Zum Anzeigen dieser Inhalte ist ein JoVE-Abonnement erforderlich. Melden Sie sich an oder starten Sie Ihre kostenlose Testversion.
Method Article
Wir Detail eines neuen Nah-Infrarot-Fluoreszenz (NIRF) Katheter für die 2-dimensionale intravaskulären molekulare Bildgebung von Plaque Biologie In vivo. Die NIRF Katheter kann wichtige biologische Prozesse wie Entzündungen, die durch die Berichterstattung über das Vorhandensein von Plaque-avid aktivierbar und gezielte NIR Fluorochrome zu visualisieren. Der Katheter verwendet klinischen Ingenieur-und Strombedarf und ist für den Einsatz in menschlichen Koronararterien ausgerichtet. Die folgende Studie beschreibt eine multimodale Bildgebung Strategie, die eine neuartige nutzt In vivo Intravaskulären NIRF Katheter Bild und Quantifizierung entzündlicher Plaques in proteolytisch aktiv entzündeten Kaninchen Atherome.
Die vaskuläre Reaktion auf eine Verletzung ist eine gut orchestrierte Entzündungsreaktion durch die Akkumulation von Makrophagen innerhalb der Gefäßwand führt zu einer Akkumulation von Lipid-beladenen intra-luminale Plaque, die Proliferation glatter Muskelzellen und progressive Verengung des Gefäßlumens ausgelöst. Die Bildung solcher Plaques neigen zum Bruch zugrunde liegt die Mehrzahl der Fälle von akutem Myokardinfarkt. Die komplexen molekularen und zellulären inflammatorischen Kaskade wird durch die Rekrutierung von T-Lymphozyten und Makrophagen und ihre parakrine Effekte auf Endothel-und glatten Muskelzellen orchestriert. 1
Molekulare Bildgebung in der Atherosklerose hat sich zu einem wichtigen klinischen und Recherche-Tool, dass in vivo Visualisierung der Entzündung und andere biologische Prozesse ermöglicht entwickelt. Mehrere Beispiele aus jüngster Zeit zeigen, die Fähigkeit, mit hohem Risiko Plaques bei Patienten zu erkennen und die Auswirkungen der pharmacotherapeutics in Atherosklerose. 4. Während eine Reihe von molekularen Bildgebung Ansätze (insbesondere MRT und PET) können Bild-biologische Aspekte der großen Gefäße wie der A. carotis Arterien, kaum Möglichkeiten gibt es für die Bildgebung der Koronararterien. 2 Das Aufkommen der hochauflösenden optischen Bildgebung Strategien, insbesondere Nah-Infrarot-Fluoreszenz (NIRF), mit aktivierbaren fluoreszierenden Sonden gekoppelt, haben eine erhöhte Empfindlichkeit und führte zur Entwicklung neuer Strategien intravaskulären zur Verbesserung der biologischen Bildgebung des menschlichen koronaren Atherosklerose.
Nah-Infrarot-Fluoreszenz (NIRF) molekulare Bildgebung nutzt Anregungslicht mit einer definierten Bandbreite (650 bis 900 nm) als Quelle für Photonen, die, wenn eine optische Kontrastmittel oder fluoreszierende Sonde geliefert, emittiert Fluoreszenz im NIR-Fenster, die erkannt werden können mit einem geeigneten Emissionsfilter und eine hohe Empfindlichkeit charge-coupled-Kamera. Im Gegensatz zu sichtbarem Licht dagegen dringt NIR-Licht tief ins Gewebe, ist deutlich weniger gedämpft durch endogene Photonen-Absorber wie Hämoglobin, Lipide und Wasser und ermöglicht eine hohe Ziel-Rausch-Verhältnis durch reduzierte Autofluoreszenz in der NIR-Fenster. Imaging in der NIR-"Fenster" kann erheblich verbessern das Potenzial für in-vivo-Bildgebung. 2,5
Entzündliche Cystein-Proteasen wurden gut untersucht mit aktivierbaren NIRF-Sonden 10 und spielen eine wichtige Rolle in der Atherogenese. Via Abbau der extrazellulären Matrix, beitragen Cysteinproteasen wichtiger, um das Fortschreiten und Komplikationen der Arteriosklerose 8. Vor allem die Cystein-Protease, Cathepsin B, hoch exprimiert und kolokalisiert mit Makrophagen in der experimentellen murinen, Kaninchen und Menschen Atherome. 3,6,7 Darüber hinaus können Cathepsin B Aktivität in Plaques in vivo unter Verwendung eines zuvor beschriebenen 1 erfasst werden -D intravaskulären Nah-Infrarot-Fluoreszenz-Technik 6 in Verbindung mit einem injizierbaren Nanosensor Mittel, das aus einem Poly-Lysin Polymerrückgrat derivatisiert mit mehreren NIR Fluorochrome (VM110/Prosense750, ex / em 750/780nm, VisEn Medical, Boston, MA) besteht aus dass die Ergebnisse in starke intramolekulare Abschrecken bei Studienbeginn. 10 Nach gezielte enzymatische Spaltung von Cystein-Proteasen, wie Cathepsin B (bekannt mit Plaque-Makrophagen kolokalisiert), der Fluorochrome zu trennen, was zu erheblichen Verstärkung der NIRF Signal. Intravaskuläre Erkennung von NIR Fluoreszenz-Signal durch den Einsatz neuartiger 2D intravaskulären NIRF Katheter ermöglicht nun hochauflösende, geometrisch exakte in vivo Detektion von Cathepsin B Aktivität in entzündeten Plaque.
