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* Questi autori hanno contribuito in egual misura
Qui, presentiamo un protocollo per descrivere l'analisi di formazione immagine di F-FDG PET/CT 18in primati non umani che sono stati infettati con M. tuberculosis per studiare il processo di malattia, trattamento farmacologico e riattivazione di malattia.
Tubercolosi del micobatterio rimane oggi l'agente infettivo numero uno nel mondo. Con l'emergere di ceppi resistenti agli antibiotici, sono necessari nuovi metodi clinicamente rilevanti che valutare il processo di malattia e lo schermo per potenziali trattamenti antibiotici e di vaccini. Tomografia a emissione di positroni/tomografia (PET/CT) è stata stabilita come un prezioso strumento per lo studio di una serie di afflizioni come cancro, morbo di Alzheimer e l'infiammazione/infezione. Descritte qui sono un certo numero di strategie che sono state impiegate per valutare immagini PET/CT in cynomolgus macachi infettati intrabronchially con basse dosi di M. tuberculosis. Attraverso la valutazione delle dimensioni della lesione sul CT e l'assorbimento di 18F-fluorodesossiglucosio (FDG) nelle lesioni e nei linfonodi in immagini PET, questi metodi descritti mostrano che imaging PET/TC può prevedere lo sviluppo futuro di active versus malattia latente e la propensione per la riattivazione da uno stato di infezione latente. Inoltre, analizzando il livello generale di infiammazione polmonare, questi metodi determinano efficacia antibiotica delle droghe contro M. tuberculosis nel modello animale esistente più clinicamente rilevante. Questi metodi di analisi di immagine sono alcuni degli strumenti più potenti nell'arsenale contro questa malattia come non solo sono in grado di valutare una serie di caratteristiche dell'infezione e trattamento farmacologico, ma essi sono anche direttamente traducibile in una regolazione clinica per l'uso nell'uomo studi.
Tubercolosi del micobatterio ha afflitto gli esseri umani per millenni e provoca più mortalità rispetto a qualsiasi altro singolo agente infettivo nel mondo oggi. Nel 2015, c'erano 10,5 milioni segnalati nuovi casi di tubercolosi (TB) a livello globale1 con la maggior parte dei casi provenienti da India, Indonesia, Cina, Nigeria, Pakistan e Sudafrica. Le stime posto il tributo di morte globale da TB a 1,4 milioni di persone durante quel stesso periodo di tempo. Questo valore è quasi il 25% inferiore al tasso di morte 100 anni fa. Anche se droga sensibili TB è curabile, il regime è piuttosto lungo che richiede farmaci multipli e conformità è una preoccupazione. L'emergere di ceppi farmaco-resistenti (MDR)-multi contabilizzate ~ 580.000 di nuovi casi di TB nel 2015. Il tasso di successo del trattamento di pazienti con ceppi MDR di M. tuberculosis è solo stimato di circa il 50%. Ancora più allarmante è l'emergere di estensivamente resistente (XDR) ceppi di M. tuberculosis, che sono resistenti a quasi tutti i farmaci disponibili. Così, nuove tecniche sono necessarie all'interno del campo di ricerca di TB che migliorano la capacità di diagnosticare TB, aumentare la comprensione immunologica del processo della malattia e consentono per lo screening di nuovi trattamenti e strategie di prevenzione tra cui Antibiotico i regimi e gli studi di efficacia del vaccino.
