In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) intravaskuläre Molecular Imaging von entzündlichen Plaque, einen multimodalen Ansatz, um Imaging der Atherosklerose
Summary
Wir Detail eines neuen Nah-Infrarot-Fluoreszenz (NIRF) Katheter für die 2-dimensionale intravaskulären molekulare Bildgebung von Plaque Biologie<em> In vivo</em>. Die NIRF Katheter kann wichtige biologische Prozesse wie Entzündungen, die durch die Berichterstattung über das Vorhandensein von Plaque-avid aktivierbar und gezielte NIR Fluorochrome zu visualisieren. Der Katheter verwendet klinischen Ingenieur-und Strombedarf und ist für den Einsatz in menschlichen Koronararterien ausgerichtet. Die folgende Studie beschreibt eine multimodale Bildgebung Strategie, die eine neuartige nutzt<em> In vivo</em> Intravaskulären NIRF Katheter Bild und Quantifizierung entzündlicher Plaques in proteolytisch aktiv entzündeten Kaninchen Atherome.
Abstract
Die vaskuläre Reaktion auf eine Verletzung ist eine gut orchestrierte Entzündungsreaktion durch die Akkumulation von Makrophagen innerhalb der Gefäßwand führt zu einer Akkumulation von Lipid-beladenen intra-luminale Plaque, die Proliferation glatter Muskelzellen und progressive Verengung des Gefäßlumens ausgelöst. Die Bildung solcher Plaques neigen zum Bruch zugrunde liegt die Mehrzahl der Fälle von akutem Myokardinfarkt. Die komplexen molekularen und zellulären inflammatorischen Kaskade wird durch die Rekrutierung von T-Lymphozyten und Makrophagen und ihre parakrine Effekte auf Endothel-und glatten Muskelzellen orchestriert. 1
Molekulare Bildgebung in der Atherosklerose hat sich zu einem wichtigen klinischen und Recherche-Tool, dass in vivo Visualisierung der Entzündung und andere biologische Prozesse ermöglicht entwickelt. Mehrere Beispiele aus jüngster Zeit zeigen, die Fähigkeit, mit hohem Risiko Plaques bei Patienten zu erkennen und die Auswirkungen der pharmacotherapeutics in Atherosklerose. 4. Während eine Reihe von molekularen Bildgebung Ansätze (insbesondere MRT und PET) können Bild-biologische Aspekte der großen Gefäße wie der A. carotis Arterien, kaum Möglichkeiten gibt es für die Bildgebung der Koronararterien. 2 Das Aufkommen der hochauflösenden optischen Bildgebung Strategien, insbesondere Nah-Infrarot-Fluoreszenz (NIRF), mit aktivierbaren fluoreszierenden Sonden gekoppelt, haben eine erhöhte Empfindlichkeit und führte zur Entwicklung neuer Strategien intravaskulären zur Verbesserung der biologischen Bildgebung des menschlichen koronaren Atherosklerose.