In vivo molekulare Bildgebung der Atherosklerose mit Katheter-basierte 2D-Bildgebung NIRF, als auf einen Stand der 1-D-spektroskopischen Ansatz gegenüber, ist 6 ein neuartiger und vielversprechender Tool, das Augmented-Protease-Aktivität nutzt in Makrophagen-reichen Plakette Gefäßentzündung zu erkennen. 11,12 Folgende Forschungs-Protokoll beschreibt die Verwendung eines intravaskulären 2-dimensionalen NIRF Katheter Bild und charakterisieren Plaque-Struktur unter Verwendung von zentralen Aspekten der Plaque Biologie. Es ist ein übersetzbar Plattform, wenn sie mit bestehenden klinischen Imaging-Technologien, einschließlich Angiographie und intravaskulären Ultraschall (IVUS) integriert und bietet ein einzigartiges und neuartiges integrierte multimodale molekulare Bildgebung, die entzündliche Atherome unterscheidet, und ermöglicht den Nachweis von intravaskulären NIRF-Signale in menschliche Größe Koronararterien .
In-vivo-Tiermodell: Generation of Experimental aortoiliakalen Atherosklerose
1) Baseline-Angiographie und Ballondenudation
Integrierte Multi-modal Imaging von Rabbit Atherome
2) Kennzeichnung von proteolytisch aktiv entzündeten Plaque mit injizierbaren Nanosensor; Angiographie, intravaskulären Ultraschall (IVUS) und in vivo intravaskuläre NIRF Abbildung von Kaninchen Atherom
3) Euthanasie und Isolierung von ex vivo aortoiliakalen Gewebe
4) Ex vivo Fluoreszenz-Imaging Reflexion (FRI) der sezierten Aorta und Beckenarterien
5) Tissue Embedding für Schneid-und immunhistochemische Analyse
Analysen und Integration von multi-modalen Images (Angiographie, IVUS, NIRF und FRI)
6) Die Verarbeitung von NIRF und FR Bilder
Repräsentative Ergebnisse:
Nach Abschluss der oben genannten Protokoll, können wir identifizieren und zu charakterisieren Bereichen Augmented Cathepsin Protease-Aktivität in entzündlichen Plaques in der Aorta und Iliakalgefäße. Die Injektion von einer aktivierbaren Nanosensor (Prosense/VM110) ermöglicht es uns, proteolytisch aktiven Plaque zu identifizieren. Diese erscheinen als helle oder Signal intensive Zonen, wenn aufgenommen mit FR im nahen Infrarot-Kanal (750 nm). Die NIRF Pullbacks korrelieren mit einer erhöhten Signalintensität durch FR und Ausrichtungen mit IVUS die anatomische Registrierung von NIRF-Signale ermöglichen. Berechnet Plaque TBR ist von FR und NIRF erhalten waren ähnlich (siehe Abbildung 3: Mittelwert NIRF TBR 4,2, bedeutet fr TBR 2,9). Immunhistochemische Analyse der hellen Plaque bestätigt intensive Präsenz von RAM-11 und Cathepsin B Aktivität in Bereichen von Plaque (Daten nicht gezeigt).
Abbildung 1. Schematische Darstellung der 2D-NIRF Katheters an die klinische Potenzial eines 1D NIRF sensing Ansatz 6 erstrecken, konstruierten wir eine neuartige 2-D NIRF-Katheter zur intravaskulären Bildgebung. 11,12 Die custom-built-Katheter besteht aus einer optischen Faser (125 Mikron Durchmesser untergebracht in Polyethylen-Rohr: 2.9F), die leuchtet, mit einem 750 nm Laser Anregungsquelle. Laserlicht wird in einem 90 Grad Winkel zur Faserachse emittiert. Das System nutzt zwei automatisierte Motoren (Rotations-und Translationsenergie), um die gleichzeitige 360-Grad-Imaging-und Längs-Pullback zu ermöglichen, echte 2D-Bildgebung zu erhalten. Bilder mit Genehmigung aus Lit. 11 verwendet.
Abbildung 2. Schematische zeigt Protease-vermittelte Aktivierung des Nanosensor, Prosense/VM110. Bild mit Genehmigung aus Lit. 10 verwendet.
Abbildung 3. In vivo und ex vivo Plaque TBRs (target-to Hintergrund-Verhältnisse)
Entzündete Hochrisiko-oder vulnerable Plaques sind wahrscheinlich verantwortlich für die Mehrzahl der Herzinfarkte. Die Identifikation solcher Plaques vor Auftreten der Symptome hat wichtige klinische Implikationen sowohl in Prognosen zu erstellen und Führung der medizinischen Therapie. Konventionelle koronararteriellen bildgebenden Verfahren wie Röntgen-Angiographie in der Regel auf die Charakterisierung der luminalen Verengungen als Beleuchtung der zugrunde liegenden biologischen Profilen mit hohem Risiko, in der ...
FAJ - Der ehemalige Berater, VisEn Medical; Honorare, Boston Scientific
Unterstützung für diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health Zuschuss # R01 HL 108229, American Heart Association Scientist Development Grant # 0830352N, Howard Hughes Medical Institute Career Development Award, Broadview Ventures, Europäische Gemeinschaft Siebten Rahmenprogramms (FP7/2007-2013 unter dem Förderkennzeichen Vereinbarung # 235689) und die MGH William Schreyer Fellowship.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Prosense 750 | Visen Medical | VM110 | 500 nmol/kg IV injection |
Heparin Sodium | APP Pharmaceuticals | 401586D | |
Cephazolin | NovaPlus | 46015683 | |
Lidocaine HCL 2% | Hospira Inc. | NDC 0409-4277-01 | |
Buprenorphine | Bedford Laboratories | NDC 55390-100-10 | |
Ketamine | Hospira Inc. | NDC 0409-2051-05 | |
High Cholesterol Diet 1% | Research Diets | C30293 | |
HIgh Cholesterol Diet 0.3% | Research Diets | C30255 |
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten