Realce de la placa de aterosclerosis intracraneal como marcador de su riesgo clínico y actividad inflamatoria

Abstract

Introduction Intracranial atherosclerosis (ICAD) is a major cause of stroke worldwide. Patients affected by this condition are exposed to a very high risk of having future strokes, despite current preventive therapies. There is an unmet clinical need to develop prognostic markers to help stratify patients&#8217; risk, in order to advance towards personalized stroke prevention. Post-contrast intracranial atherosclerotic plaque enhancement on high-resolution magnetic resonance imaging (HR-MRI) is among the most promising imaging markers of a high-risk plaque, although its long-term prognostic value is yet to be clarified. Besides, it remains unclear whether post-contrast enhancement is related to the inflammatory activity within the intracranial atheromatous plaque. Objectives We aimed to (1) evaluate the capacity of intraplaque post-contrast enhancement to predict long-term risk of future stroke in symptomatic and asymptomatic subjects with ICAD, and (2) to analyze whether plaque and wall post-contrast enhancement is related to the distribution of circulating monocyte populations, specifically focusing on the proportion of monocytes expressing CCR5 receptor, which allows them penetrate into the atheromatous lesions. Methodology We designed two prospective, longitudinal, artery wall HR-MRI &#8211; based studies including symptomatic ICAD patients and asymptomatic subjects with ICAD. The first one was multi-centric and analyzed whether the HR-MRI features of ICAD plaques, including intraplaque post-contrast enhancement ratio, predicted the long-term risk of future strokes, using Cox regression model and Kaplan Meier survival analyses. The second investigation combined HR-MRI with flow cytometry performed on fresh blood samples extracted from symptomatic and asymptomatic participants on the same morning when MRI was performed. Symptomatic patients underwent a repeated protocol three months after the first one. Study subjects were classified according to the presence of enhancement in the following groups: no enhancement, arterial wall enhancement, and plaque enhancement. Flow cytometry was performed right away to identify monocyte populations Mon1, Mon2 and Mon3, using the following receptor markers CD14, CD16, HLA-DR, CCR2 and CCR5. Results The first investigation included 48 symptomatic ICAD patients and 13 asymptomatic subjects with intracranial stenoses. During a follow-up period of 56.3 ± 16.9 months, 11 major cerebrovascular events occurred (seven ischemic strokes, two hemorrhagic strokes, two confirmed transient ischemic attacks). An intraplaque enhancement ratio > 1.77 (Hazard Ratio) HR, 3.632; 95% confidence interval (CI) (1.082-12.101) and brain microbleeds (HR 5.244; 95% CI, 1.476-18.629), emerged as independent predictors of future stroke risk. Survival analysis showed that proportion of patients free of future events was lower with a higher enhancement ratio (log-rank p < 0.05) The second investigation included 12 symptomatic ICAD patients and 34 asymptomatic individuals with a very high vascular risk. All symptomatic patients and 53% of asymptomatic subjects showed intracranial plaque and/or arterial wall post-contrast enhancement. Symptomatic patients showed a higher proportion of Mon2 and Mon3 expressing CCR5 receptor than asymptomatic subjects. Among asymptomatic individuals, a higher proportion of Mon3 CCR5+ was observed in those showing intraplaque or wall enhancement. In general, study participants with intraplaque or wall enhancement had a higher proportion of Mon3 CCR5+ than those with no enhancement. Finally, a significant correlation was found between Mon3 CCR5+ proportion and the number of intracranial arteries showing wall enhancement. Conclusion Intracranial plaque post-contrast enhancement is a predictor of a higher risk for future strokes in the long-term. If further validated by future studies, this imaging marker could have clinical applicability discriminating higher risk ICAD patients. Intracranial plaque and wall post-contrast enhancement is associated with a higher proportion of monocytes expressing CCR5 receptor in ICAD symptomatic patients and asymptomatic subjects. These findings suggest that post-contrast enhancement might reflect the inflammatory activity within intracranial atheromatous lesions, from the early stages (wall enhancement) to the advanced phases (plaque enhancement).

