Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

In vivo (in vivo) Metoda obrazowania w celu rozróżnienia ostrego i przewlekłego stanu zapalnego

19.7K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/50690

⸱

16 sierpnia 2013

W tym artykule

Podsumowanie

Opisujemy nieinwazyjną metodę obrazowania do rozróżniania etapów zapalnych. Ogólnoustrojowe dostarczanie luminolu ujawnia obszary ostrego stanu zapalnego zależne od aktywności MPO w neutrofilach. Natomiast wstrzyknięcie lucygeniny pozwala na wizualizację przewlekłego stanu zapalnego zależnego od aktywności Phox w makrofagach.

Streszczenie

Stan zapalny jest fundamentalnym aspektem wielu chorób ludzkich. W tym raporcie wideo przedstawiamy nieinwazyjne techniki obrazowania bioluminescencyjnego, które rozróżniają ostry i przewlekły stan zapalny w modelach mysich. W przypadku uszkodzenia tkanek lub inwazji patogenu neutrofile są pierwszą linią obrony, odgrywając główną rolę w pośredniczeniu w ostrej odpowiedzi zapalnej. W miarę postępu reakcji zapalnej krążące monocyty stopniowo migrują do miejsca urazu i różnicują się w dojrzałe makrofagi, które pośredniczą w przewlekłym zapaleniu i wspomagają naprawę tkanek poprzez usuwanie resztek tkanek i wytwarzanie cytokin przeciwzapalnych. Dootrzewnowe wstrzyknięcie luminolu (5-amino-2,3-dihydro-1,4-ftalazynodion, sól sodowa) umożliwia wykrycie ostrego stanu zapalnego, w którym w dużej mierze pośredniczą neutrofile naciekające tkanki. Luminol specyficznie reaguje z ponadtlenkiem wytwarzanym w fagosomach neutrofili, ponieważ bioluminescencja wynika z reakcji za pośrednictwem mieloperoksydazy (MPO). Lucygenina (azotan bis-N-metyloakrydyny) reaguje również z ponadtlenkiem w celu wytworzenia bioluminescencji. Jednak bioluminescencja lucygeniny jest niezależna od MPO i opiera się wyłącznie na oksydazie fagocytów NADPH (Phox) w makrofagach podczas przewlekłego stanu zapalnego. Razem luminol i lucygenina umożliwiają nieinwazyjną wizualizację i ocenę podłużną różnych populacji fagocytów zarówno w ostrych, jak i przewlekłych fazach zapalnych. Biorąc pod uwagę ważną rolę stanu zapalnego w różnych chorobach człowieka, uważamy, że ta nieinwazyjna metoda obrazowania może pomóc w badaniu zróżnicowanych ról neutrofili i makrofagów w różnych stanach patologicznych.

Wprowadzenie

Stan zapalny to wysoce regulowana reakcja biologiczna związana z różnymi chorobami ludzkimi, w tym infekcją mikrobiologiczną 1, gojeniem się ran 2, cukrzycą 3, rakiem 4, sercowo-naczyniową 5, neurodegeneracyjną 6 i chorobami autoimmunologicznymi 7. Zapalenie tkanek wymaga prawidłowej koordynacji różnych komórek odpornościowych w celu osiągnięcia usunięcia patogenu, naprawy tkanek i rozwiązania choroby. Neutrofile i makrofagi są kluczowymi mediatorami immunologicznymi zapalenia tkanek. W ostrej fazie zapalenia neutrofile jako pierwsze reagują na różne szkodliwe bodźce i uszkodzenia tkanek

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Uwaga: Wszystkie badania na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z zatwierdzonymi protokołami instytucjonalnymi i wytycznymi dotyczącymi opieki nad zwierzętami.

1. Odczynniki i roztwory

  1. Roztwór PMA do inokulacji s.c.: Przygotować roztwór podstawowy 12-mirystynianu 13-octanu forbolu (PMA) w stężeniu 5 mg/ml w DMSO. Przechowywać roztwór podstawowy w temperaturze -20 °C. Przed inokulacją rozmrozić roztwór podstawowy i rozcieńczyć do 1 mg/ml PMA w PBS.
  2. Roztwór LPS do inokulacji s.c.: Rozpuścić lipopolisacharyd (LPS z serotypu enterica Salmonella enterica) w sterylnym PBS w dawce 1 mg/ml prze....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Przeprowadziliśmy podłużne obrazowanie bioluminescencyjne w celu oceny stanu zapalnego w fazie ostrej i przewlekłej w eksperymentalnych modelach zapalenia. Mirystanian fosforanu forbolu (PMA) jest silnym agonistą kinazy białkowej C (PKC), który aktywuje kompleks Phox do produkcji anionu ponadtlenkowego i wywołuje intensywne ostre reakcje zapalne 21. Podskórny zastrzyk 50 mg PMA u myszy nago NCr spowodował szybkie podrażnienie skóry i ostry stan zapalny w miejscach wstrzyknięcia 18, 22, 23. Obrazowan.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

W niniejszym raporcie przedstawiono metodę bioluminescencji do nieinwazyjnego obrazowania stanu zapalnego u żywych zwierząt. Wykorzystując dwa podłoża luminescencyjne, luminol i lucygeninę, metoda może rozróżnić różne fazy zapalenia. Bioluminescencja luminolu jest związana z neutrofilami w ostrej fazie zapalenia, podczas gdy bioluminescencja lucygeniny jest pośredniczona przez makrofagi w fazie przewlekłej. Stosunkowo mały (M.W. = 177,16 g/mol) i elektrycznie nienaładowany, luminol może łatwo przenikać zarówno przez plaz.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów w tym badaniu.

Podziękowania

Ta praca była wspierana przez Fundację Nancy Lurie Marks. Dziękujemy dr Nancy E. Kohl za krytyczną lekturę manuskryptu. Dziękujemy Kin K. Wongowi za pomoc w przygotowaniu tego reportażu wideo.

....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
12-mirystynian 13-octanu forbolu (PMA)Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MOP8139 
Lipopolisacharyd z Salmonella enterica serotyp enteritidisSigma-Aldrich Co., St. Louis, MOL2012 
Luminol (5-amino-2,3-dihydro-1,4-ftalazynodion, sól sodowa)Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MOA4685 
Lucygenina (azotan bis-N-metyloakrydyniowy)Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MOM8010 
System obrazowania IVIS Spectrum z pakietem oprogramowania Living Imaging 4.2Caliper LS/Perkin Elmer, Hopkinton, MA 

Bibliografia

  1. Premack, B. A., Schall, T. J. Chemokine receptors: gateways to inflammation and infection. Nat. Med. 2, 1174-1178 (1996).
  2. Singer, A. J., Clark, R. A. Cutaneous wound healing. N. Engl. J. Med. 341, 738-746 (1999).
  3. Wellen, K. E., Hotamisligil, G. S.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Obrazowanie bioluminescencyjneostre zapaleniedetekcja neutrofilidetekcja makrofagówpodłoże luminolowepodłoże lucygeninowemodele mysieodpowiedź zapalnaobrazowanie sekwencyjne