Применение диффузионно-взвешенного множественного боли ASL к мышиной модели африканского трипаносомоза человека

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8684 (2023) Цитировать эту статью

186 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Африканский трипаносомоз человека (HAT) — паразитарное заболевание, возникшее в странах Африки к югу от Сахары. Информация об изменениях гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) при этой инфекции ограничена. Это исследование является первым, в котором применяется диффузионно-взвешенный ASL (DWASL) для изучения изменений в нарушении ГЭБ. Никаких существенных изменений в водном обмене через ГЭБ во время инфекции не было обнаружено, даже когда потеря целостности барьера наблюдалась с помощью МРТ с контрастным усилением (Gd-DTPA) на поздней стадии заболевания. Кроме того, при использовании множественной боли ASL (mbASL) в ходе инфекции были обнаружены изменения мозгового кровотока (CBF). В целом, это исследование подчеркивает необходимость дальнейшего изучения ГЭБ во время инфекции HAT, чтобы понять сложные механизмы, лежащие в основе нарушений.

Африканский трипаносомоз человека (HAT), также известный как сонная болезнь, представляет собой паразитарное заболевание, возникшее в странах Африки к югу от Сахары. Заболевание вызывается заражением простейшими паразитами Trypanosoma brucei gambiense (T. b. gambiense) или Trypanosoma brucei rhodesiense (T. b. rhodesiense), которые передаются через укусы мухи цеце1. Оба штамма заболевания могут быть смертельными, если их не диагностировать и не лечить химиотерапией. Большинство случаев ГАТ, примерно 97%, происходят от T. b. gambiense, а остальные 3% вызваны T. b. Родезийское. Т. б. gambiense встречается главным образом в Западной Африке и может сохраняться в течение нескольких лет до смерти, тогда как T. b. rhodesiense — острая инфекция, обнаруженная в Восточной Африке, продолжающаяся от нескольких недель до месяцев2. После заражения заболевание можно разделить на две стадии: раннюю, или гемолимфатическую, и позднюю, или энцефалитную стадию. На ранней стадии паразит размножается в крови, лимфатических узлах и основных органах, таких как селезенка, почки и печень. Поздняя стадия наступает, когда паразит преодолел гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и обосновался в центральной нервной системе (ЦНС).

Гематоэнцефалический барьер играет решающую роль в центральной нервной системе (ЦНС), поддерживая гомеостаз мозга и регулируя обмен между кровью и мозгом3. Способ проникновения паразитов в ЦНС в настоящее время до конца не изучен, но известно, что во время заражения трипаносомы присутствуют в мозге4. Исследования изучали связь между трипаносомами в мозге и нарушением барьерных функций5,6, но никакой корреляции обнаружено не было. Исследование Philip et al.6 показало усиление нарушения ГЭБ в локализованных областях с использованием флуоресцентного красителя на поздних стадиях инфекции, но присутствие трипаносом не коррелировало с этими областями. Другое исследование Муленги и др.7 также показало сложную взаимосвязь между ГЭБ и трипаносомами. В крысиной модели HAT окрашивание окклюдином и ZO-1 не показало повреждения целостности плотных соединений, но в мозге были обнаружены трипаносомы.

Нейровоспалительная реакция возникает, когда заболевание переходит на позднюю стадию, когда присутствуют воспалительные клетки, включая макрофаги, лимфоциты и плазматические клетки. Эти клетки инфильтрируют мозговые оболочки с дальнейшим воспалением паренхиматозных сосудов и, наконец, энцефалитом. Кроме того, происходит активация астроцитов и клеток микроглии. Астроциты, которые обеспечивают поддержку эндотелиальных клеток, помогают облегчить проникновение воды в мозг благодаря каналам AQP4 на концевых ножках астроцитов. Было обнаружено, что эти белки играют важную роль в проникновении воды в ткани мозга8,9.

Нарушение ГЭБ обнаруживается при многих серьезных неврологических заболеваниях, включая инсульт, рак, болезнь Альцгеймера и рассеянный склероз. В настоящее время золотым стандартом для визуализации нарушений ГЭБ in vivo является магнитно-резонансная томография с контрастным усилением (МРТ). С помощью внутривенной инъекции контрастного вещества, обычно на основе гадолиния (Gd-DPTA), нарушение ГЭБ можно исследовать с помощью серии T1-взвешенных изображений. Контрастное вещество не может проникнуть через неповрежденный ГЭБ, но может проникнуть через поврежденный барьер, что приводит к гиперинтенсивному сигналу на Т1-взвешенных изображениях. CE-МРТ может использоваться для обнаружения умеренных и тяжелых изменений целостности барьера, но ему не хватает чувствительности для выявления тонких изменений, например, как это наблюдалось в исследованиях деменции, острого инсульта и инвазии глиомы10,11,12. Кроме того, недавние исследования сообщили о проблемах отложения гадолиния в организме13,14,15, что поднимает вопросы о продолжении клинического использования экзогенных контрастных веществ. Предыдущие исследования изучали изменения ГЭБ у мышей, инфицированных HAT, с помощью CE-MRI16. Роджерс и др. обнаружили значительную разницу в усилении сигнала с 14-го дня после заражения. Более того, усиление этого сигнала увеличивалось на 21-й и 28-й день после заражения5, что указывает на дальнейшее ухудшение барьера по мере прогрессирования заболевания от ранней стадии к поздней.