In-vivo-Messung von entzündlichen Prozessen im Darm von Insektenlarven (Manduca sexta) mittels 19F-Magnetresonanztomographie

Zielsetzung Säugetiermodellorganismen sind zunehmend ethischen Einschränkungen unterworfen (3R-Prinzip). Daher haben wir die Insektenlarve von Manduca sexta als neuen alternativen Modellorganismus für den 19F-basierten Nachweis von Entzündungen in der Magnetresonanztomographie etabliert.

Material und Methoden Wir nutzten eine bakteriell induzierte Darmentzündung als Positivkontrolle, um die Durchführbarkeit der 19F-Magnetresonanztomographie in Insekten unter Verwendung von Nanoemulsionen von Perfluorkohlenstoffen (PFCs) bei 9,4 T zu demonstrieren.

Ergebnisse Die gleichzeitige Aufnahme von morphologisch übereinstimmenden Fluor- (19F) und Protonenbildern (1H) ermöglichte eine anatomische Lokalisierung der PFCs nach der Injektion im vorderen und hinteren Mitteldarmbereich der Insektenlarven. Eine anschließende Ex-vivo-Untersuchung des Mitteldarms der Insekten bestätigte entzündliche Läsionen in der vorderen und hinteren Mitteldarmregion mit starken Melanisierungen. In unabhängigen Experimenten mit Rhodamin-markierten PFCs konnten wir Plasmatozyten und Granulozyten, die beiden Hauptfraktionen der Hämozyten von Manduca sexta ("Weiße Blutkörperchen" von Insekten), als Senke für injizierte PFC-Nanopartikel bestimmen. Darüber hinaus zeigten Plasmatozyten und Granulozyten eine signifikante prozentuale Veränderung im Vergleich zu nicht entzündeten Kontrolltieren, was den Entzündungsstatus der Positivkontrolle bestätigt.

Schlussfolgerungen Da die angeborene Immunität zwischen Insekten und Säugetieren in hohem Maße konserviert ist, eignen sich Insektenlarven als alternative 3R-kompatible In-vivo-Tiermodelle für das Screening neuer Kontrastmittel, Protokolle und Bildgebungsmodalitäten. Außerdem könnte diese Bildgebungsplattform den subletalen Nachweis von Entzündungen bei Insekten als überzeugendes neues Instrument in der Ökotoxikologie ermöglichen.

Publication History

Article published online:
12 April 2024