Uniformes Assemblées Microtubules Polarité Imagées Dans Le Tissu Cérébral Natif Par Microscopie Génération De Seconde Harmonique

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Jun, 2003  |  Pubmed ID: 12766225

Polarité ensemble des microtubules (MT) est un facteur déterminant de diagnostic de la structure et la fonction des processus neuronaux. Ici, les structures MT polarisées sont sélectivement imagé avec la deuxième génération de l'harmonique (SHG) la microscopie dans le tissu cérébral d'origine. Cette SHG se trouve à colocalisées avec des axones dans les deux tranches de cerveau et les neurones en culture. Parce que SHG ne se pose que des structures symétriques noninversion, la polarité uniforme de axonale MT fait que le signal observé, tandis que la polarité mixte dans les dendrites conduit à une interférence destructive. SHG d'imagerie fournit un outil pour étudier la cinétique et la fonction de la polarité ensemble MT dans la dynamique des structures indigènes tissus cérébraux et d'autres structures subcellulaires basés sur la motilité polarisée MT.

En Microscopie Multiphotonique in Vivo De Tissus Cérébrale Profonde

Journal of Neurophysiology. Apr, 2004  |  Pubmed ID: 14668300

Bien que la microscopie par fluorescence s'est révélée être l'un des outils les plus puissants de la biologie, son application à l'animal intact a été limitée à l'imagerie de plusieurs centaines de micromètres sous la surface. Le reste de l'animal a échappé à l'enquête à l'échelle microscopique, sans excision des tissus ou d'effectuer une chirurgie lourde. Toutefois, la capacité de l'image avec une résolution subcellulaire chez l'animal intact permet un réglage contextuelle qui peut être critique pour la compréhension de son bon fonctionnement. Les applications cliniques telles que le diagnostic des maladies et biopsie optique peuvent bénéficier d'une mini-invasive des approches in vivo. Gradient d'indice (GRIN) lentilles avec une aiguille-telles que les dimensions peuvent transférer des images haute qualité de plusieurs centimètres par rapport au plan objet. Ici, nous montrons que la microscopie multiphotonique à travers des lentilles GRIN permet minimalement invasives, millimètres résolution subcellulaires plusieurs dans le anesthésié, animal intact, et nous présentons des images in vivo de V couche corticale et de l'hippocampe chez la souris anesthésiée Thy1-YFP ligne H. Microangiographies de profonde capillaires et les vaisseaux sanguins contenant de fluorescéine-dextran et des points quantiques marqué le sérum dans le cerveau de la souris de type sauvage sont également expliqués.

Activité Neuronale Neural Déclencheurs Du Métabolisme Oxydatif Suivi Par Glycolyse Astrocytaire

Science (New York, N.Y.). Jul, 2004  |  Pubmed ID: 15232110

Nous avons constaté que deux photons d'imagerie de fluorescence de la nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) fournit la sensibilité et spatiale en trois dimensions de résolution pour résoudre signatures métaboliques dans les processus de astrocytes et les neurones de profondeur dans des tranches de tissu hautement diffusant du cerveau. Cette imagerie fonctionnelle révèle partitionnement spatio-temporelle du métabolisme glycolytique et oxydative entre les astrocytes et les neurones au cours de l'activité neuronale focale qui établit une hypothèse unificatrice pour le couplage neurométabolique dans laquelle au début du métabolisme oxydatif dans les neurones est finalement soutenue par l'activation tardive de la navette de lactate astrocytaire des neurones. Notre modèle intègre des vues existantes du métabolisme énergétique du cerveau et est en accord avec les changements connus macroscopiques physiologiques in vivo.

