정화조 관절염의 경도 평가를위한 MR 표적 조영제를 사용하여 생체 내 대식 세포 이미징

요약

우리는 대식 세포 MR 영상이 허용 정화조 관절염의 초소형 초상 자성 조영제 (USPIO)를 사용하여 수행하는 방법을 보여주는 초기 및 종 생체 내 비 침습 평가.

초록

대식 세포 개시, 개발 및 세균 감염에 대한 염증 반응의 조절에 중요​​한 세포입니다. 대식 세포가 집중적으로 점점 감염의 초기 단계에서 패혈증 관절 모집 및 침투는 병원체의 효율적인 제거가 얻어지면 퇴보 할 예정이다. 치료 급성 활막염 및 모니터링의 조기 발견 : 감염된 관절의 생체 내 대 식세포의 활동에 식별하는 능력은 따라서 두 가지 애플리케이션을 제공 할 수 있습니다.

생체 내에서 대 식세포의 비 침습적 검출 등의 초소형 초상 자성 산화철 (USPIO) 등의 철 나노 입자를 사용하여 자기 공명 영상을 수행 할 수 있습니다. 혈관이나 관절 투여 후, USPIO는 특히 자신의 자기 적 특성에 의해 활성화 된 대 식세포, 그리고에 의해 phagocytized하는, 대식 세포 침투를 제시 조직의 신호 변화를 유도. quantitativ입자 분사 조직 내 철의 양의 상관 관계가 있으므로 USPIO로드 셀의 수를 반영 한 후 신호 손실 영역 (어두운 픽셀 수)가 경사 에코 자기 공명 영상에서 관찰로 침투의 전자 평가는 가능합니다.

우리는 수, 패혈증 성 관절염의 동물 모델에서 USPIO 강화 MR 영상을 사용하여 대식 세포 이미징을 수행하기 위해 여기 프로토콜을 제시한다 대식 세포 침투 및 치료 활동의 평가의 생체 내 비침 평가에서 초기 및 종.

서문

자기 공명 영상 (MRI)은 높은 공간 해상도와 부드러운 조직 대조에 의한 감염성 활막염의 데모에 대한 선택의 이미징 양상으로 간주됩니다. 혈관 확장 및 혈관 신생 ¹ 증가 혈류의 때문에의 조직 학적 연구 결과와 일치 관절염 낮은 T1과 세포 외 수분 함량의 증가 존재를 반영하는 높은 T2 신호 및 가돌리늄 기반 대비 에이전트 투여 후 표시된 충실 MRI에서 관찰 된 신호 변화. 그럼에도 불구하고, MRI는 종종 지속적인 개선이 확대 세포 공간의 지속성 (육아 조직, 섬유 성 흉터) ^2에 의한 임상 적 및 생물학적 치유 혈성 관절염 환자의 관절에서 관찰 할 수있는 항생제 치료시 감염의 해상도를 입증 할 수 없습니다. 세포 변화 외에, 대 식세포의 강렬한 모집 등의 염증 세포가 대량으로 침투관절 활액을 fected. 대식 세포가 세균 감염 ^3의 급성 및 만성 단계 모두에서 중요한 역할을한다. 대식 세포에 의한 염증이 ⁴ 시작 복구를 방지만큼 괴사 조직을 제거하지 않기 때문에 지속으로 그들은 병원성 미생물을 근절하는 데 필요한 염증 반응을 유도하고 염증 해상도를 조정. 따라서, 효율적인 치료 후 감염된 관절 활액 내의 대 식세포 침윤의 감소는 감염의 해상도의 신뢰할 수있는 지표가 될 수 있습니다. 세포 이미징 병리 조직 내부의 특정 세포의 침윤을 입증 할 수 있습니다. 특정 대식 세포의 MR 영상은 조영제 널리 연구 된 대상으로하여 관절 염증이나 감염 ^5-7을 입증 할 수있는 능력을 보여 주었다. 정맥 주사 한 후, 같은 USPIO (초소형 초상 자성 철 산화물) 입자와 같은 표적 조영제는 식세포로 포식 세포에 의해 촬영되고그들의 자기 특성으로 인해, 대 식세포의 침윤 ^8를 제시 조직에서 신호 변화를 유도. 종은 그 MR 신호 변경 치료의 후속은 대 식세포의 침윤의 생체 내 비침 평가에 사용할 수 있고 USPIO로드 - 대 식세포 관련 신호 변화의 감소는 치료의 성공을 입증한다. 이 보고서의 목적은 비 침습적 관절 활액 내에서 대 식세포 침윤의 감소를 보여줌으로써 혈성 관절염을 모니터링하는 대식 세포의 MR 영상을 수행하는 방법을 제시하는 것입니다.

