בשנת מעקב Vivo של בצקת פיתוח ופתולוגיה מיקרוסקולרית במודל של מלריה מוחית ניסיוני באמצעות תהודה מגנטית הדמיה
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
מלריה היא בעיה בריאותית עולמית משמעותית. 1 מלריה חדה מאופיינת בחלקה במעורבות מוחית, ולעתים קרובות היא גורם פרוגנוסטי גרוע. מעורבות מוחית שכיחה אצל ילדים מתחת לגיל 5 באזורים של העברת מלריה גבוהה ומייצגת את הגורם העיקרי למוות הקשור למלריה בקבוצת גיל זו. 1 בעוד טיפול אגרסיבי יכול להיות הצלת חיים, איתור מלריה מוחית, במיוחד בשלבים הראשונים, יכול להיות קשה. התהליכים הפתולוגיים המעורבים במלריה מוחית כוללים הפרעות בכלי הדם ובצקת מוחית, אשר עלולים לגרום לנפיחות מוחית חמורה. במאמר זה, אנו מציגים הדמיה תהודה מגנטית (MRI) פרוטוקול המאפשר המוח כולו הדמיה vivo של מלריה מוחי ניסיוני (ECM). שיטות מוח מלאות ברזולוציה גבוהה מוחלשות במידה ניכרת במחלה זו, אף כי מעט ידוע על האופן שבו ECM יוזם במרכזמערכת העצבים או אילו מנגנונים ספציפיים מובילים למחלה. ב MRI vivo , מכסה את המוח כולו, מייצג כלי מחקר חשוב כדי להשיג הבנה טובה יותר של הפתולוגיה של ECM. MRI הוא מסוגל להעריך נפיחות מוחי מוחי עולמי, אשר הוכרה לאחרונה להיות מנבא חשוב למוות לא רק ב- ECM, אלא גם מלריה מוחית אנושית. 2 , 3 נפיחות מוחית חמורה מתרחשת במחלה קטלנית ומייצגת אחת ממספר תכונות פתולוגיות בין המודלים של ECM לבין מחלת האדם, מחלה המאופיינת בשינויים דלקתיים ומיקרוסקולריים כאחד. 4
ECM יכול להיות המושרה CBA או עכברים C57BL דרך זיהום עם פלסמודיום ברגי ANKA. 5 הופעת ה- ECM מתרחשת בדרך כלל בין ימים 6 ו -10 לאחר ההדבקה ומביאה למצבים הולמים, אטקסיה, נשימה ותרדמת, אשר מובילים לראפמוות מוות. 4 The Rapid Murine Coma וסולם התנהגות (RMCBS) הוא ציון מועיל להערכת תסמינים קליניים של ECM. זה מורכב מ 10 פרמטרים, כל אחד הבקיע מ 0 ל 2, עם ציון מקסימלי האפשרי של 20. 6 לאחרונה, הראינו הסכמה טובה בין חומרת ציוני RMCBS בעכברים ECM ושינויים פתולוגיים שהפגינו MRI. 7 בפרוטוקול זה, אנו מתארים אינדוקציה ECM בעכברים ב vivo הדמיה תהודה מגנטית של עכברים עם ECM.
Protocol
Representative Results
Discussion
במאמר זה, אנו מתארים פרוטוקול MRI של המוח כולו כדי לקבוע שינויים במלריה במוח ניסיוני. אנו מאמינים כי MRI כבר under-utilised במחקר מלריה עד כה ומקווים כי הפרוטוקולים שלנו יסייע לחוקרים אחרים. ברצוננו לתאר כמה נקודות נוספות שעשויות להיות מועילות.
