In vivo método de imagen para distinguir la inflamación aguda y crónica

La inflamación es una respuesta biológica altamente regulado que participan en una variedad de enfermedades humanas, incluyendo la infección microbiana ^1, cicatrización de la herida ^{2, 3} la diabetes, el cáncer de ^{4, 5} cardiovasculares, neurodegenerativas ^{6, 7} y enfermedades autoinmunes. Inflamación de tejidos requiere la coordinación adecuada de diversas células inmunes con el fin de lograr la autorización patógeno, la reparación de tejidos, y la resolución de la enfermedad. Los neutrófilos y los macrófagos son mediadores inmunes clave de la inflamación del tejido. En la fase aguda de la inflamación, los neutrófilos son los primeros en responder a diversos estímulos nocivos y daños en los tejidos ^8. Los neutrófilos extravasación rápidamente de la circulación para el sitio de la lesión, donde las células inactivan los microbios invasores mediante la liberación de gránulos anti-microbianos y la fagocitosis. Durante la fagocitosis, neutrófilos fagocitan los microbios invasores en fagosomas, dentro de la cual las células producen niveles elevados de superóxidoide (O ₂ · ^-). Superóxido phagosomal es la fuente principal de muchas especies reactivas de oxígeno (ROS aguas abajo). Por ejemplo, se puede dismutado superóxido a peróxido de hidrógeno (H ₂ O ₂₎ por dismutación espontánea o por la superóxido dismutasa (SOD) ^{9, 10.} En los neutrófilos, la mieloperoxidasa (MPO) convierte más peróxido de hidrógeno a ácido hipocloroso antimicrobiana (HOCl) ^11. Como las respuestas inflamatorias siguen, los monocitos circulantes migran gradualmente en el sitio de la lesión y se diferencian en macrófagos maduros ^2, cuya función fagocítica ayudar a eliminar patógenos inactivados y restos celulares. Además, como un regulador clave en la última fase de la inflamación, los macrófagos promueve la reparación del tejido mediante la producción de citocinas antiinflamatorias y ¹² mediante la generación de ROS extracelular a un nivel inferior ^9. El ROS generado en esta etapa posterior a regular la remodelación de tejidos, formación de nuevos vasos, y reepithelialización ^13.

Fagocito NADPH oxidasa (Phox) es la fuente primaria de la producción de superóxido en neutrófilos y macrófagos ^9. Phox es un complejo multi-subunidad cuyo montaje es estrictamente regulados ^9. La holoenzima contiene varias subunidades reguladoras citosólicas (p67 ^phox, p47 ^phox, p40 ^phox y RAC) y una membrana heterodímero citocromo b ₅₅₈ (compuesto por subunidades CYBA y CYBB). Citocromo b ₅₅₈ es el núcleo de reacción dentro de la cual la subunidad CYBB (también conocido como p91 ^phox y NOX2) lleva a cabo la reacción en cadena redox primaria ^9. Curiosamente, sus lugares de concentración son diferentes entre los neutrófilos y los macrófagos. En los neutrófilos en reposo, el citocromo b ₅₅₈ es sobre todo presente en la membrana de los gránulos de almacenamiento intracelular ^14. Durante la fagocitosis, neutrófilos montar la holoenzymes en fagosomas ^9, donde también están presentes altos niveles de actividad de MPO. El neutrófilo Phox consume rápidamente oxígeno y ejerce su poder microbicida por la producción de ROS, un fenómeno denominado el estallido respiratorio ^11. En contraste, los macrófagos tienen un nivel más bajo de expresión de MPO y el citocromo b ₅₅₈ se encuentra principalmente en la membrana de plasma ^{15, 16.} Por lo tanto los neutrófilos producen altos niveles de superóxido para la actividad anti-microbiana, mientras que los macrófagos generan menos superóxido para las funciones de regulación ^15.

Dado que la inflamación es un intrincado proceso in vivo, los métodos de imagen no invasivas específicos para las diferentes fases de la inflamación serían permiten la evaluación cuantitativa y longitudinal de modelos de enfermedad. Uso de estudios mecanísticos, hemos demostrado previamente el uso de dos agentes quimioluminiscentes, luminol (5-amino-2 ,3-dihidro-1 ,4-ftalazinediona) y lucigenina (bis-N-metilacridinio nitrato), Para formación de imágenes no invasiva de las etapas agudas y tardías (crónica) de la inflamación, respectivamente ^17. Luminol permite la visualización de la actividad de MPO de neutrófilos en la fase aguda de la inflamación ^18-20, mientras que la bioluminiscencia lucigenina se puede utilizar para evaluar la actividad de los macrófagos en asociación con la fase tardía o la inflamación crónica ^17. En este manuscrito, se utilizaron dos modelos experimentales de inflamación (sc PMA y sc LPS) para demostrar estas técnicas de imagen.