Name: In vivo Near Infrared Fluorescentie (NIRF) Intravasculaire Moleculaire Beeldvorming van Inflammatoire Plaque, een multimodale aanpak Imaging Atherosclerose (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Leer intravasculaire NIRF-beeldvorming van inflammatoire plaque in atherosclerose met een nieuwe katheter in New Zealand white rabbits. Deze methode combineert angiografie, IVUS en fluorescentie voor kwantitatieve analyse.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Steun voor dit werk werd verzorgd door National Institutes of Health subsidie ​​# R01 HL 108229, American Heart Association Scientist Development Grant # 0830352N, Howard Hughes Medical Institute Career Development Award, Broadview Ventures, zevende Europese Gemeenschap Programme (FP7/2007-2013 onder subsidieovereenkomst overeenkomst # 235689), en de MGH William Schreyer Fellowship.

In vivo diermodel: generatie van experimentele AortoIliac Atherosclerose 1) Baseline Angiografie en Balloon ontbossing en erosie <ol><li> Voorafgaand aan het verkrijgen baseline angiografie en ballon ontblooting, is een Nieuw-Zeelandse wit konijn gevoed met een hoog cholesterolgehalte (1%) dieet voor 1 week. Dit dier is gebruikt voor translationeel relevantie als 1) het aorto-iliacs schepen in konijnen zijn hetzelfde kaliber als de menselijke kransslagaders (2.5-3.5mm) en 2) de hyperlipidemie, ballon-letsel model genereert ontstoken atherosclerose met soortgelijke ontstekingscellen (macrofagen ) en moleculen (cathepsinen) als in de menselijke atherosclerose. </li><li> Naar aanleiding van cholesterol voeding, het dier is verdoofd met propofol en ketamine. Een one-inch ventrale middellijn nek incisie wordt gemaakt met behulp van met behulp van een groot 15-scalpel. Met behulp van stompe dissectie technieken, is de spieren onder de fascia aan de rechterkant van de luchtpijp blootgesteld. De linker sternocephalicus spier is gescheiden langs de bindweefsel knooppunt, en de juiste gemeenschappelijke halsslagader wordt blootgesteld. De slagader is gescheiden van de nervus vagus. Proximale en distale hechtdraad lussen worden geplaatst op de slagader, zodat voor het terugtrekken en occlusie. A 1 tot 2 mm afgeschuinde arteriotomie wordt gemaakt waardoor een vijf Franse (buitendiameter 1.67mm) vasculaire schede wordt ingebracht en heparine (1000μ/mL, ~ 150units/kg) is intra-arterieel toegediend via de schede. </li><li> Contrastvloeistof (Ultravist) wordt vervolgens geïnjecteerd (1 tot 2 ml) over een periode van 2 seconden tot een controle angiogram van de distale aorta en beide iliacale slagaders te verkrijgen. </li><li> De iliofemoral slagaders en de aorta worden dan gewond raken door endotheliale denudatie. Met behulp van standaard methoden fluoroscopie, is een 3FR Fogarty embolectomie catheter geplaatst in het distale iliofemoral slagader en opgeblazen met 0,3 tot 0,5 cc van het contrast (50% contrast/50% zoutoplossing) of lucht. De katheter wordt dan proximaal teruggetrokken in zijn opgeblazen toestand een afstand langs de rechter iliacale en distale aorta tot aan de take-off van de linker nierslagader. Naar aanleiding van de ballon denudatie, is angiografie herhaald om vat doorgankelijkheid document. Na de angiografie, alle katheters en scheden zijn verwijderd en de proximale juiste gemeenschappelijke halsslagader wordt geligeerd, worden de spieren en fascia gehecht met een 4 / 0 resorbeerbaar garen, en de huid incisie gesloten met een 4 / 0 niet-resorbeerbare hechtdraad. </li><li> Het dier is dan toegestaan ​​om te herstellen met de toediening van een dosis antibiotica (Cephazolin, 0,5 gram IM). Pijnstillers, inclusief 0,01 mg / kg buprenorfine IM (twee maal per dag als nodig). Dieren worden vervolgens voortgezet op 1% cholesterol gedurende 4 weken na de ballon denudatie. In week 5, zijn dieren overgebracht naar 0,3% cholesterol dieet. </li></ol> Geïntegreerde multi-modale beeldvorming van Rabbit Atheromata 2) Labeling van proteolytisch actieve ontstoken plaque met behulp van injecteerbare nanosensor, angiografie, intravasculaire ultrasound (IVUS), en in vivo intravasculaire NIRF beeldvorming van Rabbit atheroma <ol><li> Acht weken na de ballon letsel en 24 uur voor beeldvorming, is het konijn geïnjecteerd met intraveneuze 500 nmol / kg Prosense/VM110 (PerkinElmer) via het oor ader. </li><li> Vierentwintig uur na de injectie, de dieren worden verdoofd en arteriële toegang wordt verkregen via links gemeenschappelijke halsslagader (zie stap 1.2). Intra-arteriële heparine wordt toegediend (150 eenheden / kg). Baseline angiografie wordt verkregen als hierboven. </li><li> Een IVUS catheter is geladen op een klinische kransslagader in staat is 0.014 inch draad en ingebracht in de schede. Met behulp van fluoroscopie, is de radiopake tip van de draad distaal gepositioneerd in de rechter bekkenslagader. De IVUS katheter wordt vervolgens gevorderd in het proximale bekkenslagader met behulp van een standaard klinische monorail techniek. </li><li> Een 100 mm pullback is geïnitieerd en beelden worden vastgelegd. Longitudinale reconstructie van het schip wordt verkregen en luminale plaque is geïdentificeerd. </li><li> De NIRF katheter 11,12 is geladen op de 0,014 inch draad (monorail systeem), en de katheter wordt zorgvuldig ingebracht in de schede en belichtingskop is distaal gepositioneerd in de juiste iliacale slagader. </li><li> Meerdere geautomatiseerde pullbacks (1 mm / sec lengterichting pullback, 30 rondes per minuut) worden uitgevoerd en fluorescentie signalen binnen de zones van atherosclerose worden genoteerd. De beelden worden opgenomen en de verdere verwerking met de juiste schaal en windowing afhankelijk van het bereik van het signaal is bereikt. </li></ol> 3) Euthanasie en isolatie van ex vivo aorto-iliacale weefsel <ol><li> Euthanasie is bereikt met 1cc van euthanasie agent (oplossing van 390mg natrium-pentobarbital en 50 mg fenytoïne natrium), intraveneuze, enkele injectie. </li><li> De arteriële boom is geperfuseerd met 0,9% fysiologische zoutoplossing tot de vena cava inferior is vrij van bloed. De atherosclerotische aorta en de slagaders zijn geïdentificeerd en vrij gesneden uit de omliggende weefsels. Bovendien hebben kleine 2 x 2 cm stukjes liver-, nier-, milt en het hart worden ook verkregen. </li><li> Ex vivo NIRF beeldvorming met de intravasculaire NIRF beeldvorming catheter kan worden gedaan in dit stadium. Het schip is langwerpig en de NIRF katheter is opnieuw ingevoegd in proximale aorta totdat de belichtingskop is gepositioneerd op de juiste bekkenslagader of bifurcatie. Meerdere geautomatiseerde pullbacks worden uitgevoerd zoals hierboven (zie 2.6). </li></ol> 4) Ex vivo Fluorescentie reflectie Imaging (vrij) van ontleed aorta en de slagaders <ol><li> Ontleed weefsel wordt geplaatst in 10-20 cc fysiologische zoutoplossing en vervoerd voor vrij analyses (Kodak Image Station 4000mm Pro, Carestream Health, Inc.) </li><li> Aorta, iliacale schepen zijn verlengd te benaderen real-time lengtes en beelden worden verkregen bij verschillende golflengten [wit licht, groen fluorescent kanaal (ex 495 nm, 515 nm em), Cy5 (ex-565 nm, 670 nm em) en Cy7 (ex 650 nm, 760 nm em)] kanalen. Een reeks van de blootstelling tijden worden gebruikt voor elke golflengte (0,1-30sec) en verworven afbeeldingen worden geëxporteerd als DICOM of 16-bit ongeschaald TIFF-bestanden voor verdere analyse. Als positieve en negatieve controles, zijn organen (lever, milt, nieren en hart) afgebeeld op vergelijkbare kanalen en belichtingstijden. </li><li> Gebieden van verhoogde signaal in het nabij-infrarode kanaal (780nm +) worden vermeld in atherosclerotische bloedvaten. </li></ol> 5) Tissue Inbedding voor het snijden en immunohistochemische analyse <ol><li> Gebieden van normale (niet-beschadigde weefsel, dat wil zeggen links bekkenslagader) en gebieden van de plaque worden geïdentificeerd en kleine 5-10 mm ringen van het weefsel zijn ingebed in OCT (Optimal Cutting Temperature) media. Blokken worden opgeslagen bij -80 C tot snijden. </li><li> Standaard technieken voor het snijden en immunohistochemische analyses worden uitgevoerd. Hematoxyline en eosine kleuring, Ram-11 en Cathepsine B vlekken worden uitgevoerd. </li></ol> Analyses en integratie van multimodale beelden (angiografie, IVUS, NIRF en vrij) 6) Verwerking van NIRF en vrij beelden <ol><li> DICOM-bestanden met beeldgegevens van NIRF en vrij (genomen op nabij-infrarood 780 nm kanaal) pullbacks worden verwerkt met behulp van MATLAB en Osirix software, respectievelijk. De juiste window tot een volledige reeks van het signaal intensiteit display is bereikt. Uiteindelijke beelden worden geëxporteerd als TIFF-bestanden. </li><li> Bestanden worden geïmporteerd in de standaard image processing software (Keynote kan worden gebruikt). Beelden worden afgestemd op basis van referentiepunten (dat wil zeggen wervels op angiogram, iliacale bifurcatie, en renale arterie). Gebieden van de normale schepen en plaque worden geïdentificeerd. </li><li> Regio&#39;s van interest (ROI) worden handmatig opgespoord (voor normaal weefsel en gebieden van plaque) en het gemiddelde signaal intensiteiten worden verkregen met behulp van Osirix en MATLAB respectievelijk, voor zowel vrij en NIRF beelden. Het begeleiden juiste tracing, is de longitudinale IVUS beeld van het vaartuig dat wordt gebruikt en de identificatie van de normale schip en plaque zijn gemakkelijk te herkennen. </li><li> Target-tot achtergrond (TBR) ratio&#39;s zijn berekend voor plaque zones. </li></ol> Representatieve resultaten: Na voltooiing van bovengenoemde protocol, kunnen we identificeren en karakteriseren gebied van augmented cathepsine protease activiteit bij inflammatoire plaque in de aorta en iliacale vaten. Injectie van een activeerbare nanosensor (Prosense/VM110) stelt ons in staat te identificeren proteolytisch actief plaque. Deze verschijnen als heldere of het signaal intense zones als beeld gebracht met behulp van vrij in het nabije infrarood kanaal (750 nm). De NIRF pullbacks correleren met een verhoogde signaal intensiteit met vrij en uitlijningen met IVUS die anatomische registratie van NIRF signalen mogelijk te maken. Berekend plaque TBR&#39;s verkregen uit Vrij en NIRF waren vergelijkbaar (zie figuur 3: de gemiddelde NIRF TBR 4,2, betekent vrij TBR 2.9). Immunohistochemische analyse van heldere plaque bevestigt intense aanwezigheid van RAM-11 en Cathepsine B-activiteit op het gebied van de plaque (gegevens niet getoond). <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/2257/2257fig1.jpg" /> Figuur 1. Schematische weergave van 2D-NIRF katheter Om het klinisch potentieel van een 1D NIRF sensing benadering van 6 uit te breiden, bouwden we een nieuwe 2-D NIRF-katheter voor intravasculaire beeldvorming. 11,12 De custom-built katheter bestaat uit een optische vezel (125 micron diameter gehuisvest in polyethyleen buis: 2.9F) dat verlicht met behulp van een 750 nm laser excitatie bron. Laserlicht wordt uitgezonden op een hoek van 90 graden ten opzichte van glasvezel-as. Het systeem maakt gebruik van twee geautomatiseerde motoren (rotatie en translatie) om gelijktijdig 360 graden beeldvorming en longitudinale pullback in staat te stellen ware 2D-beeldvorming te verkrijgen. Beelden worden gebruikt met toestemming van referentie 11. <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/2257/2257fig2.jpg" /> Figuur 2. Schematische demonstreren protease-gemedieerde activering van de nanosensor, Prosense/VM110. Afbeelding gebruikt met toestemming van referentie 10. <img alt="Tabel 1" src = &quot;/ files/ftp_upload/2257/2257table1.jpg&quot; /&gt; Figuur 3. In vivo en ex vivo Plaque TBRs (target-tot achtergrond ratio&#39;s)

