인간 아프리카 트리파노소마증의 쥐 모델에 확산 가중 다중 볼리 ASL 적용

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8684(2023) 이 기사 인용

186 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

인간 아프리카 트리파노소마증(HAT)은 사하라 이남 아프리카에서 발생하는 기생충 질병입니다. 이 감염 동안 혈액 뇌 장벽(BBB)의 변화에 대한 정보는 제한적입니다. 이 연구는 BBB 손상의 변화를 조사하기 위해 DWASL(확산 가중 ASL)을 적용한 최초의 연구입니다. 질병의 말기 단계에서 조영 강화 MRI(Gd-DTPA)를 사용하여 장벽 무결성의 손실이 관찰된 경우에도 감염 중에 BBB를 통한 물 교환의 중요한 변화는 발견되지 않았습니다. 또한, 다중 볼리 ASL(mbASL)을 사용하여 감염 과정에서 뇌혈류(CBF)의 변화가 발견되었습니다. 전반적으로, 이 연구는 손상 뒤에 숨은 복잡한 메커니즘을 이해하기 위해 HAT 감염 중 BBB에 대한 추가 연구가 필요함을 강조합니다.

수면병으로도 알려진 인간 아프리카 트리파노소마증(HAT)은 사하라 이남 아프리카에서 발생하는 기생충 질병입니다. 이 질병은 체체파리1에 물려 전파되는 원생동물 기생충인 Trypanosoma brucei gambiense(T. b. gambiense) 또는 Trypanosoma brucei rhodesiense(T. b. rhodesiense)에 의한 감염으로 인해 발생합니다. 이 두 가지 질병 모두 화학요법으로 진단 및 치료하지 않으면 치명적일 수 있습니다. HAT 사례의 대부분(약 97%)은 T에서 유래합니다. b. gambiense, 나머지 3%는 T. b. 로디엔스. T.b. gambiense는 주로 서아프리카에서 발견되며 사망 전 수년 동안 지속될 수 있는 반면, T. b. 로데시엔스는 동아프리카에서 발견되는 급성 감염으로 몇 주에서 몇 달 동안 지속됩니다2. 이 질병은 감염 후 두 단계, 즉 초기 또는 혈액림프 단계와 후기 또는 뇌염 단계로 분류될 수 있습니다. 초기 단계에서 기생충은 혈액, 림프절 및 비장, 신장, 간과 같은 주요 기관에서 증식합니다. 후기 단계는 기생충이 혈액 뇌 장벽(BBB)을 통과하여 중추 신경계(CNS)에 정착할 때 발생합니다.

혈액뇌장벽은 뇌의 항상성을 유지하고 혈액과 뇌 사이의 교환을 조절함으로써 중추신경계(CNS)에서 중요한 역할을 합니다3. 기생충이 중추신경계에 침투하는 방법은 현재 완전히 밝혀지지 않았지만, 감염 시 뇌에 트리파노솜이 존재하는 것으로 알려져 있습니다4. 연구에서는 뇌의 트리파노솜과 장벽 손상 사이의 관계를 조사했지만5,6 상관관계는 발견되지 않았습니다. Philip 등의 연구에 따르면 감염 말기 단계에서 형광 염료를 사용하여 국소 부위에서 BBB 손상이 증가하는 것으로 나타났습니다. 그러나 트리파노솜의 존재는 이러한 부위와 상관관계가 없었습니다. Mulenga et al.7의 또 다른 연구는 BBB와 트리파노솜 사이의 복잡한 관계를 추가로 보여주었습니다. HAT의 쥐 모델에서, occludin과 ZO-1 염색은 단단한 접합의 완전성에 손상이 없음을 암시했지만, 트리파노솜은 뇌에서 검출되었습니다.

질병이 대식세포, 림프구, 형질세포를 포함한 염증 세포가 존재하는 말기에 접어들면 신경염증 반응이 나타납니다. 이 세포는 수막에 침투하여 실질 혈관의 추가 염증을 일으키고 최종적으로 뇌염을 일으킵니다. 또한, 성상교세포와 소교세포가 활성화됩니다. 내피 세포를 지원하는 성상교세포는 성상교세포 말단의 AQP4 채널로 인해 물이 뇌로 통과하는 것을 촉진합니다. 이 단백질은 물이 뇌 조직으로 이동하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다8,9.

BBB의 손상은 뇌졸중, 암, 알츠하이머병, 다발성 경화증을 포함한 많은 주요 신경 질환에서 발견됩니다. 생체 내에서 BBB 손상을 영상화하기 위한 현재의 최적 표준은 조영증강 자기공명영상(CE-MRI)입니다. 일반적으로 가돌리늄(Gd-DPTA) 기반 조영제를 정맥 주사하면 일련의 T1 강조 이미지를 사용하여 BBB 손상을 검사할 수 있습니다. 조영제는 손상되지 않은 BBB를 통과할 수 없지만 손상된 장벽을 통과하여 T1 가중치 영상에 고강도 신호를 생성할 수 있습니다. CE-MRI는 장벽 무결성의 중등도에서 심각한 변화를 감지하는 데 사용할 수 있지만 치매, 급성 뇌졸중 및 신경교종 침범에 대한 연구에서 볼 수 있듯이 미묘한 변화를 감지하는 감도가 부족합니다10,11,12. 또한, 최근 연구에서는 체내 가돌리늄 침착 문제가 보고되었으며13,14,15 이는 외인성 조영제의 지속적인 임상 사용에 대한 의문을 제기합니다. 이전 연구에서는 CE-MRI16을 사용하여 HAT에 감염된 쥐의 BBB 변화를 조사했습니다. Rodgerset al. 감염 후 14일째부터 신호 강화에 상당한 차이가 있음을 발견했습니다. 더욱이, 이 신호 강화는 감염 후 21일과 28일에 증가했는데, 이는 질병이 초기에서 후기 단계로 진행됨에 따라 장벽이 더욱 악화되었음을 나타냅니다.

0.05). Figure 2 demonstrates the difference in CBF values at each infection point. A non-significant decrease was seen after infection when compared to all infection time points. An increase in CBF was seen at day 28 (220 ± 63 mL/100 g/min) which was significantly different to days 7, 14 and 21 post infection (135 ± 5, 121 ± 33, 145 ± 44 mL/100 g/min respectively) (p < 0.05). These changes were seen in both the cortex and over the full brain./p> 0.05)./p> 0.05). A value of 7.9 × 10–4 mm2/s for Dtis was found for mice in the uninfected group, with values for Dtis = 7.1, 7.2, 7.0 and 6.8 × 10–4 mm2/s across the infection time points. There was no significant difference between these values. The intravascular component Dcap was found to be 100 × larger than that of the tissue component, with Dcap = 3.5 × 10–2 mm2/s for the uninfected group, and Dcap = 3.8, 2.4, 2.0 and 2.3 × 10–2 mm2/s at days 7, 14, 21 and 28, respectively. Further comparison was made by using pseudo-permeability maps (Fig. 1c), with a ratio taken of each image at b = 0 and 75 s/mm2. A pseudo-permeability value of 0.73 ± 0.03 was found for the uninfected group in the full brain. No significant difference in pseudo-permeability was found between any of the groups, with the values ranging from 0.69–0.73. Similar results were found for the cortex region, with a range of 0.71 to 0.76. Values for the fitting values and diffusion coefficients can be seen in Table 2./p>