Urazowe uszkodzenie rdzenia kręgowego (SCI) jest wyniszczającym stanem prowadzącym do znacznego upośledzenia funkcji motorycznych, czuciowych i autonomicznych. Do tej pory żadna terapia nie wykazała swojej skuteczności u pacjentów. Z tego powodu ważne jest zidentyfikowanie nowych technik, które poprawią ocenę potencjalnych metod leczenia i mogą dokładniej wyjaśnić patiofizjologię urazów1.
SCI dzieli się na dwie następujące po sobie fazy, określane jako urazy pierwotne i wtórne. Uraz pierwotny odpowiada początkowemu urazowi mechanicznemu. Natomiast uraz wtórny grupuje kaskadę różnych zdarzeń biologicznych (takich jak zapalenie, stres oksydacyjny i niedotlenienie), które dodatkowo przyczyniają się do postępującej ekspansji zmiany początkowej, uszkodzenia tkanek, a tym samym deficytu neurologicznego2,3.
W ostrej fazie SCI, terapie neuroprotekcyjne mają na celu zmniejszenie wtórnej patologii urazów i powinny odpowiednio poprawić wyniki neurologiczne. Wśród wielu wtórnych zdarzeń urazowych kluczową rolę odgrywa niedokrwienie 4,5. Na poziomie epicentrum SCI uszkodzone mikronaczynia miąższowe utrudniają efektywny przepływ krwi przez rdzeń kręgowy (SCBF). Co więcej, SCBF jest również znacznie zmniejszony w regionie otaczającym epicentrum urazu, obszarze znanym jako "niedokrwienna strefa półcienia". Jeśli SCBF nie może być szybko przywrócony w tych regionach, niedokrwienie może prowadzić do dodatkowej martwicy miąższu i dalszego uszkodzenia tkanki nerwowej. Ponieważ nawet najmniejsze zachowanie tkanek może mieć znaczący wpływ na funkcjonowanie, bardzo interesujące jest opracowanie leków i terapii, które mogą zmniejszyć niedokrwienie po SCI. Aby podkreślić to zjawisko, wcześniejsze prace wykazały, że zachowanie tylko 10% zmielinizowanych aksonów wystarczyło, aby umożliwić chodzenie u kotów po SCI 6.
Chociaż opisano kilka technik oceny SCBF, wszystkie mają one istotne ograniczenia. Na przykład zastosowanie radioaktywnych mikrosfer7,8 i autoradiografii C14-jodopiryny9 wymaga późniejszego uśmiercenia zwierząt i nie może być powtórzone w późniejszych punktach czasowych. Technika klirensu wodorowego10 zależy od wprowadzenia elektrod śródrdzeniowych, które mogą dodatkowo uszkodzić rdzeń kręgowy. Podczas gdy laserowe obrazowanie dopplerowskie, fotopletyzmografia14,15 i mikroskopia świetlna in vivo 16 mają bardzo ograniczoną głębokość/obszar pomiaru11-13.
Nasz zespół wcześniej wykazał, że obrazowanie ultrasonograficzne z kontrastem (CEU) może być używane do oceny w czasie rzeczywistym i in vivo zmian SCBF w miąższu rdzenia kręgowego szczura17. Należy zauważyć, że podobną technikę zastosowali Huang i wsp. w modelu świni SCI18. CEU stosuje specyficzny tryb obrazowania ultrasonograficznego, który pozwala na powiązanie obrazów morfologicznych w skali szarości (uzyskanych w konwencjonalnym trybie B) z przestrzennym rozkładem przepływu krwi 19. Obrazowanie i kwantyfikacja SCBF opiera się na donaczyniowym wstrzykiwaniu środków kontrastowych echo. Środek kontrastowy składa się z mikropęcherzyków sześciofluorku siarki (średnia średnica około 2,5 μm i 90% średnicy mniejszej niż 6 μm) stabilizowanych fosfolipidami. Mikropęcherzyki odbijają wiązkę ultradźwięków emitowaną przez sondę, zwiększając w ten sposób echogeniczność krwi i zwiększając kontrast tkanek w zależności od ich przepływu krwi. Możliwa jest zatem ocena przepływu krwi w danym obszarze zainteresowania w zależności od intensywności odbitego sygnału. Mikropęcherzyki są również bezpieczne i zostały klinicznie zastosowane u ludzi. Heksafluorek siarki jest szybko usuwany (średni końcowy okres półtrwania wynosi 12 minut), a ponad 80% podanego sześciofluorku siarki jest odzyskiwane w wydychanym powietrzu w ciągu 2 minut po wstrzyknięciu. Protokół ten zapewnia prosty sposób wykorzystania obrazowania CEU do oceny zmian SCBF u szczurów.