<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>
<li>Chen, J., Tung, C. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vivo+Imaging+of+Proteolytic+Activity+in+Atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">In Vivo Imaging of Proteolytic Activity in Atherosclerosis.</a> Circulation. 105, 2766-2771 (2002).</li>
<li>Jaffer, F. A., Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+Imaging+of+Cardiovascular+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Molecular Imaging of Cardiovascular Disease.</a> Circulation. 116, 1052-1061 (2007).</li>
<li>Jaffer, F. A., Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+and+Multimodality+Molecular+Imaging%3A+Insights+Into+Atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler+Thromb+Vasc+Biol%22%5BJournal%5D)">Optical and Multimodality Molecular Imaging: Insights Into Atherosclerosis.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 29, 1017-1024 (2009).</li>
<li>Jaffer, F. A., Vinegoni, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-Time+Catheter+Molecular+Sensing+of+Inflammation+in+Proteolytically+Active+Atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Real-Time Catheter Molecular Sensing of Inflammation in Proteolytically Active Atherosclerosis.</a> Circulation. 118, 1802-1809 (2008).</li>
<li>Kim, D. -E., Kim, J. -Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protease+Imaging+of+Human+Atheromata+Captures+Molecular+Information+of+Atherosclerosis%2C+Complementing+Anatomic+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler+Thromb+Vasc+Biol%22%5BJournal%5D)">Protease Imaging of Human Atheromata Captures Molecular Information of Atherosclerosis, Complementing Anatomic Imaging.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 30, 449-456 (2010).</li>
<li>Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inflammation+in+atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Inflammation in atherosclerosis.</a> Nature. 420, 868-874 (2002).</li>
<li>Naghavi, M., Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Vulnerable+Plaque+to+Vulnerable+Patient%3A+A+Call+for+New+Definitions+and+Risk+Assessment+Strategies%3A+Part+I%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">From Vulnerable Plaque to Vulnerable Patient: A Call for New Definitions and Risk Assessment Strategies: Part I.</a> Circulation. 108, 1664-1672 (2003).</li>
<li>Weissleder, R., Tung, C. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+imaging+of+tumors+with+protease-activated+near-infrared+fluorescent+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biotech%22%5BJournal%5D)">In vivo imaging of tumors with protease-activated near-infrared fluorescent probes.</a> Nat Biotech. 17, 375-375 (1999).</li>
<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 - Voormalig Consultant, VisEn Medical, honoraria, Boston Scientific

