In vivo Macrophage Imaging bruke MR Målrettet kontrastmiddel for Langsgående Evaluering av septisk artritt

Summary

Vi viser hvordan du utfører makrofag MR avbildning ved hjelp ultrasmall superparamagnetiske kontrastmiddel (USPIO) i septisk artritt, slik at en innledende og langsgående<em> In vivo</em> Ikke-invasiv evaluering av makrofager infiltrering og en vurdering av terapien effekt.

Abstract

Makrofager er nøkkel-celler i initiering, utvikling og reguleringen av den inflammatoriske respons på bakteriell infeksjon. Makrofager er intensivt og i økende grad rekruttert i septisk leddene fra de tidlige fasene av infeksjon og infiltrasjon er ment å regress gang effektiv fjerning av patogener oppnås. Evnen til å identifisere in vivo makrofager aktivitet i en infisert felles kan derfor gi to viktigste programmene: Tidlig påvisning av akutt synovitt og overvåking av behandlingen.

In vivo-invasiv påvisning av makrofager kan utføres med magnetic resonance imaging bruker jern nanopartikler som ultrasmall superparamagnetiske jernoksid (USPIO). Etter intravaskulær eller intraartikulær administrasjon, er USPIO spesielt phagocytized av aktiverte makrofager, og på grunn av deres magnetiske egenskaper, indusere signal forandringer i vev presentere makrofaginfiltrering. En quantitative evaluering av infiltrere er gjennomførbart, som området med signaltap (antall mørke piksler) observert på gradient ekko-MR-bilder etter injeksjon partikler er korrelert med mengden av jern i vevet og således reflekterer antall USPIO-lastede celler.

Vi presenterer her en protokoll for å utføre makrofag avbildning ved hjelp USPIO-enhanced MR i en dyremodell av septisk artritt, slik at en innledende og langsgående in vivo-invasiv evaluering av makrofager infiltrasjon og en vurdering av terapi handling.

Introduction

Magnetic resonance imaging (MRI) er ansett å være den avbildningsfunksjonalitet valgfrihet for demonstrasjon av smittsomme synovitis grunn av høy romlig oppløsning og bløtvev kontrast. Signal observerte endringene på MR i leddgikt lav T1 og høy T2 signal gjenspeiler økt nærvær av ekstracellulær vanninnhold, og en markert forbedring etter gadolinium basert-kontrastmiddel administrasjon, i samsvar med histologisk funn av økt vascularity grunn til vasodilatasjon og angiogenese ^en. Likevel er MR ofte ikke i stand til å demonstrere oppløsning for smitte under antibiotikabehandling som vedvarende forbedring kan observeres i leddene av pasienter med klinisk og biologisk helbredet septisk artritt skyldes vedvarende forstørret ekstracellulært rom (granulasjonsvev, fibrotic arr) ^2. Foruten ekstracellulære endringer, inflammatoriske celler, inkludert en intens rekruttering av makrofager massivt infiltrere ifullkommengjort synovia. Makrofager spiller en viktig rolle i både den akutte og kroniske fase av bakteriell infeksjon ^3.. De indusere den inflammatoriske reaksjon som kreves for å fjerne patogene mikroorganismer, og koordinere betennelse oppløsning, som makrofag-indusert inflammasjon vedvarer så lenge som nekrotiske vev ikke er fjernet, forhindrer reparasjon å begynne ^4.. Dermed kan reduksjonen av makrofaginfiltrering innen infiserte synovia etter effektiv terapi være en pålitelig indikator for oppløsningen av infeksjonen. Cellular bildebehandling er i stand til å demonstrere bestemt cellulær infiltrasjon inne patologisk vev. Spesifikk makrofag MR avbildning ved hjelp av målrettet kontrastmiddel har vært mye undersøkt og har vist sin evne til å demonstrere felles betennelse eller infeksjon ^5-7. Etter intravenøs injeksjon, er slike målrettede kontrastmidler som USPIO (ultrasmall superparamagnetiske jernoksider) partiklene tatt opp av fagocytiske celler slik som makrofager og,på grunn av deres magnetiske egenskaper, indusere signal endringer i vev presentere makrofaginfiltrering ^åtte. Den langsgående oppfølging av de MR signal endringer terapi gir en in vivo-invasiv evaluering av makrofaginfiltrering, og en reduksjon på USPIO lastet-makrofager relaterte signalendringer ville demonstrere terapi suksess. Hensikten med denne rapporten er å presentere hvordan du utfører makrofag MR imaging til invasivt overvåke septisk artritt ved å demonstrere reduksjon av makrofaginfiltrering innenfor synovia.

Protocol

Alle prosedyrer som involverer dyr fag har blitt godkjent av Universitetssykehuset Institutional Animal Care komiteen. En. Intraarticular Bakteriell Inoculation Før injeksjon anesthetize kaniner ved hjelp av intramuskulær injeksjon av ketamin (30 mg / kg kroppsvekt) som er blandet med xylazin (4 mg / kg) i løpet av Erector spinae muskel. Sikre dyrene er fullt bedøvet ved å sjekke at de ikke klarer å svare på labben klemme. Denne protokollen gir tilstrekkelig anestesi for in…

Representative Results

På unenhanced bilder, presenterer synovium av infiserte knær en diffus hevelse av mellomliggende signal som ikke kan skjelnes fra det omgivende myke vev, mens femur og patella vises så lave signalnivåer strukturer (figur 1). På USPIO-forbedrede bilder, vil 24 timer etter at kontrastmiddelet administrasjon, synovial område inneholdende USPIO-lastet makrofager demonstrere signaltap (figur 1 og 2). Makrofaginf…

Discussion

Mens uspesifikke gadolinium-baserte kontrastmidler gi informasjon om volum og perfusjon av ekstracellulært rom, kan makrofag avbildning av USPIO-enhanced MR en presis anatomisk lokalisering og en kvalitativ vurdering av makrofaginfiltrering innen infiserte synovium uten behov for prøvetaking av vev ^ni. På grunn av sin høye følsomhet, kan USPIO demonstrere selv subtile cellular infiltrere stede i de tidlige fasene av infeksjon. Under vellykket antibiotikabehandling patogener blir progressivt fjernet, er d…

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