Name: In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) intravaskuläre Molecular Imaging von entzündlichen Plaque, einen multimodalen Ansatz, um Imaging der Atherosklerose (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Erfahren Sie die multimodale NIRF-Katheterbildgebung zur Visualisierung entzündlicher Plaques in vivo bei Kaninchen. Diese Methode ermöglicht die quantitative Analyse atherosklerotischer Gefäßveränderungen.

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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.

In-vivo-Tiermodell: Generation of Experimental aortoiliakalen Atherosklerose 1) Baseline-Angiographie und Ballondenudation <ol><li> Vor Erhalt Baseline-Angiographie und Ballondenudation, ist eine weiße Neuseeland-Kaninchen eine hohe Cholesterinwerte (1%) Ernährung für 1 Woche gefüttert. Dieses Tier ist für translationale Relevanz als 1 eingesetzt) ​​die aorto-iliacs Schiffe bei Kaninchen sind die gleichen Kaliber wie die menschliche Koronararterien (2,5-3.5mm) und 2) die hyperlipämischen, Ballon-Verletzung Modell generiert entzündeten Atherosklerose Lager ähnlich Entzündungszellen (Makrophagen ) und Molekülen (Cathepsine) als in der menschlichen Atherosklerose. </li><li> Nach Cholesterin Ernährung, wird das Tier narkotisiert mit Propofol und Ketamin. Eine Ein-Zoll-ventralen Mittellinie Hals Einschnitt erfolgt über mit einer Größe 15-Skalpell. Mit stumpf-Techniken, die Muskeln unterhalb der Faszie auf der rechten Seite der Luftröhre freigelegt. Die linke sternocephalicus Muskel entlang ihres Bindegewebes Übergang getrennt, und die rechte Arteria carotis communis ausgesetzt ist. Die Arterie wird vom Nervus Vagus getrennt. Proximale und distale Naht-Schleifen sind auf der Arterie positioniert, um für den Rückzug und Okklusion zu ermöglichen. A 1 bis 2 mm abgeschrägt Arteriotomie wird, durch die ein 5 Französisch (Außendurchmesser 1.67mm) Gefäßscheide eingelegt ist und Heparin (1000μ/mL, ~ 150units/kg) ist intraarteriell über die Scheide verabreicht werden. </li><li> Kontrastmittel (Ultravist) wird dann injiziert (1 bis 2 ml) über einen 2 Sekunden Zeit, um eine Steuerung Angiogramm der distalen Aorta und beide Beckenarterien zu erhalten. </li><li> Die iliofemorale Arterien und der Aorta werden dann durch endotheliale Denudation verletzt. Mit Standard-Durchleuchtung Verfahren ist eine 3FR Fogarty Embolektomie Katheter in die distalen iliofemorale Arterie platziert und aufgeblasen mit 0,3 bis 0,5 ccm Gegensatz (50% contrast/50% iger Kochsalzlösung) oder in der Luft. Der Katheter wird dann proximal im aufgeblasenen Zustand zurückgenommen einem Abstand entlang der rechten Beckenkamm und distalen Aorta bis zum take-off der linken Nierenarterie. Nach der Ballondenudation, ist die Angiographie wiederholt werden, um Schiff Durchgängigkeit Dokument. Nach Angiographie, alle Katheter und Schleusen entfernt werden und der proximalen rechten Arteria carotis communis ligiert werden die Muskeln und Faszien mit einer 4 / 0 resorbierbares Nahtmaterial vernäht, und der Hautschnitt verschlossen mit einem 4 / 0 nicht-resorbierbares Nahtmaterial. </li><li> Das Tier ist dann erlaubt, mit Verabreichung einer einzigen Dosis Antibiotika (Cefazolin, 0,5 Gramm IM) zu erholen. Schmerzmittel einschließlich 0,01 mg / kg Buprenorphin IM (zweimal täglich je nach Bedarf). Die Tiere werden dann auf 1% Cholesterin für 4 Wochen post-Ballondenudation fortgesetzt. In Woche 5, werden die Tiere auf 0,3% Cholesterin-Diät umgestellt. </li></ol> 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 <ol><li> Acht Wochen nach der Ballon-Verletzung und 24 Stunden vor der Bildgebung, ist das Kaninchen mit intravenöser 500 nmol / kg Prosense/VM110 (PerkinElmer) über Ohrvene injiziert. </li><li> Vierundzwanzig Stunden nach der Injektion werden die Tiere betäubt und arterieller Zugang ist über linken Arteria carotis communis erhalten (siehe Schritt 1.2). Intra-arterielle Heparin verabreicht wird (150 Einheiten / kg). Baseline-Angiographie ist wie oben erhalten. </li><li> Ein IVUS-Katheter wird auf eine klinische koronare Lage 0,014 Zoll Draht geladen und in die Scheide. Mit Durchleuchtungskontrolle wird die röntgendichte Spitze des Drahtes distal in die rechte A. iliaca positioniert. Die IVUS-Katheter wird dann in der proximalen A. iliaca mit einem Standard-klinischen Monorail-Technik fortgeschritten. </li><li> Ein 100 mm Pullback wird initiiert und Bilder aufgenommen wurden. Longitudinal Rekonstruktion des Schiffes erhalten und luminalen Plaque identifiziert wird. </li><li> Die NIRF Katheter 11,12 auf das 0,014 Zoll Draht (Monorail-System) geladen, und der Katheter wird vorsichtig in die Scheide