18FDG पीईटी का विश्लेषण/ माइकोबैक्टीरियम तपेदिक संक्रमण और गैर-मानव रहनुमाओं में उपचार के लिए एक उपकरण के रूप में सीटी इमेजिंग
Summary
यहां, हम 18F-FDG पालतू/सीटी इमेजिंग के विश्लेषण का वर्णन करने के लिए एक प्रोटोकॉल मौजूद गैर मानव रहनुमाओं है कि एम. तपेदिक से संक्रमित किया गया है रोग की प्रक्रिया का अध्ययन करने के लिए, दवा उपचार, और रोग पुनर्क्रियाशीलता ।
Abstract
माइकोबैक्टीरियम तपेदिक आज दुनिया में नंबर एक संक्रामक एजेंट बना हुआ है । एंटीबायोटिक प्रतिरोधी उपभेदों के उद्भव के साथ, नए नैदानिक प्रासंगिक तरीकों की जरूरत है कि रोग की प्रक्रिया और संभावित एंटीबायोटिक और वैक्सीन उपचार के लिए स्क्रीन का मूल्यांकन कर रहे हैं । पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी/गणना टोमोग्राफी (पीईटी/सीटी) इस तरह के कैंसर के रूप में वेदनाओं की एक संख्या का अध्ययन करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण के रूप में स्थापित किया गया है, अल्जाइमर रोग, और सूजन/ यहां उल्लिखित रणनीतियों कि cynomolgus मकाक में पालतू/सीटी छवियों का मूल्यांकन करने के लिए नियोजित किया गया है कि एम. तपेदिककी कम खुराक के साथ intrabronchially संक्रमित है के एक नंबर रहे हैं । सीटी और पीईटी छवियों में घावों और लिम्फ नोड्स में 18एफ-fluorodeoxyglucose (FDG) के ऊपर घाव आकार के मूल्यांकन के माध्यम से, इन तरीकों का वर्णन है कि पीईटी/सीटी इमेजिंग सक्रिय बनाम अव्यक्त रोग के भविष्य के विकास की भविष्यवाणी कर सकते हैं और संक्रमण की एक अव्यक्त स्थिति से पुनर्सक्रियण के लिए प्रवृत्ति । इसके अतिरिक्त, फेफड़ों की सूजन के समग्र स्तर का विश्लेषण करके, इन तरीकों में सबसे नैदानिक प्रासंगिक मौजूदा पशु मॉडल में एम. तपेदिक के खिलाफ दवाओं की एंटीबायोटिक प्रभावकारिता का निर्धारण । ये छवि विश्लेषण के तरीके इस रोग के खिलाफ शस्त्रागार में सबसे शक्तिशाली उपकरणों में से कुछ के रूप में न केवल वे संक्रमण और नशीली दवाओं के उपचार के लक्षण के एक नंबर का मूल्यांकन कर सकते हैं, लेकिन वे भी सीधे मानव में उपयोग के लिए एक नैदानिक सेटिंग के लिए अनुवाद कर रहे है पढ़ाई.
Introduction
माइकोबैक्टीरियम तपेदिक सदियों के लिए मनुष्य त्रस्त है और आज दुनिया में किसी भी अन्य एक संक्रामक एजेंट की तुलना में अधिक मृत्यु दर का कारण बनता है । २०१५ में, वहां १०,५००,००० तपेदिक (टीबी) के नए मामलों की रिपोर्ट भारत, इंडोनेशिया, चीन, नाइजीरिया, पाकिस्तान, और दक्षिण अफ्रीका से उत्पंन मामलों के बहुमत के साथ विश्व स्तर पर1 थे । अनुमान है कि एक ही समय अवधि के दौरान १,४००,००० लोगों पर टीबी से वैश्विक मौत टोल जगह है । यह मान मृत्यु दर १०० साल पहले की तुलना में करीब 25% कम है । हालांकि दवा संवेदनशील टीबी इलाज है, आहार लंबा है एकाधिक दवाओं और अनुपालन की आवश्यकता होती है एक चिंता का विषय है । बहु दवा के उद्भव-प्रतिरोधी (एमडीआर) उपभेदों २०१५ में नए टीबी के मामलों की ~ ५८०,००० के लिए हिसाब । एम. क्षयरोग के