Imaging tomografico ad emissione di positroni per la misurazione in vivo del contenuto di mielina nel modello di ratto di lisolecitina della sclerosi multipla
Summary
Questo protocollo ha lo scopo di monitorare i cambiamenti in vivo della mielina (demielinazione e remielinazione) mediante l’imaging della tomografia ad emissione di positroni (PET) in un modello animale di sclerosi multipla.
Abstract
La sclerosi multipla (SM) è una malattia neuroinfiammatoria con degenerazione assonale e neuronale in espansione e demielinizzazione nel sistema nervoso centrale, che porta a disfunzioni motorie, disabilità psichica e deficit cognitivo durante la progressione della SM. La tomografia ad emissione di positroni (PET) è una tecnica di imaging in grado di quantificare alterazioni cellulari e molecolari in vivo.
I radiotraccianti con affinità con la mielina intatta possono essere utilizzati per l’imaging in vivo dei cambiamenti del contenuto di mielina nel tempo. È possibile rilevare un aumento o una diminuzione del contenuto di mielina, il che significa che questa tecnica di imaging può rilevare i processi di demielinizzazione e remielinizzazione del sistema nervoso centrale. In questo protocollo dimostriamo come utilizzare l’imaging PET per rilevare i cambiamenti di mielina nel modello del ratto di lisolecitina, che è un modello di lesione della demielinazione focale (indotta dall’iniezione stereotassica) (cioè un modello di malattia da sclerosi multipla). 11 la commissione per la L’imaging PET C-PIB è stato eseguito al basale e 1 settimana e 4 settimane dopo l’iniezione stereotassica di litoletta 1% nello striato destro (4 μL) e nel corpo calloso (3 μL) del cervello del topo, consentendo la quantificazione della demielinizzazione focale (sito di iniezione dopo 1 settimana) e del processo di remielinizzazione (sito di iniezione a 4 settimane).
L’imaging PET mielina è uno strumento interessante per monitorare i cambiamenti in vivo nel contenuto di mielina che potrebbero essere utili per monitorare la progressione della malattia demielinante e la risposta terapeutica.
Introduction
La sclerosi multipla (SM) è una malattia neuroinfiammatoria che colpisce il sistema nervoso centrale, caratterizzata da infiammazione, demielinazione e perdita assonale1. La prognosi di questa malattia è variabile anche con progressi nel trattamento, ed è una delle cause più comuni di deficit neurologici nei giovani1. La diagnosi di SM si basa sui criteri di manifestazione clinica e visualizzazione delle lesioni caratteristiche mediante risonanza magnetica (MRI)2,3.
La tomografia ad emissione di positroni (PET) può essere uno strumento utile per il monitoraggio in vivo della progressione della SM e degli effetti terapeutici. Il radiotracciatore B composto di Pittsburgh (PIB) etichettato con carbonio-11(11C-PIB) è ampiamente usato per quantificare le placche β-amiloide; tuttavia, nell’ultimo decennio, è stato studiato per quantificare il contenuto di mielina e mostrare la demielinazione dinamica e la remielinazione4,5,6.
Diversi traccianti PET amiloide (11C-PIB, 18F-florbetaben,18F-florbetapir, 18F-flautometamol) possono essere utilizzati per quantificare la mielina e fornire importanti informazioni sulla progressione della malattia e sulla risposta terapeutica, consentendo l’identificazione dei processi di demielinizzazione e remielinizzazione, senza l’interferenza della neuroinfiammazione, che può verificarsi con le immagini di risonanza magnetica convenzionali ( MRI)7. L’imaging pet amiloide ha mostrato una diminuzione dell’assorbimento del tracciante nei pazienti affetti da SM attivi rispetto ai pazienti non attivi che potrebbe essere spiegata dai primi danni alla materia bianca nei pazientiattivi 8. L’assorbimento del tracciante amiloide inferiore è stato anche associato al declino cognitivo in uno studio di follow-up, mostrando che questa tecnica è uno strumento prezioso per studiare la fisiopatologia della malattia e gli esiti clinici9.
Il modello di ratto di litolettacitina (LPC) è un modello chimico indotto di sclerosi multipla, in cui la tossina iniettata, LPC, induce un’alta risposta di macrofagi che si traduce in un aumento dell’infiammazione e, di conseguenza, della demielinazione10,11. La demielinizzazione viene rapidamente invertita, in circa 4 settimane, il che lo rende un buon modello per valutare i processi di demielinizzazione e remielinizzazione nei roditori. Questo modello è già stato valutato utilizzando l’imaging PET, con buoni risultati e correlazione con saggi post mortem12.
Qui presentiamo il protocollo per l’imaging PET mielina con 11C-PIB nel modello del ratto di lisolecitina, mostrando questa tecnica di imaging come uno strumento utile per la misurazione in vivo del contenuto di mielina.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il più grande vantaggio dell’uso del modello di lisolecitina per studiare la sclerosi multipla è la tempistica veloce per la demielinazione (circa 1 settimana) e la remielinazione (circa 4 settimane) che siverifica 14. Questo modello può anche essere indotto neitopi 15, tuttavia, l’induzione nei ratti è più vantaggiosa per l’imaging PET in vivo a causa delle maggiori dimensioni del cervello del topo rispetto ai topi.
Il primo passo …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
β-cubetto (Molecubes NV, Belgio) è stata supportata dalla Fondazione di ricerca di San Paolo, FAPESP – Brasile (#2018/15167-1). LES ha una borsa di studio per dottorandi della FAPESP – Brasile (#2019/15654-2).