und Imaging-Kopf eingefügt wird distal in die rechte A. iliaca positioniert. </li><li> Mehrere automatische Pullbacks (1 mm / sec Längs Pullback, 30 Schuss pro Minute) durchgeführt und die Fluoreszenz-Signale innerhalb der Zonen der Atherosklerose werden zur Kenntnis genommen. Die Bilder werden aufgezeichnet und die weitere Verarbeitung mit entsprechender Skalierung und Fenstertechnik auf den Messbereich des Signals erreicht. </li></ol> 3) Euthanasie und Isolierung von ex vivo aortoiliakalen Gewebe <ol><li> Euthanasie ist mit 1cc der Euthanasie-Agent (Lösung von 390mg Natrium-Pentobarbital und 50mg Phenytoin-Natrium), intravenös, einzelne Injektion erreicht. </li><li> Die arterielle Baum ist mit 0,9% Kochsalzlösung perfundiert, bis die untere Hohlvene ist klar, von Blut. Die atherosklerotischen Aorta und Beckenarterien werden identifiziert und freipräpariert aus dem umgebenden Gewebe. Darüber hinaus kleine 2 x 2 cm große Stücke von liver, Niere, Milz und Herz sind auch erhalten. </li><li> Ex vivo NIRF Bildgebung mit der intravaskulären Bildgebung NIRF Katheter kann in dieser Phase durchgeführt werden. Das Schiff ist länglich und die NIRF Katheter wird in proximalen Aorta wieder eingesetzt, bis das Imaging-Kopf auf der rechten A. iliaca oder Bifurkation positioniert ist. Mehrere automatische Pullbacks wie oben ausgeführt (siehe 2.6). </li></ol> 4) Ex vivo Fluoreszenz-Imaging Reflexion (FRI) der sezierten Aorta und Beckenarterien <ol><li> Dissected Gewebe wird in 10-20 ccm physiologischer Kochsalzlösung gelegt und transportiert für Fri-Analysen (Kodak Image Station 4000mm Pro, Carestream Health, Inc.). </li><li> Aorta, Iliakalgefäße sind ungefähre Echtzeit Längen gestreckt und Bilder sind bei mehreren Wellenlängen [weißes Licht, grün fluoreszierende Kanal (ex 495 nm, em 515 nm), Cy5 (ex 565 nm, em 670 nm) und Cy7 (ex erhalten 650 nm, em 760 nm)] Kanäle. Eine Reihe von Belichtungszeiten sind für jede Wellenlänge genutzt (0,1-30sec) und aufgenommenen Bilder werden im DICOM-oder 16-Bit-TIFF-Dateien unscaled für weitere Analysen exportiert. Als positive und negative Kontrollen sind Organe (Leber, Milz, Niere und Herz) bei ähnlichen Kanälen und Belichtungszeiten abgebildet. </li><li> Bereiche mit erhöhtem Signal in der Nah-Infrarot-Kanal (780nm +) sind in atherosklerotischen Arterien festgestellt. </li></ol> 5) Tissue Embedding für Schneid-und immunhistochemische Analyse <ol><li> Bereiche der normalen (nicht verletzten Gewebe, dh links iliaca) und Bereiche der Plaque identifiziert und kleinen 5-10 mm Ringe von Gewebe in OCT (Optimal Cutting Temperature) Medien eingebettet. Blöcke werden bei -80 C bis zum Schneiden aufbewahrt. </li><li> Standard-Techniken für das Schneiden und immunhistochemische Analysen durchgeführt werden. Hämatoxylin und Eosin-Färbung, Ram-11 und Cathepsin B-Färbung durchgeführt werden. </li></ol> Analysen und Integration von multi-modalen Images (Angiographie, IVUS, NIRF und FRI) 6) Die Verarbeitung von NIRF und FR Bilder <ol><li> DICOM-Dateien, die Bilddaten aus den NIRF und FR (aufgenommen am nahen Infrarot 780 nm-Kanal) Pullbacks verarbeitet mit MATLAB und OsiriX Software, bzw.. Proper Windowing zum gesamten Spektrum der Signalintensität Display erreicht ist. Abschließende Bilder werden als TIFF-Dateien exportiert. </li><li> Die Dateien werden in Standard-Bildverarbeitungssoftware (Keynote verwendet werden kann) importiert. Die Bilder werden auf der Grundlage Bezugspunkte (dh Wirbel auf Angiogramm, iliakalen Bifurkation und Nierenarterie) ausgerichtet. Bereiche der normalen Schiff und Plaque identifiziert werden. </li><li> Regions of Interest (ROI) werden manuell zurückgeführt (für normales Gewebe und Bereiche von Plaque) und mittlere Signalintensitäten erworben werden, mit OsiriX und MATLAB, jeweils für beide FR und NIRF Bilder. Als Orientierungshilfe für angemessene Rückverfolgung, ist die Längs-IVUS Bild des Schiffes verwendet wird und die Identifizierung der normalen Schiff und Plaque sind leicht zu identifizieren. </li><li> Target-to Hintergrund (TBR) Verhältnisse sind für die Plaque-Zonen berechnet. </li></ol> 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). <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/2257/2257fig1.jpg"> 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. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/2257/2257fig2.jpg"> Abbildung 2. Schematische zeigt Protease-vermittelte Aktivierung des Nanosensor, Prosense/VM110. Bild mit Genehmigung aus Lit. 10 verwendet. <img alt="Tabelle 1" src="/files/ftp_upload/2257/2257table1.jpg" files> Abbildung 3. In vivo und ex vivo Plaque TBRs (target-to Hintergrund-Verhältnisse)

