Methodenartikel

Anwendung von Ultraschall- und Scherwellen-Elastographie-Bildgebung in einem Rattenmodell von NAFLD / NASH

DOI:

10.3791/62403

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20. April 2021

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1Comparative Medicine, Pfizer Inc., 2Digital Medicine & Translational Imaging, Pfizer Inc., 3Internal Medicine Research Unit, Pfizer Inc., 4Drug Safety Research & Development, Pfizer Inc.

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung einer verbesserten Ultraschalltechnik zur nicht-invasiven Beobachtung und Quantifizierung von Lebergewebeveränderungen in Nagetiermodellen der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung.

Zusammenfassung

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Nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH) ist eine Erkrankung im Spektrum der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD), die durch Leberfettansammlung (Steatose) und Entzündungen gekennzeichnet ist, die zu Fibrose führen. Präklinische Modelle, die humanes NASH/NAFLD eng rekapitulieren, sind für die Arzneimittelentwicklung unerlässlich. Während die Leberbiopsie derzeit der Goldstandard für die Messung der NAFLD / NASH-Progression und -Diagnose in der Klinik ist, ist im präklinischen Bereich entweder die Entnahme ganzer Leberproben zu mehreren Zeitpunkten während einer Studie oder eine Leberbiopsie für die histologische Analyse erforderlich, um das Krankheitsstadium zu beurteilen.

Die Durchführung einer Leberbiopsie während der Studie ist ein invasives und arbeitsintensives Verfahren, und das Sammeln von Leberproben zur Beurteilung des Krankheitsniveaus erhöht die Anzahl der für eine Studie benötigten Versuchstiere. Daher besteht ein Bedarf an einem zuverlässigen, übersetzbaren, nicht-invasiven bildgebenden Biomarker, um NASH/ NAFLD in diesen präklinischen Modellen nachzuweisen. Nicht-invasive ultraschallbasierte B-Mode-Bilder und Shear Wave Elastography (SWE) können verwendet werden, um Steatose sowie Leberfibrose zu messen. Um den Nutzen von SWE in präklinischen Nagetiermodellen von NASH zu bewerten, wurden die Tiere auf eine Pro-NASH-Diät gesetzt und einer nicht-invasiven Ultraschall-B-Mode- und Scherwellen-Elastographie-Bildgebung unterzogen, um den hepatorenalen (HR) Index und die Leberelastizität zu messen und das Fortschreiten sowohl der Leberfettansammlung als auch der Gewebesteifigkeit zu mehreren Zeitpunkten im Laufe einer bestimmten NAFLD / NASH-Studie zu messen.

Der HR-Index und die Elastizitätszahlen wurden mit histologischen Markern für Steatose und Fibrose verglichen. Die Ergebnisse zeigten eine starke Korrelation zwischen dem HR-Index und dem Prozentsatz der Oil Red O (ORO) -Färbung sowie zwischen Elastizität und Picro-Sirius Red (PSR) -Färbung der Leber. Die starke Korrelation zwischen klassischen Ex-vivo-Methoden und In-vivo-Bildgebungsergebnissen liefert Hinweise darauf, dass Scherwellen-Elastographie/ Ultraschall-basierte Bildgebung verwendet werden kann, um den Krankheitsphänotyp und das Fortschreiten in einem präklinischen Modell von NAFLD / NASH zu beurteilen.

Einleitung

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Die nichtalkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) ist eine Stoffwechselerkrankung, die durch eine übermäßige Ansammlung von Fett in der Leber gekennzeichnet ist und sich schnell zu einer weltweit führenden Lebererkrankung mit einer kürzlich gemeldeten globalen Prävalenz von 25%entwickelt 1. Die nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH) ist ein fortgeschritteneres Stadium des NAFLD-Spektrums, das durch überschüssiges Leberfett mit fortschreitenden Zellschäden, Entzündungen und Fibrosen gekennzeichnet ist. Diese Beschwerden sind oft still, unentdeckt durch Blutuntersuchungen oder Routineuntersuchungen, bis bereits erhebliche Schäden an der Leber e....

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Protokoll

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Alle tierbehafteten Verfahren wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) von Pfizer überprüft und genehmigt und in einer aaaLAC (Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care) International akkreditierten Einrichtung durchgeführt.

