時域體內(nèi)熒光成像技術(shù)應(yīng)用于實驗性腦中風(fēng)血腦屏障的動態(tài)分析

本研究首次時使用時域光學(xué)技術(shù)用于非入侵體內(nèi)評價實驗進程的定位、過程和分辨率。這種技術(shù)，與連續(xù)波和基于頻域范圍的光學(xué)成像技術(shù),該技術(shù)可以檢測光學(xué)濃度和組織深度，以及測量外源或內(nèi)源熒光團的熒光壽命。盡管它缺少空間分辨率，但是該技術(shù)的靈敏度優(yōu)于MRI小動物成像系統(tǒng)，能夠檢測到標(biāo)記物濃度的微小變化。體內(nèi)多光子顯微技術(shù)，使用近紅外波激發(fā)而且允許亞微米分辨率的體內(nèi)成像及大腦表面一下幾百微深度，最近，可用于研究腦學(xué)系統(tǒng)。然而，盡管高分辨率，體內(nèi)多光子顯微本質(zhì)上仍然是入侵技術(shù)，需要打開腦的，因此適用于分析空間有限的腦區(qū)域，不適用于疾病的前瞻性研究。這項研究表明時域光學(xué)成像技術(shù)能探測腦梗塞損傷的實驗?zāi)Ｐ?并以其靈敏度高,能提供信息和動態(tài)范圍的血腦屏障干擾的一種非侵入性、卒中后的前瞻性的方法。

大腦毛細(xì)管內(nèi)皮生理情況下可以選擇性注入營養(yǎng),但阻止大多數(shù)循環(huán)的化合物,包括治療藥物和造影劑到達大腦。血腦屏障干擾由炎癥性疾病,中風(fēng),大腦外傷性腦損傷,或腦部腫瘤被剝削傳遞顯像劑如釓腦和生產(chǎn)對比度增強腦部病變及周圍描繪腦水腫。然而,令人驚訝地是，很少知道缺血性腦損傷的過程中中斷期間血腦屏障時間動力學(xué)、空間分布、尺寸的選擇性。

目前一些文獻對于方法上的共識是轉(zhuǎn)化研究，在這一領(lǐng)域叫做“時間過程量化的障礙的分子分解到不同尺寸的不同類型的神經(jīng)創(chuàng)傷后,作為一種研究優(yōu)先”。本研究報道了一種新的體內(nèi)成像的方法，應(yīng)用于BBB滲透性檢測和缺血注入；利用這種方法我們可以確定在嚴(yán)重的MCAO后血腦屏障紊亂的大小選擇性，以及適度的MCAO后血腦屏障紊亂的動力學(xué)。
本研究中首次描述了利用時域光學(xué)技術(shù)，清楚的證明了在60分鐘MCAO后24小時，不論是小的還是大的MW示蹤劑BBB都出現(xiàn)在缺血大腦區(qū)域；這能夠可靠地描繪出在熒光強度增強和提高光學(xué)探頭濃度。體內(nèi)采用熒光顯微鏡觀測顯示一個Cy5.5溢出。

通過比較Cy5.5和BSA-Cy5.5表明MCAO后24小時缺血核心區(qū)域的兩種示蹤劑分子量大小對BBB沒有影響。然而，3D重建分析證實了與BSA-Cy5.5相比，在半側(cè)區(qū)，特別是接近大腦中心區(qū)域的Cy5.5濃度信號明顯的增強了。這一觀察結(jié)果表明，MCAO后，大的MW示蹤劑BBB滲透性被TTC染色限定了區(qū)域，然而小的MW示蹤劑與大的及TTC劃分界限的梗死體積相比，有更廣泛的空間分布。再灌注后體外大腦成像的y5.5和BSA-Cy5.5增強的區(qū)域略少于體內(nèi)，表明在體內(nèi)有從頭顱和表明的內(nèi)散色。顯微鏡下,Cy5.5外溢也持續(xù)證實了在側(cè)前方額部分。

血腦屏障干擾變化的空間分布和大小的選擇已經(jīng)早期的風(fēng)研究中提出。使用放射性同位素示蹤物研究大樹的結(jié)果表明，在短暫的全腦球缺血或經(jīng)過兩小時中心缺血后24小時，蔗糖(342 Da)的轉(zhuǎn)換系數(shù)比大分子的菊粉(5,000 Da)高三倍。最近的一項研究顯示大樹精3小時MCAO后24小時釓噴酸莆氨(Gd-DTPA) (550 Da)與BSA- Gd-DTPA(68kDa)的多核磁共振譜分布區(qū)域增強。Gd-BSA-EB (Evan’s blue)增加區(qū)域與Gd-DTPA增加區(qū)的Tl-sat的同步變化大，這表明，血腦屏障損傷的一個主要因素是對比增強的不同。