Ontstoken hoog risico of kwetsbare plaques zijn waarschijnlijk verantwoordelijk voor het grootste deel van hartinfarcten. De identificatie van dergelijke plaques voorafgaand aan de aanvang van de symptomen heeft belangrijke klinische implicaties, zowel in het voorspellen van de resultaten en het begeleiden van medische therapie. Conventionele coronaire arteriële beeldvormende technieken, zoals x-ray angiografie meestal gericht op de karakterisering van luminaal vernauwingen in plaats van het verlichten van de onderligge...

<table><tbody><tr><td>Prosense 750</td><td>Visen Medical</td><td>VM110</td><td>500 nmol/kg IV-injectie</td></tr><tr><td>Natriumheparine</td><td>APP Pharmaceuticals</td><td>401586D</td><td></td></tr><tr><td>Cefazoline</td><td>NovaPlus</td><td>46015683</td><td></td></tr><tr><td>Lidocaïne HCl 2%</td><td>Hospira Inc.</td><td>NDC 0409-4277-01</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorfine</td><td>Bedford Laboratories</td><td>NDC 55390-100-10</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>Hospira Inc.</td><td>NDC 0409-2051-05</td><td></td></tr><tr><td>Dieet met hoog cholesterolgehalte 1%</td><td>Research Diets</td><td>C30293</td><td></td></tr><tr><td>Dieet met hoog cholesterolgehalte 0.3%</td><td>Research Diets</td><td>C30255</td><td></td></tr></tbody></table>

in vivo near infrared fluorescentie (nirf) intravasculaire moleculaire beeldvorming van inflammatoire plaque, een multimodale aanpak imaging atherosclerose

