في فيفو تتبع من تطوير وذمة والأمراض الوعائية الوعائية في نموذج من الملاريا الدماغية التجريبية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي
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
والملاريا مشكلة صحية عالمية كبيرة. 1 تتميز الملاريا الشديدة جزئيا بالاشتراك الدماغي وغالبا ما تكون عاملا نذيريا ضعيفا. وتشترك الشلل الدماغي في الأطفال الذين تقل أعمارهم عن خمس سنوات في المناطق التي تنتقل فيها الإصابة بالملاريا، وتمثل السبب الرئيسي للوفاة المرتبطة بالملاريا في تلك الفئة العمرية. 1 في حين أن العلاج العدواني يمكن أن يكون المنقذة للحياة، والكشف عن الملاريا الدماغية، وخاصة في المراحل المبكرة، يمكن أن يكون صعبا. وتشمل العمليات المرضية التي تنطوي على الملاريا الدماغية اضطراب الأوعية الدموية الدقيقة وذمة دماغية، والتي يمكن أن تؤدي إلى تورم شديد في المخ. في هذه المقالة، نقدم التصوير بالرنين المغناطيسي (مري) البروتوكول الذي يسمح كله الدماغ في الجسم الحي التصوير من الملاريا المخية التجريبية (إسم). وقد تم استخدام أساليب التصوير ذات الدقة العالية في الدماغ بأكمله على نطاق واسع في هذا المرض، على الرغم من أن القليل من المعروف عن كيفية بدء إسم في وسطالجهاز العصبي أو ما آليات محددة تؤدي إلى المرض. في التصوير بالرنين المغناطيسي الجسم الحي ، التي تغطي الدماغ كله، يمثل أداة بحثية هامة للحصول على فهم أفضل لعلم الأمراض إسم. التصوير بالرنين المغناطيسي قادر على تقييم تورم الدماغ الدماغية العالمية، والتي تم الاعتراف بها مؤخرا لتكون مؤشرا هاما للوفاة ليس فقط في إسم، ولكن أيضا في الملاريا الدماغية البشرية. 2 ، 3 يحدث تورم شديد في الدماغ في المرض القاتل ويمثل واحدة من العديد من الميزات المرضية بين نماذج إسم والأمراض البشرية، وهو المرض الذي يتميز كل من التغيرات الالتهابية والأوعية الدموية الدقيقة. 4
يمكن أن يسببها إسم في الفئران سبا أو C57BL من خلال العدوى مع الفطرية بلاسموديوم بيرغي أنكا. 5 بداية من إسم يحدث عادة بين أيام 6 و 10 بعد العدوى ويؤدي إلى المناسب، وترنح، وضيق في الجهاز التنفسي، والغيبوبة، مما يؤدي إلى الرابمعرف الموت. 4 السريع غيبوبة الفئران والسلوك مقياس (رمكبس) هو نتيجة مفيدة لتقييم الأعراض السريرية لل إسم. وهو يتألف من 10 المعلمات، وسجل كل من 0 إلى 2، مع أقصى درجة ممكنة من 20. 6 في الآونة الأخيرة، أظهرنا اتفاق جيد بين شدة درجات رمكبس في الفئران إسم والتغيرات المرضية التي أظهرها التصوير بالرنين المغناطيسي. 7 في هذا البروتوكول، ونحن تصف إسم تحريض في الفئران وفي الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي من الفئران مع إسم.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه المقالة، ونحن تصف بروتوكول الدماغ كله التصوير بالرنين المغناطيسي لتحديد التغييرات في الملاريا الدماغية التجريبية. ونحن نعتقد أن التصوير بالرنين المغنطيسي قد تم استغلاله بشكل كاف في أبحاث الملاريا حتى الآن، ونأمل أن بروتوكولاتنا سوف تساعد المحققين الآخرين. ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونعرب عن تقديرنا العميق للمساعدة التقنية التي قدمتها ميريام راينيغ. تلقت وزارة الصحة التمويل من منحة ما بعد الدكتوراه من كلية الطب في جامعة هايدلبرغ. ويدعم النائب من قبل النصب التذكاري من مؤسسة إلس-كرونر-فريسنيوس. تتلقى أكم منحة إجازة الأمومة من أكاديمية دزيف للمركز الألماني للأبحاث العدوى (دزيف). جب هو المستفيد من مركز أبحاث هايدلبرغ للطب الجزيئي (هركم) الزمالة التطوير الوظيفي. كما نعرب عن امتناننا ل جوليا M. ساتلر وفريدريش فريشكنشت لتقديم فيلم مثالي لحركة السبوروزويت.
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 | |
References
- 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).