M. tuberculosis è un bacillo acid-fast aerobico che fisicamente si caratterizza per la sua parete cellulare esterna molto complessa e la cinetica di crescita lenta. L'infezione si verifica in genere per inalazione di singoli batteri contenuti in goccioline aerosolized che vengono espulsi da un individuo infetto sintomatico durante la tosse, starnuti o canto. Di quella degli individui esposti che sviluppa l'infezione, solo 5-10% di persone sviluppare TB clinica attiva. Il restante 90% hanno una gamma varia di infezioni asintomatiche che spazia dall'infezione infraclinica a nessuna malattia a tutti, che è classificata clinicamente come TB latente (LTBI) l'infezione2,3. La popolazione che ha questa infezione asintomatica, circa il 10% svilupperà TB attiva di riattivazione dell'infezione contenuta nella loro vita. Drasticamente, il rischio di riattivazione aumenta se una persona con contratti di infezione asintomatica da HIV o subisce un trattamento con un farmaco immunosoppressivo, come TNF inibitori4,5,6. Tubercolosi attiva della malattia si presenta anche come uno spettro, con la maggior parte delle persone con TB polmonare, che colpisce i polmoni e i linfonodi toracici. Tuttavia, M. tuberculosis può infettare qualsiasi organo, così che l'infezione può anche presentare in luoghi extrapulmonary della partecipazione.
Il marchio di garanzia patologico dell'infezione di tubercolosi del M. è una struttura sferica organizzata della cellula ospite, chiamato il granuloma. Macrofagi, linfociti T e cellule di B sono componenti importanti del granuloma, con un numero variabile di neutrofili7. Il centro del granuloma è spesso necrotico. Così, i granulomi funzionano come un microambiente immunitario per uccidere o contenere i bacilli, impedendo la diffusione ad altre parti dei polmoni. Tuttavia, M. tuberculosis può sovvertire uccisione di granuloma e persistono all'interno di queste strutture per decenni. Coerente e regolare monitoraggio per lo sviluppo della malattia di TB attiva dopo nuova infezione o riattivazione della LTBI è impraticabile, scientificamente impegnativo e richiede tempo. Tecniche che studiano questi processi longitudinalmente, in esseri umani e umano-come modelli animali, sono estremamente utili per la comunità scientifica nel promuovere la comprensione delle complessità molti di M. tuberculosis infezione e malattia.
PET/CT è una tecnica di imaging estremamente utile che è stata impiegata per studiare una vasta gamma di Stati di malattia negli esseri umani e modelli animali8. PET è una tecnica funzionale che utilizza composti radioattivi emettitori di positroni come reporter. Questi radioisotopi sono funzionalizzati in genere ad un composto metabolico, come il glucosio, o a un gruppo di targeting che è progettato per legarsi a un recettore di interesse. Poiché le radiazioni emesse da isotopi PET sono abbastanza potente per penetrare il tessuto, concentrazioni molto basse possono essere utilizzate che consente studio sotto livelli di saturazione nel recettore-targeting composti e ad una concentrazione bassa abbastanza per non hanno alcun impatto su metabolica i processi quando usando gli agenti ad esempio 2-deoxy - 2-(18F) Fluoro-D-glucosio (FDG). CT è una tecnica di imaging tridimensionale a raggi x che utilizza diversi livelli di attenuazione di raggi x per identificare le caratteristiche fisiche degli organi all'interno del corpo9. Quando accoppiato con PET, CT è usato come una mappa per determinare percorsi specifici e strutture che mostrano l'assorbimento di un radiofarmaco PET. PET/CT è uno strumento potente per l'imaging in vivo sia in esseri umani e in modelli animali infettati con l'infezione di tubercolosi del M. che ha portato a molti importanti intuizioni patogenesi, risposta al trattamento farmacologico, spettro di malattia, ecc6 ,10,11,12. Questo lavoro descrive metodi analitici specifici PET/CT per studiare TB in modelli di primati non umani longitudinalmente utilizzando parametri quali la dimensione del granuloma, assorbimento di FDG nelle lesioni individuali, avidità FDG intero polmone e di linfonodo e rilevamento di extrapolmonare malattia6,10,11,12.
