Near-infrared fluorescence imaging of inflammation in stroke

Abstract

Brain inflammation is a hallmark of cerebral ischemia, where it has been implicated in tissue damage as well as in repair. Imaging technologies that specifically visualize these processes are highly desirable. In this PhD thesis, the feasibility of planar near-infrared fluorescence (NIRF) imaging to visualize inflammation in a mouse model of focal cerebral ischemia (middle cerebral artery occlusion, MCAO) was explored. First, the feasibility of NIRF to visualize fluorochromes in the brain of mice was evaluated using an in-vivo phantom. Secondly, the use of NIRF-labeled bovine serum albumin for the detection of blood-brain barrier permeability after MCAO was tested. Thirdly, it was investigated whether the inflammatory receptor CD40 can be specifically visualized in mice after MCAO using a fluorescent monoclonal antibody.

Entzündungsprozesse spielen eine wesentliche Rolle in der Pathophysiologie des ischämischen Schlaganfalls. Sie sind sowohl an der Entstehung des Schadens als auch an der Regeneration beteiligt. Bildgebende Verfahren, die diese Prozesse nichtinvasiv darstellen können, wären von großer Bedeutung für die Diagnose (Schwere und Stadium) der Inflammation nach Schlaganfall, für die Entwicklung von spezifischen Therapieansätzen, die Stratifizierung von Patienten und die Beurteilung des Behandlungserfolges von inflammation-modulierender Intervention. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich inflammatorische Prozesse nach zerebraler Ischämie in der Maus (Modell der middle cerebral artery occlusion, MCAO) mittels nichtinvasiver Nahinfrarotfluoreszenz (NIRF) Bildgebung darstellen lassen. Dazu wurde zuerst ein in-vivo Phantom entwickelt und zur Charakterisierung der NIRF Bildgebung am Maushirn eingesetzt. Zweitens wurde der Einsatz von fluoreszenzmarkiertem bovinem Serumalbumin zur Detektion der Blut-Hirn-Schrankenstörung nach MCAO mit NIRF Bildegebung getestet. Drittens wurde untersucht, ob der CD40 Rezeptor nach MCAO mit einem fluoreszenz-markiertem Antikörper und NIRF Bildgebung spezifisch dargestellt werden kann.