方法文章

体内追踪实验性脑型疟疾模型中水肿发展及微血管病理变化的磁共振成像研究

DOI：

10.3791/55334

⸱

2017年6月8日

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neuroradiology, Heidelberg University Hospital, 2Division of Experimental Radiology, Department of Neuroradiology, Heidelberg University Hospital, 3NeuroImaging Centre Research, Department of Neuroscience, Ruhr-University Bochum, 4Centre for Infectious Diseases, Parasitology Unit, Heidelberg University Hospital, 5German Centre for Infection Research (DZIF), 6Department of Neuroradiology, University of Würzburg, 7Center for Childhood and Adolescent Medicine, General Pediatrics, Heidelberg University Hospital

本文内容

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

我们描述了一种实验性脑型疟疾的小鼠模型，并展示了如何追踪炎症和微血管病理变化 体内 使用磁共振成像。

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

脑型疟疾是重症疟疾的征象，常预示死亡。尽管积极治疗可挽救生命，但脑型疟疾的诊断仍具挑战性。我们介绍一种实验性小鼠脑型疟疾模型，该模型具有人类疾病的多种特征，包括水肿和微血管病变。通过磁共振成像（MRI），我们能够检测并追踪血脑屏障破坏、水肿形成及继发性脑肿胀。本文描述了多种可用于可视化上述关键病理变化的MRI技术。因此，我们证明MRI是一种有价值的工具，可用于可视化和追踪水肿、脑肿胀及微血管病变等病理变化。 体内.

引言

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

疟疾是一个重大的全球公共卫生问题。1 重症疟疾的部分特征是累及大脑，且常提示预后不良。在高疟疾传播地区，5岁以下儿童常出现脑部受累，这是该年龄组疟疾相关死亡的主要原因。1 尽管积极治疗可能挽救生命，但脑疟疾的检测，尤其是在早期阶段，可能较为困难。脑疟疾涉及的病理过程包括微血管破坏和脑水肿，这些可导致严重的脑肿胀。本文介绍了一种磁共振成像（MRI）方案，可用于实验性脑疟疾（ECM）的全脑in vivo成像。尽管目前对ECM在中枢神经系统中如何启动以及导致该疾病的特定机制尚不明确，但全脑高分辨率成像方法在此类疾病中的应用仍严重不足。in vivo MRI可覆盖整个大脑，是深入理解ECM病理的重要研究工具。MRI能够评估全脑脑肿胀情况，而脑肿胀最近已被确认不仅在ECM中，也在人类脑疟疾中是死亡的重要预测指标。2,3 严重脑肿胀出现在致命性疾病中，是ECM模型与人类疾病之间多种病理特征之一，该疾病以炎症反应和微血管改变为特征。4

可通过致死性感染在CBA或C57BL小鼠中诱导ECM 疟原虫伯氏曼氏株 ANKA5 ECM 的发病....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

本文报道的所有动物实验均按照实验动物科学协会联合会（FELASA）B类标准以及实验动物科学学会（GV-SOLAS）的标准指南进行，并已获得德国卡尔斯鲁厄当地主管部门（德国卡尔斯鲁厄政府主席团）的批准。请注意，蚊子和伯氏疟原虫ANKA子孢子相关工作需遵循生物安全二级标准。

1. 感染

  1. 通过让按蚊（Anopheles stephensi）在配子体血症小鼠身上吸血15分钟，使其感染伯氏疟原虫（Plasmodium berghei）ANKA株。将感染后的蚊子置于80%湿度和21 °C条件下饲养。
  2. 在吸血后17至22天，从蚊笼中收集雌性蚊子，并将其置于冰上进行麻醉。
  3. 使用镊子将三到四只蚊子放置于载玻片上，载玻片表面预先滴加一滴冷的RPMI培养基。将载玻片置于显微镜下。
  4. 用镊子小心地拉伸蚊子的头部与身体之间部位，使用注射器和针头分离唾液腺。对剩余蚊子重复此操作。
  5. 用玻璃移液管吸取载玻片上的唾液腺，并将其收集至1.5 mL离心管中。
    注：根据感染率不同，通常每对唾液腺可获得8,000至15,000个具有感染性的子孢子。
  6. 在离心管中使用小型塑料棒剧烈研磨分离的唾液腺约3分钟，以从腺体组织中释放子孢子。
  7. 在1,000 × g、4 °C条件下离心3分钟，以从残留组织中纯化子孢子。
  8. 将含....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