एमडीआर उपभेदों के साथ रोगियों का सफल उपचार दर केवल ५०% के आसपास होने का अनुमान है. इससे भी अधिक खतरनाक बड़े पैमाने पर प्रतिरोधी (XDR) एम. तपेदिकके उपभेदों, जो लगभग हर उपलब्ध दवा के लिए प्रतिरोधी रहे है के उद्भव है । इस प्रकार, नई तकनीक टीबी अनुसंधान क्षेत्र है कि टीबी का निदान करने की क्षमता बढ़ाने के भीतर की जरूरत है, रोग की प्रक्रिया की प्रतिरक्षा समझ में वृद्धि, और उपंयास उपचार और एंटीबायोटिक सहित रोकथाम रणनीतियों की स्क्रीनिंग के लिए अनुमति परहेजों और वैक्सीन प्रभावकारिता अध्ययन ।
एम. तपेदिक एक एरोबिक एसिड फास्ट बैसिलस है कि शारीरिक रूप से इसकी बहुत जटिल बाहरी कोशिका दीवार और धीमी गति से विकास कैनेटीक्स द्वारा विशेषता है । संक्रमण आम तौर पर एक रोगसूचक, संक्रमित व्यक्ति, जबकि खाँसी, छींकने, या गायन से निष्कासित कर दिया जाता है कि एयरोसोल बूंदों में निहित व्यक्तिगत बैक्टीरिया की साँस लेना के माध्यम से होता है । उजागर व्यक्तियों है कि संक्रमण का विकास, केवल 5-10% लोगों के सक्रिय नैदानिक टीबी का विकास । शेष ९०% स्पर्शोन्मुख संक्रमण के एक अलग स्पेक्ट्रम है कि उपनैदानिक संक्रमण से सभी में कोई बीमारी के लिए पर्वतमाला है, जिनमें से सभी अव्यक्त टीबी संक्रमण (LTBI)2,3के रूप में नैदानिक वर्गीकृत है । जनसंख्या है कि इस स्पर्शोन्मुख संक्रमण है की, लगभग 10% अपने जीवनकाल में निहित संक्रमण के पुनर्सक्रियन द्वारा एक्टिव टीबी का विकास होगा । सक्रियण के जोखिम नाटकीय रूप से बढ़ जाती है अगर स्पर्शोन्मुख संक्रमण अनुबंध के साथ एक व्यक्ति एचआईवी या TNF अवरोधकों के रूप में एक गुर्दे दवा, के साथ इलाज से गुजरना4,5,6। सक्रिय टीबी रोग भी एक स्पेक्ट्रम के रूप में प्रस्तुत करता है, ज्यादातर लोगों के साथ फेफड़े के टीबी, जो फेफड़ों और वक्ष लिम्फ नोड्स को प्रभावित करता है । हालांकि, M. तपेदिक किसी भी अंग को संक्रमित कर सकते हैं, ताकि संक्रमण भी शामिल होने के extrapulmonary साइटों में मौजूद कर सकते हैं ।
एम. टीबी संक्रमण के रोग पहचान मेजबान कोशिकाओं की एक संगठित गोलाकार संरचना है, ग्रेन्युलोमा कहा जाता है । मैक्रोफेज, टी कोशिकाओं और बी कोशिकाओं ग्रेन्युलोमा के प्रमुख घटक हैं, न्यूट्रोफिल7के चर संख्या के साथ. ग्रेन्युलोमा का केंद्र अक्सर गल जाता है । इस प्रकार, एक प्रतिरक्षा microenvironment के रूप में granulomas समारोह को मारने या बेसिली होते हैं, फेफड़ों के अंय भागों में फैल रोकने । हालांकि, M. तपेदिक ग्रेन्युलोमा द्वारा हत्या विकृत कर सकते हैं, और इन संरचनाओं के भीतर दशकों के लिए जारी रहती है । LTBI के नए संक्रमण या पुनः सक्रियण के बाद सक्रिय टीबी रोग के विकास के लिए सुसंगत और नियमित निगरानी अव्यावहारिक, वैज्ञानिक रूप से चुनौतीपूर्ण और समय लेने वाली है । तकनीक है कि इन प्रक्रियाओं का अध्ययन longitudinally, मनुष्यों और मानव-जैसे पशु मॉडल में, वैज्ञानिक समुदाय के लिए अत्यंत उपयोगी है एम. क्षयरोग संक्रमण और रोग के कई जटिलताओं की समझ को आगे बढ़ाने में.