<ol><li>Andersson, J., Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+immunity+and+atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Immunol%22%5BJournal%5D)">Adaptive immunity and atherosclerosis.</a> Clin Immunol. 134, 33-46 (2010).</li>
<li>Calfon, M. A., Vinegoni, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intravascular+near-infrared+fluorescence+molecular+imaging+of+atherosclerosis%3A+toward+coronary+arterial+visualization+of+biologically+high-risk+plaques%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Intravascular near-infrared fluorescence molecular imaging of atherosclerosis: toward coronary arterial visualization of biologically high-risk plaques.</a> Journal of Biomedical Optics. 15, 011107-011107 (2010).</li>
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<li>Razansky, R. N., Rosenthal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+fluorescence+catheter+system+for+two-dimensional+intravascular+imaging+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Near-infrared fluorescence catheter system for two-dimensional intravascular imaging in vivo.</a> Optics Express. 18, 11372-11381 (2010).</li>
<li>Jaffer, F. A., Calfon, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Dimensional+Intravascular+Near-Infrared+Fluorescence+Molecular+Imaging+of+Inflammation+in+Atherosclerosis+and+Stent-Induced+Vascular+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Two-Dimensional Intravascular Near-Infrared Fluorescence Molecular Imaging of Inflammation in Atherosclerosis and Stent-Induced Vascular Injury.</a> Journal of the American College of Cardiology. 57, 2516-2526 (2011).</li>
</ol>

FAJ - Der ehemalige Berater, VisEn Medical; Honorare, Boston Scientific

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 Rege...

