प्रायोगिक सेरेब्रल मलेरिया के मॉडल में एडेमा विकास और माइक्रोवास्कुलर पैथोलॉजी के विवो ट्रैकिंग में चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का उपयोग करना
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
मलेरिया एक महत्वपूर्ण वैश्विक स्वास्थ्य समस्या है 1 गंभीर मलेरिया को मस्तिष्क में भागीदारी से भाग में वर्णित किया जाता है और अक्सर यह एक गरीब पूर्वकल्पनात्मक कारक होता है। उच्च मलेरिया संचरण के क्षेत्रों में पांच वर्ष से कम आयु के बच्चों में सेरेब्रल की भागीदारी आम है और उस आयु वर्ग में मलेरिया से संबंधित मौत का प्रमुख कारण है। 1 जबकि आक्रामक उपचार जीवन-बचत हो सकता है, मस्तिष्क मलेरिया का पता लगाने, खासकर प्रारंभिक अवस्था में, मुश्किल हो सकता है सेरेब्रल मलेरिया में शामिल रोग संबंधी प्रक्रियाओं में माइक्रोवैस्कुलर विघटन और सेरेब्रल एडिमा शामिल हैं, जिससे गंभीर मस्तिष्क सूजन हो सकती है। इस लेख में, हम एक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) प्रोटोकॉल पेश करते हैं जो प्रायोगिक सेरेब्रल मलेरिया (ईसीएम) के विवो इमेजिंग में पूरे मस्तिष्क की अनुमति देता है। इस बीमारी में पूरे मस्तिष्क के उच्च संकल्प इमेजिंग विधियों को व्यापक रूप से कम कर दिया गया है, भले ही ईसीएम मध्य में शुरू होने के बारे में थोड़ा सा पता चला हैतंत्रिका तंत्र या क्या विशिष्ट तंत्र रोग को जन्म देते हैं विवियो एमआरआई में, पूरे मस्तिष्क को कवर करने, ईसीएम विकृति की बेहतर समझ हासिल करने के लिए एक महत्वपूर्ण अनुसंधान उपकरण का प्रतिनिधित्व करता है। एमआरआई वैश्विक मस्तिष्क संबंधी मस्तिष्क सूजन का आकलन करने में सक्षम है, जिसे हाल ही में ईसीएम में न केवल मौत का एक महत्वपूर्ण भविष्यवाणी माना गया है, बल्कि मानव मस्तिष्क संबंधी मलेरिया में भी। 2 , 3 घातक बीमारी में गंभीर मस्तिष्क सूजन होती है और ईसीएम मॉडल और मानव रोग के बीच कई रोगीय लक्षणों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है, एक बीमारी जो सूजन और माइक्रोवैस्कुलर दोनों परिवर्तनों द्वारा होती है। 4
ईसीएम सीएलए या सी 57 बीएल चूहों में घातक प्लॉस्डियम बेर्गेई एएनकेए के संक्रमण से प्रेरित हो सकता है । 5 ईसीएम की शुरुआत आमतौर पर 6 और 10 के संक्रमण के बाद और फिटिंग, एटेक्सिया, श्वसन संकट, और कोमा में होने वाले परिणाम के बीच होती है, जो कि रैपआईडी मौत 4 रैपिड मरीन कोमा एंड बिहेवियर स्केल (आरएमसीबीएस) ईसीएम के नैदानिक लक्षणों का मूल्यांकन करने के लिए एक सहायक स्कोर है। इसमें 10 से अधिक पैरामीटर शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक 0 से 2 से अधिक है, अधिकतम 20 के स्कोर के साथ। 6 हाल ही में, हमने ईसीएम चूहों में आरएमसीबीएस स्कोर की गंभीरता और एमआरआई द्वारा दिखाए गए रोग संबंधी परिवर्तनों के बीच अच्छे समझौते दिखाए। 7 इस प्रोटोकॉल में, हम ईसीएम के साथ चूहों के ईसीएम प्रेरण और चूहों के विवो चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में वर्णन करते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस लेख में, हम प्रायोगिक सेरेब्रल मलेरिया में परिवर्तनों को चित्रित करने के लिए पूरे मस्तिष्क एमआरआई प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं। हम मानते हैं कि एमआरआई का उपयोग मलेरिया अनुसंधान में किया गया है और य?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
मिरियम रीइनिग की विशेषज्ञ तकनीकी सहायता का श्रेय स्वीकार किया गया है। एएच को हीडलबर्ग विश्वविद्यालय के मेडिकल फैकल्टी के पोस्टडॉक्टरल वजीफा से धन प्राप्त हुआ। एल्से-क्रोनर-फ्रेसेनियस फाउंडेशन से एक स्मारक वृत्ति द्वारा सांसद समर्थित है एसीएम संक्रमण संक्रमण (डीजेआईएफ़) के जर्मन केंद्र के डीजीएफ़ अकादमी द्वारा मातृत्व अवकाश के एक वरीयता प्राप्तकर्ता है। जेपी हाउएलएलबर्ग रिसर्च सेंटर फॉर मॉलेकल्युलर मेडिसिन (एचआरसीएमएम) कैरियर डेवलपमेंट फैलोशिप के प्राप्तकर्ता है। हम इसके अलावा ज़ोरिया एम। सैटलर और फ्रेडरिक फ्रिसकनेट को स्पोरोजोइट आंदोलन की एक अनुकरणीय फिल्म प्रदान करने के लिए कृतज्ञतापूर्वक स्वीकार करते हैं।
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).
