In vivo Macrophage avbildning med MR Riktad kontrastmedel för Längsgående Utvärdering av septisk artrit
Summary
Vi visar hur du utför makrofag MR avbildning med ultrasmall agent superparamagnetisk kontrast (USPIO) i septisk artrit, vilket en inledande och longitudinell<em> In vivo</em> Non-invasiv bedömning av makrofager infiltration och en bedömning av terapi effekt.
Abstract
Makrofager är viktiga-celler i initiering, utveckling och reglering av det inflammatoriska svaret på bakteriell infektion. Makrofager intensivt och alltmer rekryteras i septiska lederna från de tidiga faserna av infektionen och infiltration är tänkt att regrediera gång effektiv borttagning av patogener uppnås. Förmågan att identifiera in vivo makrofagaktiviteten i en infekterad gemensamt kan därför ge två huvudsakliga användningsområden: tidig upptäckt av akut synovit och övervakning av behandlingen.
In vivo noninvasive detektering av makrofager kan utföras med magnetisk resonans avbildning med järn nanopartiklar såsom ultrasmall superparamagnetisk järnoxid (USPIO). Efter intravaskulär eller intraartikulär administrering USPIO specifikt fagocyterats av aktiverade makrofager, och, på grund av sina magnetiska egenskaper, inducerar signalen ändras i vävnader som uppvisar makrofaginfiltrering. En quantitative utvärdering av infiltratet är genomförbart, eftersom området med signalförlust (antal mörka bildpunkter) observeras på gradienteko MR-bilder efter partiklar injektion är korrelerad med mängden järn i vävnaden och därför återspeglar antalet USPIO-laddade celler.
Vi presenterar här ett protokoll för att utföra makrofag avbildning med USPIO-förstärkt MR i en djurmodell av septisk artrit, vilket en inledande och longitudinell in vivo noninvasiv utvärdering av makrofager infiltration och en bedömning av terapi åtgärd.
Introduction
Magnetisk resonanstomografi (MRT) anses vara den avbildning modalitet i valet för demonstration av infektiös synovit grund av sin höga rumsliga upplösning och mjukdelar kontrast. Signal Observerade förändringar på MRI i artrit låg T1 och T2 hög signal vilket speglar den ökade närvaron av extracellulärt vattenhalt, och en markant förbättring efter gadolinium baserat-kontrastmedel administration, överensstämmer med histologiskt fynd av ökad vaskularitet grund av vasodilatation och angiogenes 1. Ändå är MRI ofta inte kan visa upplösningen av infektion under antibiotikabehandling som ihållande förbättring kan observeras i lederna hos patienter med kliniskt och biologiskt läkt septisk artrit på grund av ihållande förstorad extracellulära rummet (granulationsvävnad, fibrotisk ärr) 2. Förutom extracellulära förändringar, inflammatoriska celler inkluderande en intensiv rekrytering av makrofager infiltrera massivt inkas synovia. Makrofager spelar en viktig roll i både akuta och kroniska fasen av bakteriell infektion 3. De inducerar inflammatoriska reaktionen som krävs för att utrota patogena mikroorganismer, och samordna inflammation upplösning, såsom makrofag-inducerad inflammation kvarstår så länge nekrotiska vävnad inte tas bort, förhindrar reparation för att börja 4. Således kan en minskning av makrofaginfiltrering inom infekterade synovia efter effektiv terapi vara en tillförlitlig indikator på upplösningen av infektionen. Cellular Imaging kan visa specifik cellulär infiltration i patologisk vävnad. Specifik makrofag MR avbildning med riktade kontrastmedel allmänt har undersökts och har visat sin förmåga att visa ledinflammation eller infektion 5-7. Efter intravenös injektion, är sådana riktade kontrastmedel såsom USPIO (ultrasmall superparamagnetiska järnoxider) partiklar tas upp av fagocytiska celler såsom makrofager och,på grund av deras magnetiska egenskaper, inducera signalen ändras i vävnader som uppvisar makrofaginfiltrering 8. Den längsgående uppföljning av de MR-signalen ändras terapi möjliggör en in vivo noninvasive utvärdering av makrofag-infiltrering, och en minskning av USPIO loaded-makrofager relaterade signalförändringar skulle visa terapi framgång. Syftet med denna rapport är att presentera hur man utför makrofag MR till noninvasively övervaka septisk artrit genom att visa en minskning av makrofaginfiltrering inom synovia.
Protocol
Representative Results
Discussion
Medan ospecifika gadolinium-baserade kontrastmedel ger information om volym och perfusion av det extracellulära utrymmet, gör makrofag avbildning av USPIO-förstärkt MR en exakt anatomisk lokalisering och en kvalitativ utvärdering av makrofaginfiltrering inom infekterade synovialmembran utan behov av vävnad provtagning 9. På grund av deras höga känslighet, kan USPIO påvisa ens subtila cellulära infiltrera närvarande i de tidiga faserna av infektionen. Under framgångsrik antibiotikabehandling, efte…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar F. Bierry för hjälp i videoproduktion och redigering.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| P904 | Guerbet | Dose: 150 μmol Fe/kg | |
| Ketamine (500 mg/ml ketamine) | Virbac | Dose: 30 mg/kg | |
| Rompun (20 mg/ml Xylazine) | Axience | Dose: 4 mg/kg | |
| Buprenorphine | Vetoquinol | Dose: 0.1 mg/kg/8 hr | |
| BD 22 G, 1 inch | BD Biosciences | 381423 | |
| BD 25 G, 5/8 inch | BD Biosciences | 305122 |
References
- Madri, J., Kissane, J. Inflammation and healing. Anderson’s Pathology. , 67-110 (1990).
- Sephel, G., Woodward, S., Rubin, R., Strayer, D. Repair, regeneration, and fibrosis. Rubin’s Pathology. , 71-98 (2008).
- Verdrengh, M., Tarkowski, A. Role of macrophages in Staphylococcus aureus-induced arthritis and sepsis. Arthritis Rheum. 43 (10), 2276-2282 (2000).
- Heale, J., Speert, D., Burke, B., Lewis, C. Macrophages in bacterial infection. The Macrophage. , 210-252 (2008).
- Bierry, G., et al. Macrophage activity in infected areas of an experimental vertebral osteomyelitis model: USPIO-enhanced MR imaging–feasibility study. Radiology. 248 (1), 114-123 (2008).
- Bierry, G., et al. MRI of macrophages in infectious knee synovitis. AJR Am. J. Roentgenol. 194 (6), W521-W526 (2010).
- Lutz, A. M., et al. Detection of synovial macrophages in an experimental rabbit model of antigen-induced arthritis: ultrasmall superparamagnetic iron oxide-enhanced MR imaging. Radiology. 233 (1), 149-1457 (2004).
- Weissleder, R., et al. Ultrasmall superparamagnetic iron oxide: an intravenous contrast agent for assessing lymph nodes with MR imaging. Radiology. 175 (2), 494-498 (1990).
- Lefevre, S., et al. Septic arthritis: monitoring with USPIO-enhanced macrophage MR imaging. Radiology. 258 (3), 722-728 (2011).
- Sigovan, M., et al. Rapid-clearance iron nanoparticles for inflammation imaging of atherosclerotic plaque: initial experience in animal model. Radiology. 252 (2), 401-409 (2009).
