Multipl Sklerozun Lysolecithin Rat Modelinde Miyelin İçeriğinin In Vivo Ölçümü için Pozitron Emisyon Tomografi Görüntüleme
Summary
Bu protokol, multipl sklerozun bir hayvan modelinde pozitron emisyon tomografisi (PET) görüntüleme ile in vivo miyelin değişikliklerini (demiyelinasyon ve remiyelinasyon) izlemeyi amaçlamaktadır.
Abstract
Multipl skleroz (MS), merkezi sinir sisteminde genişleyen aksonal ve nöronal dejenerasyon ve demyelinasyon ile MS ilerlemesi sırasında motor işlev bozukluklarına, psişik engellilik ve bilişsel bozulmaya yol açan nöroinflamatuar bir hastalıktır. Pozitron emisyon tomografisi (PET), in vivo hücresel ve moleküler değişiklikleri ölçebilen bir görüntüleme tekniğidir.
Miyelin sağlamlığına yakınlığa sahip radyotracers, zaman içinde miyelin içerik değişikliklerinin in vivo görüntülenmesi için kullanılabilir. Miyelin içeriğinde bir artış veya azalma tespit etmek mümkündür, bu görüntüleme tekniğinin merkezi sinir sisteminin demiyelinasyon ve remiyelinasyon süreçlerini tespit edebileceği anlamına gelir. Bu protokolde, fokal demiyelinasyon lezyonunun (stereotaktik enjeksiyonla indüklenen) (yani multipl skleroz hastalığının bir modeli) bir modeli olan lesolesitilin sıçan modelinde miyelin değişikliklerini tespit etmek için PET görüntülemenin nasıl kullanılacağını gösteriyoruz. 11 C-PIB PET görüntüleme taban çizgisine ve sıçan beyninin sağ striatumunda (4 μL) ve korpus callosumunda (3 μL) %1 oranında stereotaksik enjeksiyondan 1 hafta ve 4 hafta sonra yapıldı ve fokal demiyelinasyon (1 hafta sonra enjeksiyon bölgesi) ve remiyelinasyon sürecinin (4 haftada enjeksiyon bölgesi) ölçülmesini sağladı.
Myelin PET görüntüleme, miyelin içeriğindeki in vivo değişiklikleri izlemek için ilginç bir araçtır ve bu da demiyelinasyon hastalığının ilerlemesini ve terapötik yanıtı izlemek için yararlı olabilir.
Introduction
Multipl skleroz (MS), merkezi sinir sistemini etkileyen, iltihaplanma, demyelinasyon ve aksonal kayıp1ile karakterize nöroinflamatuar bir hastalıktır. Bu hastalığın prognozu, tedavideki gelişmelerle bile değişkendir ve gençlerde nörolojik açıkların en yaygın nedenlerinden biridir1. MS tanısı manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile karakteristik lezyonların klinik bulguları ve görselleştirilmesi kriterlerine dayanmaktadır2,3.
Pozitron emisyon tomografisi (PET), MS ilerlemesinin ve terapötik etkilerin in vivo izlenmesi için yararlı bir araç olabilir. Karbon-11 (11C-PIB) ile etiketlenmiş Pittsburgh bileşik B radyotracer (PIB), β-amiloid plaklarını ölçmek için yaygın olarak kullanılır; ancak, son on yılda, miyelin içeriğini ölçmek ve dinamik demiyelinasyon ve remiyelinasyon göstermek için çalışılmıştır4,5,6.
Farklı amiloid PET izleyiciler (11C-PIB, 18F-florbetaben,18F-florbetapir, 18F-flütemetamol) miyelin ölçmek ve hastalık ilerlemesi ve terapötik yanıt hakkında önemli bilgiler sağlamak için kullanılabilir, demiyelinasyon ve remiyelinasyon süreçlerinin tanımlanmasına izin verir, nöroinflamasyonun müdahalesi olmadan, geleneksel manyetik rezonans görüntüleri (MRG)7ile ortaya çıkabilir. Amiloid PET görüntüleme, aktif hastalarda erken beyaz madde hasarı ile açıklanabilen aktif olmayan hastalara kıyasla aktif MS hastalarında izleyici alımında azalma olduğunu göstermiştir8. Alt amiloid izleyici alımı, bir takip çalışmasında bilişsel düşüşle de ilişkilendirildi ve bu tekniğin hastalığın patofizyolojisini ve klinik sonuçlarını incelemek için değerli bir araç olduğunu gösterdi9.
Lysolecithin (LPC) sıçan modeli, enjekte edilen toksin LPC’nin, iltihaplanmanın artmasına ve sonuç olarak demyelinasyon10,11ile sonuçlanan makrofajların yüksek bir tepkisine neden olduğu multipl sklerozun kimyasal kaynaklı bir modelidir. Demyelinasyon, yaklaşık 4 hafta içinde hızla tersine çevrilir, bu da bunu kemirgenlerdeki demyelinasyon ve remyelinasyon süreçlerini değerlendirmek için iyi bir model haline getirir. Bu model zaten PET görüntüleme kullanılarak değerlendirildi, iyi sonuçlar ve ölüm sonrası denemelerle korelasyon12.
Burada, lesolesithin sıçan modelinde 11C-PIB ile miyelin PET görüntüleme protokolünü sunuyoruz ve bu görüntüleme tekniğinin miyelin içeriğinin in vivo ölçümü için yararlı bir araç olduğunu gösteriyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Multipl skleroz çalışması için lysolecithin modelini kullanmanın en büyük avantajı, demyelinasyon (yaklaşık 1 hafta) ve remyelinasyon (yaklaşık 4 hafta) için hızlı zaman çizelgesi14. Bu model farelerde de indüklenebilir15, ancak, sıçanlarda indüksiyon, fare beyninin farelere kıyasla daha büyük boyutu nedeniyle in vivo PET görüntüleme için daha avantajlıdır.
İndüksiyon modelinin ilk adımı son derece dikka…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
β küpü ekipmanı (Molecubes NV, Belçika), São Paulo Araştırma Vakfı, FAPESP – Brezilya (#2018/15167-1) tarafından desteklendi. LES, FAPESP – Brezilya’dan (#2019/15654-2) doktora öğrencisi bursuna sahiptir.
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).
