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。2021年2月15日；11(9):4030-4049.
doi:10.7150/thno.48110。 2021年电子采集。

羟基酪醇对中风的影响：使用PET-MR成像跟踪治疗对神经炎症和脑血管参数的反应以及对功能结果的影响

克里斯蒂娜·巴卡 1 2, 马克西米利安·魏斯曼 三, 杰苏斯·卡拉霍拉 4, 莉迪亚·瓦奇斯莫斯 5, 克里斯蒂安·德林 1, 克劳迪娅·福雷 1 2, 阿里·海拉迪 6, 斯文·赫尔曼 1 7, 玛丽亚·安吉莱斯·佩纳多 4, 伊娃·塞尔斯 4, 科尼利厄斯·费伯 5, 迈克尔·施福斯 1 8, 阿曼达·J·基利安 三, 安德烈亚斯·雅各布斯 1 2 7 9, 巴斯蒂安·津哈特 1 2 7 8 10
附属公司

羟基酪醇对中风的影响：使用PET-MR成像跟踪治疗对神经炎症和脑血管参数的反应以及对功能结果的影响

克里斯蒂娜·巴卡等。 治疗诊断科技。 。

摘要

免疫细胞根据其在缺血后的时间动态、数量和空间分布影响中风结局。根据免疫细胞的激活状态，免疫细胞对中风后的组织结果具有有害和有益的特性，强调需要调节炎症以产生有益和恢复性免疫反应。新的饮食疗法可能促进调节促炎和抗炎免疫细胞功能。在地中海饮食启发下的饮食干预措施中，特级初榨橄榄油（EVOO）的主要酚类成分羟基酪醇（HT）被认为具有抗氧化和抗炎作用在体外然而，HT的免疫调节作用尚未研究体内中风后。因此，本项目的目的是使用无创性方法监测富含HT的饮食在实验性中风模型中的治疗效果体内多模态成像、行为表型和相互关系体外参数。方法：共有22只雄性C57BL/6小鼠在短暂大脑中动脉阻塞（tMCAo）30分钟后，用标准食物（N=11）或富含HT的食物（N=11）喂养35天。吨2-在缺血后第1、3、7、14、21和30天采集加权（病变）和灌注（脑血流）/弥散（细胞密度）加权MR图像。[18F] 在缺血后第7、14、21和30天进行DPA-714（TSPO，神经炎症标记物）PET-CT扫描。梗塞体积（mm三)，脑血流量（mL/100g/min），表观扩散系数（10-4·毫米2/s） 并评估注入示踪剂剂量的百分比（%ID/mL）。在缺血前后进行行为测试（握力测试、旋转试验、旷野试验、极点试验），以评估治疗对感觉运动功能的影响。体外进行分析（IHC、IF、WB）以量化TSPO的表达、免疫细胞包括小胶质细胞/巨噬细胞（Iba-1、F4/80）、星形胶质细胞（GFAP）以及缺血35天后血清中的外周标志物，如硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）和一氧化氮（NO）。此外，通过rt-qPCR评估促炎和抗炎标志物的基因表达，包括tspo公司,cd163,参数1,肿瘤坏死因子和Il-1β。结果：暂时未观察到治疗效果[18F] 缺血区和对侧区DPA-714摄取（双向RM ANOVA，对= 0.71). TSPO百分比的量化+免疫反应面积显示，缺血后第35天，HT-fed小鼠梗死区TSPO表达轻微增加2倍(对=0.011）与Iba-1增加2-3倍相关+表达CD163作为抗炎标志物的细胞群（R2=0.80）。大多数GFAP+细胞为TSPO-只有少数F4/80+两组均于缺血后第35天观察细胞形态。随着时间的推移，梗死区和对侧区域的整体ADC和CBF未观察到明显的治疗效果。行为测试表明，缺血后第14天前爪的力量有所提高(对= 0.031).结论：富含HT的饮食显著增加了Iba-1的数量+缺血后区域的小胶质细胞/巨噬细胞，诱导抗炎标记物的高表达，但未观察到明显的作用。此外，HT不影响脑血管参数（包括ADC和CBF）的恢复。总之，我们的数据表明，作为地中海饮食的单一成分，长期饮食干预HT会导致可能改善中风结局的分子变化。因此，我们支持使用地中海饮食作为中风后的多成分治疗方法。