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

De vasculaire respons op letsel is een goed gecoördineerde ontstekingsreactie die wordt getriggerd door de accumulatie van macrofagen in de vaatwand, wat leidt tot een ophoping van lipidrijke intraluminale plaque, proliferatie van gladde spiercellen en een progressieve vernauwing van het vaatlumen. De vorming van dergelijke kwetsbare plaques die gevoelig zijn voor ruptuur vormt de basis voor de meeste gevallen van acuut myocardinfarct. De complexe moleculaire en cellulaire ontstekingscascade wordt aangestuurd door de rekrutering van T-lymfocyten en macrofagen en hun paracriene effecten op endotheelcellen en gladde spiercellen.1
Moleculaire beeldvorming bij atherosclerose is uitgegroeid tot een belangrijk klinisch en onderzoeksinstrument dat in vivo visualisatie van inflammatie en andere biologische processen mogelijk maakt. Verschillende recente voorbeelden tonen het vermogen aan om plaques met een hoog risico bij patiënten te detecteren en de effecten van farmacotherapeutica bij atherosclerose te beoordelen.4 Hoewel een aantal moleculaire beeldvormingsbenaderingen (met name MRI en PET) biologische aspecten van grote vaten zoals de halsslagaders in beeld kunnen brengen, zijn er weinig opties voor de beeldvorming van kransslagaders.2 De komst van optische beeldvormingsstrategieën met een hoge resolutie, in het bijzonder nabij-infrarood fluorescentie (NIRF), in combinatie met activeerbare fluorescente probes, heeft de gevoeligheid verhoogd en geleid tot de ontwikkeling van nieuwe intravasculaire strategieën om de biologische beeldvorming van humane coronaire atherosclerose te verbeteren.
Moleculaire beeldvorming met nabij-infrarood fluorescentie (NIRF) maakt gebruik van excitatielicht met een gedefinieerde bandbreedte (650-900 nm) als fotonbron die, wanneer toegedragen aan een optisch contrastmiddel of een fluorescente probe, fluorescentie uitzendt in het NIR-venster; dit kan worden gedetecteerd met een geschikt emissiefilter en een camera met een gevoelige charge-coupled device. In tegenstelling tot zichtbaar licht dringt NIR-licht diep door in weefsel, wordt het aanzienlijk minder verzwakt door endogene fotonabsorbers zoals hemoglobine, lipiden en water, en maakt het hoge target-to-background-ratio's mogelijk vanwege verminderde autofluorescentie in het NIR-venster. Beeldvorming binnen het NIR-'venster' kan het potentieel voor in vivo beeldvorming aanzienlijk verbeteren.2,5
Inflammatoire cysteïneproteasen zijn uitgebreid bestudeerd met behulp van activeerbare NIRF-probes10 en spelen een belangrijke rol bij atherogenese. Via degradatie van de extracellulaire matrix dragen cysteïneproteasen significant bij aan de progressie en complicaties van atherosclerose8. In het bijzonder is de cysteïneprotease cathepsine B sterk tot expressie gebracht en colokaliseert deze met macrofagen in experimentele muizen-, konijn- en menselijke atheromen.3,6,7 Bovendien kan de activiteit van cathepsine B in plaques in vivo worden gedetecteerd met behulp van een eerder beschreven 1-D intravasculaire nabij-infrarood fluorescentietechnologie6, in combinatie met een injecteerbaar nanosensor-agens bestaande uit een polylysine-polymeerbackbone gederivatiseerd met meerdere NIR-fluorochromen (VM110/Prosense750, ex/em 750/780nm, VisEn Medical, Woburn, MA) dat resulteert in sterke intramoleculaire quenching bij de basislijn.10 Na gerichte enzymatische splitsing door cysteïneproteasen zoals cathepsine B ( waarvan bekend is dat ze colokaliseren met plaque-macrofagen) scheiden de fluorochromen zich, wat resulteert in een aanzienlijke amplificatie van het NIRF-signaal. Intravasculaire detectie van het NIR-fluorescentiesignaal door de gebruikte nieuwe 2D intravasculaire NIRF-katheter maakt nu hoge resolutie, geometrisch nauwkeurige in vivo detectie van cathepsine B-activiteit in ontstoken plaques mogelijk.
In vivo moleculaire beeldvorming van atherosclerose met behulp van kathetergebaseerde 2D NIRF-beeldvorming, in tegenstelling tot een eerdere 1D-spectroscopische benadering,6 is een nieuw en veelbelovend instrument dat gebruikmaakt van verhoogde protease-activiteit in macrophage-rijke plaques om vasculaire ontsteking te detecteren.11,12 Het volgende onderzoeksprotocol beschrijft het gebruik van een intravasculaire tweedimensionale NIRF-katheter om de plaque-structuur in beeld te brengen en te karakteriseren aan de hand van cruciale aspecten van de plaquebiologie. Het is een vertaalbaar platform dat, wanneer geïntegreerd met bestaande klinische beeldvormingstechnologieën zoals angiografie en intravasculaire echografie (IVUS), een unieke en nieuwe geïntegreerde multimodale moleculaire beeldvormingstechniek biedt die inflammatoire atheromen onderscheidt en de detectie van intravasculaire NIRF-signalen in menselijke kransslagaders mogelijk maakt.

We detail een nieuw nabij-infrarood fluorescentie (NIRF) katheter voor twee-dimensionale intravasculaire moleculaire beeldvorming van plaque biologie<em&gt; In vivo</em&gt;. De NIRF katheter kan visualiseren de belangrijkste biologische processen, zoals een ontsteking van rapportage over de aanwezigheid van plaque-activeerbare enthousiaste en doelgerichte NIR fluorochromen. De katheter maakt gebruik van klinische techniek en power-eisen en is bedoeld voor toepassing in de menselijke kransslagaders. De volgende onderzoeksvragen studie beschrijft een multimodale beeldvorming strategie die gebruik maakt van een roman<em&gt; In vivo</em&gt; Intravasculaire katheter NIRF om beeld en te kwantificeren inflammatoire plaque in de proteolytisch actieve ontstoken konijn atheromata.

In vivo Near Infrared Fluorescentie (NIRF) Intravasculaire Moleculaire Beeldvorming van Inflammatoire Plaque, een multimodale aanpak Imaging Atherosclerose

De vasculaire respons op letsel is een nauwkeurig gecoördineerde inflammatoire respons die wordt getriggerd door de accumulatie van macrofagen in de vaatwand, wat leidt tot ...

