Noninvasive multitarget-imaging of vascular inflammation and its progression in atherosclerosis using MRI
African, American and Oceania Studies
Final Report Abstract
In dieser Studie sollten Kontrastmittel getestet werden, die aus Eisenpartikeln (MPIOs) bestehen, die mit einem VCAM-1- bzw. LOX-1-Antikörper konjugiert waren und so an atherosklerotische Läsionen im Aortenbogen von ApoE-/- Mäusen binden sollten. Die daraus resultierende Signalauslöschung in der MRT-Bildgebung sollte es ermöglichen, nichtinvasiv sowohl die Progression als auch die Lokalisation von Plaques ersichtlich zu machen. Das ApoE-/- Mausmodell konnte erfolgreich für die nichtinvasive MRT-Bildgebung etabliert werden. Sowohl die Ausbildung eines deutlich adipösen Phänotyps als auch die zunehmende Entwicklung von atherosklerotischen Läsionen im Aortenbogen konnten bestimmt und histologisch nachgewiesen werden. Die Initialisierung der Plaqueentwicklung mit Hilfe einer high fat diet (HFD) verlief in den einzelnen ApoE-/- Mäusen sehr unterschiedlich. Die anti-inflammatorische Behandlung mit Atorvastatin beeinflusste die Entstehung von Plaques zwar nur langsam, war nach 12 Wochen Therapie aber signifikant reduziert. Bis auf die unter Atorvastatin-Therapie semi-quantitativ bestimmte Expression von LOX-1, ergaben alle lokalen LOX-1 bzw. VCAM-1 Expressionen und MPIO-Zählungen entsprechend der Literatur ein erklärbares und erwartetes Muster. Die erhobenen MRT-Daten zeigten nach der Auswertung mittels eines selbstentwickelten Auswertungstools in einem Bereich von +10 bis -10 % eine extreme Streuung in der IgG- Kontrollkontrastmittel-Gruppe. Diese Streuwerte veranlassten uns zusätzlich eine 4D Flussmessung im Aortenbogen an ApoE-/- Mäusen durchzuführen. Dadurch konnte gezeigt werden, dass die Ausbildung von Plaques letztlich Hindernisse im Aortenlumen darstellen, die durch den Bernoulli-Effekt starke Blutverwirbelungen an der Aortenwand verursachen. Diese Turbulenzen und Blutwirbel erzeugten schwarz-weiße Schattierungen (Kontrastierungen), die lediglich eine tendenzielle Aussage zur Signalauslöschung durch MPIOs ermöglichte. Letztendlich war die Kombination aus MPIOs mittleren Durchmessers (1 µm), geringem Eisenanteil, erschwerten physiologischen Bedingungen und einem Magnetresonanztomographen mit einer Feldstärke von “lediglich“ 7 Tesla nicht optimal. Der Eisengehalt der MPIOs konnte die Kontrastierung, die durch die reduzierte bzw. oszillierende Scherspannung verursacht wurde, bei der gewählten T2*- gewichteten MRT-Bildgebung nicht signifikant verändern. Trotz allem ist die Tendenz zu erkennen, dass die anti-LOX-1-MPIOs bzw. anti-VCAM-1-MPIOs bei ApoE-/- Mäusen 4 und 8 Wochen nach Beginn der high fat diet eine bessere Signalauslöschung zeigen als die IgG-MPIOs. Ob dieser Effekt jedoch für die Charakterisierung der Plaqueprogression eingesetzt werden kann, müsste in weitergehenden Studien validiert werden.
Publications
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Dual-contrast molecular imaging allows noninvasive characterization of myocardial ischemia/ reperfusion injury after coronary vessel occlusion in mice by magnetic resonance imaging. Circulation. 2014 Aug 19;130(8):676-87
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Age dependence of pulmonary artery blood flow measured by 4D flow cardiovascular magnetic resonance: results of a population-based study. J Cardiovasc Magn Reson. 2016 May 31;18(1):31
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