Stwardnienie rozsiane jest spowodowane przez autoimmunologiczny atak i zniszczenie osłonki mielinowej w mózgu i rdzeniu kręgowym1. Z ogólną częstością występowania około 3,6 przypadków na 100 000 osób rocznie u kobiet i około 2,0 u mężczyzn, stwardnienie rozsiane jest drugą najczęstszą przyczyną niepełnosprawności neurologicznej u młodych dorosłych, po urazach urazowych2,3. Do patologii choroby przyczyniają się czynniki genetyczne i środowiskowe4, ale nadal nie jest w pełni poznana. Autoreaktywne limfocyty T dostają się do ośrodkowego układu nerwowego i wywołują kaskadę zapalną, która powoduje ogniskowe nacieki w istocie białej mózgu, rdzenia kręgowego i nerwu wzrokowego. W większości przypadków nacieki te są początkowo odwracalne, ale trwałość wzrasta wraz z liczbą nawrotów. Opracowano szereg modeli gryzoni w celu zbadania patologii choroby. Najpopularniejszymi modelami są rzutowo-remisyjne EAE u myszy SJL / J i pierwotnie postępujące EAE u myszy C57BL6.
Kliniczne wyniki EAE, które opisują zakres deficytów funkcji motorycznych i masę ciała, są złotymi standardami do oceny ciężkości EAE. Te objawy kliniczne zgadzają się z zakresem infiltracji komórek odpornościowych i niszczenia mieliny w rdzeniu kręgowym i umiarkowanie przewidują skuteczność leczenia farmakologicznego u ludzi5. Jednak objawy te odzwierciedlają głównie zniszczenie brzusznych dróg włóknistych w rdzeniu kręgowym. Obecnie nie ma łatwej, nieinwazyjnej, niezawodnej i powtarzalnej metody oceny infiltracji mózgu in vivo i zapalenia nerwu wzrokowego u żywych myszy.
Obrazowanie in vivo zgadza się z 3 zasadami "R" Russela i Burcha (1959), które twierdzą, że eksperymenty na zwierzętach mają miejsce R, edukację Ri udoskonalenieR6, ponieważ obrazowanie zwiększa odczyty jednego zwierzęcia w kilku punktach czasowych i pozwala na zmniejszenie ogólnej liczby. Obecnie stan zapalny lub stan mieliny jest głównie oceniany ex vivo za pomocą immunohistochemii, analizy FACS lub różnych metod biologii molekularnej7, z których wszystkie wymagają eutanazji myszy w określonych punktach czasowych.
Opracowano wiele sond systemu obrazowania in vivo do oceny stanu zapalnego skóry, stawów i układu naczyniowego. Techniki te opierają się na aktywacji bioluminescencyjnych lub fluorescencyjnych substratów w bliskiej podczerwieni przez peroksydazy tkankowe, w tym mieloperoksydazę (MPO), metaloproteinazy macierzy (MMPs)8 i katepsyny9 lub cyklooksygenazę2. Sondy te zostały głównie zweryfikowane w modelach zapalenia stawów lub miażdżycy9,10. Czuła na katepsynę sonda została również wykorzystana do fluorescencyjnego obrazowania tomograficznego molekularnego EAE11. MMP, szczególnie MMP2 i MMP9, przyczyniają się do zaburzenia BBB za pośrednictwem proteazy w EAE i są regulowane w górę w miejscach infiltracji komórek odpornościowych12, co sugeruje, że te sondy mogą być przydatne do obrazowania EAE. To samo dotyczy sond opartych na peroksydazie lub katepsynach. Technicznie rzecz biorąc, obrazowanie stanu zapalnego w mózgu lub rdzeniu kręgowym jest znacznie trudniejsze, ponieważ czaszka lub kręgosłup pochłaniają sygnały bioluminescencyjne i bliskiej podczerwieni.
Oprócz wskaźników stanu zapalnego, opisano fluorescencyjne substancje chemiczne, które specyficznie wiążą się z mieliną i mogą pozwolić na ilościowe określenie mielinizacji13. Stwierdzono, że sonda fluorescencyjna w bliskiej podczerwieni, jodek 3,3'-dietylotiotrikarbocyjaniny (DBT), specyficznie wiąże się z włóknami mielinowymi i została zwalidowana jako narzędzie ilościowe w mysich modelach pierwotnych defektów mielinizacji oraz w demielinizacji wywołanej miedziizonem14. W EAE sygnał DBT był raczej zwiększony, co odzwierciedlało stan zapalny włókien mielinowych5.
Dodatkowym znakiem rozpoznawczym EAE i MS jest rozpad BBB, co skutkuje zwiększoną przepuszczalnością naczyń krwionośnych i wynaczynieniem komórek krwi, płynu pozakomórkowego i makrocząsteczek do miąższu OUN. Może to prowadzić do obrzęku, stanu zapalnego, uszkodzenia oligodendrocytów i ostatecznie demielinizacji15,16. W związku z tym wizualizacja przecieku BBB za pomocą sond fluorescencyjnych, takich jak albumina surowicy bydlęcej znakowana fluorochromem5, która normalnie rozprowadza się bardzo wolno z krwi do tkanki, może być przydatna do oceny EAE.
W obecnym badaniu oceniliśmy przydatność różnych sond w EAE i pokazaliśmy procedurę dla najbardziej niezawodnej i solidnej techniki bioluminescencyjnej. Ponadto omawiamy zalety i wady sond bliskiej podczerwieni pod kątem aktywności MMP i integralności BBB.