关键词：羟甲基溶胶；TSPO；[18] DPA-714；多模态成像；神经炎症；短暂性中动脉闭塞。

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竞争利益：作者声明不存在竞争利益。

数字

图1
图1
研究设计。在30分钟tMCAo后，N=22只小鼠被随机分为对照组（绿色）或HT（红色）饮食组。在缺血后第1、3、7、14、21和30天进行MR研究[18F] 在缺血后第7、14、21和30天进行DPA-714 PET扫描。还使用四种行为测试对小鼠的运动和认知障碍进行了测试：开阔场地、握力测试、杆测试和30分钟tMCAo前后的旋转杆测试。在最后一次行为测试（第35天）后，所有动物都被杀死，并收集大脑体外分析。
图2
图2
使用T法纵向监测水肿体积2缺血性卒中后的w-MR成像。（A） 代表T2在缺血后第1天、第3天和第7天获得的对照组和HT-fed小鼠的w-MR图像。水肿体积（白色）通过基于图谱的阈值方法描述。（B） 从缺血后第3天开始，喂食对照组（绿色，n=8）和HT组（红色，n=8）的小鼠的水肿体积均减少。水肿体积无治疗效果。单个数据以毫米为单位绘制三使用双向RM ANOVA进行统计分析，然后使用Holm Sidak的事后检验进行多重比较(*对< 0.05, **对< 0.01, ***对< 0.005; *与。第3天#与第7天）。
图3
图3
中风后第1、3、7、14、21和30天通过FAIR-MRI对平均脑血流量进行纵向监测。在T上定义的梗死范围内评估CBF2缺血后第1天的w-MR图像反映了对照（绿色）和HT-fed（红色）小鼠对侧的ROI。（A） 对照组（上排）和HT-fed小鼠（下排）缺血后第1、3、7、14、21和30天的典型CBF图像以及相应的T2缺血后第1天的w-MR图像。CBF图显示两组在第一周内均出现低灌注梗死区域。在随后的时间点，两组的CBF均部分恢复。（B） 量化梗死区和对侧纹状体内的平均CBF对组织再灌注没有治疗作用。数值代表平均值±sd（每组n=8）。使用RM ANOVA进行统计分析，然后使用Holm Sidak的事后检验进行多重比较(#对< 0.05, ##对< 0.01, ###对< 0.005, #与。对侧）。
图4
图4
羟基热溶胶不会影响中风后的微观结构。在T上定义的梗死范围内评估表观弥散系数2缺血后第1天的w-MR图像和对照（绿色）和HT-fed（红色）小鼠的镜像参考ROI（对侧）。（A） 代表性扩散加权图像（最高b值为2400 s/mm2)以及每个实验组在缺血后第1、3、7、14、21和30天的相应ADC图。（B） 对照组（绿色）和HT-fed（红色）小鼠梗死区和对侧区ADC值的时间进程。RM方差分析表明时间的主要影响(对<0.001）和时间*区域(对<0.001），但不是治疗(对= 0.34). 对于两组，梗死半球的平均ADC值从缺血后第14天开始显著恢复。数值代表平均值±sd。控制：n=8，HT:n=8。使用RM ANOVA进行统计分析，然后使用Holm Sidak的事后检验进行多重比较(*第页<0.05, **第页<0.01, ***第页<0.005; *与。对侧#与。第1天&与。第3天和+与。第7天）。
图5
图5
HT饮食不会影响TSPO的表达[18F] 缺血性损伤后的DPA-714 PET成像。对老鼠进行扫描[18F] 缺血后第7、14、21和30天的DPA-714 PET评估梗死区（白圈）和对侧纹状体内TSPO的表达。每毫米注射剂量的百分比（%ID/mL）在这两个区域内进行了量化。（A） 代表性轴向联合注册[18F] 喂食对照（上排）或HT（下排）饮食的小鼠在30分钟tMCAo后的DPA-714-PET-CT图像2缺血后第1天w-infact（白色轮廓）。（B） 随着时间的推移，两组在梗死区或对侧纹状体内的摄取量相似。（C） 梗死与对侧的比率随着时间的推移没有差异，表明梗死半球与对侧相比存在持续的慢性神经炎症反应(对>0.05）。数值代表平均值±sd。控制：n=8，HT:n=8。采用双向RM方差分析进行统计分析。