Nah-Infrarot-Fluoreszenz (NIRF) molekulare Bildgebung nutzt Anregungslicht mit einer definierten Bandbreite (650 bis 900 nm) als Quelle für Photonen, die, wenn eine optische Kontrastmittel oder fluoreszierende Sonde geliefert, emittiert Fluoreszenz im NIR-Fenster, die erkannt werden können mit einem geeigneten Emissionsfilter und eine hohe Empfindlichkeit charge-coupled-Kamera. Im Gegensatz zu sichtbarem Licht dagegen dringt NIR-Licht tief ins Gewebe, ist deutlich weniger gedämpft durch endogene Photonen-Absorber wie Hämoglobin, Lipide und Wasser und ermöglicht eine hohe Ziel-Rausch-Verhältnis durch reduzierte Autofluoreszenz in der NIR-Fenster. Imaging in der NIR-"Fenster" kann erheblich verbessern das Potenzial für in-vivo-Bildgebung. 2,5
Entzündliche Cystein-Proteasen wurden gut untersucht mit aktivierbaren NIRF-Sonden 10 und spielen eine wichtige Rolle in der Atherogenese. Via Abbau der extrazellulären Matrix, beitragen Cysteinproteasen wichtiger, um das Fortschreiten und Komplikationen der Arteriosklerose 8. Vor allem die Cystein-Protease, Cathepsin B, hoch exprimiert und kolokalisiert mit Makrophagen in der experimentellen murinen, Kaninchen und Menschen Atherome. 3,6,7 Darüber hinaus können Cathepsin B Aktivität in Plaques in vivo unter Verwendung eines zuvor beschriebenen 1 erfasst werden -D intravaskulären Nah-Infrarot-Fluoreszenz-Technik 6 in Verbindung mit einem injizierbaren Nanosensor Mittel, das aus einem Poly-Lysin Polymerrückgrat derivatisiert mit mehreren NIR Fluorochrome (VM110/Prosense750, ex / em 750/780nm, VisEn Medical, Boston, MA) besteht aus dass die Ergebnisse in starke intramolekulare Abschrecken bei Studienbeginn. 10 Nach gezielte enzymatische Spaltung von Cystein-Proteasen, wie Cathepsin B (bekannt mit Plaque-Makrophagen kolokalisiert), der Fluorochrome zu trennen, was zu erheblichen Verstärkung der NIRF Signal. Intravaskuläre Erkennung von NIR Fluoreszenz-Signal durch den Einsatz neuartiger 2D intravaskulären NIRF Katheter ermöglicht nun hochauflösende, geometrisch exakte in vivo Detektion von Cathepsin B Aktivität in entzündeten Plaque.
In vivo molekulare Bildgebung der Atherosklerose mit Katheter-basierte 2D-Bildgebung NIRF, als auf einen Stand der 1-D-spektroskopischen Ansatz gegenüber, ist 6 ein neuartiger und vielversprechender Tool, das Augmented-Protease-Aktivität nutzt in Makrophagen-reichen Plakette Gefäßentzündung zu erkennen. 11,12 Folgende Forschungs-Protokoll beschreibt die Verwendung eines intravaskulären 2-dimensionalen NIRF Katheter Bild und charakterisieren Plaque-Struktur unter Verwendung von zentralen Aspekten der Plaque Biologie. Es ist ein übersetzbar Plattform, wenn sie mit bestehenden klinischen Imaging-Technologien, einschließlich Angiographie und intravaskulären Ultraschall (IVUS) integriert und bietet ein einzigartiges und neuartiges integrierte multimodale molekulare Bildgebung, die entzündliche Atherome unterscheidet, und ermöglicht den Nachweis von intravaskulären NIRF-Signale in menschliche Größe Koronararterien .
Protocol
Discussion
Entzündete Hochrisiko-oder vulnerable Plaques sind wahrscheinlich verantwortlich für die Mehrzahl der Herzinfarkte. Die Identifikation solcher Plaques vor Auftreten der Symptome hat wichtige klinische Implikationen sowohl in Prognosen zu erstellen und Führung der medizinischen Therapie. Konventionelle koronararteriellen bildgebenden Verfahren wie Röntgen-Angiographie in der Regel auf die Charakterisierung der luminalen Verengungen als Beleuchtung der zugrunde liegenden biologischen Profilen mit hohem Risiko, in der …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Unterstützung für diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health Zuschuss # R01 HL 108229, American Heart Association Scientist Development Grant # 0830352N, Howard Hughes Medical Institute Career Development Award, Broadview Ventures, Europäische Gemeinschaft Siebten Rahmenprogramms (FP7/2007-2013 unter dem Förderkennzeichen Vereinbarung # 235689) und die MGH William Schreyer Fellowship.
Materials
| Material Name | Tipo | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Prosense 750 | Visen Medical | VM110 | 500 nmol/kg IV injection | |
| Heparin Sodium | APP Pharmaceuticals | 401586D | ||
| Cephazolin | NovaPlus | 46015683 | ||
| Lidocaine HCL 2% | Hospira | NDC 0409-4277-01 | ||
| Buprenorphine | Bedford Laboratories | NDC 55390-100-10 | ||
| Ketamine | Hospira | NDC 0409-2051-05 | ||
| High Cholesterol Diet 1% | Research Diets | C30293 | ||
| HIgh Cholesterol Diet 0.3% | Research Diets | C30255 |
Riferimenti
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