Atherosklerose ist eine entzündliche Erkrankung der arteriellen Gefäße und ist unter anderem charakterisiert durch strukturelle Veränderung der Gefäßwand und die Bildung von atherosklerotischen Plaques. Die innere Gefäßwand (Intima) der arteriellen Blutgefäße ist der Ort, an dem die Gefäßveränderungen auftreten. Im Rahmen dessen sind erhöhte Gefäßwandpermeabilität und proinflammatorische Makrophagen wesentliche Schlüsselprozesse. Mittels der Magnetresonanztomographie (MRT) als nichtinvasivem bildgebenden Verfahren und spezifischen molekularen Kontrastmitteln ist es möglich, die pathologischen Veränderungen bereits in frühen Stadien der Atherosklerose zu detektieren. Die simultane Anwendung von Gadofosveset Trisodium sowie Ferumoxytol wurde zur Untersuchung der endothelialen Permeabilität und Entzündungsprozesse erprobt. Dabei wurden männliche ApolipoproteinE-defiziente Mäuse über zwei bzw. vier Monate mit einer Hochfettdiät (HFD) gefüttert. Außerdem wurde eine 4-Monatsgruppe mit Pravastatin behandelt, um eine Therapiewirksamkeit darstellen zu können. Als Kontrollgruppe wurden C57BL/6J-Mäuse ohne Hochfettdiät gehalten. Nach erfolgter Standzeit wurden T1- und T2*-gewichtete MRT-Scans innerhalb einer Sitzung vor und nach der Verabreichung von Gadofosveset Trisodium und Ferumoxytol durchgeführt. Anschließend wurden verschiedene ex-vivo Methoden zur Korrelation mit den gewonnen MRT-Daten angewendet. Mit fortschreitender Atherosklerose nahmen die T1-gewichtete Signalverstärkung, die T2*-Signalauslöschung, der Gehalt an Albumin, die Makrophagenbelastung, der Eisengehalt im Plaque zu. Es konnte kein signifikanter Einfluss von Ferumoxytol auf die T1-gewichtete MRT-Bildgebung festgestellt werden. Die Tiere unter Pravastatinbehandlung zeigten eine verringerte Anzahl von Makrophagen und weniger Albumininflux. Die Ergebnisse der Studie haben gezeigt, dass eine simultane Anwendung von Ferumoxytol und Gadofosveset Trisodium innerhalb einer MRT-Sitzung eine detaillierte Visualisierung verschiedener pathologischer Veränderungen bereits in frühen Stadien der Atherosklerose ermöglichen können. Eine Beeinträchtigung der T1-gewichteten Bildgebung durch das Ferumoxytol konnte ausgeschlossen werden. Die angewandte simultane MRT-Bildgebung stellt eine erfolgsversprechende Methode dar, um eine lokal erhöhte Permeabilität der arteriellen Gefäßwand und Entzündungsherde in einer einzigen Sitzung zu erfassen. Für die Zukunft ergibt sich daraus eine aussichtsreiche Möglichkeit, die Diagnostik und das Monitoring von Therapieeffekten zu verbessern.
Atherosclerosis is an inflammatory disease of arterial vessels characterized by structural changes of the vessel wall and the formation of atherosclerotic plaques. The remodeling processes take place in the intima part of the vessel wall. In this context increased endo-thelial permeability as well as infiltrating macrophages play an essential role as biomarkers for inflammatory processes and structural changes in the vessel wall. Magnetic resonance imaging (MRI) as a non-invasive imaging modality and the use of specific contrast agents are effective tools to detect pathological changes in early stages of atherosclerosis. In my study, I investigated the feasibility of the simultaneous use of a serum albumin-specific gadolinum-based contrast agent (gadofosveset) and the superparamagnetic iron oxide-containing contrast agent (ferumoxytol) to detect endothelial permeability and inflammatory processes in a single MRI scan. Eight-week-old homozygous apolipo-protein E-deficient (ApoE- /-) male mice were fed a high-fat diet (HFD) for two and four months, respectively. In addition, a 4-month group was treated with pravastatin to visually detect possible treatment efficacy. As a control group, C57BL/6J mice were used. After two or four months, T1- and T2*-weighted MRI scans were performed before and after administration of gadofosveset and ferumoxytol. Subsequently, various ex vivo methods were performed for sample analysis and correlation with the obtained MRI data. As atherosclerosis progressed, gadolinium-based T1-weighted signal enhancement increased. A significant correlation was observed between contrast-to-noise ratio (CNR) after gadofosveset administration and albumin-specific immunofluorescence. Signal loss in T2*-weighted MRI, based on ferumoxytol accumulation in macrophages, correlated significantly with Perls´ Prussion blue staining and increased with advanced plaque development. Animals on pravastatin treatment showed a decreased number of macrophages and less albumin influx into the lesion compared with the 4-month HFD group. A signifi-cant effect of ferumoxytol could not be detected on T1-weighted MRI imaging with gadofosveset. The results of this study have shown that simultaneous application of two target-specific contrast agents, namely ferumoxytol and gadofosveset, within one MRI session can allow detailed visualization of various pathological changes in early stages of atherosclerosis. An impairment of T1-weighted imaging by ferumoxytol could not be detected. For these reasons, the multi-target MRI imaging represents a promising method to detect locally increased permeability of the arterial vessel wall and inflammation foci in a single session. For the future, this offers a promising opportunity to improve the diag-nosis and monitoring of therapeutic effects in patients suffering from atherosclerosis.