Questo manoscritto descrive metodologie di imaging analisi in primati non umani (NHPs), in particolare cynomolgus macachi, che vengono utilizzati per valutare longitudinalmente la progressione della malattia e trattamento farmacologico dopo l'infezione con M. tuberculosis . NHPs sono un prezioso modello animale perché quando inoculati con una dose bassa di M. tuberculosis Erdman ceppo, gli animali mostrano una varietà di risultati di malattia con ~ 50% lo sviluppo di TB attiva e gli animali restanti avendo infezione asintomatica (cioè controllare l'infezione, LTBI), fornendo il modello più vicino allo spettro clinico della malattia negli esseri umani3,13,14,15,16. Riattivazione della LTBI nei macachi è innescata dagli stessi agenti che causano la riattivazione in esseri umani, di cui sono esempi del tumore, lo svuotamento CD4 o virus dell'immunodeficienza umana (HIV, con virus dell'immunodeficienza delle scimmie (SIV) della versione di macaco dell'HIV) fattore di necrosi (TNF) neutralizzazione13,16. Inoltre, macachi presentano patologia che è estremamente simile a quello veduto in esseri umani, compreso i granulomi organizzati che si formano nei polmoni o altri organi17. Così, questo modello ha fornito importanti intuizioni delle interazioni ospite-patogeno base nell'infezione di tubercolosi del M. , come pure preziose conoscenze circa i regimi della droga e vaccini per tubercolosi14,18 , 19 , 20 , 21.
Formazione immagine di PET/CT fornisce la capacità di seguire l'aspetto, la distribuzione e la progressione dei granulomi individuali. Questo lavoro è principalmente utilizzato FDG come una sonda, che, come un analogo del glucosio, incorpora nelle cellule ospiti metabolicamente attivi, come i macrofagi, neutrofili e linfociti8, che sono tutti in granulomi. Così, il FDG è un proxy per infiammazione host. Le procedure di analisi dettagliate nel presente documento utilizza OsiriX, un visualizzatore DICOM ampiamente usato disponibile per acquisto e utilizzo. I metodi di analisi di immagine descritti traccia la forma, la dimensione e l'attività metabolica (tramite captazione di FDG) dei granulomi individuali nel tempo e utilizza imaging come una mappa per l'identificazione di lesioni specifiche all'autopsia degli animali. Inoltre, è stato sviluppato un metodo separato che quantifica la somma dell'assorbimento di FDG nel polmone sopra una determinata soglia (SUV ≥ 2.3) e utilizza questo valore per valutare le differenze tra controllo e nei gruppi sperimentali attraverso gli studi che vanno da vaccino prove di modelli di co-infezione. Questi dati sostengono che questa misura complessiva dell'assorbimento di FDG nei polmoni è correlata con carica batterica, fornendo così informazioni sullo stato di malattia. Simili analisi possono essere eseguite sulla captazione di FDG dei linfonodi toracici per studiare la progressione della malattia pure. Il seguente protocollo descrive il processo sperimentale da infezione animale attraverso analisi d'immagine.
tutti i metodi descritti in questo lavoro sono stati approvati dall'Università di Pittsburgh istituzionale Animal Care e Comitato di uso. Tutte le procedure istituzionali requisiti di sicurezza di biosicurezza e radiazione. L'esame di CT richiede copertura di grembiule e gola di piombo la vestizione. Garb di biosicurezza di livello 3 (BSL3) e procedure per l'utilizzo di primati non umani devono essere seguite secondo le linee guida istituzionali. Tutte le scansioni è stato effettuato in una struttura BSL3.
1. procedura di infezione animale
2. Acquisizione, l'istogramma e procedura di ricostruzione di imaging
animale3. Identificazione e analisi di singole lesioni
4. Totale del polmone FDG avidità procedura di misurazione per determinare infiammazione polmonare totale
5. Procedura analitica per determinare l'assorbimento di FDG in " calda " linfonodi
6. Determinazione dell'assorbimento di FDG muscolo sfondo per la normalizzazione dei valori
Nota: al fine di mantenere la coerenza nel corso di più punti di tempo imaging per quanto riguarda la captazione di FDG e la variazione di attività metabolica nell'animale a diverse volte, tutte le analisi di PET dovrebbero essere normalizzata al muscolo e presentate come tali. Tutti i dati quantitativi di PET presentati in questo lavoro è rappresentato come un SUVCMR (Standard assorbimento valore cilindro rapporto del muscolo).
