このプロトコルは、インドシアニングリーン(ICG)近赤外線画像と超音波を組み合わせて、マウスの足底ICGクリアランスおよび膝窩リンパ節の腫大を定量化することで、骨折後のリンパ排液を評価します。
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方法論記事
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このプロトコルは、インドシアニングリーン(ICG)近赤外線画像と超音波を組み合わせて、マウスの足底ICGクリアランスおよび膝窩リンパ節の腫大を定量化することで、骨折後のリンパ排液を評価します。
外傷性骨折はしばしばリンパ管排出機能の障害を伴います。骨折後のリンパ管排出の減少とリンパ節の肥大は、急性炎症反応と免疫細胞の動的プロセスが継続していることを示しています。本記事では、偽手術または脛骨骨折手術を受けるマウスの足底領域に0.2 mg/mLのインドシアニングリーン6 μLを皮内注射する方法を説明しています。近赤外蛍光イメージングにより、0時間および24時間の足底ICG信号を定量化し、マウスリンパ管排出の読み取りとして24時間のクリアランス率を算出しました。同時に超音波を用いて、膝窩リンパ節(PLN)の3D再構築、体積比較、骨折による拡大の評価を行いました。 結果は、骨折後リンパ除去率が有意に低下し、足底領域におけるICGの蛍光強度が著しく高まり、PLNsの容積が有意に拡大していることを示しました。 従来のリンパ系測定方法(組織病理学的切片やリンパシンチグラフィーなど)は、生 体内での動的かつ連続的な観察に失敗することが多いのに対し、この方法は高い安定性と再現性を示しています。特に、動 的なin vivo モニタリングを可能にする。これにより、骨折モデルにおけるリンパ逆流の変化を調べるための強力な技術的支援を提供する。
外傷性骨折はしばしば重大な組織損傷や腫れを引き起こし、感染、壊死、骨の非癒合などの合併症のリスクを高めます1,2。Grzegorz Szczesnyらは、リンパ管排尿障害が組織浮腫を引き起こすことが治癒遅延と関連していることを示しました。研究によれば、骨折治癒過程では骨組織の修復に加え、骨折部位のリンパ系も重要な役割を果たしています。リンパ管は間質液の排出や腫れの予防だけでなく、免疫細胞の移動や代謝老廃物の除去も担っています。しかし、骨折初期段階では、TNF-α、IL-1、IL-6、マクロファージコロニー刺激因子(MCSF)などの炎症促進因子がリンパ内皮細胞を損傷し、変性、浮腫、線維化などの病理的変化を引き起こす可能性があります。関連する研究では、骨や骨膜、周囲の脂肪組織や筋肉組織にリンパ内皮細胞が存在していることが示されています。さらに、リンパ管排出は骨折後の血腫の微小環境の調節にも関与しています。効果的なリンパ排出は骨芽細胞の生存と骨髄間葉幹細胞(BMSC)の増殖を促進します7。骨折時には、損傷部位の免疫細胞が産生する炎症促進因子(TNF-α、IL-1、IL-6)および成長因子(TGFβ1およびPDGF)が、骨芽細胞アポトーシスおよびBMSC増殖の重要な調節因子8。ヒュセイン・アルスランらの研究者は、リンパ浮腫が骨芽細胞に悪影響を及ぼすことを確認しています。これらの研究結果は、骨折治癒におけるリンパ管排流の重要な役割を強調しています。ICG近赤外線(NIR)蛍光イメージングの最近の進展により、動物モデルおよびヒトの両方におけるリンパ流動態の非侵襲的リアルタイム観測が可能になりました。この技術により、リンパ管の収縮率、排出速度、経路の完全性を定量的に評価できます10,11。関節炎と炎症のマウスモデルを用いた研究では、ICG-NIR画像診断が急性と慢性リンパ応答を区別できることが示されており、組織損傷と回復中の異なる排液パターンが浮き彫りになりました。さらに、NIRリンパ画像診断は手動リンパドレン後の機能回復のモニタリングやリンパ標的治療の有効性評価にも有効であることが示されています。超音波検査は、ドレーンリンパ節の形態や容積、さらにリンパドレクターの障害に伴う組織浮腫を評価するための補完的な定量的手法を提供します。近紫外線蛍光イメージングと超音波の統合により、リンパ機能と解剖学的変化を同時に評価でき、生体内でのリンパ動態の多様態調査を可能にします。リンパ機能障害が心的外傷後治癒における重要な役割が認識されているにもかかわらず、骨折後のリンパ排液を評価する標準化かつ再現性の高い方法は依然として不足しています。現在の多くの画像診断方法は侵襲的であったり、十分な空間分解能を欠いたり、リンパ流を動的に監視できなかったりします。したがって、ICG-NIRと超音波画像診断を組み合わせたプロトコルの開発は、この方法論的欠点を補い、リンパの回復と骨修復への貢献を評価する効果的なツールを提供すると期待されています。
