Demonstration of angiogenesis and the effect on an antiangiogenetic therapy with ^99mTc labeled erythrocytes

Summary

Aim: To evaluate, whether scintigraphic studies with radiolabeled erythrocytes may be used to demonstrate the formation of new vessels during angiogenesis and if an effect on antiangiogenetic therapy could be detected. Methods: As an angiogenesis model we used the ingrowth of blood vessels in matrigel, subcutaneously injected into mice. In order to measure the relative blood volume in the matrigel non-invasively, mouse erythrocytes were labeled with Technetium-99m DTPA. The amount of activity in the matrigel was measured 30 minutes after injection of the radiolabeled erythrocytes with a gammacamera (in-vivo) and a gammacounter (ex-vivo). These results were correlated with the concentration of hemoglobin in the matrigel and the immunhistochemically evaluated density of blood vessels. The influence of the angiogenesis stimulating growth factor (bFGF) and the antiangiogenetic effect of the cyclooxigenase type 2 inhibitor (COX-2) NS398 were tested. Results: There was a close correlation between the activity concentration in the matrigel and the hemoglobin content. Treatment with bFGF significantly increased the activity concentration from 1.74% ± ID/g to 4.06% ± 0.36 (p < 0.01), whereas treatment with NS398 significantly inhibited tracer uptake from 2.83% ID/g ± 0.33 to 0.87% ID/g ± 0.12 (p < 0.01). Conclusion: These results demonstrate the feasibility of using ^99mTc labelled erythrocytes for scintigraphic imaging to assess the effects of angiogenesis stimulating and inhibiting interventions noninvasively.

Zusammenfassung

Ziel: In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob radioaktiv markierte autologe Erythrozyten mittels Szintigraphie eingesetzt werden können, die Gefäßneubildung im Rahmen der Angiogenese darzustellen und den Effekt einer antiangiogenetischen Therapie nachzuweisen. Methodik: Als Angiogenese Modell wurde die Gefäßeinsprossung in subkutan bei Mäusen implantiertes Matrigel eingesetzt. Mauserythrozyten wurden mit Technetium-99m DTPA markiert und die Aktivität im Matrigel 30 Minuten nach Injektion der radioaktiv markierten Erythrozyten mit Hilfe einer Gammakamera in vivo sowie eines Gammacounters ex vivo bestimmt. Die Ergebnisse wurden mit der Hämoglobinkonzentration im Matrigel sowie der immunhistochemisch bestimmten Gefäßdichte korreliert. Der Einfluss des Angiogenese stimulierenden Wachstumsfaktors bFGF (basic fibroblast growth factor) und die Darstellbarkeit des antiangiogenetischen Effekts eines Zyklooxygenase-Typ-2(COX-2)- Inhibitors wurden untersucht. Eine Untersuchungsgruppe erhielt das alleinige, eine mit bFGF versetztes Matrigel und die dritte neben dem bFGF zusätzlich den selektiven COX- 2-Inhibitor NS398. Ergebnisse: Es ergab sich eine enge Korrelation zwischen der Aktivität im Matrigel und dem Hämoglobinwert. (r2 > 0.9 für die Korrelation zwischen Hämoglobingehalt und Radioaktivitätsaufname). Stimulation mit bFGF erhöhte signifikant die Radioaktivitätsaufnahme im Matrigel von 1,74% ± 0,36 ID/g auf 4,06% ± 0,64 ID/g, (p < 0,01), während die Behandlung mit NS398 die Aktivitätskonzentration im Matrigel signifikant reduzierte (von 2,83% ± 0,33 ID/g auf 0,87% ± 0,12 ID/g, p < 0,01). Schlussfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass szintigraphische Untersuchungen mit ^99mTc markierten Erythrozyten potenziell dazu eingesetzt werden können, die Effekte von pro- und antiangiogenetischer Therapie nichtinvasiv darzustellen.

Keywords

Visualisation of Angiogenesis - antiangiogenetic therapy - matrigel model

Schlüsselwörter

Angiogenesedarstellung - antiangiogenetische Tumor-therapie - Matrigel-Modell

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