Eine multimodale Bildgebung Ansatz basierend auf Mikro-CT und Fluoreszenz Molekulare Computertomographie für längs-Bewertung der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose bei Mäusen

Das übergeordnete Ziel dieser Studie an einem IPF-ähnlichen Mausmodell ist die longitudinale Überwachung der Lungenfibrose mit nicht-invasiven bildgebenden Verfahren wie FMT und Mikro-CT. Diese Methode kann die Abfolge in Bezug auf diese spezifischen molekularen Ereignisse, die bei der Lungenfibrose auftreten, erweitern. Der Hauptvorteil dieser Techniken besteht darin, dass anatomische Veränderungen bestimmter molekularer Ereignisse nicht-invasiv überwacht werden können.

Die Anwendungen dieser Technologien erstrecken sich auf die Therapie der IPF-Pathologie, da die Fusion von FMT und Mikro-CT die Möglichkeit darstellt, das Fortschreiten der Krankheit und die Bewertung neuer Therapien zu untersuchen. Beginnen Sie damit, eine betäubte Maus auf der Intubationsplattform zu positionieren und sie an den Schneidezähnen am Draht aufzuhängen. Schalten Sie das Laryngoskop ein, nehmen Sie dann eine stumpfe Pinzette und öffnen Sie vorsichtig den Mund.

Platzieren Sie die Laryngoskop-Klinge in Richtung des hinteren Mundes, bis die Öffnung der Luftröhre sichtbar ist. Führen Sie mit der anderen Hand den mit dem Ende des PE-Schlauchs verbundenen Förderschlauch in die Luftröhre ein. Drehen Sie das Dreiwegeventil, um 50 Mikroliter Bleomycin zu fördern.

Entfernen Sie nach der Installation schnell den Schlauch aus der Luftröhre, um ein Ersticken zu verhindern. Halten Sie die Mäuse einige Sekunden aufrecht. Nehmen Sie die Maus für die Sondeninjektion am Schwanz und lassen Sie sie den Käfigdeckel greifen.

Fassen Sie dann über die Schultern und halten Sie die Maus am Schopf. Tauchen Sie den Schwanz in ein Becherglas mit warmem Wasser, um die Venen anschwellen zu lassen, um die Visualisierung und das Einführen der Nadel zu erleichtern. Finde die beiden Schwanzvenen auf beiden Seiten des Schwanzes, nicht die Arterie an der Unterseite des Schwanzes.

Führen Sie die 26-Gauge-Nadel der mit MMP beladenen 1-Milliliter-Spritze in die Vene ein und injizieren Sie die MMP-Sondenlösung mit 10 Millilitern pro Kilogramm Körpergewicht. Um mit der Initialisierung der Datenerfassungssoftware zu beginnen, öffnen Sie eine neue Studie in der Datenbank für das Experiment. Bevor Sie mit der Bildgebung beginnen, legen Sie die rasierte und anästhesierte Maus in die Mitte der Bildgebungskassette.

Halten Sie die Maus flach, sicher und leicht gegen beide Fenster der Bildkassette gedrückt. Klicken Sie dann im Scanfenster der Software auf Motiv"und dann Vorschau, um das Live-Bild zu sehen. Zeichnen Sie den Scanbereich so groß, dass das Gewebe, das den erwarteten Fluoreszenzbereich umgibt, erfasst wird.

Sobald die ROY gezeichnet ist, klicken Sie auf "Zur Rekonstruktionswarteschlange hinzufügen" und dann auf "Scannen", um die Maus abzubilden. Wenn die Bildaufnahme abgeschlossen ist, nehmen Sie die Maus aus der Bildkassette und setzen Sie sie wieder in den Heimkäfig ein. Quantifizieren Sie die Picomole der Fluoreszenz mit dem ROY-Tool und reduzieren Sie die ROY um etwa 700 bis 800 Kubikmillimeter auf das Signal, das aus der Lungenregion kommt.