Identificazione e analisi delle singole lesioni
Granulomi individuali possono essere visualizzati per numero, le dimensioni e la captazione di FDG qualitativamente comprendere la portata generale del processo di infezione (Figura 1). Utilizzando queste immagini, contando i granulomi nel corso del tempo è una misura quantitativa della diffusione della malattia. Figura 2 descrive il granuloma singoli conteggi nel tempo in un gruppo di 10 animali. I 10 animali, tre hanno sviluppato la malattia attiva e sei hanno sviluppato l'infezione latente. Un animale ha mostrato nessun segno di malattia attiva, ma era occasionalmente cultura positiva (in campioni di lavaggio gastrici di aspirato e/o broncoalveolare) per M. tuberculosis, collocandola all'interno dello spettro della malattia tra attivo e latente e così è stato rimosso dall'analisi di questo particolare esperimento. Dei tre animali con malattia attiva, un animale ha sviluppato la malattia miliary di post-infezione 12 settimane ed euthanized (questo è identificato nella Figura 2 come TNTC [troppo numerosi per contare]). Da 6 settimane dopo l'infezione e da allora in poi, gli animali che più tardi avrebbero sviluppato la malattia attiva hanno mostrato statisticamente più alti numeri di granulomi che gli animali che si sarebbero sviluppata l'infezione latente.
Per meglio caratterizzare e distinguere i granulomi tra animali attivi e latenti, singole lesioni su scansioni PET sono state analizzate per determinare se vi fosse una differenza nel modello di assorbimento FDG fra i due gruppi. In tutti gli animali di infezione attiva, c'era un aumento nell'assorbimento FDG in ogni granuloma da tre a sei settimane post infezione (Figura 3A). Al contrario, granulomi in animali che hanno sviluppato l'infezione latente ha mostrato una variazione nella captazione di FDG con alcune lesioni crescente, decrescente o mostrando l'assorbimento stesso da tre a sei settimane (Figura 3B). Questi risultati vengono confrontati in gruppi, mostrando la differenza nel cambiamento tra animali latenti e attivi a tre settimane vs sei settimane (Figura 3) e tre settimane vs 24 settimane (Figura 3D). In entrambi i casi, i granulomi di animali attivi hanno mostrato un cambiamento positivo e significativamente differente in SUV (all'interno di ogni singolo animale (Figura 3A e 3B) e rispetto da parte di gruppi di animali (Figura 3 e 3D).
Analizzando la captazione di FDG in linfonodi "Caldo"
Come i linfonodi mediastinici non vengono visualizzati prontamente sulle esplorazioni di CT a meno che non si ampliò notevolmente, immagini dell'animale domestico devono essere utilizzati per identificare questi tessuti malati. Quando si analizzano i linfonodi, è fondamentale che l'immagine venga ridimensionata sempre sulla stessa scala di PET di massimo e minimo per mantenere la coerenza in tutto il processo. Quando si confrontano le MLNs degli animali che hanno sviluppato la malattia attiva o latente, Lin et al ha mostrato attraverso analisi del ROI di MLNs che, mentre la captazione di FDG in linfonodi erano simili tra animali attivi e latenti in 3 settimane, MLNs da animali attivi hanno mostrati significativamente assorbimento superiore alle 6 settimane11. Le differenze sono state vedute in misura maggiore a 8 e 12 settimane (Figura 4). Così, PET/CT dati potrebbero essere utilizzati per valutare le differenze significative nei linfonodi oltre a studiare i granulomi in animali infettati.