<table><tbody><tr><td>Prosense 750</td><td>Visen Medical</td><td>VM110</td><td>500 nmol/kg intravenöse Injektion</td></tr><tr><td>Heparin-Natrium</td><td>APP Pharmaceuticals</td><td>401586D</td><td></td></tr><tr><td>Cephazolin</td><td>NovaPlus</td><td>46015683</td><td></td></tr><tr><td>Lidocain HCL 2 %</td><td>Hospira Inc.</td><td>NDC 0409-4277-01</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorphin</td><td>Bedford Laboratories</td><td>NDC 55390-100-10</td><td></td></tr><tr><td>Ketamin</td><td>Hospira Inc.</td><td>NDC 0409-2051-05</td><td></td></tr><tr><td>Cholesterinreiche Diät 1 %</td><td>Research Diets</td><td>C30293</td><td></td></tr><tr><td>Cholesterinreiche Diät 0,3 %</td><td>Research Diets</td><td>C30255</td><td></td></tr></tbody></table>

in vivo near infrared fluorescence (nirf) intravaskuläre molecular imaging von entzündlichen plaque, einen multimodalen ansatz, um imaging der atherosklerose

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

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-&quot;Fenster&quot; 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 .

Wir Detail eines neuen Nah-Infrarot-Fluoreszenz (NIRF) Katheter für die 2-dimensionale intravaskulären molekulare Bildgebung von Plaque Biologie<em&gt; In vivo</em&gt;. 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<em&gt; In vivo</em&gt; Intravaskulären NIRF Katheter Bild und Quantifizierung entzündlicher Plaques in proteolytisch aktiv entzündeten Kaninchen Atherome.

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) intravaskuläre Molecular Imaging von entzündlichen Plaque, einen multimodalen Ansatz, um Imaging der Atherosklerose

Die vaskuläre Reaktion auf Verletzungen ist eine präzise koordinierte Entzündungsreaktion, die durch die Akkumulation von Makrophagen innerhalb der Gefäßwand ausgelöst wird und zu ... führt.

