Summary

Imágenes de tomografía por emisión de Positron para la medición in vivo del contenido de mielina en el modelo de rata de lysolecitina de esclerosis múltiple

Published: February 28, 2021
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Summary

Este protocolo tiene como objetivo monitorear los cambios in vivo de mielina (desmielinización y remilinación) mediante imágenes de tomografía por emisión de positrones (PET) en un modelo animal de esclerosis múltiple.

Abstract

La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad neuroinflamatoria con degeneración y desmielinización axonal y neuronal en expansión en el sistema nervioso central, lo que conduce a disfunciones motoras, discapacidad psíquica y deterioro cognitivo durante la progresión de la EM. La tomografía por emisión de positrones (PET) es una técnica de imagen capaz de cuantificar alteraciones celulares y moleculares in vivo.

Los radiotracers con afinidad a la mielina intacta se pueden utilizar para imágenes in vivo de los cambios de contenido de mielina con el tiempo. Es posible detectar un aumento o disminución en el contenido de mielina, lo que significa que esta técnica de imagen puede detectar procesos de desmielinización y remielinización del sistema nervioso central. En este protocolo demostramos cómo utilizar imágenes de PET para detectar cambios de mielina en el modelo de rata de lisolcitina, que es un modelo de lesión de desmielinización focal (inducida por inyección estereotáctica) (es decir, un modelo de enfermedad de esclerosis múltiple). 11 Las imágenes de PET C-PIB se realizaron al inicio, y 1 semana y 4 semanas después de la inyección estereotáxica de lysolecitina 1% en el estriado derecho (4 μL) y el cuerpo calloso (3 μL) del cerebro de la rata, permitiendo la cuantificación de la desmielinización focal (sitio de inyección después de 1 semana) y el proceso de remyelinación (sitio de inyección a las 4 semanas).

Imágenes de PET de mielina es una herramienta interesante para monitorear los cambios in vivo en el contenido de mielina que podrían ser útiles para monitorear la progresión de la enfermedad desmielinizante y la respuesta terapéutica.

Introduction

La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad neuroinflamatoria que afecta al sistema nervioso central, caracterizada por inflamación, desmielinización y pérdida axonal1. El pronóstico de esta enfermedad es variable incluso con avances en el tratamiento, y es una de las causas más comunes de déficit neurológico en los jóvenes1. El diagnóstico de la EM se basa en los criterios de manifestación clínica y visualización de lesiones características por resonancia magnética (RM)2,3.

La tomografía por emisión de positrones (PET) puede ser una herramienta útil para el monitoreo in vivo de la progresión de la EM y los efectos terapéuticos. El radiopasero B (PIB) compuesto de Pittsburgh etiquetado con carbono-11(11C-PIB) es ampliamente utilizado para cuantificar las placas β-amiloide; sin embargo, en la última década, se ha estudiado cuantificar el contenido de mielina y mostrar desmielinización dinámica y remyelination4,5,6.

Diferentes trazadores de PET amiloides(11C-PIB, 18F-florbetaben,18F-florbetapir, 18F-flutemetamol) se pueden utilizar para cuantificar la mielina y proporcionar información importante sobre la progresión de la enfermedad y la respuesta terapéutica, permitiendo la identificación de procesos de desmielinización y remielinización, sin la interferencia de la neuroinflamación, que puede ocurrir con imágenes convencionales de resonancia magnética (RM)7. Las imágenes de PET amiloides mostraron una disminución de la absorción de trazas en pacientes activos con EM en comparación con pacientes no activos, lo que podría explicarse por el daño temprano de la materia blanca en los pacientes activos8. La absorción del trazador de amiloide inferior también se asoció con el deterioro cognitivo en un estudio de seguimiento, mostrando esta técnica como una herramienta valiosa para estudiar la fisiopatología de la enfermedad y los resultados clínicos9.

El modelo de rata de lysolecitina (LPC) es un modelo químico inducido de esclerosis múltiple, donde la toxina inyectada, LPC, induce una alta respuesta de macrófagos que resulta en un aumento de la inflamación y, en consecuencia, desmielinización10,11. La desmielinización se invierte rápidamente, en aproximadamente 4 semanas, lo que hace de este un buen modelo para evaluar los procesos de desmielinización y remielinación en roedores. Este modelo ya ha sido evaluado utilizando imágenes pet, con buenos resultados y correlación con ensayos post mortem12.

Aquí presentamos el protocolo para imágenes pet mielina con 11C-PIB en el modelo de rata de lisolcitina, mostrando esta técnica de imagen para ser una herramienta útil para la medición in vivo del contenido de mielina.

