Summary

Позитронная эмиссионная томография для измерения содержания миелина в модели крысы лизолецитина рассеянного склероза

Published: February 28, 2021
doi:

Summary

Этот протокол имеет целью мониторинг изменений in vivo myelin (демиелинизация и ремиелинизация) с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) в животной модели рассеянного склероза.

Abstract

Рассеянный склероз (MS) является нейровоспалительным заболеванием с расширением аксональной и нейрональной дегенерации и демиелинизации в центральной нервной системе, что приводит к двигательным дисфункциям, психическим нарушениям и когнитивным нарушениям во время прогрессирования MS. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — это метод визуализации, способный количественно давать количественную оценку клеточным и молекулярным изменениям in vivo.

Радиотрактеры с сродством к нетронутой миелин может быть использован для in vivo изображения миелина изменения содержания с течением времени. Можно обнаружить либо увеличение или уменьшение содержания миелина, что означает, что этот метод визуализации может обнаружить демиелинизации и ремиелинизации процессов центральной нервной системы. В этом протоколе мы демонстрируем, как использовать ПЭТ-изображения для обнаружения изменений миелина в модели крысы лизолецитина, которая является моделью поражения очаговой демиелинизации (индуцированной стереотаксической инъекцией) (т.е. модель болезни рассеянного склероза). 11 Лет C-PIB ПЭТ-изображение было выполнено на базовом уровне, и через 1 неделю и 4 недели после стереотаксиса инъекции лизолецитина 1% в правом стриатуме (4 МКЛ) и корпусе каллосума (3 МКЛ) крысиного мозга, что позволяет количественно определить очаговую демиелинизацию (место инъекции после 1 недели) и процесс ремиелинизации (место инъекции в течение 4 недель).

Миелин ПЭТ-изображения является интересным инструментом для мониторинга in vivo изменения содержания миелина, которые могут быть полезны для мониторинга демиелинизирующих прогрессии заболевания и терапевтической реакции.

Introduction

Рассеянный склероз (MS) является нейровоспалительным заболеванием, которое влияет на центральную нервную систему, характеризуется воспалением, демиелинизацией и аксональнойпотерей 1. Прогноз этого заболевания является переменной даже с достижениями в лечении, и это одна из наиболее распространенных причин неврологического дефицита у молодых людей1. Диагноз MS основан на критериях клинического проявления и визуализации характерных поражений магнитно-резонансной томографией(МРТ) 2,3.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) может быть полезным инструментом для виво мониторинга прогрессирования РС и терапевтических эффектов. Питтсбург соединения B radiotracer (PIB) помечены углерода-11 (11C-PIB) широко используется для количественной оценки β-амилоидных бляшек; однако, в последнее десятилетие, было изучено для количественной оценки содержания миелина и показать динамическую демиелинизациюи ремиелинизацию 4,5,6.

Различные амилоидные ПЭТ трассировщики (11C-PIB, 18F-florbetaben,18F-florbetapir, 18F-flutemetamol) могут быть использованы для количественной оценки миелина и предоставить важную информацию о прогрессировании заболевания и терапевтической реакции, что позволяет идентифицировать демиелинизациии ремиелинизации процессов, без вмешательства нейровоспаления, которые могут произойти с обычными магнитно-резонансных изображений(МРТ) 7. Амилоид ПЭТ визуализации показали снижение поглощения трассировщика у активных пациентов MS по сравнению с неигровых пациентов, которые могут быть объяснены ранним повреждением белого вещества у активныхпациентов 8. Нижний амилоидный трассировщик поглощения также был связан с когнитивным снижением в последующем исследовании, показывая этот метод, чтобы быть ценным инструментом для изучения патофизиологии болезни и клиническихисходов 9.

Модель крысы лизолецитина (LPC) является химической индуцированной моделью рассеянного склероза, где инъекционный токсин, LPC, вызывает высокую реакцию макрофагов, что приводит к увеличению воспаления и, следовательно, демиелинизации10,11. Демиелинизация быстро меняется примерно через 4 недели, что делает эту модель хорошей моделью для оценки процессов демиелинизации и ремиелинизации у грызунов. Эта модель уже была оценена с помощью ПЭТ-изображения, с хорошими результатами и корреляцией с посмертным эссе12.

Здесь мы представляем протокол для миелин ПЭТ-изображения с 11C-PIB в модели крысы лизолецитина, показывая этот метод изображения, чтобы быть полезным инструментом для измерения in vivo содержания миелина.

Protocol

Все процедуры были проведены в соответствии с руководящими принципами Национального совета по контролю за экспериментами на животных (CONCEA, Бразилия) и были одобрены Комитетом по этике по исследованиям животных Медицинской школы Университета Сан-Паулу (CEUA-FMUSP, Бразилия – протокол номер:…

Representative Results

На рисунке 1 показаны иллюстративные 11C-PIB ПЭТ-изображения с изменениями миелина с течением времени. В базовом сканировании нет различий в содержании миелина (т.е. демиелинизации нет). На 1-недельном изображении можно увидеть очаговое демиелинетное поражение (в прав…

Discussion

Самым большим преимуществом использования модели лизолецитина для изучения рассеянного склероза является быстрая шкала времени демиелинизации (около 1 недели) и ремиелинизации (около 4 недель)происходит 14. Эта модель также может быть индуцированау мышей 15, од…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

β (Molecubes NV, Бельгия) было поддержано Научно-исследовательским фондом Сан-Паулу, FAPESP – Бразилия (#2018/15167-1). LES имеет докторскую стипендию студента от FAPESP – Бразилия (#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

  1. Oh, J., Vidal-Jordana, A., Montalban, X. Multiple sclerosis: clinical aspects. Current Opinion in Neurology. 31 (6), 752-759 (2018).
  2. Sand, I. K. Classification, diagnosis, and differential diagnosis of multiple sclerosis. Current Opinion in Neurology. 28 (3), 193-205 (2015).
  3. Thompson, A. J., et al. Diagnosis of multiple sclerosis: 2017 revisions of the McDonald criteria. Lancet Neurology. 17 (2), 162-173 (2018).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Faria, D. D. Myelin positron emission tomography (PET) imaging in multiple sclerosis. Neural Regeneration Research. 15 (10), 1842-1843 (2020).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Najm, F. J., et al. Drug-based modulation of endogenous stem cells promotes functional remyelination in vivo. Nature. 522 (7555), 216 (2015).

Play Video

Cite This Article
de Paula Faria, D., Real, C. C., Estessi de Souza, L., Teles Garcez, A., Navarro Marques, F. L., Buchpiguel, C. A. Positron Emission Tomography Imaging for In Vivo Measuring of Myelin Content in the Lysolecithin Rat Model of Multiple Sclerosis. J. Vis. Exp. (168), e62094, doi:10.3791/62094 (2021).

View Video