Ein präklinisches Mausmodell zur Früherkennung strahleninduzierter Hirnschäden mittels Magnetresonanztomographie und Verhaltenstests für Lernen und Gedächtnis: mit Anwendungen für die Bewertung möglicher Wirkstoffe und Therapien für die Stammzellbildgebung.

Stammzelltherapien werden für strahlentherapieinduzierte Hirnverletzungen (RIBI) entwickelt. Die Magnetresonanztomographie (MRT) bietet Vorteile für die Bildgebung transplantierter Stammzellen. Allerdings nutzen die meisten MRT-Zellverfolgungstechniken superparamagnetische Eisenoxidpartikel (SPIOs), die schwer von Blutungen zu unterscheiden sind. In aktuellen präklinischen RIBI-Modellen treten Blutungen gleichzeitig mit anderen Verletzungsmarkern auf. Dies erschwert die Bewertung der Rekrutierung transplantierter SPIO-markierter Stammzellen an Verletzungsstellen. Hier haben wir ein RIBI-Modell entwickelt, dessen frühe Verletzungsmarker eine Funktionsstörung des Hippocampus widerspiegeln und nichtinvasiv mit MRT und Verhaltenstests erkannt werden können. Läsionen wurden durch subhemisphärische Bestrahlung von Maus-Hippocampi mit einzelnen Röntgenstrahlen von 80 Gy erzeugt. Die Bildung von Läsionen wurde mit anatomischer und kontrastmittelverstärkter MRT überwacht und Veränderungen im Gedächtnis und Lernen wurden mit Angstkonditionierungstests bewertet. Frühe Verletzungsmarker wurden 2 Wochen nach der Bestrahlung festgestellt. Dazu gehörte eine Erhöhung der Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke, die durch eine 92 ± 20 %ige Kontrastverstärkung der bestrahlten im Vergleich zu den nicht bestrahlten Gehirnhälften innerhalb von 15 Minuten nach der Verabreichung eines MRT-Kontrastmittels nachgewiesen wurde. Es wurde auch eine Veränderung im Kurzzeitgedächtnis festgestellt, was sich in einer Verringerung der während des Kurzzeitgedächtnis-Kontexttests zu diesem Zeitpunkt gemessenen Einfrierzeit um 40.88 ± 5.03 % im Vergleich zu der Zeit vor der Bestrahlung zeigte. Zu diesem Zeitpunkt wanderten SPIO-markierte Stammzellen, die kontralateral zur Läsion transplantiert wurden, in Richtung der Läsion. Bis zu 10 Wochen nach der Bestrahlung wurde keine Blutung festgestellt. Dieses Modell kann zur kurzfristigen Evaluierung von SPIO-basierten Stammzell-Tracking-Mitteln verwendet werden.

Ngen EJ, Wang L, Gandhi N, Kato Y, Armor M, Zhu W, Wong J, Gabrielson KL, Artemov D.

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