הדמיית טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים למדידת Vivo של תוכן מיאלין במודל עכברוש Lysolecithin של טרשת נפוצה
Summary
פרוטוקול זה יש את המטרה של ניטור שינויים vivo myelin (demyelination ו remyelination) על ידי טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) הדמיה במודל של בעלי חיים של טרשת נפוצה.
Abstract
טרשת נפוצה (MS) היא מחלה נוירו-אינפלציה עם ניוון אקסונלי ונוירוני מתרחב ו demyelination במערכת העצבים המרכזית, המוביל תפקוד לקוי מוטורי, נכות נפשית, פגיעה קוגניטיבית במהלך התקדמות MS. טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) היא טכניקת הדמיה המסוגלת לכמת שינויים תאיים ומולקולריים של vivo.
מכשירי רדיו עם זיקה למיאלין שלם יכולים לשמש להדמיית vivo של שינויי תוכן מיאלין לאורך זמן. ניתן לזהות עלייה או ירידה בתוכן מיאלין, מה זה אומר טכניקת הדמיה זו יכולה לזהות demyelination ותהליכי remyelination של מערכת העצבים המרכזית. בפרוטוקול זה אנו מדגימים כיצד להשתמש בהדמיית PET כדי לזהות שינויים מיאלין במודל החולדה lysolecithin, שהוא מודל של נגע demyelination מוקד (המושרה על ידי הזרקה סטראוטקטית) (כלומר, מודל של מחלת טרשת נפוצה). 11 ,11 C-PIB PET הדמיה בוצעה בבסיס, ו 1 שבוע ו 4 שבועות לאחר הזרקה סטראוטקסית של lysolecithin 1% בסטריאטום הנכון (4 μL) ו כפיס המוח קורפוס (3 μL) של המוח אשרור, המאפשר כימות של demyelination המוקד (אתר הזרקה לאחר 1 שבוע) ואת תהליך remyelination (אתר הזרקה ב 4 שבועות).
הדמיית מיאלין PET הוא כלי מעניין לניטור שינויים vivo בתוכן מיאלין אשר יכול להיות שימושי לניטור התקדמות המחלה demyelinating ותגובה טיפולית.
Introduction
טרשת נפוצה (MS) היא מחלה נוירו-אינפלציה המשפיעה על מערכת העצבים המרכזית, המאופיינת בדלקת, דמילינקציה ואובדן אקסון1. הפרוגנוזה של מחלה זו משתנה גם עם התקדמות בטיפול, והיא אחת הסיבות הנפוצות ביותר לגירעונות נוירולוגיים אצל צעירים1. האבחנה של טרשת נפוצה מבוססת על הקריטריונים של ביטוי קליני והדמיה של נגעים אופייניים על ידי הדמיית תהודה מגנטית (MRI)2,3.
טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) יכול להיות כלי שימושי עבור ניטור vivo של התקדמות MS ואפקטים טיפוליים. תרכובת פיטסבורג B radiotracer (PIB) שכותרתו פחמן-11(11C-PIB) נמצא בשימוש נרחב כדי לכמת לוחות עמילואיד β; עם זאת, בעשור האחרון, זה נחקר כדי לכמת תוכן myelin ולהראות demyelination דינמי remyelination4,5,6.
עוקבי PET עמילואיד שונים(11C-PIB, 18F-florbetaben,18F-florbetapir, 18 F-flutemetamol)ניתן להשתמש כדי לכמת מיאלין ולספק מידע חשוב על התקדמות המחלה ותגובה טיפולית, המאפשר זיהוי של demyelination ותהליכי remyelination, ללא הפרעה של neuroinflammation, אשר יכול להתרחש עם תמונות תהודה מגנטית קונבנציונלית (MRI)7. עמילואיד PET הדמיה הראה ספיגת מעקב ירד בחולי טרשת נפוצה פעילים לעומת חולים שאינם פעילים אשר יכול להיות מוסבר על ידי נזק חומר לבן מוקדם בחולים הפעילים8. ספיגת מעקב עמילואיד התחתון היה קשור גם עם ירידה קוגניטיבית במחקר מעקב, מראה טכניקה זו להיות כלי רב ערך לחקר הפתופיזיולוגיה של המחלה ותוצאות קליניות9.
מודל החולדה lysolecithin (LPC) הוא מודל כימי המושרה של טרשת נפוצה, שבו רעלן מוזרק, LPC, גורם לתגובה גבוהה של מקרופאגים שתוצאתו דלקת מוגברת, וכתוצאה מכך, demyelination10,11. demyelination הוא התהפך במהירות, בתוך כ 4 שבועות, מה שהופך את זה מודל טוב להערכת demyelination ותהליכי remyelination מכרסמים. מודל זה כבר הוערך באמצעות הדמיית PET, עם תוצאות טובות ומתאם עם מאמרים שלאחר המוות12.
כאן אנו מציגים את הפרוטוקול להדמיית PET מיאלין עם 11C-PIB במודל עכברוש lysolecithin, מראה טכניקת הדמיה זו להיות כלי שימושי למדידת vivo של תוכן מיאלין.
Protocol
Representative Results
Discussion
היתרון הגדול ביותר של שימוש במודל lysolecithin ללמוד טרשת נפוצה הוא ציר הזמן המהיר עבור demyelination (כשבוע) ו remyelination (כ 4 שבועות) להתרחש14. מודל זה יכול גם להיות המושרה בעכברים15, עם זאת, אינדוקציה בחולדות הוא יתרון יותר עבור הדמיה PET vivo בשל הגודל הגדול יותר של מוח החולדה בה…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ציוד קוביית β (Molecubes NV, בלגיה) נתמך על ידי קרן המחקר סאו פאולו, FAPESP – ברזיל (#2018/15167-1). ל-LES מלגת סטודנט לתואר שלישי מ-FAPESP – ברזיל (#2019/15654-2).
Materials
| Analytical Balance | Marte | AUWZZOD | max: 220 g- min: 1 mg |
| Anestesia vaporizer | Nanitech | 15800 | |
| Beta-cube | Molecubes | ||
| Bulldog clamp | Stoelting | 5212043P | |
| clorexidine | Rioquimica | 0.5%/100 mL | |
| Cotton swabs | johnson e johnson | ||
| Dose calibrator | Capintech | ||
| Drill | Kinzo powertools | 352901 | Model Q0M-DC3C |
| Eppendorf tube | Eppendorf | 30125150 | 1.5 mL |
| Eye lubricant | ADVFARMA | 30049099 | vaseline 15 g (pharmaceutical purity) |
| Fine forceps | Stoelting | 52102-38P | |
| Gloves | Descarpack | 212101 | 6.5 size |
| Heating pad | Softhear | ||
| Injection Syringe | Hamilton | 80314 | 10µ, 32ga, model 701 |
| Insuline syringe | BD | 328328 | 1 mL insulin syringes with needle |
| Isoflurane | Cristália | 410525 | 100 mL , concentration 1 mL/1 mL |
| Ketoprofen or other analgesic | Sanofi | 100 mg/2 mL | |
| lidocaine | Hipolabor | 1.1343.0102.001-5 | 2%/20mL |
| L-α-Lysophosphatidylcholine from egg yolk | Sigma-aldrich | L-4129 | 25 mg – ≥99%, Type I, powder |
| Needle holder | Stoelting | 5212290P | |
| Oxygen | White Martins | 7782-44-7 | Compressed gas |
| PMOD software | PMOD technologies | Version 4.1 | module fuse it |
| Rat anesthesia mask | KOPF | Model 906 | |
| Saline | Farmace | 0543325/ 14-8 | 0.9% sodium chloride for injection, 10 mL |
| Scapel blades | Stoelting | 52173-10 | |
| Scapel handles | Stoelting | 52171P | |
| Scissor | Stoelting | 52136-50P | |
| Semi-analytical Balance | Quimis | BK-3000 | max:3,100 g; min:0.2 g |
| shaver | Mega profissional | AT200 model | |
| Stereotactic Apparatus | KOPF | Nodel 900 | |
| Universal holder with needle support | KOPF | Model 1772-F1 | Hamilton support for 5 and 10 µL |
References
- Oh, J., Vidal-Jordana, A., Montalban, X. Multiple sclerosis: clinical aspects. Current Opinion in Neurology. 31 (6), 752-759 (2018).
- Sand, I. K. Classification, diagnosis, and differential diagnosis of multiple sclerosis. Current Opinion in Neurology. 28 (3), 193-205 (2015).
- Thompson, A. J., et al. Diagnosis of multiple sclerosis: 2017 revisions of the McDonald criteria. Lancet Neurology. 17 (2), 162-173 (2018).
- Veronese, M., et al. Quantification of C-11 PIB PET for imaging myelin in the human brain: a test-retest reproducibility study in high-resolution research tomography. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 35 (11), 1771-1782 (2015).
- Carvalho, R. H. F., et al. C-11 PIB PET imaging can detect white and grey matter demyelination in a non-human primate model of progressive multiple sclerosis. Multiple Sclerosis and Related Disorders. 35, 108-115 (2019).
- Stankoff, B., et al. Imaging central nervous system myelin by positron emission tomography in multiple sclerosis using [methyl-(1)(1)C]-2-(4′-methylaminophenyl)- 6-hydroxybenzothiazole. Annals of Neurology. 69 (4), 673-680 (2011).
- Faria, D. D. Myelin positron emission tomography (PET) imaging in multiple sclerosis. Neural Regeneration Research. 15 (10), 1842-1843 (2020).
- Pietroboni, A. M., et al. Amyloid PET as a marker of normal-appearing white matter early damage in multiple sclerosis: correlation with CSF -amyloid levels and brain volumes. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46 (2), 280-287 (2019).
- Pytel, V., et al. Amyloid PET findings in multiple sclerosis are associated with cognitive decline at 18 months. Multiple Sclerosis and Related Disorders. 39, (2020).
- Faria, D. d. P., et al. PET imaging of glucose metabolism, neuroinflammation and demyelination in the lysolecithin rat model for multiple sclerosis. Multiple Sclerosis Journal. 20 (11), 1443-1452 (2014).
- Rinaldi, M., et al. Galectin-1 circumvents lysolecithin-induced demyelination through the modulation of microglial polarization/phagocytosis and oligodendroglial differentiation. Neurobiology of Disease. 96, 127-143 (2016).
- Faria, D. d. P., et al. PET imaging of focal demyelination and remyelination in a rat model of multiple sclerosis comparison of [C-11]MeDAS, [C-11]CIC and [C-11]PIB. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 41 (5), 995-1003 (2014).
- Faria, D. d. P., et al. PET imaging of focal demyelination and remyelination in a rat model of multiple sclerosis: comparison of [11C]MeDAS, [11C]CIC and [11C]PIB. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 41 (5), 995-1003 (2014).
- vander Star, B. J., et al. In Vitro and In Vivo Models of Multiple Sclerosis. CNS & Neurological Disorders-Drug Targets. 11 (5), 570-588 (2012).
- Najm, F. J., et al. Drug-based modulation of endogenous stem cells promotes functional remyelination in vivo. Nature. 522 (7555), 216 (2015).