1. Krankheitsinduktion

  1. Verwenden Sie männliche Wister Han Ratten (150-175 g; ~ 6-7 Wochen alt; insgesamt 40 Ratten), die frei von bekannten Ratten adventitiellen Krankheitserregern sind. Die Ratten paarweise in einzeln belüfteter Käfig mit Papiereinstreu unterbringen (siehe Materialtabelle)und bei 22 ± 1 °C, 40-70% relativer Luftfeuchtigkeit mit einem Hell-Du....

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Ergebnisse

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Ein Kennzeichen von Tieren, die mit CDAHFD gefüttert werden, ist die Steatose. Die Ansammlung von Fett in der Leber verändert die echogenen Eigenschaften des Gewebes, die quantifiziert werden können, indem die Helligkeit der Leber gemessen und auf die Helligkeit der Nierenrinde aus einem B-Mode-Bild normalisiert wird, das in derselben Ebene aufgenommen wurde. Der quantifizierte Wert wird als HR-Index ausgedrückt, der ein indirektes Maß für die Steatose ist. In Abbildung 4Azeigt ein repräsent.......

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Diskussion

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Ultraschallbasierte Bildgebung, einschließlich SWE, kann ein unschätzbares Werkzeug für die longitudinale Beurteilung von Lebersteatose und Steifheit in präklinischen Modellen von NAFLD / NASH sein. Dieses Papier beschreibt detaillierte Methoden zur Erfassung hochwertiger B-Mode- und SWE-Bilder von Lebern zur Messung des HR-Index und der Elastizität mit einem CDAHFD-Diät-induzierten Rattenmodell von NASH. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse eine ausgezeichnete Korrelation des HR-Index und der Elastizität mit dem Goldsta.......

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Offenlegungen

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Alle Autoren sind Mitarbeiter von Pfizer, Inc.

Danksagungen

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Die Autoren danken dem Pfizer Comparative Medicine Operations Team für seine harte Arbeit, die sich um die Gesundheit der Studientiere kümmert und diese sicherstellt, sowie für die Unterstützung bei einigen der Techniken. Außerdem gilt Danielle Crowell, Gary Seitis und Jennifer Ashley Olson für ihre Hilfe bei der Gewebeverarbeitung für histologische Analysen. Darüber hinaus danken die Autoren Julita Ramirez für die Begutachtung und das wertvolle Feedback bei der Erstellung dieses Manuskripts.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
AixplorerSupersonic ImagineScherwellen-Elastographie-Instrument
Aixplorer SuperLinear SLH20-6 SchallkopfSupersonic ImagineSchallkopf für Scherwellen-Elastographie
Alpha-dri EinstreuRattenkäfige
Aperio AT2 ScannerLeica BiosystemsDigital Pathology Hellfeldscanner
Compac 6 AnästhesiesystemVetEquipAnästhesieverdampfer und Verabreichungssystem. Es kann jedoch jedes Anästhesiesystem verwendet werden.
Verwalten der Imager-DatenbankLeica BiosystemsDigitale Pathologie
Mayer's HämatoxilinDako/AgilentH& E Färbung/Histologie
NairChurch & DwightHaarentferner
Öl Rot O LösungPoly ScientificLipidfärbung/Histologie
Picrosirius Roter Fleck (PSR)Rowley BiochemicalF-357-2Kollagenfleck/Histologie
Puralube Opthalmische SalbeDechra VeterinärproduktGleitmittel zur Vorbeugung von Augentrockenheit während der Anästhesie
Tissue-Tek Prisma PlusSakura Finetek USAAutomatisierter Objektträgerfärbeschrank
VISIOPHARM SoftwareVisiopharmDigitale Pathologie-Software
Forschung DiätenA06071309iNASH induzierende Diät
Purina5053Kontrolle Tierfutter
Vevo BildgebungsstationFujifilm VisualSonicsDie Vevo Bildgebungsstation dient zum Halten des Ultraschallwandlers während der Bildgebung.
Wistar Han RattenCharles River Laboratories
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Referenzen

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  1. Younossi, Z. M., et al. Global epidemiology of nonalcoholic fatty liver disease-Meta-analytic assessment of prevalence, incidence, and outcomes. Hepatology. 64 (1), 73-84 (2016).
  2. Boland, M. L., et al.

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Schlagwörter

UltraschallbildgebungNAFLD RattenmodellNASH RattenmodellBildgebung der Leberfibrosehepato renaler IndexB Mode UltraschallMessung der LebersteatoseOil Red O F rbungPicrosirius Rot F rbung

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