In deze procedure wordt een nieuwe nabij-infrarood fluorescentiekatheter of NIRF-katheter gebruikt om tweedimensionale intra-arteriële vasculaire biologie in beeld te brengen en biologische processen te monitoren, waaronder atherosclerose, inflammatie en angiogenese. Eerst wordt op het juiste tijdstip een experimenteel model van atherosclerose in de aorta en arteria iliaca van een Nieuw-Zeelands wit konijn gegenereerd. Vervolgens wordt een NIRF Activat Nanosensor geïnjecteerd om een ontstoken plaque te labelen.24 uur later zijn een gecoregistreerde arteriële angiografie, intravasculaire echografie en in vivo en ex vivo intravasculaire nabij-infrarood fluorescentie vereist van de aorta en arteriae iliacae van het konijn. De aorta en de arteriae iliacae worden vervolgens gedissecteerd om ex vivo fluorescentiereflectantie-imaging en immunohistochemische analyse van de ontstoken plaque uit te voeren.De uiteindelijke resultaten tonen kwantificeerbare signalen die correleren met een inflammatoire atherosclerotische plaque. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van moleculaire beeldvorming, zoals in vivo real-time detectie van inflammatie en plaques, belangrijkste markers van kwetsbare plaques of de precursoren van een acuut myocardinfarct. De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot de therapie van atherosclerose, omdat het real-time in vivo detectie van inflammatie mogelijk maakt, wat kan leiden tot doelspecifieke en patiëntspecifieke therapieën die inflammatie in het menselijk lichaam verminderen.Menselijke coronaire atherosclerose is essentieel voor het voorkomen van het gevreesde acute myocardinfarct. Hoewel deze methode inzicht kan bieden in coronaire atherosclerose, kan deze ook worden toegepast op andere systemen, waaronder perifeer vaatlijden, bijvoorbeeld om laesies te karakteriseren in de carotis, de aorta, of de arteria iliaca of femoralis, de veroorzakers van perifeer vaatlijden. Na de denudatie door balloncatheterisatie en de vestiging van het atherosclerosemodel worden de dieren vier weken lang gevoed met een dieet van 1% cholesterol, en in de vijfde week worden de dieren overgezet op een dieet van 0,3% cholesterol.Acht weken na de ballonletseling en 24 uur vóór de beeldvorming krijgt het konijn een intraveneuze injectie via een oorader om actieve ontstoken plaques te labelen met de injecteerbare nanosensor pro sense 750 VM 110, zodra er 24 uur zijn verstreken. De dieren worden voorbereid voor de chirurgie door het operatiegebied te scheren en vervolgens grondig te desinfecteren met 10% povidonjodium; de dieren worden daarna geanestheseerd en er wordt arteriële toegang verkregen via de rechter arteria carotis communis. Om het weefsel eenvoudig in beeld te brengen, wordt intra-arterieel heparine toegediend en wordt een baseline-angiografie uitgevoerd.Een IVUS-catheter wordt op een klinische gidsdraad voor kransslagaders van 0,014 inch geladen en onder fluoroscopische begeleiding in de sheath ingebracht. De radio-opake tip van de draad wordt distaal in de rechter bekkenarterie geplaatst. Er wordt een pullback van 100 millimeter gestart, die zich uitstrekt van de AOR-bekkenbifurcatie tot aan de nierarteriën, waarbij de beelden worden geregistreerd.Er wordt een longitudinale reconstructie van het vat verkregen en luminale plaque wordt geïdentificeerd. Een pullback van 100 millimeter wordt vervolgens gebruikt om de gehele lengte van de aorta te bestrijken. Longitudinale reconstructies worden uit de reeks tweedimensionale axiale beelden gegenereerd met behulp van MATLAB-programmeersoftware.De NIRF-katheter wordt op de draad geplaatst. De katheter wordt voorzichtig in de sheath ingebracht en de beeldvormingskop wordt distaal in de linker arteria iliaca gepositioneerd, terwijl meerdere geautomatiseerde NIRF-katheter-pullbacks worden uitgevoerd. De fluorescentiesignalen binnen zones van atherosclerose worden genoteerd.Deze beelden worden vastgelegd en vervolgens verder verwerkt met MATLAB-software, waarbij passende schaling en windowing worden toegepast op basis van het behaalde signaalbereik. Het dier wordt vervolgens geëuthanaseerd en aorto-iliacaal weefsel wordt ex-vivo geïsoleerd. De atherosclerotische aorta en de arteriae iliacae worden geïdentificeerd en vrijgeprepareerd van het omringende weefsel.Daarnaast worden kleine stukjes lever, nier, milt en hart van twee bij twee centimeter verkregen. Zodra deze zijn geïsoleerd, wordt de arteriële boom gespoeld met normale zoutoplossing totdat de vena cava inferior bloedvrij is. Nadat de Exvivo NIRF is voltooid, wordt het gedisseceerde AOR-iliacale weefsel geplaatst in 10 tot 20 kubieke centimeter normale zoutoplossing en getransporteerd voor fluorescentiereflectantie-imaging of FRI-analyse.De