Noi dettaglio un nuovo fluorescenza nel vicino infrarosso (NIRF) catetere per 2-dimensionale di imaging intravascolare molecolare della biologia della placca In vivo. Il catetere NIRF può visualizzare fondamentali processi biologici come l'infiammazione segnalazione sulla presenza di fluorocromi attivabili e mirata placca avido NIR. Il catetere utilizza clinica requisiti di progettazione e di potere, ed è mirato per applicazioni in arterie coronarie umane. Lo studio di ricerca che segue descrive una strategia di imaging multimodale che utilizza un romanzo In vivo NIRF catetere intravascolare di immagine e quantificare placca infiammatoria nel proteoliticamente attivo atheromata coniglio infiammata.
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Articolo metodologico
In vivo Near Infrared fluorescenza (NIRF) intravascolare Imaging Molecolare della placca infiammatoria, un approccio multimodale per Imaging di aterosclerosi
In questo articolo
Sommario
Abstract
La risposta vascolare all'infiammazione è una risposta infiammatoria ben coordinata, innescata dall'accumulo di macrofagi nella parete vascolare, che porta all'accumulo di placche intraluminali ricche di lipidi, alla proliferazione delle cellule muscolari lisce e al restringimento progressivo del lume vascolare. La formazione di tali placche vulnerabili, soggette a rottura, è alla base della maggior parte dei casi di infarto miocardico acuto. La complessa cascata infiammatoria molecolare e cellulare è regolata dal reclutamento di linfociti T e macrofagi e dai loro effetti paracrini sulle cellule endoteliali e sulle cellule muscolari lisce.1
L'imaging molecolare nell'aterosclerosi si è evoluto in uno strumento clinico e di ricerca fondamentale che permette la visualizzazione in vivo dell'infiammazione e di altri processi biologici. Diversi esempi recenti dimostrano la capacità di rilevare placche ad alto rischio nei pazienti e di valutare gli effetti dei farmaci nell'aterosclerosi.4 Sebbene diverse metodiche di imaging molecolare (in particolare risonanza magnetica e PET) possano visualizzare aspetti biologici di vasi di grandi dimensioni come le arterie carotidi, esistono poche opzioni per l'imaging delle arterie coronariche.2 L'avvento di strategie di imaging ottico ad alta risoluzione, in particolare la fluorescenza nell'infrarosso vicino (NIRF), abbinate a sonde fluorescenti attivabili, ha aumentato la sensibilità e ha portato allo sviluppo di nuove strategie intravascolari per migliorare l'imaging biologico dell'aterosclerosi coronarica umana.
L'imaging molecolare mediante fluorescenza nel vicino infrarosso (NIRF) utilizza una luce di eccitazione con una larghezza di banda definita (650-900 nm) come fonte di fotoni che, quando viene indirizzata a un agente di contrasto ottico o a una sonda fluorescente, emette fluorescenza nella finestra del vicino infrarosso, rilevabile mediante un opportuno filtro di emissione e una telecamera CCD ad alta sensibilità. A differenza della luce visibile, la luce NIR penetra in profondità nei tessuti, è notevolmente meno attenuata da assorbitori fotonici endogeni come emoglobina, lipidi e acqua, e consente elevati rapporti segnale-rumore grazie alla ridotta autofluorescenza nella finestra del vicino infrarosso. L'imaging all'interno della finestra NIR può migliorare sostanzialmente le potenzialità dell'imaging in vivo.2,5
Le proteasi infiammatorie a cisteina sono state ampiamente studiate utilizzando sonde NIRF attivabili10 e svolgono ruoli importanti nell'aterogenesi. Mediante la degradazione della matrice extracellulare, le proteasi a cisteina contribuiscono in modo significativo alla progressione e alle complicanze dell'aterosclerosi8. In particolare, la proteasi a cisteina cathepsina B è fortemente espressa e colocalizza con i macrofagi negli ateromi sperimentali di topo, coniglio e umani3,6,7. Inoltre, l'attività della cathepsina B nelle placche può essere rilevata in vivo utilizzando una tecnologia precedentemente descritta di fluorescenza nel vicino infrarosso (NIRF) intravascolare monodimensionale6, in combinazione con un agente nanosensore iniettabile costituito da un polimero di polilisina funzionalizzato con fluorocromi NIR multipli (VM110/Prosense750, ex/em 750/780 nm, VisEn Medical, Woburn, MA), che determina un forte quenching intramolecolare in condizioni basali10. Dopo il clivaggio enzimatico mirato da parte di proteasi a cisteina come la cathepsina B (nota per colocalizzare con i macrofagi della placca), i fluorocromi si separano, determinando un notevole ampliamento del segnale NIRF. Il rilevamento intravascolare del segnale di fluorescenza NIR mediante il nuovo catetere NIRF intravascolare bidimensionale utilizzato consente ora un rilevamento in vivo ad alta risoluzione e geometricamente accurato dell'attività della cathepsina B nella placca infiammata.