Dépendance Conformationnelle De NADH Intracellulaire Sur L'état Métabolique Révélé Par Anisotropie De Fluorescence Associées

The Journal of Biological Chemistry. Jul, 2005  |  Pubmed ID: 15863500

Analyse globale des déclins d'anisotropie de fluorescence et de fluorescence des tissus associée intrinsèque offre une sonde sensible et non invasive des métaboliquement critiques Etats libres / enzyme lié de NADH intracellulaire dans les tissus nerveux. En utilisant cette technique, nous démontrons que la réponse du NADH à la transition métabolique de normoxie à l'hypoxie est plus complexe qu'une simple augmentation de la concentration en NADH. La concentration de NADH libre, et que d'une forme enzyme liée avec une durée de vie relativement faible, augmente de préférence sur celle de l'enzyme lié autre espèce NADH. Parallèlement, la viscosité intracellulaire est réduite, probablement en raison de l'un gonflement osmotique des mitochondries. Ces changements de conformation et de l'environnement de manière efficace de diminuer la durée de vie moyenne de fluorescence des tissus, provoquant les habituelles mesures totales augmentation de fluorescence de manière significative sous-estimer l'augmentation de la concentration calculée. Cette nouvelle discrimination des changements de concentration de NADH, la conformation, et de l'environnement constitue le fondement de l'imagerie fonctionnelle quantitative du métabolisme énergétique neuronal.

VIH-1 Trans Activateur De La Protéine De Transcription Mitochondriale Et Sollicite Hyperpolarisation Déficit Respiratoire, à Un Dérèglement Du Complexe IV Et Nicotinamide Adénine Dinucléotide Homéostasie Dans Les Neurones Corticaux

Journal of Immunology (Baltimore, Md. : 1950). Jan, 2007  |  Pubmed ID: 17202348

VIH-1 provoque une commune, un trouble neurologique progressif connu sous le nom démence associée au VIH (HAD). La prévalence de cette maladie a augmenté en dépit de l'utilisation de la thérapie antirétrovirale hautement active, et sa pathogenèse sous-jacente reste mal comprise. Cependant, il semble que certains aspects de la HAD peut être réversible. Pour modéliser les aspects réversibles de HAD, nous avons utilisé la neurotoxine VIH-1 trans activateur de la protéine de transcription (Tat) pour étudier les changements non létales dans les neurones en culture. L'exposition des neurones corticaux de rongeurs à des concentrations sublétales de Tat provoque une hyperpolarisation mitochondrial. Dans cette étude, nous avons utilisé le cationique lipophile rhodamine 123 pour confirmer cette observation, puis effectué des études de suivi pour examiner le mécanisme impliqué. Dans les neurones intacts, nous avons trouvé Tat a suscité une baisse rapide du pH mitochondrial interne, et l'ajout de Tat à des extraits purifiés mitochondriales inhibée IV complexe de la chaîne de transport d'électrons. Pour corréler l'activité enzymatique dans des extraits mitochondriaux avec des résultats dans les cellules intactes, nous avons mesuré la respiration neuronale suite à une exposition Tat. Les neurones corticaux démontré la respiration a diminué lors du traitement Tat, compatible avec l'inhibition du complexe IV. Nous avons examiné mitochondrial Ca (2 +) l'homéostasie mitochondriale en utilisant une cible renforcée jaune fluorescent protéine calmoduline de construire. Nous avons détecté une diminution de la concentration de calcium dans l'exposition mitochondrial ci-dessous pour Tat. Enfin, nous avons mesuré l'énergie intermédiaire NAD (P) H après le traitement Tat, et a trouvé une diminution de 20% en l'autofluorescence. Sur la base de ces résultats, nous suggérons que la NADPH diminué et la concentration de calcium contribuent au déclin respiratoire après une exposition ultérieure à Tat, avec des effets néfastes sur la signalisation neuronale.