Polmonare totale FDG avidità
Come esempio del potere di valutazione polmonare totale avidità FDG, Lin et al hanno mostrato che l'infiammazione del polmone elevati in animali clinicamente classificate come LTBI correla con il rischio di riattivazione6. In questo studio, macachi cynomolgus LTBI (infettati con M. tuberculosisdella basso-dose) erano PET/CT Imaging (post-infezione 6 mesi) prima della neutralizzazione di fattore di necrosi tumorale (TNF) per valutare la gamma di lesioni vedute in LTBI clinicamente definiti e determinare il rischio di riattivazione. Animali con polmonare totale maggiore avidità FDG erano più probabili riattivare (Figura 5). Oltre il 90% degli animali con più di 103 polmone avidità FDG o con almeno un sito extra-polmonare visibile (da scansione) dell'infezione riattivata dopo neutralizzazione TNF. Solo un animale che ha fatto non riattivare superato questa soglia di avidità FDG polmonare totale. Così, parametri di PET/CT possono essere un potente strumento per predire il risultato clinico anche se i parametri specifici devono essere scientificamente identificati.
Come esempio per mostrare l'utilità negli scenari di trattamento di droga, Coleman et al ha condotto uno studio test esperienza negli esseri umani e cynomolgus macachi dove polmonare totale avidità FDG è stato misurano trattamento pre- farmacologico e uno e due mesi dopo trattamento10. Piega le modifiche sono state calcolate per mostrare la risposta ai farmaci un mese (Figura 6A) e due mesi di post-trattamento (Figura 6B). A entrambi i punti di tempo, gli animali di controllo ha mostrato significativamente più alta avidità FDG nello spazio intero polmone di animali trattati con farmaci. In tutti gli animali trattati con farmaci, infiammazione polmonare totale è diminuito nel regime di trattamento di due mesi, mentre nella maggior parte degli animali di controllo, totale infiammazione polmonare aumentato nel tempo o è rimasto invariato.
Figura 1. Serie FDG PET/CT immagini che mostrano una diffusione e stabile modello di Granuloma evoluzione durante il corso dell'infezione precoce.
(Riga superiore) Granulomi primari (frecce bianche) in primo luogo sono stati stabiliti post-all'infezione 3 settimane, mentre nuovi granulomi sviluppato adiacente a lesioni esistenti (frecce verdi) o in nuovi siti (frecce gialle). Gli animali che più tardi si svilupperebbero TB attiva sviluppato ulteriori lesioni durante il corso dell'infezione. (Riga inferiore) Granulomi primari (frecce bianche) di animali latenti solitamente è rimasto stabili, con alcuni nuovi granulomi sviluppando attraverso il corso dell'infezione. WKS PI, post-infezione settimane. Figura prelevata da Coleman et al.11 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nella figura 2. Dati rappresentativi di raffigurante la mediana e la gamma di Granuloma contando da CT analizza confrontando animali con infezione attiva (simboli rossi) di infezione latente(Simboli verdi).
Infezione attiva gli animali hanno avuti altri granulomi di animali infetti latente fin da post-infezione sei settimane. P < 0.05 (*) mediante test di Mann-Whitney. Settimane PI, post-infezione settimane. TNTC, troppo numerosi per contare. Figura adattata da Coleman et al.11 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nella figura 3. L'utilizzo di analisi del ROI su PET immagini per spettacolo quello metabolico attività di polmone granulomi differisce tra Active e latente infettati animali durante l'infezione iniziale.
Granulomi individuali in animali attivi [A] avere un significativo aumento nell'attività metabolica (misurato come valore standard di assorbimento normalizzato per l'assorbimento muscolare [SUVCMR]) tra 3 e 6 settimane dopo l'infezione mentre latente infettato animali [B] non. Il cambiamento nell'attività metabolica nelle lesioni tra animali attivi e latenti come gruppi sono stati confrontati alle 3 vs 6 settimane [C] e 3 vs 24 settimane [D] dimostrano che animali attivamente infetti (quadrati rossi) hanno un significativamente più grande cambiamento nell'assorbimento di latente animali (cerchi verdi) in entrambi i punti di tempo. Solide linee nere rappresentano la mediana. Il test di Wilcoxon rank-somma è stato utilizzato per analizzare i dati nei pannelli A e B. Per pannelli C e D, i valori sono stati analizzati con il test di Mann-Whitney. P < 0,0001 (*) per tutti i pannelli. Figura adattata da Coleman et al.11 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nella figura 4. Analisi del ROI di immagini PET per mostrare le differenze nell'assorbimento FDG in linfonodi mediastinici tra gli animali con la malattia attiva (quadrati rossi) e malattia latente (cerchi verdi).
