TY - JOUR A1 - Mangarova, Dilyana B. A1 - Kaufmann, Jan Ole A1 - Brangsch, Julia A1 - Kader, Avan A1 - Möckel, Jana A1 - Heyl, Jennifer L. A1 - Verlemann, Christine A1 - Adams, Lisa C. A1 - Ludwig, Antje A1 - Reimann, Carolin A1 - Poller, Wolfram C. A1 - Niehaus, Peter A1 - Karst, Uwe A1 - Taupitz, Matthias A1 - Hamm, Bernd A1 - Weller, Michael G. A1 - Makowski, Marcus R. T1 - ADAMTS4-Specific MR Peptide Probe for the Assessment of Atherosclerotic Plaque Burden in a Mouse Model N2 - Introduction Atherosclerosis is the underlying cause of multiple cardiovascular pathologies. The present-day clinical imaging modalities do not offer sufficient information on plaque composition or rupture risk. A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 4 (ADAMTS4) is a strongly upregulated proteoglycan-cleaving enzyme that is specific to cardiovascular diseases, inter alia, atherosclerosis. Materials and Methods Male apolipoprotein E-deficient mice received a high-fat diet for 2 (n = 11) or 4 months (n = 11). Additionally, a group (n = 11) receiving pravastatin by drinking water for 4 months alongside the high-fat diet was examined. The control group (n = 10) consisted of C57BL/6J mice on standard chow. Molecular magnetic resonance imaging was performed prior to and after administration of the gadolinium (Gd)-based ADAMTS4-specific probe, followed by ex vivo analyses of the aortic arch, brachiocephalic arteries, and carotid arteries. A P value <0.05 was considered to indicate a statistically significant difference. Results With advancing atherosclerosis, a significant increase in the contrast-to-noise ratio was measured after intravenous application of the probe (mean precontrast = 2.25; mean postcontrast = 11.47, P < 0.001 in the 4-month group). The pravastatin group presented decreased ADAMTS4 expression. A strong correlation between ADAMTS4 content measured via immunofluorescence staining and an increase in the contrast-to-noise ratio was detected (R2 = 0.69). Microdissection analysis revealed that ADAMTS4 gene expression in the plaque area was significantly greater than that in the arterial wall of a control mouse (P < 0.001). Laser ablation–inductively coupled plasma–mass spectrometry confirmed strong colocalization of areas positive for ADAMTS4 and Gd. Conclusions Magnetic resonance imaging using an ADAMTS4-specific agent is a promising method for characterizing atherosclerotic plaques and could improve plaque assessment in the diagnosis and treatment of atherosclerosis. N2 - Einleitung Atherosklerose ist die Ursache für zahlreiche Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die derzeitigen klinischen Bildgebungsverfahren liefern keine ausreichenden Informationen über die Zusammensetzung von Plaques oder das Risiko einer Ruptur. A Disintegrin and Metalloproteinase with Thrombospondin Motifs 4 (ADAMTS4) ist ein stark hochreguliertes Proteoglykan-spaltendes Enzym, das unter anderem bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Atherosklerose spezifisch auftritt. Materialien und Methoden Männliche Apolipoprotein-E-defiziente Mäuse erhielten 2 (n = 11) oder 4 Monate lang (n = 11) eine fettreiche Ernährung. Zusätzlich wurde eine Gruppe (n = 11) untersucht, die 4 Monate lang neben der fettreichen Ernährung Pravastatin über das Trinkwasser erhielt. Die Kontrollgruppe (n = 10) bestand aus C57BL/6J-Mäusen, die mit Standardfutter ernährt wurden. Vor und nach der Verabreichung der gadolinium (Gd)-basierten ADAMTS4-spezifischen Sonde wurde eine molekulare Magnetresonanztomographie durchgeführt, gefolgt von Ex-vivo-Analysen des Aortenbogens, der Arteria brachiocephalica und der Arteria carotis. Ein P-Wert < 0,05 wurde als statistisch signifikanter Unterschied gewertet. Ergebnisse Mit fortschreitender Atherosklerose wurde nach intravenöser Anwendung der Sonde ein signifikanter Anstieg des Kontrast-Rausch-Verhältnisses gemessen (Mittelwert vor Kontrastmittelgabe = 2,25; Mittelwert nach Kontrastmittelgabe = 11,47, P < 0,001 in der 4-Monats-Gruppe). Die Pravastatin-Gruppe zeigte eine verminderte ADAMTS4-Expression. Es wurde eine starke Korrelation zwischen dem mittels Immunfluoreszenzfärbung gemessenen ADAMTS4-Gehalt und einem Anstieg des Kontrast-Rausch-Verhältnisses festgestellt (R2 = 0,69). Die Mikrodissektionsanalyse ergab, dass die ADAMTS4-Genexpression im Plaque-Bereich signifikant höher war als in der Arterienwand einer Kontrollmaus (P < 0,001). Laserablation-induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie bestätigte eine starke Kolokalisierung von ADAMTS4- und Gd-positiven Bereichen. Schlussfolgerungen Die Magnetresonanztomographie mit einem ADAMTS4-spezifischen