aorta en de bekkenvaten worden verlengd om approximatieve realtime lengtes te verkrijgen en er worden beelden opgenomen bij meerdere golflengten met behulp van een commercieel verkrijgbaar fluorescentie-reflectantie-beeldvormingssysteem dat is uitgerust met multichannel-filters; voor elke golflengte wordt een reeks belichtingstijden gebruikt en vastgelegd. Beelden worden geëxporteerd als DICOM-bestanden voor verdere analyses als positieve en negatieve controles. Specifieke organen, zoals de lever, milt, nieren en het hart, worden gefotografeerd met vergelijkbare kanalen en belichtingstijden.Eventuele gebieden met een verhoogd fluorescent signaal in het nabij-infrarode kanaal worden genoteerd in atherosclerotische arteriën. Een verhoogd signaal correleert met gebieden met meer plaque, cathepsine B-signaal en plaque-macrofagen, markers van ontsteking die risicovolle kwetsbare plaques markeren. De gebieden met normaal, niet-beschadigd weefsel, zoals de linker arteria iliaca, en de gebieden met plaque worden geïdentificeerd; kleine weefselringen van 5 tot 10 millimeter worden ingebed in optimal cutting temperature (OCT) medium tot ze nodig zijn.Voor sectieerblokken worden bewaard bij min 80 graden Celsius met gebruik van standaardtechnieken voor secties en immunohistochemische analyse. Hematoxyline- en eosinekleuring en RAM 11-kleuring worden uitgevoerd. DICOM-bestanden worden gebruikt om beeldgegevens van NIRF en FRI te verwerken, welke in het nabij-infrarood zijn opgenomen.Het kanaal van 750 nanometer en de pullbacks worden respectievelijk verwerkt met MATLAB- en OIC-software. Er wordt een juiste windowing toegepast om het volledige bereik van de signaalintensiteit weer te geven. De uiteindelijke beelden worden geëxporteerd als TIFF-bestanden.Bestanden worden geïmporteerd in de standaard beeldanalyse. Software en beelden worden uitgelijnd op basis van referentiepunten zoals de wervels, de iliacale bifurcatie en de nierslagader. Op het angiogram worden gebieden met normale vaten en plaques geïdentificeerd.Interessegebieden of ROI's worden handmatig getraceerd voor normaal weefsel en plaquesgebieden om de juiste tracering te sturen. De longitudinale IVUS-afbeelding van het vat wordt gebruikt, waarbij het normale vat en de plaque eenvoudig te identificeren zijn. Gemiddelde signaalintensiteiten worden respectievelijk met MATLAB en oix verkregen voor zowel de FRI- als de NIRF-afbeeldingen.Ten slotte worden gerichte achtergrond- of TBR-ratio's berekend voor plaquezones. Om de TBR te berekenen, wordt het gemiddelde ROI-signaal van het plaquegebied gedeeld door het ROI-signaal van de achtergrondruis. Na voltooiing van het bovenstaande protocol kunnen we gebieden met verhoogde kassin- of inflammatoire molecuulprotease-activiteit identificeren en karakteriseren in een inflammatoire plaque binnen de aorta en de bekkenvaten na injectie van een geactiveerde nanosensor.De pro sense VM 110 stelt ons in staat om de proteolytisch actieve plaque te identificeren. Deze verschijnen als heldere zones of zones met een hoge signaalintensiteit wanneer ze worden afgebeeld met FRI in het nabij-infraroodkanaal. De NIRF-pullbacks correleren met een verhoogde signaalintensiteit via FRI en komen overeen met IVUS, wat anatomische registratie mogelijk maakt van NIRF-signalen, berekende plaque-tbr's verkregen uit FRI en NIRF; een vergelijkbare immunohistochemische analyse van heldere plaque bevestigt de intense aanwezigheid van RAM 11-activiteit in plaquegebieden. Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze in ongeveer twee tot vier uur worden uitgevoerd, mits deze correct wordt uitgevoerd.Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om zorgvuldig te zijn met de consistente windowing en beeldvormingsgegevens en de juiste uitlijning met de angiografie. Intravasculaire echografie en FRI zijn cruciaal voor een correcte interpretatie van de gegevens na de ontwikkeling ervan. Deze techniek maakte de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van moleculaire beeldvorming om atherosclerose in gehumaniseerde coronaire vaten te bestuderen.Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u een multimodale beeldvormingsstrategie kunt toepassen die gebruikmaakt van deze nieuwe in vivo intravasculaire zenuwcatheter om inflammatoire plaques in proteolytisch actieve ontstoken rapid atheroma te beelden en te kwantificeren. Vergeet niet dat het werken met chirurgische instrumenten en lichaamsvloeistoffen, zoals bloed, gevaarlijk kan zijn en dat er altijd voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen tijdens het uitvoeren van deze procedure, zoals zorgvuldige chirurgische technieken en het gebruik van persoonlijke veiligheidsmiddelen zoals handschoenen en maskers.