L'assorbimento era più alta in animali attivamente infetti a 6, 8 e 12 settimane post infezione. Ogni punto rappresenta un singolo nodo di linfa. Solide linee nere rappresentano la mediana. P < 0.05 (*), P < 0,01 (*) e P < 0.001 (*) da test di Mann-Whitney. Figura adattata da Coleman et al.11 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nella figura 5. Analisi del ROI di polmonare totale FDG avidità misurazioni a sei mesi di infezione Post evidenziando le differenze nell'assorbimento FDG in animali che riattivare da infezione latente (quadretti rosa) rispetto agli animali che rimangono latente (cerchi verdi).
Tre dei quattro animali "riattivato" che si trovano sotto la linea tratteggiata hanno avuti malattia extra-polmonare prima neutralizzazione TNF (fattore di necrosi tumorale). Ogni punto rappresenta un animale. Linea tratteggiata rappresenta il valore di soglia per il rischio di riattivazione probabile. Solide linee nere rappresentano la mediana. P < 0,01 (*) da Mann-Whitney Test. Data adattato da Lin et al.6 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nella figura 6. Misure di ROI di avidità FDG di rappresentante totale polmonare evidenziando nel complesso cambiano nell'infiammazione misurata nei polmoni confrontando non trattati (cerchi rossi) e Linezolid trattati scimmie (cerchi blu).
Avidità FDG è stata misurata prima del trattamento di linezolid (30 mg/kg al giorno) e il cambiamento di piega in totale assorbimento di FDG è stato misurato a 1 mese [A] e [B] dopo 2 mesi di trattamento. Ogni scimmia è rappresentato da un cerchio individuo. Solide linee nere rappresentano la mediana. P < 0.01 (*) al Mann-Whitney Test. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
I dati acquisiti da PET/CT utilizzabile come misure di surrogato per molti aspetti dell'infezione da M. tuberculosis che sarebbe non osservabili senza tale tecnologia. PET/CT è molto più sensibile di tecnologia a raggi x, che viene spesso utilizzata negli studi di macachi. PET/CT fornisce informazioni strutturali, spaziali e funzionali. Le analisi sopra descritte hanno molte applicazioni pratiche come monitorare la progressione della malattia, valutare l'efficacia del trattamento farmacologico e fornire fattori di rischio per riattivazione6,10,11, 13.
La diffusione dei granulomi ed assorbimento di FDG delle singole lesioni di rilevamento possa essere confrontato tra controllo e nei gruppi sperimentali non solo fornire la posizione specifica dell'infezione, ma anche seguire la diffusione della malattia25. Ad esempio, nel lavoro da Coleman et al. descrivendo l'infezione iniziale nei macachi cynomolgus, seguendo la progressione dell'infezione può determinare se l'infezione all'interno di un animale sta per rimanere attivi e peggiorare o essere contenuti dal sistema immunitario (cioè LTBI)11. Questo è solo un esempio del potere che la formazione immagine di PET/CT ha nello studiare la progressione della malattia per quanto riguarda i granulomi. Lo stesso metodo può essere utilizzato per studiare una vasta gamma di parametri sperimentali nel corso del tempo. Ad esempio, enumerazione dei granulomi che stabiliscono di post-infezione 4 settimane può fornire una misura di esito potente per un vaccino, poiché i vaccini migliori sarebbero prevenire o limitare l'istituzione di granuloma seguendo la sfida. Un'altra misura di risultato per i vaccini potrebbe essere nel limitare la diffusione. Queste misure di risultato quantificabile forniscono dati importanti senza la necessità di eseguire prime autopsie sugli animali. Una limitazione di valutazione individuali granulomi è la sensibilità dello scanner CT; visualizzazione di granulomi < 1 mm in dimensioni spesso non è possibile.
