Enabling hyperpolarized (129) Xe MR spectroscopy and imaging of pulmonary gas transfer to the red blood cells in transgenic mice expressing human hemoglobin.
Enabling hyperpolarized (129) Xe MR spectroscopy and imaging of pulmonary gas transfer to the red blood cells in transgenic mice expressing human hemoglobin.
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DOI：
10.1002/mrm.24915
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发表时间：
2013-11
影响因子：
3.3
通讯作者：
Driehuys, Bastiaan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Freeman, Matthew S.;Cleveland, Zackary I.;Qi, Yi;Driehuys, Bastiaan
关键词：
肺泡中的超极化（HP）129氚气体可以与溶解在人类的肺屏障组织（血浆和实质）和红细胞（RBC）中的129氚分开检测，从而允许该同位素探测受损的气体摄取。不幸的是，小鼠，这是肺部疾病模型的青睐，不显示一个独特的红细胞共振，从而限制了临床前效用的129 TMR。在这里，我们克服了这个限制，使用市售的转基因小鼠株，专门表达人类血红蛋白。在野生型（C57 BL/6）和转基因小鼠中进行了动态HP 129 MR光谱和气态和溶解的129的3D径向MRI。与野生型动物不同，转基因小鼠在198和217 ppm处显示出两个溶解的129 NMR峰，分别对应于屏障组织和RBC中溶解的129 NMR峰。此外，来自这些共振的信号可以使用狄克逊技术的1点变体单独成像。现在可以使用HP 129 MR波谱和成像来检查小鼠RBC的肺气体摄取的动力学和空间分布。当与通气成像相结合时，这种能力将使各种肺部疾病中受损气体交换的转化“小鼠到人”研究成为可能。
Hyperpolarized (HP) 129Xe gas in the alveoli can be detected separately from 129Xe dissolved in pulmonary barrier tissues (blood plasma and parenchyma) and red blood cells (RBCs) of humans, allowing this isotope to probe impaired gas uptake. Unfortunately, mice, which are favored as lung disease models, do not display a unique RBC resonance, thus limiting the preclinical utility of 129Xe MR. Here we overcome this limitation using a commercially available strain of transgenic mice that exclusively expresses human hemoglobin. Dynamic HP 129Xe MR spectroscopy, and 3D radial MRI of gaseous and dissolved 129Xe were performed in both wild type (C57BL/6) and transgenic mice. Unlike wild type animals, transgenic mice displayed two dissolved 129Xe NMR peaks at 198 and 217 ppm, corresponding to 129Xe dissolved in barrier tissues and RBCs, respectively. Moreover, signal from these resonances could be imaged separately, using a 1-point variant of the Dixon technique. It is now possible to examine the dynamics and spatial distribution of pulmonary gas uptake by the RBCs of mice using HP 129Xe MR spectroscopy and imaging. When combined with ventilation imaging, this ability will enable translational “mouse-to-human” studies of impaired gas exchange in a variety of pulmonary diseases.
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