in-vivo-near-infrared-fluorescence-nirf-intravascular-molecular

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

Er bestaat grote behoefte aan atherosclerose welke niet-invasief en hier zien hoe FDG-PET/CT kan worden gebruikt voor het detecteren en te kwantificeren atherosclerotische plaque activiteit en inflammatoire.

Kwantificering van atherosclerotische plaque activiteit en vasculaire ontsteking met [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emissie Tomografie / Computed Tomography (FDG-PET/CT)

Source: Kim, D. E., et al. Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli. J. Vis. Exp. (2016)This video demonstrates near-infrared fluorescent (NIRF) imaging to visualize thrombi in excised brain tissue labeled with a fibrin-specific probe. Near-infrared light excites the probe, causing the thrombus to fluoresce, enabling high-contrast thrombi visualization in the major cerebral artery and small cortical blood vessels.

Visualization of Mouse Cerebral Thrombi Using Near-Infrared Fluorescence Imaging

Hier beschrijven we een experimentele techniek van fluorescentie intravitale microscopie heterotypische bloedplaatjes interacties op de neutrofiel geactiveerd endotheel visualiseren tijdens vasculaire inflammatie en trombose in levende muizen. Deze microscopische techniek waardevol zal zijn voor het moleculaire mechanisme van vasculaire ziekte te bestuderen en farmacologische middelen testen onder pathofysiologische omstandigheden.

Real-time beeldvorming van heterotypische Bloedplaatjes-neutrofiele Interacties op het geactiveerd endotheel tijdens vasculaire ontsteking en trombose in Live Muizen

We beschrijven een multi-angle rotatie optische beeldvorming (Maroi) systeem voor in vivo kwantificatie van een fluorescerende marker door saposine C (SAPC)-dioleoylfosfatidylserine (DOPS) nanovesicles geleverd. Gebruikmakend muismodellen van kanker en artritis, laten we zien hoe de Maroi signaalverloop analyse kan worden gebruikt voor een nauwkeurige kartering en biologische karakterisering van ziekteprocessen.

In vivo optische beeldvorming van hersentumoren en artritis met fluorescerende SAPC-DOPS nanovesicles

Microwave technologie maakt extreem snelle synthese van ijzeroxide nanodeeltjes voor atherosclerose plaque karakterisering. Het gebruik van een aminobisphosphonate in de buitenzijde van de nanodeeltjes verschaft een snelle accumulatie in de atherosclerotische gebied.

-Magnetron gedreven Synthese van ijzeroxide nanopartikels voor snelle detectie van atherosclerose

Vasculaire calcificatie is een belangrijke voorspeller van en bijdrager aan hart- en vaatziekten bij mensen. Dit protocol beschrijft methoden voor het induceren van calcificatie van gekweekte primaire vasculaire gladde spiercellen en voor het kwantificeren van calcificatie en macrofagenlast in dierlijke aorta's met behulp van near-infrared fluorescentiebeeldvorming.

Verkalking van vasculaire gladde spiercellen en Imaging van Aorta verkalking en Ontsteking

Dit protocol beschrijft de toepassing van gecombineerde nabij-infrarood fluorescerende (NIRF) beeldvorming en micro-computertomografie (microCT) voor het visualiseren van cerebrale thromboemboli. Deze techniek maakt de kwantificering van trombus last en evolutie. De NIRF beeldvormende techniek visualiseert fluorescent gelabelde trombus in weggesneden hersenen, terwijl de microCT techniek visualiseert trombus in levende dieren met behulp van goud-nanodeeltjes.

Gecombineerde nabij-infrarood Fluorescent Imaging en Micro-computertomografie voor het direct visualiseren Cerebral Thromboemboli

Het huidige protocol beschrijft een gedetailleerde, real-time NIR-II fluorescentie beeldvormingsoperatie van een muis met behulp van een NIR-II optisch beeldvormingsapparaat.

Een heldere NIR-II fluorescentiesonde voor vasculaire en tumorbeeldvorming

Hier beschrijven we een protocol voor het gebruik van in vivo vierdimensionale echografie en ex vivo massaspectrometriebeeldvorming om biomechanische en biomoleculaire veranderingen in het cardiovasculaire systeem van muizen te beoordelen. Deze techniek wordt toegepast om cardiale remodellering te analyseren bij chirurgisch geïnduceerd myocardinfarct en vasculaire veranderingen bij ouder wordende dieren.

Multimodale studie van cardiovasculaire remodellering bij muizen: vierdimensionale echografie en massaspectrometriebeeldvorming

Hier presenteren we geoptimaliseerde weefselopruimingsprotocollen om de muizenaorta in drie dimensies (3D) in beeld te brengen. We schetsen state-of-the-art procedures voor immunokleuring, optische klaring en beeldvorming met de bedoeling om de anatomische nabijheid van het perifere zenuwstelsel met atherosclerotische plaques en de adventitia bij atherosclerose te definiëren.

Driedimensionale beeldvorming van aortaweefsels bij atherosclerose

Leer intravasculaire NIRF-beeldvorming van inflammatoire plaque in atherosclerose met een nieuwe katheter in New Zealand white rabbits. Deze methode combineert angiografie, IVUS en fluorescentie voor kwantitatieve analyse.

In vivo Near Infrared Fluorescentie (NIRF) Intravasculaire Moleculaire Beeldvorming van Inflammatoire Plaque, een multimodale aanpak Imaging Atherosclerose (Video) | JoVE Journal

In vivo Near Infrared Fluorescentie (NIRF) Intravasculaire Moleculaire Beeldvorming van Inflammatoire Plaque, een multimodale aanpak Imaging Atherosclerose

Meer video's verkennen