本研究は、マウスの脛骨骨折後のリンパ排流を評価するために、ICG-NIR蛍光画像法と高分解能超音波を組み合わせた革新的な枠組みを提示します。このアプローチにより、排膿効率の半定量的解析が可能となり、骨折治癒過程におけるリンパ節の容積を測定できます。しかし、いくつかの制限もあります。まず、ICG-NIRは主に表層リンパ管の評価に用いられ、より深い構造の画像化能力は限られています。第二に、リンパ節の容積の変化は一定の情報を提供しますが、特異性に欠け、直接的な機能的測定を完全に置き換えることはできません。この方法論は大きな翻訳効果を持ち、骨再生におけるリンパ機能の理解を深めます。
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これらの動物実験は上海モデル生物センターの動物管理・利用委員会(承認番号)によって承認されました。NMB-SMP-IACUC-01-0002-R02-03)。本研究では骨折モデルを持つC57オスマウス(生後6〜8週)を用いました。試薬および使用機器は 材料表に記載されています。
1. 術前ケア
2. 実験的手続き
注:麻酔設定、ICG用量と量、注射部位と深さ、曝露時間、ROI定義、超音波スキャンパラメータをすべてのセッションで標準化し、動物間変動を最小限に抑えてください。
3. 術後ケア
4. 評価
注意:グループ割り当ての盲検をした研究者に画像取得および定量解析を行い、統計解析が完了するまですべてのデータセットを符号化しておくこと。
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骨折モデル確立後1日目、7日目、14日目に、骨折群の24時間足底ICG蛍光強度(FI24h)が偽手術群よりも一貫して高かった(図3)。収集された足底画像からのICG蛍光強度の比較的定量解析では、骨折群のリンパICGクリアランス率が偽手術群よりも有意に低いことが示されました(p < 0.05)(図4)。一方、3次元Bモード超音波検査では、骨折群マウスの膝窩リンパ節容積が1日目、7日目、14日目に対照群より有意に多かったことが明らかになりました(p < 0.05)(図5)。これらの結果は、リンパ節クリアランス率とリンパ節腫大の間に高い相関があることを示しました。
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このプロトコルには見落とされがちな詳細がいくつか含まれています。例えば、露光時間は固定されておらず、特定の蛍光強度に基づいて決定しなければなりません。しかし、同じマウス群の0時間と24時間の曝露時間は一定でなければなりません。そうでなければ、結果が信頼できない可能性があります。超音波で観察を行う際は、マウスの下肢に結合剤を完全に覆うことが重要です。露出した部分はプローブがスキャンした際に画像に歪みを引き起こすためです。スキャン中は、ネズミの下肢は動かずにいるべきです。操作者は片手で下肢を優しく引っ張り、もう一方の手で尾を握ることでネズミを安定させることができます。このステップは特に困難ですが、正確な超音波検査のためには非常に重要です。
ICG-NIRや超音波は様々な研究や臨床の場で広く使われていますが、観察される特定の指標によってパラメータが異なることに注意が必要です12,13。ICG-NIRはリン...
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著者には利益相反を主張するものはありません。
本研究は、国家自然科学基金(82174407 YJZ)、上海浦東新区衛生委員会の分野リーダー養成プログラム(PWRd2020-05)、浦東新地区衛生委員会分野リーダープロジェクト(PWRq2020-56)、および深圳の三明医学プロジェクト(No.SZZYSM202311006)。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
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| Vevo lab | Vevo LAB | Vevoイメージングデータの分析に使用されるイメージング解析ソフトウェアパッケージで、測定、計算、およびレポート生成が含まれます。 |
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