В естественных условиях макрофагов визуализации с использованием MR Целевые контрастного агента для продольного Оценка септический артрит

Резюме

Мы показываем, как выполнять макрофагов МРТ использованием сверхмалых суперпарамагнитный контрастное вещество (USPIO) при артрите септик, позволяющие начального и продольные В естественных условиях Неинвазивной оценки инфильтрацию макрофагов и оценка эффективности терапии.

Аннотация

Макрофаги ключ-клетками в инициировании, развитии и регулировании воспалительного ответа на бактериальной инфекции. Макрофаги интенсивно и более набранных в септических суставов начиная с ранней стадии инфекции и инфильтрации должно регрессировать раз эффективное удаление патогенов получается. Способность идентифицировать активности макрофагов в естественных условиях зараженного сустава может, следовательно, обеспечить два основных применения: раннее выявление острый синовит и мониторинга терапии.

В естественных неинвазивного обнаружения макрофаги могут быть выполнены с магнитно-резонансная томография использованием наночастиц железа, такие как сверхмалых суперпарамагнитный оксид железа (USPIO). После внутрисосудистой или внутрисуставного введения, USPIO специально фагоцитозу активированными макрофагами, и, в связи с их магнитные свойства, вызывают сигнал изменения в тканях представляет инфильтрации макрофагов. Quantitativэлектронной оценку инфильтрат является возможным, поскольку область с потерей сигнала (количество темных пикселей) наблюдали на градиент эхо-МР изображения после инъекции частиц коррелирует с количеством железа в ткани и, следовательно, отражает количество USPIO нагруженных клеток.

Мы приведем здесь протокол для выполнения макрофагов визуализации с использованием USPIO повышенной МРТ в животной модели септический артрит, позволяя начального и продольные в естественных условиях неинвазивной оценке инфильтрации макрофагами и оценка терапии действие.

Введение

Магнитно-резонансная томография (МРТ) считается изображений методом выбора для демонстрации инфекционных синовита благодаря своим высоким пространственным разрешением и контрастом мягких тканей. Сигнал изменения, наблюдаемые при МРТ в артрит низкий T1 и T2 высокий сигнал, отражающий увеличение присутствия внеклеточный содержанием воды, и к заметному увеличению после гадолиния основе контрастных агентов управления, в соответствии с гистологически результатов вследствие повышенной васкуляризации к вазодилатации и ангиогенез ^1. Тем не менее, МРТ часто не демонстрировать разрешение инфекции во время антибиотикотерапии, как стойкие усиление можно наблюдать в суставах пациентов с клинически и биологически исцелил септический артрит из-за сохранения увеличенного внеклеточном пространстве (грануляционной ткани, фиброзных рубцов) ^2. Кроме внеклеточных изменений, воспалительных клеток, включая интенсивный набор макрофаги массово проникнуть винфицированных синовиальной жидкости. Макрофаги играют важную роль как в острой и хронической фазе бактериальной инфекции ^3. Они вызывают воспалительную реакцию, необходимые для искоренения патогенных микроорганизмов, а также координировать воспаления резолюции, а индуцированный макрофагами воспаление сохраняется, пока некротические ткани не удаляются, не давая начать ремонт ^4. Таким образом, снижение инфильтрации макрофагов в синовиальной жидкости инфицированных после эффективной терапии может быть надежным показателем разрешение инфекции. Сотовая изображений может продемонстрировать конкретные клеточная инфильтрация внутри патологической ткани. Конкретные макрофагов МРТ использование целевых контрастное вещество широко исследованы и продемонстрировал свою способность демонстрировать совместную воспаления или инфекции ^5-7. После внутривенного введения, такие целевые контраст агентов, таких как USPIO (сверхмалых суперпарамагнитных оксиды железа) частицы рассмотрен фагоцитирующих клеток, таких как макрофаги и,в связи с их магнитными свойствами, вызывают сигнал изменения в тканях представления инфильтрации макрофагов ^8. Продольные следить за тех терапии МР сигнала изменений позволяет в естественных условиях неинвазивной оценке инфильтрации макрофагов, и сокращение USPIO загруженного-макрофагов изменений сигнала продемонстрирует успех терапии. Цель этого доклада заключается в представлении, как выполнить макрофагов МРТ для неинвазивного мониторинга септический артрит, демонстрируя снижение инфильтрации макрофагов в синовиальной жидкости.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

протокол

Все процедуры, связанные с животными предметов были одобрены университетской больницы Институциональный комитет уходу за животными.