Bei diesem Verfahren wird ein neuartiger Nahinfrarot-Fluoreszenz-Katheter (NIRF-Katheter) verwendet, um die zweidimensionale intraarterielle Gefäßbiologie abzubilden und biologische Prozesse wie Atherosklerose, Entzündungen und Angiogenese zu überwachen. Zunächst wird ein experimentelles Modell der Atherosklerose in der Aorta und den Beckengefäßen eines weißen Neuseeland-Kaninchens zur entsprechenden Zeit erzeugt. Ein NIRF-Activat-Nanosensor wird injiziert, um eine entzündete Plaque zu markieren.24 Stunden später sind eine kernregistrierte arterielle Angiographie, eine intravasale Ultraschalluntersuchung sowie eine in-vivo- und ex-vivo-intravasale Nahinfrarotfluoreszenz erforderlich. Bilder von einem Kaninchen, einem Roma, werden benötigt. Anschließend werden die Aorta und die Arteriae iliacae präpariert, um eine ex-vivo-Fluoreszenzreflexionsabbildung sowie eine immunhistochemische Analyse der entzündeten Plaque durchzuführen.Die endgültigen Ergebnisse zeigen quantifizierbare Signale, die mit einer entzündlichen atherosklerotischen Plaque korrelieren. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der molekularen Bildgebung zu beantworten, wie beispielsweise die in-vivo-Echtzeitdetektion von Entzündungen und Plaques, wichtige Marker vulnerabler Plaques oder Vorläufer eines akuten Myokardinfarkts. Die Bedeutung dieser Technik reicht bis in die Therapie der Atherosklerose hinein, da sie eine Echtzeit-Echtzeitdetektion von Entzündungen im lebenden Organismus ermöglicht, was sich in zielgerichtete und patientenspezifische Therapien übersetzen lässt, die die Entzündung im menschlichen Organismus reduzieren.Menschliche koronare Atherosklerose – ein Schlüssel zur Verhinderung des gefürchteten akuten Myokardinfarkts. Obwohl diese Methode Einblicke in die koronare Atherosklerose ermöglicht, kann sie auch auf andere Systeme angewendet werden, beispielsweise auf die periphere arterielle Verschlusskrankheit, um Läsionen in der A. carotis, der Aorta, den Becken- oder Oberschenkelarterien – den Auslösern der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit – zu charakterisieren. Nach der Ballon-Denudierung und der Etablierung des Atherosklerose-Modells erhalten die Tiere vier Wochen lang eine 1 %ige Cholesterindiät; in der fünften Woche wird auf eine 0,3 %ige Cholesterindiät umgestellt.Acht Wochen nach der Ballondilatation und 24 Stunden vor der Bildgebung wird dem Kaninchen über eine Ohrvene intravenös ein injizierbarer Nanosensor (ProSense 750 VM 110) verabreicht, um proliferative, entzündete Plaques zu markieren, sobald 24 Stunden verstrichen sind. Die Tiere werden für den chirurgischen Eingriff vorbereitet, indem der Operationsbereich rasiert und anschließend gründlich mit 10% Povidon-Iod desinfiziert wird. Danach werden die Tiere anästhesiert, und der arterielle Zugang wird über die rechte Arteria carotis communis etabliert. Um eine einfache intraoperative Bildgebung des Gewebes zu ermöglichen, wird intraarteriell Heparin verabreicht, und eine Basis-Angiographie wird angefertigt.Ein IVUS-Katheter wird auf einen klinischen 0,014-Zoll-Leitdraht für die Koronararterie aufgeschoben und unter fluroskopischer Bildgebung in die Hülle eingeführt. Die Sondenspitze des Drahtes wird distal in die rechte A. iliaca positioniert. Ein 100 Millimeter langer Pullback, der die Aortenbifurkation bis zu den Nierenarterien umfasst, wird eingeleitet und Bilder werden aufgezeichnet.Es erfolgt eine longitudinale Rekonstruktion des Gefäßes und die luminale Plaque wird identifiziert. Anschließend wird ein 100 Millimeter langer Pullback verwendet, um die gesamte Länge der Aorta abzudecken. Die longitudinalen Rekonstruktionen werden aus der Serie zweidimensionaler axialer Bilder mithilfe der MATLAB-Programmiersoftware generiert.Der NIRF-Katheter wird auf den Draht aufgebracht. Der Katheter wird vorsichtig in die Hülle eingeführt, und der Abbildungskopf wird distal in die linke A. iliaca positioniert, während mehrere automatisierte NIRF-Katheter-Rückzüge durchgeführt werden. Die fluoreszierenden Signale innerhalb von Atheroskleroseherden werden dokumentiert.Diese Bilder werden aufgezeichnet und anschließend mit der MATLAB-Software unter Verwendung geeigneter Skalierungen und Fensterungen entsprechend dem Bereich des erzielten Signals weiterverarbeitet. Anschließend wird das Tier getötet und das Aortoiliakal-Gewebe ex vivo isoliert. Die atherosklerotische Aorta und die A. iliaca werden identifiziert und von dem umgebenden Gewebe sorgfältig präpariert.Außerdem werden kleine zwei mal zwei Zentimeter große Stücke von Leber, Niere, Milz und Herz gewonnen. Nach der Isolierung wird der arterielle Baum so lange mit physiologischer Kochsalzlösung perfundiert, bis die untere Hohlvene blutfrei ist. Nach Abschluss der Ex-vivo-NIRF wird das dissezierte AOR-Iliakalgewebe in 10 bis 20 Kubikzentimeter