We describe a mouse model of experimental cerebral malaria and show how inflammatory and microvascular pathology can be tracked in vivo using magnetic resonance imaging.
Cerebral malaria is a sign of severe malarial disease and is often a harbinger of death. While aggressive management can be life-saving, the detection of cerebral malaria can be difficult. We present an experimental mouse model of cerebral malaria that shares multiple features of the human disease, including edema and microvascular pathology. Using magnetic resonance imaging (MRI), we can detect and track the blood-brain barrier disruption, edema development, and subsequent brain swelling. We describe multiple MRI techniques that can visualize these pertinent pathological changes. Thus, we show that MRI represents a valuable tool to visualize and track pathological changes, such as edema, brain swelling, and microvascular pathology, in vivo.
Malaria är ett betydande globalt hälsoproblem. 1 Allvarlig malaria kännetecknas delvis av cerebral inblandning och är ofta en dålig prognostisk faktor. Cerebral involvering är vanlig hos barn under fem års ålder i områden med hög malariotransmission och utgör den främsta orsaken till malariärrelaterad död i den åldersgruppen. 1 Medan aggressiv behandling kan vara livrädd, kan detekteringen av cerebral malaria, särskilt i tidiga skeden, vara svårt. De patologiska processerna som är involverade i cerebral malaria innefattar mikrovaskulär störning och hjärnödem, vilket kan leda till svår hjärnsvullnad. I denna artikel presenterar vi ett magnetiskt resonansbildningsprotokoll (MRI) som möjliggör helhjärnans in vivo avbildning av experimentell cerebral malaria (ECM). Hela hjärnans högupplösta bildhanteringsmetoder har i stor utsträckning underutnyttjats i denna sjukdom, även om det är litet känt om hur ECM initierar i det centralaNervsystemet eller vilka specifika mekanismer som leder till sjukdomen. In vivo MR, som täcker hela hjärnan, utgör ett viktigt forskningsverktyg för att få en bättre förståelse för ECM-patologi. MRI kan bedöma global cerebral hjärnsvullnad, som nyligen har erkänts vara en viktig prediktor för död, inte bara i ECM, men också i human cerebral malaria. 2 , 3 Svår hjärnsvullnad uppträder vid dödlig sjukdom och representerar en av flera patologiska särdrag mellan ECM-modellerna och den mänskliga sjukdomen, en sjukdom som kännetecknas av både inflammatoriska och mikrovaskulära förändringar. 4
ECM kan induceras i CBA- eller C57BL-möss genom infektion med dödlig Plasmodium berghei ANKA. 5 Uppkomsten av ECM uppträder vanligen mellan dag 6 och 10 efter infektion och resulterar i montering, ataxi, andningsöd och koma, vilket leder till rapId död. 4 Den snabba murin Coma and Behavior Scale (RMCBS) är ett bra betyg för att utvärdera kliniska symptom på ECM. Den består av 10 parametrar, var och en av 0 till 2, med ett maximalt poäng på 20. 6 Nyligen visade vi god överenskommelse mellan svårighetsgraden av RMCBS-poäng i ECM-möss och patologiska förändringar som demonstrerats av MR. 7 I detta protokoll beskriver vi ECM-induktion i möss och in vivo magnetisk resonansbildning av möss med ECM.
I denna artikel beskriver vi ett helhjärtat MR-protokoll för att avgränsa förändringar i experimentell cerebral malaria. Vi tror att MR har underutnyttjats i malariaprojekt hittills och hoppas att våra protokoll kommer att hjälpa andra utredare. Vi skulle vilja beskriva några ytterligare punkter som kan vara till hjälp.
Om allvarligt sjuka möss avbildas är positionering avgörande. På grund av ökat intrakraniellt tryck är möss mottagliga för döden, och därför bör den cerv…
The authors have nothing to disclose.
Miriam Reinigs tekniska assistans erkänns tacksamt. AH erhöll finansiering från en postdoktorsk stipendiat vid Medicinska fakulteten vid Heidelbergs universitet. MP stöds av ett memorial stipendium från Else-Kröner-Fresenius Foundation. AKM är mottagare av en mammaledighet stipendium från DZIF-akademin för det tyska centrumet för infektionsforskning (DZIF). JP är mottagare av en Heidelberg Research Center for Molecular Medicine (HRCMM) Karriärutvecklingsfellowship. Vi bekräftar dessutom tacksamt Julia M. Sattler och Friedrich Frischknecht för att ge en exemplifierande film av sporozoitrörelse.
Isoflurane | Baxter | 1001747 | for anesthesia |
Dotarem | Guebert | 1086923 | Gd-DTPA contrast agent; 0.5mmol/ml |
Amira (Image Processing Program) | FEI Group | Version Amira 5.3.2 | |
MATLAB | The MathWorks, Inc., | Release 2012b | |
FDT toolbox | FMRIB's Software Library | http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fdt/index.html |