Introducción Los pacientes con aterosclerosis intracraneal tienen un riesgo elevado de recurrencia clínica tras sufrir el primer ictus. Es necesario disponer de mejores marcadores para identificar a los pacientes de mayor riesgo, y así avanzar hacia una mejor prevención. El realce post-contraste de la placa aterosclerótica intracraneal en resonancia magnética (RM) de alta resolución es uno de los marcadores de imagen más prometedores, aunque se desconoce si tiene capacidad de predecir el riesgo de nuevos ictus a largo plazo. Por otra parte, es necesario aclarar si el realce post-contraste de las placas intracraneales está relacionado con su actividad inflamatoria.

Objetivos (1) Determinar si el realce post-contraste en la placa intracraneal es predictor a largo plazo de nuevos eventos cerebrales en sujetos sintomáticos y asintomáticos con aterosclerosis intracraneal, y (2) analizar si el realce post-contraste de la pared y de la placa intracraneal está relacionado con la distribución de las poblaciones monocitarias, centrándonos en aquellas que expresan el receptor CCR5 positivo, necesario para penetrar en las lesiones ateromatosas.

Metodología Se realizaron dos estudios prospectivos basados en RM 3T de pared arterial con sujetos sintomáticos y asintomáticos con aterosclerosis intracraneal . El primero fue multicéntrico y evaluó si las características de la placa, entre ellas la ratio de realce post-contraste, estaban asociadas a futuros ictus a largo plazo, mediante análisis de supervivencia de regresión múltiple de Cox y curvas de Kaplan Meier. En el segundo, la RM de pared se combinó con extracción de muestras sanguíneas en el momento de inclusión en sujetos sintomáticos y asintomáticos, repitiéndose a los 3 meses en los primeros. En función del realce post-contraste se clasificó a los sujetos en los grupos: no realce, realce de pared y realce de placa. Mediante citometría de flujo se identificaron las poblaciones monocitarias (Mon) que fueron clasificadas en Mon1, Mon2 y Mon3 utilizando marcadores CD14, CD16, HLA-DR, CCR2 y CCR5.

Resultados En el primer estudio se incluyeron 48 sujetos sintomáticos y 13 asintomáticos. Se realizó un seguimiento durante 56,3 ± 16,9 meses en el que 11 pacientes sufrieron nuevos eventos cerebrales. Se observó que la ratio de realce post-contraste > 1,77 (Hazard Ratio) HR, 3,632; intervalo de confianza (IC) del 95%, 1,082-12,101) y las microhemorragias cerebrales (HR, 5,244; IC del 95%, 1,476-18,629) son predictores independiente de futuros ictus. Los sujetos con una ratio de realce post-contraste superior a 1,77 mostraron una menor supervivencia libre de eventos cerebrales (log-rank p <0,05). En el segundo estudio se incluyeron 12 sujetos sintomáticos y 34 asintomáticos. El porcentaje de Mon2 y Mon3 con CCR5 positivo fue mayor en pacientes sintomáticos (todos presentaban realce post-contraste) y se observó un mayor porcentaje de Mon3 CCR5 positivo en los sujetos asintomáticos con realce en la placa y/o pared arterial, respecto a los que no mostraron realce. Los sujetos con realce post-contraste intracraneal en placa y/o pared presentaron una mayor proporción de Mon3 expresando el receptor CCR5. Además, observamos una correlación significativa entre número de arterias con realce en la pared arterial y proporción de Mon3 CCR5 positivo.

Conclusiones El realce post-contraste en RM de pared arterial intracraneal predice el riesgo de futuros ictus a largo plazo en sujetos con aterosclerosis intracraneal. El realce puede ser un buen marcador para estratificar el riesgo de recurrencia, aunque son necesarios más estudios. La presencia de realce post-contraste en la placa y en la pared arterial intracraneal se asocia con una mayor proporción de monocitos que expresan el receptor CCR5 positivo. Los resultados sugieren que el realce post-contraste traduce una mayor actividad inflamatoria de las lesiones de aterosclerosis intracraneal, tanto en fase inicial (realce de pared), como avanzada (realce de placa).