physiologischer Kochalzlösung aufbewahrt und zur Fluoreszenzreflexionsabbildung oder FRI-Analyse transportiert.Die Aorta und die Beckengefäße werden verlängert, um annähernd realistische Längen zu erreichen, und Bilder werden mittels eines kommerziell verfügbaren Fluoreszenzreflexionsbildgebungssystems mit Multikanal-Filtern bei mehreren Wellenlängen aufgenommen; dazu werden für jede Wellenlänge verschiedene Belichtungszeiten verwendet und die Aufnahmen angefertigt. Die Bilder werden als DICOM-Dateien für weitere Analysen exportiert und dienen als positive und negative Kontrollen. Bestimmte Organe wie Leber, Milz, Niere und Herz werden bei ähnlichen Kanälen und Belichtungszeiten abgebildet.Bereiche mit erhöhtem fluoreszierendem Signal im nahen Infrarotbereich werden in atherosklerotischen Arterien vermerkt. Ein erhöhtes Signal korreliert mit Regionen vermehrter Plaque, Cathepsin-B-Signal und Plaque-Makrophagen, Entzündungsmarkern, die gefährdete, risikoreiche Plaques kennzeichnen. Die Bereiche gesunden, nicht verletzten Gewebes, wie der linke A. iliaca, sowie die Plaquebereiche werden identifiziert; kleine Geweberinge von fünf bis zehn Millimetern Länge werden in optimalem Schneidetemperatur- oder OCT-Medium eingebettet, bis sie benötigt werden.Für die Schnittherstellung werden Proben bei minus 80 Grad Celsius unter Verwendung standardisierter Techniken für die Schnittführung und immunhistochemische Analyse gelagert. Es werden Hämatoxylin- und Eosin-Färbung sowie RAM-11-Färbung durchgeführt. DICOM-Dateien dienen der Verarbeitung der Bildgebungsdaten aus NIRF und FRI, die im nahen Infrarotbereich aufgenommen werden.Der 750-Nanometer-Kanal und Pullbacks werden jeweils mit MATLAB und OIC-Software verarbeitet. Eine geeignete Fensterung zur Anzeige des gesamten Signalintensitätsbereichs wird erreicht. Die endgültigen Bilder werden als TIFF-Dateien exportiert.Die Dateien werden in die Standard-Software zur Bildanalyse importiert und anhand von Referenzpunkten wie den Wirbeln, der Iliakalverzweigung und der Arteria renalis ausgerichtet. Im Angiogramm werden Bereiche mit normalem Gefäß und Plaque identifiziert.Interessengebiete oder ROIs werden manuell für gesundes Gewebe und Plaque-Abschnitte nachgezeichnet, um eine geeignete Nachzeichnung zu leiten. Es wird das longitudinale IVUS-Bild des Gefäßes verwendet, wobei gesundes Gefäßgewebe und Plaque leicht zu identifizieren sind. Die mittleren Signalintensitäten werden mittels MATLAB und oix jeweils für FRI- und NIRF-Bilder ermittelt.Schließlich werden die Ziel-Hintergrund- oder TBR-Verhältnisse für Plaque-Bereiche berechnet. Zur Berechnung des TBR wird das mittlere ROI-Signal des Plaque-Gebiets durch das ROI-Signal des Hintergrundrauschens dividiert. Nach Abschluss des oben beschriebenen Protokolls können wir Bereiche erhöhter Kassin- oder inflammatorischer Molekülproteaseaktivität in einer entzündlichen Plaque innerhalb der Aorta und der ilialen Gefäße nach Injektion eines aktivierten Nanosensors identifizieren und charakterisieren.Mittels des pro-sensitiven VM 110 können wir die proteolytisch aktive Plaque identifizieren. Diese erscheint als helle oder signallstarke Zonen, wenn sie mittels FRI im nahinfraroten Kanal abgebildet wird. Die NIRF-Rückzüge korrelieren mit einer erhöhten Signalintensität durch FRI und einer Ausrichtung mit IVUS, wodurch eine anatomische Zuordnung der NIRF-Signale ermöglicht wird. Plaque-tbrs, berechnet aus FRI und NIRF, zeigen eine ähnliche immunhistochemische Analyse heller Plaques, die eine intensive Präsenz von RAM-11-Aktivität in Plaquebereichen bestätigt. Sobald die Technik beherrscht ist, kann sie bei korrekter Durchführung innerhalb von etwa zwei bis vier Stunden durchgeführt werden.Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, sorgfältig auf eine konsistente Fensterung und Bildaufnahme der Daten sowie eine korrekte Ausrichtung mit der Angiographie zu achten. Die intravaskuläre Ultraschalluntersuchung und die FRI sind entscheidend für die richtige Interpretation der Daten nach ihrer Erstellung. Diese Technik ebnete Forschern auf dem Gebiet der molekularen Bildgebung den Weg, um Atherosklerose in humanisierten koronaren Gefäßen zu untersuchen.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie eine multimodale Bildgebungsstrategie nutzen können, die diesen neuartigen in-vivo-intravaskulären Nervenkatheter verwendet, um entzündliche Plaques in proteolytisch aktiven, entzündeten, schnell fortschreitenden Atheromen abzubilden und zu quantifizieren. Vergessen Sie nicht, dass das Arbeiten mit chirurgischen Instrumenten und Körperflüssigkeiten wie Blut gefährlich sein kann und Vorsichtsmaßnahmen wie sorgfältige chirurgische Techniken sowie persönliche Schutzausrüstung wie Handschuhe und Masken stets beachtet werden sollten, wenn dieses Verfahren durchgeführt wird.