Protocol

Todos los procedimientos se llevaron a cabo de acuerdo con las directrices del Consejo Nacional para el Control de la Experimentación Animal (CONCEA, Brasil) y fueron aprobados por el Comité de Ética para la Investigación Animal de la Facultad de Medicina de la Universidad de Sao Paulo (CEUA-FMUSP, Brasil – número de protocolo: 25/15). NOTA: En este protocolo, mostramos cómo inducir un modelo de ratas de liolecitina de esclerosis múltiple y cómo adquirir y analizar las imágenes de PET…

Representative Results

La Figura 1 muestra imágenes ilustrativas de PET de 11C-PIB con cambios de mielina con el tiempo. En el análisis de línea base, no se pueden ver diferencias en el contenido de mielina (es decir, no hay desmielinización presente). En la imagen de punto de tiempo de 1 semana, es posible ver la lesión desmielinada focal (en el hemisferio derecho) como lo indica la flecha blanca. Las imágenes se presentan en los 3 planos anatómicos (coronal, axial y sagital) y es posible identi…

Discussion

La mayor ventaja de usar el modelo de lysolecihin para estudiar la esclerosis múltiple es la línea de tiempo rápida para la desmielinización (aproximadamente 1 semana) y la remyelination (aproximadamente 4 semanas) que ocurrirá14. Este modelo también puede ser inducido en ratones15,sin embargo, la inducción en ratas es más ventajosa para las imágenes de PET in vivo debido al mayor tamaño del cerebro de la rata en comparación con los ratones.

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Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

β-cube equipment (Molecubes NV, Bélgica) fue apoyado por la São Paulo Research Foundation, FAPESP – Brasil (#2018/15167-1). LES tiene una beca de estudiante de doctorado de FAPESP – Brasil (#2019/15654-2).

Materials

Analytical Balance Marte AUWZZOD max: 220 g- min: 1 mg
Anestesia vaporizer Nanitech 15800
Beta-cube Molecubes
Bulldog clamp Stoelting 5212043P
clorexidine Rioquimica 0.5%/100 mL
Cotton swabs johnson e johnson
Dose calibrator Capintech
Drill Kinzo powertools 352901 Model Q0M-DC3C
Eppendorf tube Eppendorf 30125150 1.5 mL
Eye lubricant ADVFARMA 30049099  vaseline 15 g (pharmaceutical purity)
Fine forceps Stoelting 52102-38P
Gloves Descarpack 212101  6.5 size
Heating pad Softhear
Injection Syringe Hamilton 80314 10µ, 32ga, model 701
Insuline syringe BD 328328 1 mL insulin syringes with needle
Isoflurane Cristália 410525 100 mL , concentration 1 mL/1 mL
Ketoprofen or other analgesic Sanofi 100 mg/2 mL
lidocaine Hipolabor 1.1343.0102.001-5 2%/20mL
L-α-Lysophosphatidylcholine from egg yolk Sigma-aldrich L-4129 25 mg – ≥99%, Type I, powder
Needle holder Stoelting 5212290P
Oxygen White Martins 7782-44-7 Compressed gas
PMOD software PMOD technologies Version 4.1 module fuse it
Rat anesthesia mask KOPF Model 906
Saline Farmace 0543325/ 14-8 0.9% sodium chloride for injection, 10 mL
Scapel blades Stoelting 52173-10
Scapel handles Stoelting 52171P
Scissor Stoelting 52136-50P
Semi-analytical Balance Quimis BK-3000 max:3,100 g; min:0.2 g
shaver Mega profissional AT200 model
Stereotactic Apparatus KOPF Nodel 900
Universal holder with needle support KOPF Model 1772-F1 Hamilton support for 5 and 10 µL

References

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  13. Faria, D. d. P., et al. PET imaging of focal demyelination and remyelination in a rat model of multiple sclerosis: comparison of [11C]MeDAS, [11C]CIC and [11C]PIB. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 41 (5), 995-1003 (2014).
  14. vander Star, B. J., et al. In Vitro and In Vivo Models of Multiple Sclerosis. CNS & Neurological Disorders-Drug Targets. 11 (5), 570-588 (2012).
  15. Najm, F. J., et al. Drug-based modulation of endogenous stem cells promotes functional remyelination in vivo. Nature. 522 (7555), 216 (2015).

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Cite This Article
de Paula Faria, D., Real, C. C., Estessi de Souza, L., Teles Garcez, A., Navarro Marques, F. L., Buchpiguel, C. A. Positron Emission Tomography Imaging for In Vivo Measuring of Myelin Content in the Lysolecithin Rat Model of Multiple Sclerosis. J. Vis. Exp. (168), e62094, doi:10.3791/62094 (2021).

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