Valutazione dei linfonodi mediastinici (MLNs) è importante nello studio di M. tuberculosis infezione pure. MLNs sono importanti per T-cell priming e il traffico delle cellule immunitarie durante l'infezione. Tuttavia, in quasi tutti i macachi, almeno uno e a volte parecchi MLNs possono essere infettati. Così, MLNs sono un sito aggiuntivo di persistenza batterica durante attivo TB e LTBI e può servire come un serbatoio per i batteri, possibilmente contribuendo a riattivazione26,27. Nei casi di grave coinvolgimento MLN, vie aeree possono essere compressi. Grande MLNs necrotico può erodere nelle vie aeree, che porta alla diffusione dell'infezione. Analisi dei dati di PET/CT su linfonodi è più complesso di granulomi perché i componenti strutturali dei nodi non sono facilmente visibili sulle esplorazioni di CT. Inoltre, possono essere analizzati solo i linfonodi che sono metabolicamente attivi a causa di assorbimento di FDG. Per questo motivo, quando si analizzano i linfonodi caldi, è importante garantire che l'immagine di PET è ridimensionata per la stessa scala di intensità massima e minima per ogni analisi di immagine per garantire coerenza. Poiché possono essere grandi strutture, il centro necrotico può essere negativo per avidità FDG e avidità FDG può sembrano così essere ridotto nel tempo, anche quando la malattia è in aumento nel MLNs.
Polmonare totale avidità FDG rappresenta l'infiammazione totale all'interno dei polmoni. La quantità di infiammazione polmonare è un'indicazione della severità di malattia ed è correlata con carica batterica6,10,28 pertanto questo quantitativa e oggettiva valutazione ha numerose applicazioni. Per misurare totale avidità FDG, tutti i voxels all'interno di un'immagine di animali che mostrano un SUV di maggiore di 2.3 sono combinati in un unico volume di interesse (VOI) e il valore totale di SUV dell'intero VOI è il valore finale di avidità. Questo valore è stato selezionato dalla letteratura che hanno confrontato i valori SUV dell'assorbimento di FDG nei tumori del polmone a varie patologie infettive in esseri umani24. È importante notare che questo valore di avidità FDG è limitato solo alla malattia nello spazio del polmone e non dovrà essere considerato tutti FDG assorbimento malattia non correlato o sono situato in vicinanza ai polmoni. Inoltre, polmonare totale avidità FDG non include MLNs. Mentre l'avidità di granulomi individuali e i linfonodi ci permette di vedere la variabilità degli esiti di TB all'interno dell'host, avidità FDG del polmone totale è parte integrante della valutazione l'ospite nel suo complesso. Questi metodi funzionano anche come strumenti analitici per misurare la risposta ai farmaci per la malattia di TB. Lavoro precedente ha indicato che il trattamento farmacologico TB può ridurre le dimensioni e l'avidità FDG di granulomi individuali oltre tempo12 e questi cambiamenti sono stati associati con ridotta carica batterica. Cambiamenti nell'infiammazione nel corso completo dei regimi della droga è utilizzabile anche per valutare l'efficacia dei farmaci o il fallimento.