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Es besteht großer Bedarf an Atherosklerose nichtinvasiv zu identifizieren, und hier zeigen wir, wie FDG-PET/CT verwendet werden, um nachzuweisen und zu quantifizieren atherosklerotischen Plaque-Aktivität und Gefäßentzündung werden.

Die Quantifizierung der atherosklerotischen Plaque Aktivität und Gefäßentzündungen mit [18-F] Fluordeoxyglukose Positronen Emissions Tomographie / Computertomographie (FDG-PET/CT)

Quelle: Kim, D. E., et al. Kombinierte Nahinfrarot-Fluoreszenzbildgebung und Mikro-Computertomographie zur direkten Visualisierung von zerebralen Thromboembolien. J. Vis. Exp. (2016)Dieses Video zeigt die Nahinfrarot-Fluoreszenzbildgebung (NIRF) zur Visualisierung von Thromben in exzidiertem Hirngewebe, das mit einer fibrinspezifischen Sonde markiert wurde. Nahinfrarotlicht regt die Sonde an, wodurch der Thrombus fluoresziert und eine kontrastreiche Visualisierung von Thromben in der großen...

Visualisierung von zerebralen Thromben der Maus mittels Nahinfrarot-Fluoreszenzbildgebung

Hier berichten wir über eine experimentelle Technik der Fluoreszenz-Intravitalmikroskopie um heterotypische Thrombozyten-Neutrophilen-Interaktionen auf dem aktivierten Endothel während der vaskulären Entzündungen und Thrombusbildung in lebenden Mäusen sichtbar zu machen. Diese mikroskopische Technik wird wertvoll sein, um die molekularen Mechanismen der vaskulären Erkrankungen zu studieren und pharmakologische Mittel unter pathophysiologischen Bedingungen zu testen.

Real-time Imaging der heterotypische Platelet-Neutrophilen-Interaktionen auf aktiviertem Endothel Während Vascular Entzündung und Thrombusbildung in lebenden Mäusen

Wir beschreiben eine Mehrfachwinkel-Dreh optischen Abbildungs ​​(Maroi)-System für die in vivo Quantifizierung einer Fluoreszenzmarkierung von Saposin C (SapC), Dioleoylphosphatidylserin (DOPS) nanovesicles geliefert. Der Einsatz Mausmodellen von Krebs und Arthritis, zeigen wir, wie die Signalkurve Maroi Analyse kann für die genaue Zuordnung und biologische Charakterisierung von Krankheitsprozessen eingesetzt werden.