<p class="jove_content" style=";text-align:right;direct…Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
הסיוע הטכני המומחה של מרים רייניג מודה בהכרת תודה. אה קיבל מימון ממלגה פוסט-דוקטורלית של הפקולטה לרפואה של אוניברסיטת היידלברג. חבר פרלמנט נתמך על ידי מענק הנצחה של קרן Else-Kröner-Fresenius. AKM היא מקבלת קצבת חופשת לידה על ידי האקדמיה DZIF של המרכז הגרמני לחקר זיהום (DZIF). JP הוא הנמען של מרכז מחקר היידלברג עבור רפואה מולקולרית (HRCMM) אחוות פיתוח קריירה. בנוסף, אנו מודים בהכרת תודה לג'וליה מ. סאטלר ולפרידריך פרישקנכט על מתן סרט מופת לתנועה ספורוזואית.
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 | |
Riferimenti
- World Health Organization. . World Malaria Report. , (2014).
- Seydel, K. B., et al. Brain swelling and death in children with cerebral malaria. N Engl J Med. 372 (12), 1126-1137 (2015).
- Penet, M. F., et al. Imaging experimental cerebral malaria in vivo: significant role of ischemic brain edema. J Neurosci. 25 (32), 7352-7358 (2005).
- de Souza, J. B., Riley, E. M. Cerebral malaria: the contribution of studies in animal models to our understanding of immunopathogenesis. Microbes Infect. 4 (3), 291-300 (2002).
- Curfs, J. H., van der Meide, P. H., Billiau, A., Meuwissen, J. H., Eling, W. M. Plasmodium berghei: recombinant interferon-gamma and the development of parasitemia and cerebral lesions in malaria-infected mice. Exp Parasitol. 77 (2), 212-223 (1993).
- Carroll, R. W., et al. A rapid murine coma and behavior scale for quantitative assessment of murine cerebral malaria. PLoS One. 5 (10), (2010).
- Hoffmann, A., et al. Experimental Cerebral Malaria Spreads along the Rostral Migratory Stream. PLoS Pathog. 12 (3), e1005470 (2016).
- Mueller, A. K., Behrends, J., Blank, J., Schaible, U. E., Schneider, B. E. An experimental model to study tuberculosis-malaria coinfection upon natural transmission of Mycobacterium tuberculosis and Plasmodium berghei. J Vis Exp. (84), e50829 (2014).
- Hynynen, K., McDannold, N., Sheikov, N. A., Jolesz, F. A., Vykhodtseva, N. Local and reversible blood-brain barrier disruption by noninvasive focused ultrasound at frequencies suitable for trans-skull sonications. Neuroimage. 24 (1), 12-20 (2005).
- Nag, N., Mellott, T. J., Berger-Sweeney, J. E. Effects of postnatal dietary choline supplementation on motor regional brain volume and growth factor expression in a mouse model of Rett syndrome. Brain Res. 1237, 101-109 (2008).
- Giri, S., et al. T2 quantification for improved detection of myocardial edema. J Cardiovasc Magn Reson. 11, 56 (2009).
- Engwerda, C., Belnoue, E., Gruner, A. C., Renia, L. Experimental models of cerebral malaria. Curr Top Microbiol Immunol. 297, 103-143 (2005).
- Zhao, H., et al. Olfactory plays a key role in spatiotemporal pathogenesis of cerebral malaria. Cell Host Microbe. 15 (5), 551-563 (2014).
- Nacer, A., et al. Experimental cerebral malaria pathogenesis–hemodynamics at the blood brain barrier. PLoS Pathog. 10 (12), e1004528 (2014).
- Nacer, A., et al. Neuroimmunological blood brain barrier opening in experimental cerebral malaria. PLoS Pathog. 8 (10), e1002982 (2012).
- Pai, S., et al. Real-time imaging reveals the dynamics of leukocyte behaviour during experimental cerebral malaria pathogenesis. PLoS Pathog. 10 (7), e1004236 (2014).
- Shaw, T. N., et al. Perivascular Arrest of CD8+ T Cells Is a Signature of Experimental Cerebral Malaria. PLoS Pathog. 11 (11), e1005210 (2015).
- Potchen, M. J., et al. Acute brain MRI findings in 120 Malawian children with cerebral malaria: new insights into an ancient disease. AJNR Am J Neuroradiol. 33 (9), 1740-1746 (2012).
