Рассеянный склероз вызван аутоиммунно-опосредованной атакой и разрушением миелиновой оболочки в головном и спинном мозге1. С общей частотой около 3,6 случаев на 100 000 человек в год у женщин и около 2,0 у мужчин, рассеянный склероз является второй по распространенности причиной неврологической инвалидности у молодых людей, после травматических повреждений2,3. Патология заболевания обусловлена генетическими факторами и факторами окружающей среды4, но до сих пор до конца не изучена. Аутореактивные Т-лимфоциты проникают в центральную нервную систему и запускают воспалительный каскад, который вызывает очаговые инфильтраты в белом веществе головного мозга, спинного мозга и зрительного нерва. В большинстве случаев эти инфильтраты изначально обратимы, но стойкость увеличивается с увеличением числа рецидивов. Для изучения патологии заболевания был разработан ряд моделей грызунов. Наиболее популярными моделями являются рецидивирующе-ремиттирующая ЭАЭ у мышей SJL/J и первично-прогрессирующая ЭАЭ у мышей C57BL6.
Клинические баллы EAE, которые описывают степень дефицита двигательной функции и массу тела, являются золотыми стандартами для оценки тяжести EAE. Эти клинические признаки согласуются со степенью инфильтрации иммунных клеток и разрушения миелина в спинном мозге и умеренно предсказывают эффективность медикаментозного лечения у человека5. Однако эти признаки в основном отражают разрушение вентральных волокнистых путей в спинном мозге. В настоящее время не существует простого, неинвазивного, надежного и воспроизводимого метода оценки in vivo инфильтрации мозга и неврита зрительного нерва у живых мышей.
Визуализация in vivo согласуется с принципами 3 "R" Рассела и Берча (1959), которые утверждают замену R, образование Rи уточнение Rв экспериментах на животных6, потому что визуализация увеличивает показания одного животного в несколько временных точек и позволяет уменьшить общее число. В настоящее время воспаление или миелиновый статус в основном оцениваются ex vivo с помощью иммуногистохимии, FACS-анализа или различных молекулярно-биологических методов7, все из которых требуют эвтаназии мышей в определенные моменты времени.
Ряд системных зондов визуализации in vivo был разработан для оценки воспаления кожи, суставов и сосудистой системы. Методы основаны на активации биолюминесцентных или ближних инфракрасных флуоресцентных субстратов тканевыми пероксидазами, включая миелопероксидазу (МПО), матриксные металлопротеиназы (ММП)8 и катепсины9 или циклооксигеназу2. Эти зонды были в основном валидированы на моделях артрита или атеросклероза9,10. Чувствительный к катепсину зонд также использовался для флуоресцентной молекулярной томографической визуализации EAE11. MMP, особенно MMP2 и MMP9, способствуют опосредованному протеазой разрушению ГЭБ в EAE и активируются в местах инфильтрации иммунных клеток12, что позволяет предположить, что эти зонды могут быть полезны для визуализации EAE. То же самое относится и к зондам на основе пероксидазы или катепсина. С технической точки зрения, визуализация воспаления в головном или спинном мозге значительно сложнее, потому что череп или позвоночник поглощают биолюминесцентные и ближние инфракрасные сигналы.
В дополнение к индикаторам воспаления были описаны флуоресцентные химические вещества, которые специфически связываются с миелином и могут позволить количественно определить myelination13. Было обнаружено, что флуоресцентный зонд ближнего инфракрасного диапазона, 3,3'-диэтилтиатрикарбоцианина йодид (ДБТ), специфически связывается с миелинизированными волокнами, и был валидирован в качестве количественного инструмента на мышиных моделях первичных дефектов миелинизации и в классе демиелинизации, вызванной купризоном14. При EAE сигнал DBT был довольно повышенным, что отражало воспаление миелиновых волокон5.
Дополнительным признаком EAE и MS является распад ГЭБ, приводящий к увеличению проницаемости сосудов и экстравазации клеток крови, внеклеточной жидкости и макромолекул в паренхиму ЦНС. Это может привести к отеку, воспалению, повреждению олигодендроцитов и, в конечном итоге, к демиелинизации15,16. Следовательно, визуализация утечки ГЭБ с использованием флуоресцентных зондов, таких как меченный флуорохромом бычий сывороточный альбумин5, которые обычно очень медленно распределяются из крови в ткани, может быть полезной для оценки ЭАЭ.
В настоящем исследовании мы оценили полезность различных зондов в EAE и показали процедуру для наиболее надежного и надежного биолюминесцентного метода. Кроме того, мы обсудим плюсы и минусы зондов ближнего инфракрасного диапазона для активности MMP и целостности BBB.