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Mikrowellen-Technologie ermöglicht extrem schnelle Synthese von Eisenoxid-Nanopartikeln für Atherosklerose Plaquecharakterisierung. Die Verwendung eines Aminobisphosphonat in der Außenseite des Nanopartikels bietet eine schnelle Anreicherung in der atherosklerotischen Bereich.

Mikrowelle gesteuerte Synthese von Eisenoxid-Nanopartikeln für die schnelle Erkennung von Atherosclerosis

Gefäßverkalkung ist ein wichtiger Prädiktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen beim Menschen und trägt dazu bei. Dieses Protokoll beschreibt Verfahren zur Induktion der Verkalkung von kultivierten primären vaskulären glatten Muskelzellen und zur Quantifizierung der Verkalkung und Makrophagenbelastung in tierischen Aorten mittels Nahinfrarot-Fluoreszenzbildgebung.

Die Verkalkung der glatten Gefäßmuskelzellen und Imaging von Aortic Kalzifizierung und Entzündung

Dieses Protokoll beschreibt die Anwendung von kombinierten nahen Infrarot fluoreszierende (NIRF) Bildgebung und Mikrocomputertomographie (microCT) für zerebrale Thromboemboli zu visualisieren. Diese Technik ermöglicht die Quantifizierung von Thrombus Belastung und Evolution. Die NIRF-Bildgebungstechnik zur Visualisierung von Thrombus innerhalb lebenden Tieren unter Verwendung von Gold-Nanopartikeln Thrombus in exzidierten Gehirn fluoreszenzmarkierte, während die microCT Technik visualisiert.

Kombinierte Near-Infrarot-Fluoreszenz-Bildgebung und Mikrocomputertomographie für Direkt Visualizing Cerebral Thromboembolie

Das vorliegende Protokoll beschreibt eine detaillierte Echtzeit-NIR-II-Fluoreszenz-Bildgebungsoperation einer Maus unter Verwendung eines NIR-II-optischen Bildgebungsgeräts.

Eine helle NIR-II-Fluoreszenzsonde für die Gefäß- und Tumorbildgebung

Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Verwendung von vierdimensionaler In-vivo-Ultraschallbildgebung und ex vivo-Massenspektrometrie-Bildgebung zur Beurteilung biomechanischer und biomolekularer Veränderungen im kardiovaskulären System der Maus. Diese Technik wird zur Analyse des kardialen Umbaus bei chirurgisch induziertem Myokardinfarkt und vaskulären Veränderungen bei alternden Tieren eingesetzt.

Multimodale Studie des kardiovaskulären Umbaus von Mäusen: Vierdimensionale Ultraschall- und Massenspektrometrie-Bildgebung

In dieser Arbeit stellen wir optimierte Gewebe-Clearing-Protokolle vor, um die murine Aorta in drei Dimensionen (3D) abzubilden. Wir beschreiben modernste Verfahren zur Immunfärbung, optischen Klärung und Bildgebung mit dem Ziel, die anatomische Nähe des peripheren Nervensystems zu atherosklerotischen Plaques und die Adventitia bei Atherosklerose zu definieren.

Dreidimensionale Bildgebung von Aortengewebe bei Atherosklerose

Erfahren Sie die multimodale NIRF-Katheterbildgebung zur Visualisierung entzündlicher Plaques in vivo bei Kaninchen. Diese Methode ermöglicht die quantitative Analyse atherosklerotischer Gefäßveränderungen.

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) intravaskuläre Molecular Imaging von entzündlichen Plaque, einen multimodalen Ansatz, um Imaging der Atherosklerose (Video) | JoVE Journal

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) intravaskuläre Molecular Imaging von entzündlichen Plaque, einen multimodalen Ansatz, um Imaging der Atherosklerose

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