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프로토콜

동물 주제와 관련된 모든 절차는 대학 병원 기관 동물 관리위원회에 의해 승인되었습니다.

1. 관절 세균 접종

1. 주입하기 전에, 건설자 Spinae 근육 내 xylazine (4 ㎎ / ㎏)와 혼합 마취제의 근육 주사 (30 ㎎ / 체중 kg)에 의해 토끼를 마취. 동물들이 발 핀치에 응답하지 않는 것을 확인하여 완전히 마취되어 있는지 확인합니다. 이 프로토콜은 무릎 관절의 관절 주사에 대한 충분한 마취를 제공합니다. 마취 중에 산소 마스크에서 동물을 놓습니다.
2. 동물의 무릎을 면도. 포비돈 - 요오드 용액의 응용 프로그램에서 다음 포비돈 - 요오드 스크럽과 알코올 3 교대 잎사귀에 의해 무균 주입 무릎을 준비합니다.
3. 수동과 같이 멸균 바늘 모자 또는 멸균 프로브를 사용하여 무릎의 전방 측면에서 탄성 구조로 슬개골 건을 식별합니다.
시각적 컨트롤을하고 전방 접근법을 사용하여, 슬개골 건을 통해 12 토끼의 각각의 오른쪽 무릎에 경피적 25 G 바늘을 배치합니다.
4. 10 ^6의 농도 UFC / ㎖에서 황색 포도상 구균의 세균 현탁액 (노이만 변형) 1 ㎖와 각 무릎을 주입. 저항없이 주사 바늘의 끝의 관절 위치를 확인합니다.
5. 분사 절차 후 열 손실을 방지하고 가슴의 움직임을 관찰하여 호흡을 모니터하는 대류 소스에서 동물을 유지합니다. 일단 깨어, 음식과 물을 무료로 액세스 할 수있는 케이지에 동물을 유지합니다.
6. 0.1 ㎎ / ㎏ 부 프레 노르 핀 매일 8 시간의 근육 주사를 투여하여 통증을 관리 할 수​​ 있습니다.
7. 임상 적으로 음식과 물, 체중 감소, 온도, 일반적 행동의 소비 수량을 모니터링, 매일 토끼를 관찰합니다.
8. 이미지로 감염의 급성 단계는 즉시 최초의 MR 영상 세션을 수행동물이 상당한 체중 감량을 선물로 (10 %), 일반적으로 약 2 일 후에 발생합니다.
9. 정맥 주사 약물 투여가 MRI 검사를하기 전에 필요한 경우, 귀 정맥 액세스 (참조 아래)를 설치할 수 있습니다.

2. MRI 검사

이미징 동물을 살 때 조심 동물의 설치 동물의 편안함과 최적의 마취를 보장하는 핵심 기능입니다. 이 최고의 이미징 결과를 허용하고 종단 연구를위한 생식 이미지 수집을 보장합니다. 동물의 크기로 인해, 임상 크기의 MR 기기 (1.5 T 또는 3 T)의 사용에 최적입니다. 이 토끼 무릎 탐사에 적합한 해상도와 대비 잡음 비율을 제공하기 때문에 8 채널 임상 무릎 코일이 사용됩니다.