Wiederholen Sie die Bildgebung alle sieben Tage oder nach Bedarf. Um Bilder per Mikro-CT zu erstellen, schalten Sie zuerst die Mikro-CT ein, indem Sie die grüne Ein-/Aus-Taste drücken, und starten Sie die Software, um die Röntgenquelle aufzuwärmen. Erstellen Sie die Datenbank, indem Sie auf "Neue Datenbank" klicken, und erstellen Sie den Browser basierend auf der Anzahl der Mäuse im Experiment.

Bevor Sie den Scan starten, wählen Sie die Erfassungsparameter im Fenster der Softwaresteuerung wie folgt aus. Stellen Sie die Spannung der Röntgenröhre auf 90 Kilovolt, den Strom der CT-Röntgenröhre auf 160 Mikro-Ångström, den Strom der Live-Röntgenröhre auf 80 Mikro-Ångström und das Sichtfeld auf 36 Millimeter ein. Wählen Sie "Keine Gating-Technik" und "Hohe Auflösung" und vier Minuten für die Scantechnik.

Nachdem Sie die Maus durch Inhalation von 3% Isofluran betäubt haben, legen Sie sie mit einem Nasenkonus auf das Tierbett, das in die kleine Bohrung eingeführt wird, um eine konstante Anästhesieversorgung zu gewährleisten. Fixieren Sie die Pfoten mit Klebeband auf dem Bett, damit die Brust freigelegt werden kann. Auf der nächsten Seite schloss sich die Instrumententür und schaltete den Live-Modus ein, um die Mausposition in Echtzeit zu sehen, indem Sie die Aufnahmetaste drücken.

Bewegen Sie das Tierbett, um die Brust mit den Tasten am CT-Instrument auf das Sichtfeld auszurichten. Sobald die Maus zentriert ist, drehen Sie die Gantry, um die optimale Bettposition zu bestätigen, indem Sie 90 Grad auswählen und auf Festlegen klicken"Klicken Sie dann auf die CT-Scan-Schaltfläche. Klicken Sie auf "Ja", um die Meldung anzuzeigen, dass die Röntgenquelle eingeschaltet wird.

Nach der Bildgebung werden die Tiere wieder in den Käfig gesetzt und überwacht, bis sie sich vollständig von der Narkose erholt haben. Wiederholen Sie die Bildgebung alle sieben Tage oder nach Bedarf. Die Färbung mit Massons Trichrom zeigt die Morphologie im Lungengewebe.

Bilder der mit Bleomycin behandelten Gruppe zeigten ein ausgeprägtes Muster der Fibrose ab dem siebten Tag, hauptsächlich als einzelne fibrotische Massen und progressiv an Tag 14 zu konfluenten Konglomeraten aus substituiertem Kollagen und blieben bis zum Tag 21 unverändert. Wiederholte Mikro-CT-Bildgebung ermöglichte die Quantifizierung und Segmentierung der Atemwege in den Lungenlappen der Fibrose. Die Atemwege wurden in einen zentralen und einen distalen Teil unterteilt.

Der distale Teil der Atemwege ist der intrapulmonale Trakt und teilt sich in die Lungenlappen als rechten Schädellappen, rechten Mittellappen, rechten Schwanzlappen, rechten Akzessorallappen und linke Lunge. Die Quantifizierung des Atemwegsradius zeigte einen erhöhten Radius bei den mit Bleomycin behandelten Mäusen im Vergleich zu den Kochsalzlösungskontrollen. Jeder Punkt stellt den mittleren Standardfehler des Mittelwerts von fünf Tieren für insgesamt 30 Mäuse dar.

Quantifizierung der totalen Lungenfibrose von mit Vehikel oder Bleomycin behandelten Mäusen zu unterschiedlichen Zeitpunkten zeigt, dass diese Mikro-CT-Parameter mit den histologischen Befunden übereinstimmen. Sobald diese Technik gemeistert ist, kann sie routinemäßig für das Drogenscreening durchgeführt werden. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet der Lungenfibrose, um die Wirksamkeit der wiederholten Behandlung in IPF-ähnlichen Tiermodellen zu erforschen.