Kontrastmittel ist eine vielversprechende Methode zur Charakterisierung atherosklerotischer Plaques und könnte die Plaquebewertung in der Diagnose und Behandlung von Atherosklerose verbessern. KW - Peptide Aptamer KW - MRI Probe KW - Magnetic resonance imaging (MRI) KW - Peptide libraries KW - Laser ablation–inductively coupled plasma–mass spectrometry KW - ICP MS KW - Imaging PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-635832 DO - https://doi.org/10.1097/RLI.0000000000001152 SN - 1536-0210 VL - 60 IS - 8 SP - 499 EP - 507 PB - Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health) CY - Philadelphia, Pennsylvania, USA AN - OPUS4-63583 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mangarova, Dilyana Branimirova A1 - Reimann, Carolin A1 - Kaufmann, Jan Ole A1 - Möckel, Jana A1 - Kader, Avan A1 - Adams, Lisa Christine A1 - Ludwig, Antje A1 - Onthank, David A1 - Robinson, Simon A1 - Karst, Uwe A1 - Helmer, Rebecca A1 - Botnar, Rene A1 - Hamm, Bernd A1 - Makowski, Marcus Richard A1 - Brangsch, Julia T1 - Elastin-specific MR probe for visualization and evaluation of an interleukin-1β targeted therapy for atherosclerosis N2 - Atherosclerosis is a chronic inflammatory condition of the arteries and represents the primary cause of various cardiovascular diseases. Despite ongoing progress, finding effective anti-inflammatory therapeutic strategies for atherosclerosis remains a challenge. Here, we assessed the potential of molecular magnetic resonance imaging (MRI) to visualize the effects of 01BSUR, an anti-interleukin-1β monoclonal antibody, for treating atherosclerosis in a murine model. Male apolipoprotein E-deficient mice were divided into a therapy group (01BSUR, 2 × 0.3 mg/kg subcutaneously, n = 10) and control group (no treatment, n = 10) and received a high-fat diet for eight weeks. The plaque burden was assessed using an elastin-targeted gadolinium-based contrast probe (0.2 mmol/kg intravenously) on a 3 T MRI scanner. T1-weighted imaging showed a significantly lower contrast-to-noise (CNR) ratio in the 01BSUR group (pre: 3.93042664; post: 8.4007067) compared to the control group (pre: 3.70679168; post: 13.2982156) following administration of the elastin-specific MRI probe (p < 0.05). Histological examinations demonstrated a significant reduction in plaque size (p < 0.05) and a significant decrease in plaque elastin content (p < 0.05) in the treatment group compared to control animals. This study demonstrated that 01BSUR hinders the progression of atherosclerosis in a mouse model. Using an elastin-targeted MRI probe, we could quantify these therapeutic effects in MRI. N2 - Atherosklerose ist eine chronische entzündliche Erkrankung der Arterien und die Hauptursache für verschiedene Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Trotz kontinuierlicher Fortschritte ist es nach wie vor schwierig, wirksame entzündungshemmende Therapiestrategien für Atherosklerose zu finden. In dieser Studie haben wir das Potenzial der molekularen Magnetresonanztomographie (MRT) zur Visualisierung der Wirkung von 01BSUR, einem monoklonalen Anti-Interleukin-1β-Antikörper, zur Behandlung von Atherosklerose in einem Mausmodell untersucht. Männliche Apolipoprotein-E-defiziente Mäuse wurden in eine Therapiegruppe (01BSUR, 2 × 0,3 mg/kg subkutan, n = 10) und eine Kontrollgruppe (keine Behandlung, n = 10) aufgeteilt und erhielten acht Wochen lang eine fettreiche Diät. Die Plaquebelastung wurde mit einer auf Elastin ausgerichteten Kontrastmittelsonde auf Gadoliniumbasis (0,2 mmol/kg intravenös) auf einem 3-T-MRT-Scanner untersucht. Die T1-gewichtete Bildgebung zeigte ein signifikant niedrigeres Kontrast-Rausch-Verhältnis (CNR) in der 01BSUR-Gruppe (vorher: 3,93042664; nachher: 8,4007067) im Vergleich zur Kontrollgruppe (vorher: 3,70679168; nachher: 13,2982156) nach Verabreichung der Elastin-spezifischen MRT-Sonde (p < 0,05). Histologische Untersuchungen zeigten eine signifikante Verringerung der Plaque-Größe (p < 0,05) und eine signifikante Abnahme des Plaque-Elastin-Gehalts (p < 0,05) in der Behandlungsgruppe im Vergleich zu den Kontrolltieren. Diese Studie zeigte, dass 01BSUR das Fortschreiten der Atherosklerose in einem Mausmodell hemmt. Mit einer auf Elastin ausgerichteten MRT-Sonde konnten wir diese therapeutischen Effekte in der MRT quantifizieren. KW - Atherosclerosis KW - Molecular imaging KW - Elastin KW - Plaque KW - Interleukin-1beta PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-610858 DO - https://doi.org/10.1038/s41598-024-71716-5 VL - 14 IS - 1 SP - 1 EP - 11 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-61085 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -