In vivo metodo di imaging per distinguere infiammazione acuta e cronica

Infiammazione è una risposta biologica altamente regolato coinvolti in una varietà di malattie umane, comprese infezione microbica ^1, guarigione delle ferite ^{2, 3} diabete, cancro ^{4, 5} cardiovascolari, neurodegenerative ^{6, 7} e malattie autoimmuni. Infiammazione dei tessuti richiede un buon coordinamento delle varie cellule immunitarie al fine di ottenere l'autorizzazione patogeno, la riparazione dei tessuti, e risoluzione malattia. Neutrofili e macrofagi sono importanti mediatori immunitari di infiammazione dei tessuti. Nella fase acuta di infiammazione, i neutrofili sono i primi soccorritori a diversi stimoli nocivi e danni ai tessuti ^8. I neutrofili stravaso rapidamente dalla circolazione al sito della lesione, dove le cellule inattivano i microbi invasori rilasciando granuli anti-microbiche e fagocitosi. Durante la fagocitosi, neutrofili fagocitare i microbi invasori in fagosomi, entro il quale le cellule producono alti livelli di superoxide (O ₂ · ^-). Superossido phagosomal è la fonte primaria di molte specie reattive dell'ossigeno (ROS a valle). Per esempio, può essere dismutated superossido in perossido di idrogeno (H ₂ O ₂₎ mediante dismutazione spontanea o da superossido dismutasi (SOD) ^{9, 10.} In neutrofili, la mieloperossidasi (MPO) converte ulteriormente il perossido di idrogeno in acido ipocloroso antimicrobica (HOCl) ^11. Mentre le risposte infiammatorie continuano, monociti circolanti gradualmente migrano nel sito di lesione e di differenziarsi in macrofagi maturi ^2, la cui funzione fagocitaria contribuire a rimuovere gli agenti patogeni inattivati ​​e detriti cellulari. Inoltre, come un regolatore chiave nella fase successiva di infiammazione, macrofagi promuove la riparazione tissutale producendo citochine antinfiammatorie ¹² e generando extracellulare ROS a un livello inferiore ^9. Il ROS generato in questa fase successiva regolano il rimodellamento tissutale, formazione di nuovi vasi, e reepitheliazazione ^13.

Fagociti NADPH ossidasi (Phox) è la principale fonte di produzione di superossido in entrambi i neutrofili e macrofagi ^9. Phox è un complesso multi-subunità cui assemblaggio è strettamente regolata ^9. Il oloenzima contiene diverse subunità regolatorie citosoliche (p67 ^phox, p47 ^phox, p40 ^phox e RAC) e una legata alla membrana eterodimero citocromo b ₅₅₈ (costituiti da subunità CYBA e CYBB). Citocromo b ₅₅₈ è il nucleo di reazione entro il quale la subunità CYBB (noto anche come p91 ^phox e NOX2) esegue la reazione primaria catena redox ^9. È interessante notare, i suoi siti di assemblaggio sono differenti tra neutrofili e macrofagi. In neutrofili riposo, citocromo b ₅₅₈ è presente soprattutto nella membrana dei granuli intracellulari di stoccaggio ^14. Durante la fagocitosi, neutrofili assemblano il holoenzymes phagosomes a ^9, dove sono presenti anche alti livelli di attività MPO. Il neutrofili Phox consuma rapidamente l'ossigeno ed esercita il suo potere microbicida per la produzione di ROS, un fenomeno chiamato il burst respiratorio ^11. In contrasto, i macrofagi hanno un livello di espressione MPO e citocromo b ₅₅₈ si trova soprattutto nella membrana plasmatica ^{15, 16.} Così neutrofili producono alti livelli di superossido per attività anti-microbica, mentre i macrofagi producono meno superossido per funzioni di regolamentazione ^15.

Dal momento che l'infiammazione è un processo complicato in vivo, metodi di imaging non invasive specifiche per le diverse fasi di infiammazione sarebbero consentono la valutazione quantitativa e longitudinale modelli di malattia. Utilizzando studi meccanicistici, abbiamo precedentemente dimostrato l'utilizzo di due agenti chemiluminescenti, luminol (5-ammino-2 ,3-diidro-1 ,4-phthalazinedione) e lucigenina (bis-N-metilacridinio nitrato), Per l'imaging non invasivo (cronica) fasi acute e tardive di infiammazione, rispettivamente ^17. Luminol permette la visualizzazione dei neutrofili attività MPO nella fase acuta dell'infiammazione ^18-20, mentre lucigenina bioluminescenza può essere utilizzato per valutare l'attività dei macrofagi in associazione con fase tardiva o infiammazione cronica ^17. In questo manoscritto, abbiamo utilizzato due modelli sperimentali di infiammazione (sc PMA e sc LPS) per dimostrare queste tecniche di imaging.