In vivo beeldvorming methode om acute en chronische ontsteking Onderscheid

Ontsteking is een sterk gereguleerd biologische respons bij een verscheidenheid van menselijke ziekten, met inbegrip van microbiële infectie ^1, wondgenezing ^{2, 3} diabetes, kanker ^{4, 5} cardiovasculaire, neurodegeneratieve ^{6, 7} en auto-immuunziekten. Weefselontsteking vereist een goede coördinatie van de verschillende immuuncellen om pathogeen klaring, weefselherstel, en de resolutie van de ziekte te bereiken. Neutrofielen en macrofagen zijn belangrijke immuun mediatoren van weefselontsteking. In de acute fase van ontsteking, neutrofielen eerste responders verschillende schadelijke stimuli en weefselschade ^8. De neutrofielen snel extravasatie van verkeer naar de plaats van verwonding, waar de cellen inactiveren microben door het vrijgeven antimicrobiële granules en fagocytose. Tijdens fagocytose, overspoelen neutrofielen microben in fagosomen, waarbinnen de cellen produceren hoge niveaus van Superoxide (O ₂ · ^-). Phagosomal superoxide is de primaire bron van vele downstream reactive oxygen species (ROS). Bijvoorbeeld kan superoxide worden dismutated waterstofperoxide (H ₂ O ₂₎ door spontane dismutatie of superoxide dismutase (SOD) ^{9, 10.} In neutrofielen, myeloperoxidase (MPO) zet verder waterstofperoxide antimicrobiële hypochloorzuur (HOCl) ^11. Aangezien ontstekingsreacties blijven, monocyten geleidelijk migreren naar de plaats van verwonding en differentiëren tot rijpe macrofagen ^2, waarvan fagocytosefunctietesten helpen verwijderen geïnactiveerde pathogenen en celresten. Bovendien, als een sleutelrol in de latere fase van ontsteking, macrofaag stimuleert weefselherstel door het produceren van anti-inflammatoire cytokines ¹² door het genereren en extracellulaire ROS op een lager niveau ^9. De ROS gegenereerd in deze latere fase reguleren weefselremodellering, nieuwe bloedvatvorming en reepitheliabiliseren ^13.

Fagocyt NADPH oxidase (Phox) is de primaire bron van superoxide productie in zowel neutrofielen en macrofagen ^9. Phox is een multi-subunit complex waarvan de assemblage wordt strak gereguleerd ^9. De holoenzyme bevat meerdere cytosole regulerende subeenheden (p67 ^phox, p47 ^phox, p40 ^phox en RAC) en een membraan-gebonden heterodimeer cytochroom b ₅₅₈ (bestaan ​​uit subunit CYBA en CYBB). Cytochroom b ₅₅₈ is de reactie kern waarin het CYBB subeenheid (ook bekend als p91 ^phox en NOX2) voert de primaire redox kettingreactie ^9. Interessant is dat de assemblage sites zijn verschillend tussen neutrofielen en macrofagen. In rustende neutrofielen, cytochroom b ₅₅₈ is vooral aanwezig in het membraan van intracellulaire opslag granules ^14. Tijdens fagocytose, neutrofielen assembleren de holoenzymes op phagosomes ^9, die een hoog gehalte MPO activiteit aanwezig. De neutrofielen Phox verbruikt snel zuurstof en oefent zijn microbicidal macht door ROS productie, een fenomeen genaamd de respiratoire burst ^11. Daarentegen macrofagen een lager MPO expressie en cytochroom b ₅₅₈ wordt meestal gevonden in de plasmamembraan ^{15, 16.} Zo neutrofielen produceren hoge niveaus van superoxide voor anti-microbiële activiteit, terwijl macrofagen produceren minder superoxide voor regulerende functies ^15.

Omdat de ontsteking is een ingewikkeld in vivo proces, zouden niet-invasieve beeldvormende methoden die specifiek zijn voor de verschillende fasen van ontsteking kwantitatieve en longitudinale beoordeling van de ziekte modellen laten. Gebruik mechanistische studies hebben we eerder aangetoond dat het gebruik van twee chemiluminescente agentia, luminol (5-amino-2 ,3-dihydro-1 ,4-ftalazinedion) en lucigenine (bis-N-methylacridinium nitraat)Voor niet-invasieve beeldvorming van acute en late (chronische) stadia van ontsteking, respectievelijk ^17. Luminol maakt visualisatie van neutrofielen MPO activiteit in de acute fase van ontsteking ^18-20, terwijl lucigenine bioluminescentie kunnen worden gebruikt om macrofaagactiviteit in samenwerking ervan met de late fase of chronische ontsteking ^17. In dit manuscript, gebruikten we twee experimentele inflammatiemodellen (sc PMA en sc LPS) om deze beeldvormende technieken demonstreren.