在感染 P. berghei ANKA 子孢子后，C57BL/6 小鼠通常在第6至10天之间出现脑型疟疾（ECM）的首发临床症状。60%–80%的感染小鼠会发展为ECM，并在24至48小时内迅速进展为昏迷和死亡。相比之下，未发展为ECM的小鼠则在感染后第二周因高寄生虫血症导致的严重贫血而死亡。12

在MRI成像中，ECM的最早征象出现在嗅球，嗅球属于小鼠的嗅觉系统，位于脑的吻侧部分。7,13 血脑屏障破坏的增加（在增强T1加权图像上可见）以及液体增加（T2加权图像、T2弛豫测量和弥散加权成像上的T2信号升高）提示嗅球中已存在早期血管源性脑水肿，这种改变在轻度疾病（RMCBS评分20-16）时即已出现，并随着疾病严重程度的增加而开始扩散。相对T1信号图像有助于检测轻微的血脑.......

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

本文介绍了一种全脑 MRI 方案，用于描绘实验性脑型疟疾中的变化。我们认为，迄今为止，MRI 在疟疾研究中的应用尚不充分，希望我们的方案能够为其他研究者提供帮助。我们愿介绍一些可能有帮助的补充要点。

如果对病情严重的实验小鼠进行成像，体位摆放至关重要。由于颅内压升高，小鼠易发生死亡，因此不应拉伸颈椎。麻醉也应尽量减少。若对病情较轻的小鼠进行成像，磁共振成像（MRI）的最佳时间点是在预计出现首个临床症状前12-24小时。在未表现出任何脑型疟疾（ECM）临床体征（RMCBS评分为20）的小鼠中，可在嗅球观察到轻度血管源性脑水肿。

MRI方案的持续时间可根据具体的研究问题进行调整。最基本的方案应包括T2加权序列或T2弛豫测量以及T2*加权序列，以评估血管源性水肿的存在以及微出血负荷/微血管功能障碍。为了获得高质量的图像，应尽量减少运动伪影。通过正确固定小鼠体位并将其呼吸频率维持在每分钟60–80次，可有效减少运动。

其他体内成像方法，例如活体显微镜，在细胞水平.......

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

披露

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

作者声明不存在利益冲突。

致谢

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

衷心感谢 Miriam Reinig 提供的专业技术协助。AH 获得了海德堡大学医学院博士后津贴的资助。MP 受 Else-Kro 纪念奖学金资助。̈ner-Fresenius基金会。AKM获得了德国感染研究中心（DZIF）DZIF学院的产假津贴。JP获得了海德堡分子医学研究中心（HRCMM）职业发展奖学金。此外，我们衷心感谢Julia M. Sattler和Friedrich Frischknecht提供了子孢子运动的示范影片。

....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
异氟烷Baxter1001747用于麻醉
DotaremGuebert1086923Gd-DTPA 造影剂；0.5 mmol/mL
Amira（图像处理程序）FEI 公司Amira 5.3.2 版本
MATLAB The MathWorks, Inc.2012b 版本发布
FDT 工具箱 FMRIB 软件库http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fdt/index.html

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. World Health Organization. World Malaria Report. , (2014).
  2. Seydel, K. B., et al. Brain swelling and death in children with cerebral malaria. N Engl J Med. 372 (12), 1126-1137 (2015).
  3. Penet, M. F., et al.

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表

申请许可

标签

T2 Gd DTPA

相关文章