok talaján kialakuló elváltozások korai diagnosztizálására, még a manifeszt klinikai tünetek megjelenése előtt. Célkitűzések: Ebben a tanulmányban először 2-es típusú diabetes mellitusban (T2DM) szenvedő és obez betegek regionális 2-fluoro-2-dezoxi-D-glükóz ([18F]FDG) agyi metabolikus mintázatát vizsgáltuk és hasonlítottuk össze, majd kerestük az összefüggést ezen metabolikus mintázatok és különböző, metabolikus státuszt meghatározó laboratóriumi paraméterek, a metilén-tetrahidrofolát reduktáz (MTHFR) gén C677T polimorfizmus jelenléte, illetve a szérum homocisztein (Hcys) szintek között. Célunk volt továbbá a regionális agyi perfúziós változások megjelenéséhez hozzájáruló független tényezők azonosítása a két betegcsoportban a már eddig ismerteken kívül. Végül, a perifériás mikrocirkuláció megítélésére vizsgáltuk a betegek alsó végtagi [99mTc]hexametil-propilén-amin-oxim ([99mTc]HMPAO) felvételét. Anyagok és módszerek: A prospektív agyvizsgálatok első, második és harmadik részébe, valamint az agyi perfúziós és az alsó végtagi perfúziót vizsgáló tanulmányba ötvenegy-ötvenegy-ötvenegy-negyvenhárom és ötvenhét T2DM-ban szenvedő, valamint negyvenöt-negyvenöt-negyvennyolc-huszonhat és negyvenhat nem diabeteses, obez páciens került bevonásra. Éhomi és pre-PET glükózértékeket, különböző, metabolikus státuszt jellemző laboratóriumi paramétereket és Hcys szinteket határoztunk meg, valamint MTHFR genotipizálást is végeztünk. A perifériás idegdiszfunkció megítélésére aktuális érzékelési küszöböt (CPT) mértünk neurométer segítségével (NM-01/CPT; MSB-MET Ltd., Hungary). Az agyi metabolizmus leképezésére konvencionális agyi protokoll szerint [18F]FDG PET/CT vizsgálatot végeztünk (AnyScan, Mediso, Hungary). Az agyatlasz technika alkalmazásához 48 T2DM és 30 obez beteg esetén kiegészítő T1-súlyozott MR felvételek készültek (Achieva 3.0T (TX)-DS, Philips). T1 regisztrációt követően az agyi metabolizmust megítélő [18F]FDG PET/CT felvételeket az MNI152 atlasztérbe transzferáltuk, majd az SPM-alapú, pre-PET glükózértékekre korrigált agyi metabolizmus csoportösszehasonlítására, Hcys szintekkel és MTHFR C677T polimorfizmus jelenlétével összefüggő agyi metabolizmus vizsgálatára, illetve laboratóriumi paraméterekkel történő korrelációanalízisre használtuk fel. Az agyi perfúzió [99mTc]HMPAO SPECT leképezése két detektoros gamma kamerával, LEHR, párhuzamos furatú kollimátor (Mediso, Hungary) alkalmazásával történt 709±42 MBq [99mTc]HMPAO iv. injektálását követően . A SPECT és az MRI képeket koregisztráltuk és az MNI152 atlasztérbe transzferáltuk, majd a következő standard VOI-kat (volume of interest) helyeztük fel: frontális lebeny, parietális lebeny, temporális lebeny, occipitális lebeny, limbikus régió, cingula régió, inzula, bazális ganglionok, nagyagy, limbikus rendszer és agytörzs. A perfúziós vizsgálatok részeként alsó végtagi [99mTc]HMPAO SPECT/CT felvételeket készítettünk az alsó végtagok tracerfelvételének (standard felvételi érték/SUVpeak) megítélésére további radiofarmakon injektálása nélkül. Eredmények: Pre-PET glükózfüggő hypometabolizmust találtunk a precuneus régiójában T2DM-ben az obez betegcsoporthoz képest. Voxelalapú korrelációanalízis során szignifikáns negatív korrelációt detektáltunk a következő agyi régiók metabolizmusa és a pre-PET glükózértékek között diabetesben: precuneus, bal gyrus orbitális hátsó része, jobb sulcus calcarinus környéki kéreg (jobb calcarine kortex), gyrus frontális inferior jobb orbitális felszíne, míg az obez csoportban csak a jobb pericentrális operculum Rolandi mutatott pre-PET glükózérzékenységet. Hcys szintekkel és MTHFR C677T polimorfizmus jelenlétével összefüggésbe hozható csökkent agyi metabolikus aktivitást mutató agyterületeket is detektáltunk. Kimutattuk, hogy a diabetes jelenléte független és szignifikáns (normalizált) perfúziót befolyásoló tényező az inzula régiójában. Egyéb, (normalizált) perfúziót befolyásoló független faktornak bizonyult az életkor az inzulában és a limbikus régióban, valamint a BMI az agytörzsben. Végül, a diabeteses csoportban szignifikánsan alacsonyabb alsó végtagi SUV értékeket mértünk az obezekhez képest. Megállapítottuk, hogy a surális izom radiofarmakon-felvételét a következő négy faktor befolyásolja: BMI, életkor, HbA1c és a szérumglükóz. Konklúzió: Tudomásunk szerint ez az első olyan vizsgálat, mely az agyi metabolizmus pre-PET glükózszinttel korrigált összehasonlító elemzését végezte T2DM és obez betegcsoportokban. Továbbá, glükózszenzitív regionális metabolikus eltéréseket kerestünk a két csoportban külön-külön. Elsőként mutattunk ki BMI-vel összefüggő agyi perfúziós eltérést. Az inzula területén különbséget találtunk a két betegcsoport perfúzióját illetően. Ezek az eredmények jelentősek lehetnek az anyagcserebetegségekben előforduló kognitív károsodás kialakulásának megértésében. Feltételezzük, hogy az alsó végtagi izmok [99mTc]HMPAO felvétele összefügg a mikrokeringéssel, ezért a kvantitatív [99mTc]HMPAO SPECT/CT szenzitív módszer lehet az alsó végtagokban kialakuló mikrovaszkuláris elváltozások tanulmányozásában.