पीईटी/सीटी एक अत्यंत उपयोगी इमेजिंग तकनीक है कि मानव और पशु मॉडल8में रोग राज्यों की एक विशाल रेंज का अध्ययन करने के लिए नियोजित किया गया है । पीईटी एक कार्यात्मक तकनीक है कि एक रिपोर्टर के रूप में पोजीट्रान-उत्सर्जक रेडियोधर्मी यौगिकों का उपयोग करता है । ये radioisotopes आम तौर पर एक चयापचय यौगिक, जैसे ग्लूकोज, या एक लक्ष्यीकरण समूह है कि ब्याज की एक रिसेप्टर के लिए बाध्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है करने के लिए कार्यात्मक रहे हैं । चूंकि विकिरण पीईटी आइसोटोप से उत्सर्जित ऊतक घुसना करने के लिए काफी शक्तिशाली है, बहुत कम सांद्रता इस्तेमाल किया जा सकता है जो रिसेप्टर लक्ष्यीकरण यौगिकों में संतृप्ति के स्तर के नीचे अध्ययन के लिए अनुमति देता है और एक कम पर्याप्त एकाग्रता पर चयापचय पर कोई प्रभाव नहीं है करने के लिए 2-deoxy-2-(18F) Fluoro-D-ग्लूकोज (FDG) जैसे एजेंट्स का उपयोग करते समय प्रक्रियाएं । सीटी एक तीन आयामी एक्स-रे इमेजिंग तकनीक है कि एक्स-रे क्षीणन के स्तर अलग का उपयोग करता है शरीर के भीतर अंगों की शारीरिक विशेषताओं की पहचान करने के लिए9। जब पीईटी के साथ युग्मित, सीटी एक पालतू ट्रेसर के एक से अधिक प्रदर्शन है कि विशिष्ट स्थानों और संरचनाओं का निर्धारण करने के लिए एक नक्शे के रूप में प्रयोग किया जाता है । पीईटी/सीटी दोनों मनुष्यों और पशु एम. क्षयरोग संक्रमण है कि रोगजनन में कई महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि के लिए नेतृत्व किया है के साथ संक्रमित मॉडल के vivo इमेजिंग में के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है, दवा उपचार, रोग स्पेक्ट्रम, आदि के जवाब6 ,10,11,12. इस काम के विशिष्ट पालतू/सीटी विश्लेषणात्मक तरीकों का वर्णन गैर में टीबी का अध्ययन मानव रहनुमा मॉडल ऐसे ग्रेन्युलोमा आकार के रूप में मानकों का उपयोग कर longitudinally, व्यक्तिगत घावों, पूरे फेफड़े और लिम्फ नोड FDG की शौकीनता में FDG, और extrapulmonary का पता लगाने कोढ़ा6,10,11,12.
इस पांडुलिपि गैर में इमेजिंग विश्लेषण के तरीके का वर्णन मानव रहनुमाओं (NHPs), विशेष रूप से cynomolgus मकाक, जो longitudinally रोग प्रगति और औषध उपचार के साथ संक्रमण के बाद मूल्यांकन करने के लिए उपयोग किया जाता है एम. तपेदिक . NHPs एक मूल्यवान पशु मॉडल है क्योंकि जब एम. तपेदिक Erdman तनाव की एक कम खुराक के साथ inoculated, पशुओं ~ ५०% सक्रिय टीबी के विकास और शेष स्पर्शोन्मुख संक्रमण (यानी के पशुओं के साथ रोग के परिणामों की एक किस्म दिखा। संक्रमण को नियंत्रित करने, LTBI), मानव में देखा नैदानिक रोग स्पेक्ट्रम के लिए निकटतम मॉडल प्रदान3,13,14,15,16. मकाक में LTBI के पुनः सक्रियण एक ही एजेंट है कि मानव में पुनर्क्रियाशीलता का कारण है, जिनमें से उदाहरण के मानवीय इम्यूनो वायरस (एचआईवी, सिमियन इम्यूनो वायरस (SIV) एचआईवी के समूल संस्करण के रूप में), सीडी कमी या ट्यूमर का उपयोग शामिल द्वारा ट्रिगर है परिगलन कारक (TNF) बेअसर13,16. इसके अलावा, मकाक विकृति है कि बहुत ही मानव में देखा के समान है के साथ उपस्थित, संगठित granulomas कि फेफड़े या अंय अंगों में फार्म का17सहित । इस प्रकार, इस मॉडल में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान की गई है बुनियादी मेजबान-रोगज़नक़ बातचीत में M. तपेदिक संक्रमण, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से दवा परहेजों और तपेदिक के लिए टीके के बारे में बहुमूल्य ज्ञान14,18 , 19 , 20 , 21.