图6
图6
在缺血后第35天，HT饮食诱导TSPO表达轻微增加。（A） 缺血后第35天，通过免疫组织化学方法从对照组和HT-fed小鼠的梗死区和对侧获得具有代表性的TSPO染色（白色刻度条：30µm，黑色刻度条：8µm）。两个实验组的免疫细胞和内皮细胞均显示TSPO免疫反应。HT饮食略微增加了TSPO相关的炎症水平（n=3/组，每只动物有3个视野）。（B） 缺血后第35天获得的脑蛋白提取物中TSPO的代表性western blot（n=6/组）。缺血后第35天，HT饮食并未改变梗死（I）和对侧（C）半球TSPO蛋白水平。值相对于GAPDH频带进行标准化。统计分析采用双向方差分析进行多重比较，然后采用Holm-Sidak的事后检验进行多重比较。数值表示平均值±sd(*第页<0.05, **第页<0.01, ***第页<0.005; *与。对侧#与。饮食）。
图7
图7
缺血后第35天，TSPO主要表达于梗死区内的小胶质细胞/巨噬细胞。缺血后第35天，TSPO与免疫细胞标记物（如Iba-1、GFAP和F4/80）的共定标突出了与TSPO表达无关的强烈微胶质增生。未发现GFAP或F4/80阳性细胞与TSPO共定位或少量共定位。细胞核用DAPI（蓝色）复染。白色比例尺：40µm。
图8
图8
缺血后第35天，HT增加梗死区内Iba-1阳性细胞数量。（A） tMCAo后35天，梗死区内对照组（上排）和HT-fed（下排）小鼠大脑和对侧大脑中Iba-1的代表性免疫组化。与对照小鼠大脑（分支形状）相比，缺血损伤区内的Iba-1阳性细胞在HT-fed小鼠的大脑中显示出变形虫形态（黑色标尺：50µm，白色标尺：9µm）。（B） Iba-1染色面积百分比的量化显示，与对照组（对照组）相比，HT-fed小鼠（红色）梗死区内Iba-1阳性面积增加，表明HT对Iba-1表达阳性细胞的免疫调节作用（n=4/组，每个区域有3个视野）。（C） 大多数Iba-1阳性细胞共同表达CD163，这是一种抗炎标记物（红色标尺：10µm）。（D） 基因表达证实了免疫荧光数据，并表明在缺血后第35天接受HT治疗后，抗炎标记物的表达有增加的趋势。使用双向RM ANOVA进行统计分析，然后使用Holm Sidak的事后检验进行多重比较(*第页<0.05, **第页<0.01, ***第页<0.005, *与。对侧#与。饮食）。
图9
图9
羟乙基溶胶不能改善运动。运动距离[cm]、速度[cm/s]、频率和持续时间[s]作为运动和焦虑指数进行评估。总的来说，没有观察到饮食对运动活动和旷野评估的焦虑水平的影响。与基线相比，在缺血后第30天，对照组小鼠在中央区的时间显著减少，而在HT-fed组小鼠中没有观察到差异。数值代表平均值±sd。控制：n=8，HT:n=8。使用双向RM ANOVA进行统计分析，然后使用Holm Sidak的事后检验进行多重比较(*第页<0.05, **第页<0.01, ***第页<0.005).
图10
图10
羟乙基溶胶可改善缺血后前肢的力量恢复。（A） 握力测试显示，HT饮食改善了前肢力量，从而在缺血后第14天恢复(对= 0.031). 在对照小鼠中，中风后14天握力下降，而在HT喂养的小鼠中没有观察到差异(对= 0.031). （B） 然而，随着时间的推移，在肢体总力量方面没有观察到任何差异。数值代表平均值±标准差。对照：n=8，HT：n=8。使用双向RM ANOVA进行统计分析，然后使用Holm Sidak的事后检验进行多重比较(*第页<0.05).
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