Resolving immune cells with patrolling behaviour by magnetic resonance time-lapse single cell tracking

Masthoff, Max; Freppon, Felix, Noah; Zondler, Lisa; Wilken, Enrica; Wachsmuth, Lydia; Niemann, Silke; Schwarz, Christian; Fredrich, Ina; Havlas, Asla; Block, Helena; Gerwing, Mirjam; Helfen, Anne; Heindel, Walter; Zarbock, Alexander; Wildgruber, Moritz, Faber, Cornelius

Forschungsartikel (Zeitschrift) | Peer reviewed

Zusammenfassung

Background Immune cells show distinct motion patterns that change upon inflammatory stimuli. Monocytes patrol the vasculature to screen for pathogens, thereby exerting an early task of innate immunity. Here, we aimed to non-invasively analyse single patrolling monocyte behaviour upon inflammatory stimuli. Methods We used time-lapse Magnetic Resonance Imaging (MRI) of the murine brain to dynamically track single patrolling monocytes within the circulation distant to the actual site of inflammation in different inflammatory conditions, ranging from a subcutaneous pellet model to severe peritonitis and bacteraemia. Findings Single patrolling immune cells with a velocity of <1 µm/s could be detected and followed dynamically using time-lapse MRI. We show, that due to local and systemic stimuli the slowly patrolling behaviour of monocytes is altered systemically and differs with type, duration and strength of the underlying stimulus. Interpretation Using time-lapse MRI, it is now possible to investigate the behaviour of single circulating monocytes over the course of the systemic immune response. Monocyte patrolling behaviour is altered systemically even before the onset of clinical symptoms distant to and depending on the underlying inflammatory stimulus.

Details zur Publikation

FachzeitschriftEBioMedicine
Jahrgang / Bandnr. / Volume73
Seitenbereich103670null
StatusVeröffentlicht
Veröffentlichungsjahr2021
DOI10.1016/j.ebiom.2021.103670
Link zum Volltexthttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/34742131
Stichwörterpatrolling monocytes; time-lapse MRI; single cell tracking; immune response; iron oxide nanoparticles

Autor*innen der Universität Münster

Block, Helena
Klinik für Anästhesiologie, operative Intensivmedizin und Schmerztherapie
Faber, Cornelius Joachim
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Gerwing, Mirjam
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Havlas, Asli
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Heindel, Walter Leonhard
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Helfen, Anne
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Masthoff, Max
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Niemann, Silke
Institut für Medizinische Mikrobiologie
Schwarz, Christian
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Wachsmuth, Lydia
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Wildgruber, Moritz
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Wilken, Enrica
Klinik für Radiologie Bereich Lehre & Forschung
Zarbock, Alexander
Klinik für Anästhesiologie, operative Intensivmedizin und Schmerztherapie
Zondler, Lisa Johanna
Klinik für Anästhesiologie, operative Intensivmedizin und Schmerztherapie