In vivo Verfolgung von Ödementwicklung und mikrovaskulärer Pathologie in einem Modell der experimentellen zerebralen Malaria mit Magnetresonanztomographie
Summary
We describe a mouse model of experimental cerebral malaria and show how inflammatory and microvascular pathology can be tracked in vivo using magnetic resonance imaging.
Abstract
Cerebral malaria is a sign of severe malarial disease and is often a harbinger of death. While aggressive management can be life-saving, the detection of cerebral malaria can be difficult. We present an experimental mouse model of cerebral malaria that shares multiple features of the human disease, including edema and microvascular pathology. Using magnetic resonance imaging (MRI), we can detect and track the blood-brain barrier disruption, edema development, and subsequent brain swelling. We describe multiple MRI techniques that can visualize these pertinent pathological changes. Thus, we show that MRI represents a valuable tool to visualize and track pathological changes, such as edema, brain swelling, and microvascular pathology, in vivo.
Introduction
Malaria ist ein bedeutendes globales Gesundheitsproblem. 1 Starke Malaria ist zum Teil durch zerebrale Beteiligung gekennzeichnet und ist oft ein schlechter prognostischer Faktor. Zerebrale Beteiligung ist bei Kindern unter dem Alter von fünf Jahren in Gebieten mit hoher Malariaübertragung üblich und stellt die Hauptursache für den malariabedingten Tod in dieser Altersgruppe dar. 1 Während aggressive Behandlung lebensrettend sein kann, kann der Nachweis von zerebraler Malaria, vor allem in frühen Stadien, schwierig sein. Die pathologischen Prozesse, die an der zerebralen Malaria beteiligt sind, umfassen mikrovaskuläre Störungen und zerebrales Ödem, die zu einer schweren Hirnschwellung führen können. In diesem Artikel stellen wir ein Magnetresonanztomographie-Protokoll (MRT) vor, das eine Ganz-Gehirn- In-vivo -Bildgebung von experimentellen zerebralen Malaria (ECM) ermöglicht. Ganze Hirn-hochauflösende Bildgebungsverfahren wurden bei dieser Erkrankung weitgehend nicht ausgelastet, obwohl wenig darüber bekannt ist, wie ECM in der Zentrale initiiert wirdNervensystem oder welche spezifischen Mechanismen zur Krankheit führen. In-vivo stellt die MRT, die das gesamte Gehirn abdeckt, ein wichtiges Forschungsinstrument dar, um ein besseres Verständnis der ECM-Pathologie zu erhalten. MRT ist in der Lage, globale zerebrale Hirnschwellung zu beurteilen, die vor kurzem als ein wichtiger Prädiktor des Todes nicht nur in ECM, sondern auch in der menschlichen zerebralen Malaria erkannt wurde. 2 , 3 Starke Hirnschwellung tritt bei tödlichen Krankheiten auf und stellt eine von mehreren pathologischen Merkmalen zwischen den ECM-Modellen und menschlichen Erkrankungen dar, einer Krankheit, die sowohl durch entzündliche als auch durch mikrovaskuläre Veränderungen gekennzeichnet ist. 4
ECM kann in CBA- oder C57BL-Mäusen durch Infektion mit tödlichem Plasmodium berghei ANKA induziert werden. 5 Der Beginn des ECM tritt typischerweise zwischen den Tagen 6 und 10 nach der Infektion auf und führt zu einer Anpassung, Ataxie, Atemnot und Koma, die zu Rap führenId Tod 4 Die Rapid Murine Coma und Verhaltenskala (RMCBS) ist eine hilfreiche Bewertung, um klinische Symptome von ECM zu bewerten. Es besteht aus 10 Parametern, die jeweils von 0 bis 2 mit einer maximal möglichen Punktzahl von 20 bewertet wurden. 6 Vor kurzem zeigten wir eine gute Übereinstimmung zwischen der Schwere der RMCBS-Scores bei ECM-Mäusen und pathologischen Veränderungen, die durch MRT gezeigt wurden. 7 In diesem Protokoll beschreiben wir die ECM-Induktion bei Mäusen und in vivo Magnetresonanztomographie von Mäusen mit ECM.
Protocol
Representative Results
Discussion
In diesem Artikel beschreiben wir ein Ganz-Gehirn-MRT-Protokoll, um Veränderungen in der experimentellen zerebralen Malaria abzugrenzen. Wir glauben, dass die MRT bisher in der Malariaforschung unter- gebraucht wurde und hofft, dass unsere Protokolle anderen Forschern helfen werden. Wir möchten einige zusätzliche Punkte beschreiben, die hilfreich sein können.
Wenn schwer kranke Mäuse abgebildet sind, ist die Positionierung entscheidend. Wegen des erhöhten intrakraniellen Drucks sind M?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die kompetente technische Unterstützung von Miriam Reinig ist dankbar anerkannt. AH erhielt Finanzierung von einem Postdoc-Stipendium der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg. MP wird von einem Gedenkstipendium der Else-Kröner-Fresenius-Stiftung unterstützt. AKM ist von der DZIF-Akademie des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) ein Mutterschaftsurlaubsstipendium. JP ist der Empfänger eines Heidelberger Forschungszentrums für Molekulare Medizin (HRCMM) Career Development Fellowship. Darüber hinaus bestätigen wir Julia M. Sattler und Friedrich Frischknecht für einen vorbildlichen Film der Sporozoitenbewegung.
Materials
| Isoflurane | Baxter | 1001747 | for anesthesia |
| Dotarem | Guebert | 1086923 | Gd-DTPA contrast agent; 0.5mmol/ml |
| Amira (Image Processing Program) | FEI Group | Version Amira 5.3.2 | |
| MATLAB | The MathWorks, Inc., | Release 2012b | |
| FDT toolbox | FMRIB's Software Library | http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fdt/index.html | |
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