盡管根據(jù)本研究中的數(shù)據(jù)判斷是引人注意的并且可以推斷使用小的和大的MW示蹤劑的BBB替代半影成像生物標(biāo)記物的空間分布不同。類似的磁共振成像分析的擴散灌注錯配模型，這些研究的缺點會阻礙確切的結(jié)論。與Nagaraja和他的同事的研究相比，本研究中使用Cy5.5和BSA-Cy5.5早分組的動物中，不平等交付的兩個造影劑由于局部灌注差異不大可能給予最少量的interanimal變異性rCBF測量評價。

BBB滲透性的時間動力學(xué)已經(jīng)在腦缺血實驗?zāi)Ｐ椭忻枋觥＠�如，瞬態(tài)全腦缺血的特點是血腦屏障的兩個階段的開放，頂峰在1小時和24小時，在重灌注后6小時向后傾斜。每一個血腦屏障紊亂的事件伴隨著腦血管蛋白表達的明顯變化：離子轉(zhuǎn)運和能量驅(qū)動泵在一小時損失，而且炎癥的和血管生成蛋白在24小時表達量增加。經(jīng)過短暫的和適度的MCAO后BBB紊亂的時間模式，使用縱向光學(xué)成像的研究表明兩個階段全腦缺血模式表現(xiàn)出驚人的相似之處，雖然持續(xù)時間較長。24小時時同過測量不同深度的熒光濃度表現(xiàn)出身體同側(cè)Cy5.5對比增強，3天的停滯期，經(jīng)過MCAO7天后出現(xiàn)二次增長。有趣的是，本研究同樣還發(fā)現(xiàn)在對側(cè)半球的Cy5.5 BBB滲透性明顯增加；Cy5.5血腦屏障干擾,在ipsi和側(cè)半球解決經(jīng)過適度的MCAO14天時。文獻研究在適度的MCAO后持續(xù)很長一段時間的BBB滲透性變化缺乏。然而, 通常在溫和的外傷性腦損傷和與神經(jīng)元的活動后持續(xù)血腦屏障(多年的)在病人中很常見。Miyashita和他的同事對小鼠進過2分鐘MCAO進行的全面的研究“進過處理后不論是梗塞面積還是身體同側(cè)的神經(jīng)膠質(zhì)過多癥都是至少在7天后化膿或增加，以及PECAM-1-positive細(xì)胞的增加，表明處理后7天和56天之間毛細(xì)管密度增加。經(jīng)過處理后觀察Cy5.5使用體內(nèi)成像，這些改變可能造成長期血腦屏障干擾。

成像技術(shù)提供“組織危險”中風(fēng)治療前后的信息，現(xiàn)在嘗試用再灌祝賀擴散MRI結(jié)合，有利于急性卒中的管理。內(nèi)源熒光壽命-是一個潛在的新的成像參數(shù)，它可以提供體內(nèi)組織位點的額外的信息，因為他對組織微環(huán)境包括組織pH，組織缺氧或缺血敏感度高。有趣的是，在腦缺血區(qū)域與模擬組動物或?qū)��?cè)半球的相比內(nèi)源的FI和都有明顯的增加，允許缺血性中風(fēng)的可靠檢測，甚至在缺乏對照注入的情況下。這些變化的原因值得深思；盡管可能由于血腦屏障干擾（使用對比增強的方法）會引起腦水腫，缺血或損壞的組織可能會引起代謝變化。在我們最近的腎缺血/再灌注的研究中，內(nèi)源性t對指數(shù)衰減分析可以可靠的鑒別體內(nèi)腎臟腦缺血。更好的理解微環(huán)境的小變化，引起內(nèi)源FI和變化，在今后必需考慮到作為代謝組織的分子成像指示物。時間分辨擴散光層析成像最近發(fā)現(xiàn), 人類診斷的生物學(xué)組織提供解剖學(xué)和功能信息。內(nèi)生光組織成像參數(shù)的非侵成像，包括t，目前應(yīng)用于乳腺癌的臨床診斷。

本研究中中風(fēng)的體內(nèi)時域光學(xué)成像的應(yīng)用已經(jīng)做了描述，可以促進新成像技術(shù)的發(fā)展和替代監(jiān)控中風(fēng)發(fā)生、持續(xù)和恢復(fù)的標(biāo)記物。在缺血前后腦血管損傷的程度是腦水腫、出血性變換,中風(fēng)患者的結(jié)果的積極的指標(biāo)。非侵評價缺血性中風(fēng)的持續(xù)和分辨率的選擇性血腦屏障通透性的大小，可以有效的替代中風(fēng)嚴(yán)重性和治療的轉(zhuǎn)換后效率的指示物。

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