Positron Utslipp Tomografi Imaging for In Vivo Måling av Myelin Innhold i Lysolecithin Rotte Modell av Multippel Sklerose
Summary
Denne protokollen har som mål å overvåke in vivo myelin endringer (demyelination and remyelination) ved positron utslipp tomografi (PET) avbildning i en dyremodell av multippel sklerose.
Abstract
Multippel sklerose (MS) er en nevroinflammatorisk sykdom med ekspanderende aksonal og nevronal degenerasjon og demyelinasjon i sentralnervesystemet, noe som fører til motoriske dysfunksjoner, psykisk funksjonshemning og kognitiv svekkelse under MS-progresjon. Positron utslipp tomografi (PET) er en bildeteknikk i stand til å kvantifisere in vivo cellulære og molekylære endringer.
Radiotracere med affinitet til intakt myelin kan brukes til in vivo avbildning av myelininnhold endres over tid. Det er mulig å oppdage enten en økning eller reduksjon i myelininnhold, hva betyr at denne bildeteknikken kan oppdage demyelinasjon og remyelinasjonsprosesser i sentralnervesystemet. I denne protokollen viser vi hvordan du bruker PET-avbildning til å oppdage myelinendringer i lysolecithin rottemodellen, som er en modell for fokal demyelinasjonslesjon (indusert av stereotaktisk injeksjon) (det vil si en modell av multippel sklerosesykdom). 11.11 .11 C-PIB PET imaging ble utført ved baseline, og 1 uke og 4 uker etter stereotoksisk injeksjon av lysolecithin 1% i høyre striatum (4 μL) og corpus callosum (3 μL) av rottehjernen, slik at kvantifisering av fokal demyelinasjon (injeksjonsstedet etter 1 uke) og remyelinasjonsprosessen (injeksjonsstedet ved 4 uker).
Myelin PET imaging er et interessant verktøy for overvåking in vivo endringer i myelin innhold som kan være nyttig for overvåking avmagyeliniserende sykdomsprogresjon og terapeutisk respons.
Introduction
Multippel sklerose (MS) er en nevroinflammatorisk sykdom som påvirker sentralnervesystemet, preget av betennelse, demyelinasjon og aksonalt tap1. Prognosen for denne sykdommen er variabel selv med fremskritt i behandlingen, og det er en av de vanligste årsakene til nevrologiske underskudd hos ungemennesker 1. Diagnosen MS er basert på kriteriene for klinisk manifestasjon og visualisering av karakteristiske lesjoner ved magnetisk resonansavbildning (MR)2,3.
Positronutslippstomografi (PET) kan være et nyttig verktøy for in vivo overvåking av MS-progresjon og terapeutiske effekter. Pittsburgh sammensatte B radiotracer (PIB) merket med karbon-11(11C-PIB) er mye brukt til å kvantifisere β-amyloid plakk; men i det siste tiåret har det blitt studert for å kvantifisere myelininnhold og vise dynamisk demyelinasjon og remyelination4,5,6.
Forskjellige amyloid PET tracers (11C-PIB, 18F-florbetaben,18F-florbetapir, 18F-flutemetamol) kan brukes til å kvantifisere myelin og gi viktig informasjon om sykdomsprogresjon og terapeutisk respons, slik at identifisering av demyelinasjon og remyelinasjonsprosesser, uten forstyrrelser av nevroinflammasjon, som kan oppstå med konvensjonelle magnetiske resonansbilder (MR)7. Amyloid PET imaging viste redusert sporopptak hos aktive MS-pasienter sammenlignet med ikke-aktive pasienter som kan forklares med tidlig skade på hvit materiale hos de aktive pasientene8. Lavere amyloid tracer opptak var også forbundet med kognitiv nedgang i en oppfølgingsstudie, viser denne teknikken å være et verdifullt verktøy for å studere patofysiologien til sykdommen og kliniske resultater9.
Lysolecithin (LPC) rottemodellen er en kjemisk indusert modell av multippel sklerose, hvor det injiserte toksinet, LPC, induserer en høy respons av makrofager som resulterer i økt betennelse og følgelig demyelinasjon10,11. Demyelinasjonen reverseres raskt, i ca. 4 uker, noe som gjør dette til en god modell for evaluering av demyelinasjons- og remyelinasjonsprosesser hos gnagere. Denne modellen har allerede blitt evaluert ved hjelp av PET-bildebehandling, med gode resultater og korrelasjon med post-mortem essays12.
Her presenterer vi protokollen for myelin PET-avbildning med 11C-PIB i lysolecithin rottemodellen, som viser denne bildeteknikken for å være et nyttig verktøy for in vivo måling av myelininnhold.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den største fordelen med å bruke lysolecithin-modellen til å studere multippel sklerose er den raske tidslinjen for demyelinasjon (ca. 1 uke) og remyelinasjon (ca. 4 uker) somskal forekomme 14. Denne modellen kan også induseres hos mus15,men induksjon hos rotter er mer fordelaktig for in vivo PET-avbildning på grunn av den større størrelsen på rottehjernen sammenlignet med mus.
Det første trinnet i induksjonsmodellen er å være…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
β -kube utstyr (Molecubes NV, Belgia) ble støttet av São Paulo Research Foundation, FAPESP – Brasil (#2018/15167-1). LES har et ph.d.-stipend fra FAPESP – Brasil (#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).