Background: Metabolic syndrome and its individual components lead to wide-ranging consequences, many of which affect the central nervous system and the musculoskeletal system. Since rising evidence suggests that metabolic diseases lead to significant cerebral and peripheral microvascular impairments, there is an urgent need for the introduction of sensitive imaging methods that excel in the early diagnostic assessment of alterations developed based on metabolic disturbances even before apparent clinical signs are present. Aims: In this study, we first examined and compared the 2-fluoro-2-deoxy-D-glucose ([18F]FDG) regional brain metabolic pattern of participants with type 2 diabetes mellitus (T2DM) and non-DM obese individuals, then the relationship between these metabolic patterns and different metabolic laboratory parameters, the presence of methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) gene C677T polymorphism as well as serum homocysteine (Hcys) levels was estimated as well. Further, we also aimed at identifying independent factors that contribute to the appearance of regional brain perfusion changes besides those that are already known. Finally, [99mTc]hexamethylpropylene amine oxime ([99mTc]HMPAO) uptake of the lower extremities of the subjects was assessed to evaluate peripheral microcirculation. Methods: Fifty-one, fifty-one, fifty-one, forty-three, and fifty-seven patients with T2DM, and forty-five, forty-five, forty-eight, twenty-six, and forty-six non-DM obese participants were involved in the first, second and third part of the brain metabolism study, the brain perfusion, and the lower limb perfusion studies, respectively. Fasting serum glucose, pre-PET glucose levels, different laboratory parameters characterising metabolic status and Hcys levels were determined. MTHFR genotyping was also performed. Measurement of current perception threshold (CPT) values applying neurometer (NM-01/CPT) was used to evaluate peripheral nerve dysfunction. All participants had [18F]FDG-PET/CT examinations to evaluate brain metabolism applying AnyScan PET/CT (Mediso, Hungary). In case of 48 T2DM and 30 non-DM obese patients T1-weighted 3D brain resting state functional MRI was obtained for brain mapping by a Philips Achieva 3T scanner. [18F]FDG PET/CT scans were transformed to MNI152 brain map after T1 registration and used for SPM-based group comparison of brain metabolism corrected for pre-PET glucose, for the investigation of Hcys and MTHFR C677T polymorphism-related brain metabolism and correlation analysis with laboratory parameters. Then, patients underwent [99mTc]HMPAO brain perfusion SPECT imaging applying AnyScan S Flex dual-head gamma camera (Mediso, Hungary) after the iv. injection of 709±42 MBq [99mTc]HMPAO. Since the SPECT and MRI images were co-registered and transformed to the MNI152 atlas space, data of the following standard VOIs (volume of interest) could be obtained: frontal lobe, parietal lobe, temporal lobe, occipital lobe, limbic region, cingulate, insula, basal ganglia, cerebrum, limbic system and brain stem. As part of brain perfusion studies, [99mTc]HMPAO SPECT/CT examinations of the legs were performed to evaluate the radiopharmaceutical accumulation (SUV/standardised uptake value) of the lower limbs. Results: Pre-PET glucose level dependent hypometabolism was detected in the precuneus in T2DM individuals compared to the non-DM obese participants. Voxel-based correlation analysis showed significant negative correlation of the metabolism in the following brain regions with pre-PET glucose in diabetes: precuneus, left posterior orbital gyrus, right calcarine cortex and right orbital part of the inferior frontal gyrus; whilst in the obese group only the right Rolandic (pericentral) operculum proved to be sensitive to pre-PET glucose level. Brain regions with decreased metabolism associated with Hcys and MTHFR C677T polymorphism were also detected. We pointed out that the presence of diabetes was an independent significant predictor of normalized regional brain perfusion only in the insula. Independent predictors of normalized regional brain perfusion were also depicted: age in the insula and in the limbic region, and BMI in the brain stem. Finally, in the diabetic group significantly lower leg SUV values were detected compared to the non-DM obese group. BMI, age, HbA1c, and glucose level proved to be significant predictors of sural muscle tracer uptake. Conclusions: To our knowledge, this is the first study to perform pre-PET glucose level corrected comparative analysis of brain metabolism in T2DM and obesity. We also examined the pre-PET glucose level dependency of regional cerebral metabolism in the two groups separately. BMI appeared to be a novel factor affecting brain perfusion. In one specific region, the insula, we detected a difference between the obese and the diabetic group. These findings may be significant in the understanding of the development of cognitive impairment in metabolic diseases. We assume that [99mTc]HMPAO uptake of leg muscles is associated with microcirculation, so quantitative [99mTc]HMPAO SPECT/CT might be a sensitive method for the evaluation of lower limb microvascular alterations.