1. Бактериальные Внутрисуставной Прививка

1. Перед инъекцией, обезболить кроликов с помощью внутримышечной инъекции кетамина (30 мг / кг массы тела) в смеси с ксилазина (4 мг / кг) в течение мышц Erector Spinae. Убедитесь, животные полностью под наркозом, проверяя, что они не реагируют на лапу крайнем случае. Этот протокол обеспечивает достаточную анестезию при внутрисуставной инъекции коленного сустава. Поместите животных в кислородной маске во время анестезии.
2. Бритье колена животных. Подготовьте колено для асептического инъекции 3 переменного салфеток повидон-йод скраб и спирта с последующим применением повидон-йода.
3. Вручную определить надколенника как упругий структуры на передней поверхности коленного сустава с использованием стерильного колпачок иглы, как показано или стерильном зонда.
4. с визуальным контролем и с помощью переднего доступа, место 25 G иглы подкожно в правом колене каждой из 12 кроликов через связки надколенника.
5. Введите каждом колене с 1 мл суспензии бактерий золотистого стафилококка (Neumann деформации) в концентрации 10 ⁶ КОЕ / мл. Инъекций без сопротивления подтверждает внутрисуставного расположение кончика иглы.
6. После процедуры инъекции, держать животное при конвективном источника, чтобы избежать потери тепла и контролировать частоту дыхания, наблюдая за движения грудной клетки. Как только проснулись, держать животных в клетках со свободным доступом к пище и воде.
7. Управление боли путем введения путем внутримышечной инъекции 0,1 мг / кг бупренорфина каждые 8 ​​часов.
8. Клинически наблюдать кроликов каждый день, контроль количества потребляемой пищи и воды, потеря веса, температуры, и общее поведение.
9. Чтобы создать образ острой фазы инфекции выполните первый МР-визуализации сессии, как толькокак животное представляет существенной потери веса (10%); обычно это происходит после 2 дней.
10. Если внутривенное введение наркотиков необходимо до МРТ, ушной венозного доступа может быть установлена ​​(см. ниже).

2. МРТ

При визуализации живых животных, требований к монтажу животных является ключевым элементом для обеспечения комфорта животных и оптимальной анестезии. Это позволит для достижения наилучших результатов визуализации и обеспечения репродуктивных захвата изображений для продольного исследования. Из-за размера животного, использование клинических размера MR блок (1,5 Т или Т-3) является наиболее подходящим. 8-канальный клинических катушки колено используется, поскольку он обеспечивает нужное разрешение и контраст-шум, для кролика разведки колена.

1. Перед установкой на системы формирования изображения, установить периферический венозный доступ через ушной вены. Этот доступ будет служить для введения контрастного вещества.
   1. Бритье и дезинфицировать ухо.
   2. Выполнить местной анестезией путем подкожной инъекции лидокаина.
   3. Вставьте 25 G катетера внутри боковых ушной вены.
   4. Оценка проницаемости путем инъекции по 1 мл стерильного физиологического раствора.
   5. Поддерживать катетер с клеем нарезания резьбы.
2. Анестезию животных путем внутримышечной инъекции кетамина (30 мг / кг массы тела) в смеси с ксилазина (4 мг / кг). Животные полностью под наркозом, как только они перестают реагировать на лапу крайнем случае. Поместите маска для лица на кролика, придавая ему кислород с расходом 200 мл / мин.
3. Как только полностью под наркозом, взять животных к аппарату МРТ. Место животных так, что колени находятся в центре катушки MR. Поместите ноги животного в полном расширении, так что длинная ось голени параллельно блок таблицы МР визуализации. Используйте липучки или мешки с песком для поддержания оптимального положения ног.
4. Сердечно-дыхательный мониторинг животные не требуется, посколькуанестезии протокол позволяет глубокий наркоз на спонтанном дыхании, но животные должны быть покрыты, чтобы избежать индуцированной анестезией потери тепла.
5. MR протокола подробно описаны в таблице 1. Среднее время для полного приобретения в том числе оптимальной установки составляет около 20 мин.
6. Выполните МРТ в разных плоскостях. Тем не менее, поперечной плоскости коленей (перпендикулярных голени) является опорным планом, поскольку оно обеспечивает анатомическое воспроизводимость положения изображения для последовательного продольного экзаменов и позволяет оптимальным соотношением с гистологическим ломтиками.
7. По завершении неусиленные последовательности, вводят агент UPSIO отличие через венозный доступ ушной. Медленно вводить частицы оксида железа в разовой дозе 150 мкмоль Fe / кг. Промойте катетер путем инъекции 1 мл стерильного физиологического раствора.
8. Повторите расширенной GRE последовательностью взвешенных с 24 часов после инъекции. Эта задержка позволяет частицам быть фагоцитозумакрофагов.
9. Для продольных исследований по оценке эффекта препаратов (антибиотики, стероиды и анти-антитела, макрофаги и т.д.)., Повторите последовательных обследований MR использованием вышеописанного протоколу.

3. Анализ изображения

1. Для продольных оценки выполнения измерений на одной анатомической уровне, и определить легко узнаваемый ориентир. Например, приобретение через осевой плоскости, где наибольшего диаметра коленной чашечки наблюдается является надежным способом получить воспроизводимые измерения (рис. 1).
2. Выполнить анализ изображений с использованием DICOM-программное обеспечение (например, OsiriX) или программное обеспечение для обработки изображений (ImageJ).
3. Использование ПО ImageJ выполнить сегментацию синовиальной область, которая показывает потерю сигнала на USPIO повышенной GRE Т2-взвешенные изображения с помощью "нерегулярные области" инструмент для рисования. После того, синовиальной оболочки с темными сигнал изложил, нажмите на кнопку "Анализ", чтобы получить области /число пикселей (рисунок 2).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Результаты

На неусиленные изображений, синовиальной оболочки зараженных колени представляет диффузной опухоли промежуточный сигнал, который не отличается от окружающих мягких тканей, в то время как бедра и надколенника появляются цене структуры сигнала (рис. 1).

На USPIO-ул...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Обсуждение

В то время как неспецифический основе гадолиния контраст агентов предоставить информацию об объеме и перфузии во внеклеточное пространство, макрофагальный изображений по USPIO повышенной MR обеспечивает точную локализацию анатомических и качественной оценки инфильтрации макрофагов в...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Материалы

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