1. 영상 시스템에 설치하기 전에 귀 정맥을 통해 주변 정맥 접근을 설치합니다. 이 액세스는 조영제를 주입하는 역할을합니다.
   1. 면도 귀를 소독.
   리도카인의 피하 주사로 국소 마취를 수행합니다.
   2. 측면 귀 정맥 내부에 25 G 카테터를 삽입합니다.
   3. 1 ML 멸균 생리 혈청 주사로 투수를 평가합니다.
   4. 접착제 도청에 카테터를 유지합니다.
2. xylazine (4 ㎎ / ㎏)와 혼합 마취제의 근육 주사 (30 ㎎ / 체중 kg)에 의해 동물을 마취. 그들은 발 핀치에 응답하는 데 실패 후 동물은 완전히 마취 있습니다. 200 ml / min의 유속으로 그것에게 산소를주고, 토끼 얼굴 마스크를 놓습니다.
3. 일단 완전히 마취, 자기 공명 영상 장치에 동물을 가져 가라. 장소 동물은 그래서 무릎이 MR 코일의 중심에 위치합니다. 경골의 긴​​ 축이 공명 영상 장치 테이블에 평행이되도​​록 완전한 확장에 동물의 다리를 놓습니다. 최적의 다리의 위치를​​ 유지하기 위해 벨크로 잠 그개 또는 모래 주머니를 사용합니다.
4. 동물의 심장 - 호흡 모니터링이 필요하지 않습니다마취 프로토콜은 자발적 호흡에 깊은 마취를 수 있지만, 동물은 마취 유도 열 손실을 방지하기 위해 적용해야합니다.
5. MR 프로토콜은 표 1에 자세히 설명되어 있습니다. 최적의 설치를 포함하여 총 취득을위한 평균 시간은 20 분 정도입니다.
6. 다른 비행기에 MR 영상을 수행합니다. 그것은 연속 종 시험에 대한 이미지 위치의 해부학 재현성을 보장하고 조직 학적 슬라이스 최적의 상관 관계를 허용하는 그럼에도 불구하고, 무릎의 횡단면 (경골에 직교)는 참조 계획이다.
7. unenhanced 시퀀스의 완료시, 귀 정맥 액세스를 통해 UPSIO 조영제를 주입. 천천히 150 μmol의 철 / kg의 단일 투여에 산화철 입자를 관리 할 수​​ 있습니다. 멸균 생리 혈청 1 mL를 주입하여 카테터를 씻어.
8. 주사 후 향상된 GRE 가중 연속 24 시간을 반복합니다. 이 지연은 입자에 의해 phagocytized 할 수 있습니다대식.
9. 약물 효과 (항생제, 스테로이드, 안티 대식 세포 항체, 등.) 평가 종단 연구의 경우, 상술 한 프로토콜을 사용하여 순차적 MR 시험을 반복한다.

3. 이미지 분석

1. 길이 평가를 위해 동일한 해부학 적 수준에서 측정을 수행하고, 쉽게 식별 랜드 마크를 정의합니다. 예를 들어, 슬개골의 가장 큰 직경이 관찰되는 축 평면을 통해 획득 재현성 측정 (그림 1)를 얻을 수있는 확실한 방법이다.
2. DICOM 기반 소프트웨어 (예 : Osirix) 또는 이미지 처리 소프트웨어 (ImageJ에)를 사용하여 이미지 분석을 수행합니다.
3. ImageJ에 소프트웨어를 사용하여 "불규칙한 영역"그리기 도구를 사용하여 USPIO 강화 GRE T2-강조 영상에서의 신호 손실을 보여줍니다 활액 영역의 분할을 수행합니다. 어두운 신호 활막이 개설되면, / 영역을 얻기 위해 "분석"을 클릭픽셀 수 (그림 2).

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결과

unenhanced 이미지에 감염된 무릎의 활막은 대퇴골과 슬개골이 낮은 신호 구조 (그림 1)로 표시하면서 부드러운 조직을 둘러싼 구별 비입니다 중간 신호의 확산 붓기를 제공합니다.

USPIO 향상된 이미지에서 조영제 투여 후 24 시간, USPIO로드 대식 세포를 포함하는 활액 영역 신호 손실 (그림 1 및 2)를 보여줍니다.

활막 내...

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토론

특이 가돌리늄 기반 대비 요원은 세포 공간의 볼륨과 관류에 대한 정보를 제공하는 반면, USPIO 강화 된 MR에 의해 대식 세포 이미징은 조직 표본 ^9의 필요없이 정확한 해부학 적 지역화 및 감염 활막 내 대 식세포의 침윤의 질적 평가를 할 수 있습니다. 자신의 높은 감도 때문에, USPIO도 미묘한 세포는 감염의 초기 단계에 존재 침투 입증 할 수 있습니다. 병원균이 점진적으로 제거 할 때 성공...

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자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Name of Reagent/Material	Company	Catalog Number	Comments
P904	Guerbet		Dose: 150 μmol Fe/kg
Ketamine (500 mg/ml ketamine)	Virbac		Dose: 30 mg/kg
Rompun (20 mg/ml Xylazine)	Axience		Dose: 4 mg/kg
Buprenorphine	Vetoquinol		Dose: 0.1 mg/kg/8 hr
BD 22 G, 1 inch	BD Biosciences	381423
BD 25 G, 5/8 inch	BD Biosciences	305122