पीईटी/सीटी इमेजिंग उपस्थिति, वितरण, और व्यक्तिगत granulomas की प्रगति का पालन करने की क्षमता प्रदान करता है. यह काम मुख्य रूप से एक जांच के रूप में FDG इस्तेमाल किया है, जो, एक ग्लूकोज एनालॉग के रूप में, चयापचय सक्रिय मेजबान कोशिकाओं में शामिल, जैसे मैक्रोफेज, न्यूट्रोफिल, और लिम्फोसाइटों8, जिनमें से सभी granulomas में हैं । इस प्रकार, FDG की मेजबानी के लिए एक प्रॉक्सी है सूजन । विश्लेषण प्रक्रियाओं विस्तृत इस के साथ साथ OsiriX, एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया DICOM खरीद और उपयोग के लिए उपलब्ध दर्शक का उपयोग करता है । छवि विश्लेषण विधियों का वर्णन आकार, आकार, और चयापचय गतिविधि (FDG केमाध्यम से) समय के साथ व्यक्तिगत granulomas के रूप में ट्रैक और पशु necropsy पर विशिष्ट घावों की पहचान के लिए एक नक्शे के रूप में इमेजिंग का उपयोग करता है । इसके अतिरिक्त, एक अलग विधि विकसित किया गया है कि एक विशिष्ट सीमा (एसयूवी ≥ २.३) के ऊपर फेफड़ों में FDG के योग quantifies और इस मूल्य का उपयोग करता है के लिए नियंत्रण और प्रायोगिक समूहों के बीच मतभेदों का मूल्यांकन वैक्सीन से लेकर अध्ययन में सह संक्रमण मॉडल के लिए परीक्षण । इन आंकड़ों का समर्थन है कि फेफड़ों में FDG के इस समग्र उपाय बैक्टीरियल बोझ से संबंधित है, इस प्रकार रोग की स्थिति के बारे में जानकारी प्रदान । इसी तरह के विश्लेषण के रूप में अच्छी तरह से रोग की प्रगति का अध्ययन करने के लिए वक्ष लिम्फ नोड्स के FDG पर किया जा सकता है । निंनलिखित प्रोटोकॉल छवि विश्लेषण के माध्यम से पशु संक्रमण से प्रयोगात्मक प्रक्रिया का वर्णन ।
Protocol
इस काम में उल्लिखित सभी पद्धतियों को यूनिवर्सिटी ऑफ पिट्सबर्ग संस्थागत एनिमल केयर एंड फीमेल कमेटी द्वारा अनुमोदित किया गया है । सभी प्रक्रियाओं का पालन संस्थागत सुरक्षा और विकिरण सुरक्षा आवश्यकत?…
Representative Results
Discussion
पीईटी/सीटी से प्राप्त डेटा एम. क्षयरोग संक्रमण के कई पहलुओं के लिए किराए की माप के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है जो ऐसी तकनीक के बिना चौकस नहीं होगा । पीईटी/सीटी एक्स-रे तकनीक है, जो अक्सर मकाक अध्य?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक को संक्रमण प्रक्रियाओं और एल इयॉन Carney और ब्रायन Lopresti इन इमेजिंग प्रक्रियाओं की स्थापना में मार्गदर्शन के लिए रूपरेखा के लिए मार्क Rodgers स्वीकार करना चाहते हैं । इस काम के लिए फंडिंग बिल ऐंड मेलिंडा गेट्स फाउंडेशन (J.L.F., P.L.L.), राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान, एलर्जी और संक्रामक रोगों के राष्ट्रीय संस्थान R01 AI111871 (P.L.L.), नेशनल हार्ट लंग और ब्लड इंस्टिट्यूट R01 HL106804 (जे के द्वारा प्रदान की गई है . L.F.), R01 HL110811.
Materials
| Ketamine | Henry Schein | 23061 | Henry Schein |
| Telazol | Zoetis | 4866 | Henry Schein |
| Cetacaine | Patterson Vet Generics | 07-892-6862 | Patterson |
| Sterile saline | Hospira | 07-800-9721 | Patterson |
| 7H11 agar | BD | 283810 | BD Biosciences |
| IV catheter | Surflash | 07-806-7659 | Patterson |
| 18F-FDG | Zevacor | N/A | |
| Endotracheal tube | Jorgensen Labs Inc | 07-887-0284 | Patterson |
| Artificial tears | Patterson Vet Generics | 07-888-1663 | Patterson |
| Isoflurane | Zoetis | 07-806-3204 | Patterson |
| Neurologica Ceretom CT | Samsung Neurologica | N/A | |
| Siemens Focus 220 microPET | Siemens Molecular Imaging Systems | N/A | |
| Inveon Research Software | Siemens Molecular Imaging Systems | N/A | |
| OsiriX | Pixmeo | N/A |
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