脊髄の炎症。胸部大動脈虚血再灌流損傷後の分子イメージング

Spinal Cord Inflammation: Molecular Imaging after Thoracic Aortic Ischemia Reperfusion Injury.

• Hassan Albadawi
• John W Chen
• Rahmi Oklu
• Yue Wu
• Gregory Wojtkiewicz
• Benjamin Pulli
• John D Milner
• Richard P Cambria
• Michael T Watkins

抄録

目的 マウスの胸部大動脈虚血再灌流（TAR）後の脊髄損傷に関連する初期の炎症を、ミエロペルオキシダーゼ（MPO）を標的とした非侵襲的分子イメージング技術が明らかにできるかどうかを評価する。材料と方法 研究は、機関の動物ケアと使用委員会によって承認されました。生後8～10週齢のC57BL6マウスを用いて、TAR（n = 55）または偽薬（n = 26）の手術を受けた。MPOセンサー（ビス-5-ヒドロキシトリプタミド-テトラアザシクロドデカン[HT]-ジエチニルアミニンペンタ酢酸[DTPA]-ガドリニウムまたはインジウム111-ビス-5-HT-DTPA、それぞれ）を静脈内注射した後、MPO活性を標的とした磁気共鳴（MR）イメージング（n = 6）または単一光子放出コンピュータ断層撮影（SPECT）/コンピュータ断層撮影（CT）（n = 15）の研究を行った。免疫組織化学およびフローサイトメトリーを用いて、ミエロイド細胞および神経細胞の喪失を同定した。炎症性サイトカイン、ケラチノサイトケモアトラクター（KC）およびインターロイキン6（IL-6）は、酵素結合免疫吸着剤アッセイを用いて測定した。統計解析はノンパラメトリック検定とピアソン相関係数を用いて行った。P < 0.05は有意差を示すと考えられた。結果 TAR後6時間後と24時間後に骨髄細胞が損傷した脊髄に浸潤した。MRイメージングでは、偽薬と比較して24時間後に胸腰椎に軽度のMPO介在性亢進を伴う虚血性病変の存在が確認された。MPO活性のSPECT/CTイメージングは、TAR（P = 0.0001）後24時間で増加し続けた6時間（P = 0.003）で顕著なMPOセンサーの保持を示した。運動ニューロンの数は、分子イメージング（R = 0.64、P = .0099）で検出された生体内の炎症性変化とは逆に相関するTAR（P < 0.01）後24時間で大幅に減少した。MPOは主に好中球から分泌され、リンパ球抗原6複合体単球および/またはマクロファージが続いた。MPO活性の変化を反映した炎症性サイトカインKC（P = 0.0001）とIL-6（P = 0.0001）の対応するレベルの増加があった。結論 MPOは、マウスモデルでのTAR後の脊髄の炎症性損傷を識別し、追跡するための適切なイメージングバイオマーカーである。 RSNA, 2016 オンライン補足資料は、この記事に掲載されています。

Purpose To evaluate whether noninvasive molecular imaging technologies targeting myeloperoxidase (MPO) can reveal early inflammation associated with spinal cord injury after thoracic aortic ischemia-reperfusion (TAR) in mice. Materials and Methods The study was approved by the institutional animal care and use committee. C57BL6 mice that were 8-10 weeks old underwent TAR (n = 55) or sham (n = 26) surgery. Magnetic resonance (MR) imaging (n = 6) or single photon emission computed tomography (SPECT)/computed tomography (CT) (n = 15) studies targeting MPO activity were performed after intravenous injection of MPO sensors (bis-5-hydroxytryptamide-tetraazacyclododecane [HT]-diethyneletriaminepentaacetic acid [DTPA]-gadolinium or indium 111-bis-5-HT-DTPA, respectively). Immunohistochemistry and flow cytometry were used to identify myeloid cells and neuronal loss. Proinflammatory cytokines, keratinocyte chemoattractant (KC), and interleukin 6 (IL-6) were measured with enzyme-linked immunosorbent assay. Statistical analyses were performed by using nonparametric tests and the Pearson correlation coefficient. P < .05 was considered to indicate a significant difference. Results Myeloid cells infiltrated into the injured cord at 6 and 24 hours after TAR. MR imaging confirmed the presence of ischemic lesions associated with mild MPO-mediated enhancement in the thoracolumbar spine at 24 hours compared with the sham procedure. SPECT/CT imaging of MPO activity showed marked MPO-sensor retention at 6 hours (P = .003) that continued to increase at 24 hours after TAR (P = .0001). The number of motor neurons decreased substantially at 24 hours after TAR (P < .01), which correlated inversely with in vivo inflammatory changes detected at molecular imaging (r = 0.64, P = .0099). MPO was primarily secreted by neutrophils, followed by lymphocyte antigen 6 complex monocytes and/or macrophages. There were corresponding increased levels of proinflammatory cytokines KC (P = .0001) and IL-6 (P = .0001) that mirrored changes in MPO activity. Conclusion MPO is a suitable imaging biomarker for identifying and tracking inflammatory damage in the spinal cord after TAR in a mouse model. RSNA, 2016 Online supplemental material is available for this article.