Magnetresonanztomographische, histologische und fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen zur Lokalisation von atheroskleroseaffinen MRT-Kontrastmitteln in Plaques von WHHL-Kaninchen

Abstract

Atherosklerose ist die Haupttodesursache in der westlichen Welt. Es gibt bis heute kein bildgebendes, nicht-invasives Verfahren, welches in der Lage ist, nicht stenosierende, aber dennoch sehr gefährliche, sich zu sogenannten "vulnerablen" oder "prone to rupture" entwickelnde Plaques zu detektieren. Es ist gelungen zwei chemisch unterschiedliche, gadoliniumhaltige Modell- Substanzen zu entwickeln, die durch Anreicherung in der Läsion in der Lage sind, atherosklerotische Läsionen im MRT diagnostisch darzustellen. Zielsetzung der vorliegenden Untersuchungen war es, in einer ersten Versuchsreihe die Anreicherung dieser MR-Kontrastmittel innerhalb atheromatöser Plaques von WHHL-Kaninchen in vivo mittels MRT und Fluoreszenzmikroskopie zu zeigen und deren genaue Lokalisation anschließend histologisch anhand immunhistochemisch und histologisch charakterisierter Serienschnitte zu bestimmen. Beide Kontrastmittel wurden vergleichend zu zwei Zeitpunkten p.i. untersucht. In einer zweiten Versuchsreihe wurde zur Etablierung eines In-vitro-Modells das Verhalten dieser MRT-Kontrastmittel an isolierten Gefäßringen untersucht, um in Zukunft die KM möglichst an humanem Material testen zu können. In den Untersuchungen zu Versuch 1 reicherten sich beide Kontrastmittel innerhalb der atherosklerotischen Läsionen jedes Entwicklungsstadiums an, als genaue Lokalisation zeichnete sich die lipidhaltige und zellarme Plaquematrix ab, Gadophrin-2 zeigte zudem häufig eine Kolokalisation mit MPS-reichen Plaquebestandteilen. In den In-vitro- Untersuchungen (Versuch 2) zeigte Gadophrin-2 histologisch ein den In-vivo- Versuchen sehr ähnliches Verteilungsmuster. Gadofluorine-M war hingegen nicht in der Lage, sich innerhalb der untersuchten Zeitpunkte annähernd in der Plaque anzureichern, es war vielmehr nur als schmaler, subendothelialer Saum identifizierbar. Ein drittes aus ultrakleinen Eisenoxidpartikeln (USPIO) bestehendes Kontrastmittel ist dafür bekannt, sich in vivo nur mittels Monozyten in der Läsion anzureichern. Im In-vitro-Versuch gelang deshalb im Gegensatz zu den gadoliniumhaltigen Kontrastmitteln keine Anreicherung dieses Kontrastmittels in Plaques.

Atherosclerosis, leading to stroke and coronary artery disease, is a major cause of morbidity and mortality in the Western world. In the early stages atherosclerotic plaques are invisible with luminographic techniques, because they develop without narrowing the arterial lumen. Therefore all luminographic techniques, conventional X-ray angiographie as well as magnetic resonance (MR) or computed tomography (CT) angiographie, frequently underestimate the true burden of atherosclerosis and are not able to predict sites of subsequent clinical events. It is well etablished that the risk of an acute cardiologic event mediated by plaque rupture is predicated upon the composition of atherosclerotic plaque rather than the degree of luminal narrowing. Plaques with a large necrotic lipid core and a thin fibrous cap must be considered vulnerable and are associated with a high risk of plaque rupture. However, not all vulnerable plaques must to yield to cardiovascular events. A contrast agent that selectively enhances atherosclerotic plaque or plaque compounds could clearly improve the non-invasive detection and/or characterization of atherosclerotic lesions and would be of a great clinical interest. In the present examination two Gd-based MRI contrast agents (model compounds) from the Schering AG Berlin were investigated on the basis of a WHHL rabbit atherosclerosis model. For this purpose, the model-compounds were histologically detected in immunhistochemical and histochemical characterized plaques by fluorescence microscopy. In the MRI examination the compounds were able to raise the signal intensity in the rabbit aorta. The atherosclerotic changes in arterial wall were validated with help of histological examination after imaging. Both compounds enrich in the extracellular, lipid-rich, collagen-rich, edemateus and acellular plaquematrix. The cells from the MPS are not involved in contrast agent enrichement in the plaque. The target of the contrast agents seems to be the acellular, fibrous, fatty and necrotic core, which plays an important role in vulnerabilty of plaques. In addition the optimal time for MR-examination after application of the contrast agent could be identified. In a second study the mechanism of contrast agent enrichment was examined wih atherosclerotic aortic sections from WHHL-rabbits in vitro. This should help to develop a new in vitro model for examinations of human atherosclerotic material. Gadophrin-2 was able to enrich qualitative and quantitative likewise the in vivo studies after 5 minutes inkubation. Not so Gadofluorine-M: It enriched just behind the endothelial layer. A third contrast agent, ultrasmall superparamagnetic oxids (USPIOs), did not enrich anywhere. In vivo USPIOs are known to migrate with help of monocytes per phagocytosis in the blood into the plaque.