A causa della natura altamente dettagliata di queste procedure, una discreta quantità di risoluzione dei problemi può essere necessaria al fine di ottenere dati più consistenti durante gli studi. È l'obiettivo di questa carta per definire le procedure per permettere agli individui in tutto il mondo di utilizzare queste tecniche, pur mantenendo in mente quella precisa attenzione ai dettagli è essenziale. Persone immagini di valutazione dovrebbero essere molto familiarità con l'anatomia e fisiologia per riconoscere anomalia all'interno di particolari scansioni. Immagine lettori hanno bisogno di riconoscere l'assorbimento di sonda non-normale in tutto il corpo perché TB può diffondersi di là della cavità toracica. Inoltre, la registrazione PET e CT Imaging non è un processo perfetto e possono verificarsi deviazioni occasionali sulla registrazione di immagine; riconoscendo questo può essere estremamente importante quando si valutano le caratteristiche di malattia molto piccolo (cioè i granulomi di 1-2 mm). Una scansione di pre-infezione può essere particolarmente utile come un comparatore per identificare polmonare normale (e altri organi) strutture e modelli per animali e riconoscere quelli che sono nuovi o modificati dopo l'infezione. Un'altra componente importante di questa analisi è la misura di sfondo. Tutti i dati dell'animale domestico sono normalizzati per l'assorbimento muscolare come base fisiologica poiché la captazione di FDG si basa sul metabolismo. Una combinazione di muscoli romboide e serratus nella parte posteriore sono utilizzati per misure di sfondo a causa della vicinanza alla cavità toracica e la relativa coerenza nella captazione di FDG in animali a digiuno. Nel caso di M. tubercolosi -infettati macachi, questo è preferibile all'utilizzo di un altro organo, quale il fegato, per misurazioni di sfondo come M. tuberculosis può infettare il fegato e metabolismo del fegato possa essere colpito quando si trattano gli animali con le varie droghe anti-TB. Assunzione di fattori di cui sopra in considerazione così come garantire che tutte le immagine regioni di interesse è salvato al termine dell'analisi dovrebbe portare a risultati altamente riproducibili.
classe = "jove_content" > In sintesi, PET/CT offre un metodo unico e potente per lo studio di M. tuberculosis infezione in primati non umani, fornendo misure di risultato quantitativo che si riferiscono alla infezione iniziale, diffusione, e carica batterica. Questo consente per monitori i risultati variabili dell'infezione singoli animali senza la necessità di autopsie in vari momenti, quindi risparmio di risorse e riducendo l'uso di animali. Questa tecnologia è traducibile direttamente agli esseri umani, come PET/CT è stato utilizzato in diversi studi per valutare il trattamento farmacologico in TB, come pure LTBI in HIV - e HIV + soggetti10,29,30,31. Infine, questa tecnologia e quantitativo set di strumenti per l'analisi dei dati PET/CT sono probabili essere utili in futuro per gli studi di efficacia del vaccino e può probabilmente utilizzati come un modello per l'analisi di altre malattie infettive in modelli animali e soggetti umani.Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Gli autori desiderano riconoscere Mark Rodgers per delineare le procedure di infezione e L. Eoin Carney e Brian Lopresti per guida nella creazione di queste procedure di imaging. Finanziamenti per questo lavoro è stato fornito da The Bill e Melinda Gates Foundation (J.L.F., P.L.L.), National Institutes of Health, National Institutes of Allergy e R01 AI111871 di malattie infettive (P.L.L.), nazionale cuore polmone e sangue Istituto R01 HL106804 (J . L.F.), HL110811 R01.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Ketamine | Henry Schein | 23061 | Henry Schein |
Telazol | Zoetis | 4866 | Henry Schein |
Cetacaine | Patterson Vet Generics | 07-892-6862 | Patterson |
Sterile saline | Hospira | 07-800-9721 | Patterson |
7H11 agar | BD | 283810 | BD Biosciences |
IV catheter | Surflash | 07-806-7659 | Patterson |
18F-FDG | Zevacor | N/A | |
Endotracheal tube | Jorgensen Labs Inc | 07-887-0284 | Patterson |
Artificial tears | Patterson Vet Generics | 07-888-1663 | Patterson |
Isoflurane | Zoetis | 07-806-3204 | Patterson |
Neurologica Ceretom CT | Samsung Neurologica | N/A | |
Siemens Focus 220 microPET | Siemens Molecular Imaging Systems | N/A | |
Inveon Research Software | Siemens Molecular Imaging Systems | N/A | |
OsiriX | Pixmeo | N/A |
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