Materials
| Analytical Balance | Marte | AUWZZOD | max: 220 g- min: 1 mg |
| Anestesia vaporizer | Nanitech | 15800 | |
| Beta-cube | Molecubes | ||
| Bulldog clamp | Stoelting | 5212043P | |
| clorexidine | Rioquimica | 0.5%/100 mL | |
| Cotton swabs | johnson e johnson | ||
| Dose calibrator | Capintech | ||
| Drill | Kinzo powertools | 352901 | Model Q0M-DC3C |
| Eppendorf tube | Eppendorf | 30125150 | 1.5 mL |
| Eye lubricant | ADVFARMA | 30049099 | vaseline 15 g (pharmaceutical purity) |
| Fine forceps | Stoelting | 52102-38P | |
| Gloves | Descarpack | 212101 | 6.5 size |
| Heating pad | Softhear | ||
| Injection Syringe | Hamilton | 80314 | 10µ, 32ga, model 701 |
| Insuline syringe | BD | 328328 | 1 mL insulin syringes with needle |
| Isoflurane | Cristália | 410525 | 100 mL , concentration 1 mL/1 mL |
| Ketoprofen or other analgesic | Sanofi | 100 mg/2 mL | |
| lidocaine | Hipolabor | 1.1343.0102.001-5 | 2%/20mL |
| L-α-Lysophosphatidylcholine from egg yolk | Sigma-aldrich | L-4129 | 25 mg – ≥99%, Type I, powder |
| Needle holder | Stoelting | 5212290P | |
| Oxygen | White Martins | 7782-44-7 | Compressed gas |
| PMOD software | PMOD technologies | Version 4.1 | module fuse it |
| Rat anesthesia mask | KOPF | Model 906 | |
| Saline | Farmace | 0543325/ 14-8 | 0.9% sodium chloride for injection, 10 mL |
| Scapel blades | Stoelting | 52173-10 | |
| Scapel handles | Stoelting | 52171P | |
| Scissor | Stoelting | 52136-50P | |
| Semi-analytical Balance | Quimis | BK-3000 | max:3,100 g; min:0.2 g |
| shaver | Mega profissional | AT200 model | |
| Stereotactic Apparatus | KOPF | Nodel 900 | |
| Universal holder with needle support | KOPF | Model 1772-F1 | Hamilton support for 5 and 10 µL |
References
- Oh, J., Vidal-Jordana, A., Montalban, X. Multiple sclerosis: clinical aspects. Current Opinion in Neurology. 31 (6), 752-759 (2018).
- Sand, I. K. Classification, diagnosis, and differential diagnosis of multiple sclerosis. Current Opinion in Neurology. 28 (3), 193-205 (2015).
- Thompson, A. J., et al. Diagnosis of multiple sclerosis: 2017 revisions of the McDonald criteria. Lancet Neurology. 17 (2), 162-173 (2018).
- Veronese, M., et al. Quantification of C-11 PIB PET for imaging myelin in the human brain: a test-retest reproducibility study in high-resolution research tomography. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 35 (11), 1771-1782 (2015).
- Carvalho, R. H. F., et al. C-11 PIB PET imaging can detect white and grey matter demyelination in a non-human primate model of progressive multiple sclerosis. Multiple Sclerosis and Related Disorders. 35, 108-115 (2019).
- Stankoff, B., et al. Imaging central nervous system myelin by positron emission tomography in multiple sclerosis using [methyl-(1)(1)C]-2-(4′-methylaminophenyl)- 6-hydroxybenzothiazole. Annals of Neurology. 69 (4), 673-680 (2011).
- Faria, D. D. Myelin positron emission tomography (PET) imaging in multiple sclerosis. Neural Regeneration Research. 15 (10), 1842-1843 (2020).
- Pietroboni, A. M., et al. Amyloid PET as a marker of normal-appearing white matter early damage in multiple sclerosis: correlation with CSF -amyloid levels and brain volumes. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46 (2), 280-287 (2019).
- Pytel, V., et al. Amyloid PET findings in multiple sclerosis are associated with cognitive decline at 18 months. Multiple Sclerosis and Related Disorders. 39, (2020).
- Faria, D. d. P., et al. PET imaging of glucose metabolism, neuroinflammation and demyelination in the lysolecithin rat model for multiple sclerosis. Multiple Sclerosis Journal. 20 (11), 1443-1452 (2014).
- Rinaldi, M., et al. Galectin-1 circumvents lysolecithin-induced demyelination through the modulation of microglial polarization/phagocytosis and oligodendroglial differentiation. Neurobiology of Disease. 96, 127-143 (2016).
- Faria, D. d. P., et al. PET imaging of focal demyelination and remyelination in a rat model of multiple sclerosis comparison of [C-11]MeDAS, [C-11]CIC and [C-11]PIB. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 41 (5), 995-1003 (2014).
- Faria, D. d. P., et al. PET imaging of focal demyelination and remyelination in a rat model of multiple sclerosis: comparison of [11C]MeDAS, [11C]CIC and [11C]PIB. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 41 (5), 995-1003 (2014).
- vander Star, B. J., et al. In Vitro and In Vivo Models of Multiple Sclerosis. CNS & Neurological Disorders-Drug Targets. 11 (5), 570-588 (2012).
- Najm, F. J., et al. Drug-based modulation of endogenous stem cells promotes functional remyelination in vivo. Nature. 522 (7555), 216 (2015).