L'imaging molecolare in vivo dell'aterosclerosi mediante imaging NIRF 2D basato su catetere, in alternativa a un precedente approccio spettroscopico 1D,6 è uno strumento innovativo e promettente che sfrutta l'attività aumentata delle proteasi nelle placche ricche di macrofagi per rilevare l'infiammazione vascolare.11,12 Il seguente protocollo di ricerca descrive l'utilizzo di un catetere intravascolare NIRF bidimensionale per immagini e caratterizzare la struttura della placca sfruttando aspetti chiave della biologia della placca. Si tratta di una piattaforma trasferibile che, integrata con le attuali tecnologie cliniche di imaging, tra cui angiografia e ultrasonografia intravascolare (IVUS), offre una tecnica unica e innovativa di imaging molecolare multimodale integrato in grado di distinguere gli ateromi infiammatori e consentire il rilevamento di segnali NIRF intravascolari in arterie coronariche di dimensioni umane.
Protocollo
Nel modello animale in vivo: Generazione di aterosclerosi aortoiliaco Sperimentale
1) L'angiografia basale e denudazione Balloon
- Prima di chiedere al basale angiografia e denudazione palloncino, un coniglio bianco neozelandese è nutriti con una colesterolo alto (1%) la dieta per 1 settimana. Questo animale è utilizzato per rilevanza traslazionale come 1) la aorto-iliache navi conigli sono dello stesso calibro come umano arterie coronarie (2,5-3.5mm) e 2) l', iperlipidemici pallone-infortunio modello genera aterosclerosi infiammato cuscinetto simili cellule infiammatorie (macrofagi ) e molecole (catepsine) come l'....
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Discussione
Infiammata placche ad alto rischio o vulnerabili sono probabilmente responsabili della maggior parte degli infarti del miocardio. L'identificazione delle targhe precedenti l'inizio dei sintomi ha importanti implicazioni cliniche, sia nel predire gli esiti e guidare la terapia medica. Tradizionali modalità di imaging delle arterie coronariche, come l'angiografia a raggi X in genere si concentrano sulla caratterizzazione dei restringimenti del lume, piuttosto che illumina i profili biologici sottostanti ad alt.......
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Dichiarazioni
FAJ - Consulente Ex, VisEn medica; onorari, Boston Scientific
Ringraziamenti
Il supporto per questo lavoro è stato fornito dal National Institutes of Health concedere R01 # 108229 HL, American Heart Association Scientist Development Grant # 0830352N, Howard Hughes Medical Institute Career Development Award, Ventures Broadview, Settimo programma quadro della Comunità europea (FP7/2007-2013 in borsa accordo # 235689), e il MGH William Schreyer Fellowship.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Prosense 750 | Visen Medical | VM110 | 500 nmol/kg iniezione IV |
| Heparin Sodico | APP Pharmaceuticals | 401586D | |
| Cefazolina | NovaPlus | 46015683 | |
| Lidocaina HCL 2% | Hospira Inc. | NDC 0409-4277-01 | |
| Buprenorfina | Bedford Laboratories | NDC 55390-100-10 | |
| Chetamina | Hospira Inc. | NDC 0409-2051-05 | |
| Dieta ad alto contenuto di colesterolo 1% | Research Diets | C30293 | |
| Dieta ad alto contenuto di colesterolo 0,3% | Research Diets | C30255 |
Riferimenti
- Andersson, J., Libby, P. Adaptive immunity and atherosclerosis. Clin Immunol. 134, 33-46 (2010).
- Calfon, M. A., Vinegoni, C. Intravascular near-infrared fluorescence molecular imaging of atherosclerosis: toward ....
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Ristampe e permessi