Dépression Corticale épandage Causes Et Coïncide Avec L'hypoxie Tissulaire

Nature Neuroscience. Jun, 2007  |  Pubmed ID: 17468748

Dépression corticale propagation (CDD) est une onde qui s'auto-propagent de la dépolarisation cellulaire qui a été impliqué dans la migraine et une lésion neuronale progressive après un AVC et les traumatismes crâniens. Utilisation de l'imagerie à deux photons NADH microscopique et microélectrodes capteur d'oxygène dans le cortex de la souris en direct, nous constatons que la CDD est liée à une hypoxie sévère et un gonflement marqué neuronale qui peut durer jusqu'à plusieurs minutes. Changements dans les structures dendritiques et la perte des épines durant la CDD sont comparables à celles pendant la dépolarisation anoxique. Accroître la disponibilité O2 raccourcit la durée de la CDD et améliore l'état d'oxydoréduction locale. Nos résultats indiquent que l'hypoxie tissulaire associée à la CDD est causée par une augmentation transitoire de la demande en O2 supérieure à l'offre O2 vasculaire.

Une Nouvelle Voie Pour La Production De Lactate Dans Le SNC

The Journal of Physiology. Mar, 2008  |  Pubmed ID: 18310130

Deux Photons NADH Imaging Expose Limites De Diffusion De L'oxygène Dans Les Régions Corticales Apport Vasculaire

Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism : Official Journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. Jan, 2011  |  Pubmed ID: 20859293

Transport de l'oxygène impose une contrainte possible sur la capacité du cerveau à maintenir variables besoins métaboliques, mais la diffusion d'oxygène dans le cortex cérébral n'a pas encore été observé directement. Nous montrons que, parallèlement à deux photons de l'imagerie de fluorescence endogène nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) et la microcirculation corticale expose les limites bien définies de diffusion de l'oxygène des tissus dans le cortex de la souris. La fluorescence du NADH augmente rapidement au cours d'une étroite très faible pO (2) Gamme avec AP (50) de 3,4 ± 0,6 mm Hg, établissant ainsi un journaliste près binaire de significatif, l'hypoxie limiter métaboliquement. Les limites transitoires tissus corticaux de NADH fluorescence exposition remarquablement délimité motifs géométriques, qui définissent les limites de la diffusion d'oxygène aux tissus de la microcirculation corticale et portent une ressemblance frappante avec le cylindre de tissu Krogh idéal. La visualisation des microvaisseaux et leur contribution régionale à l'apport d'oxygène établit artérioles pénétrantes en tant que sources d'oxygène en plus grandes sur le réseau capillaire et confirme l'existence de champs d'oxygène corticales avec des gradients d'oxygène microrégional. Ainsi, à deux photons NADH imagerie peut être appliquée pour exposer des régions d'approvisionnement vasculaires et pour localiser fonctionnellement pertinents hypoxie microrégionale corticale à la résolution spatiale micromètre.

Causes De Méthamphétamine Soutenue Dépression Du Débit Sanguin Cérébral

Brain Research. Feb, 2011  |  Pubmed ID: 21156163

La prévalence de l'usage de la méthamphétamine crée une forte dépendance aux psychostimulants (MA) a été régulièrement augmenté au cours de la dernière décennie. MA abus a été associée à deux modifications transitoires et permanents dans le débit sanguin cérébral (CBF), des hémorragies, accidents vasculaires cérébraux et la mort. Pour comprendre les changements induits par MA à CBF, nous avons exposé des souris C56BL / 6 à un bolus aigu de la MA (5mg/kg MA, IP livré). Cette suscité une réponse biphasique CBF, caractérisée par une augmentation transitoire initiale (~ 5 minutes) suivie d'une diminution prolongée (~ 30 minutes) d'environ 25% par rapport au scénario de référence CBF - tel que mesuré par laser Doppler sur le cortex somatosensoriel. Afin d'évaluer si cela était dû à une vasoconstriction des catécholamines dérivée, la phentolamine, un antagoniste α-adrénergique a été administré avant le traitement MA. Cela a réduit l'augmentation initiale de la CBF, mais pas réussi à empêcher la suite, une diminution soutenue de la CBF. Conformément aux rapports antérieurs, MA a provoqué une augmentation transitoire de la température moyenne de la pression artérielle du corps, et le rythme respiratoire. Fréquence respiratoire élevée a entraîné une hypocapnie. Lorsque la fréquence respiratoire a été contrôlé par la souris de ventilation artificielle, le sang PaCO (2) niveaux après l'exposition MA est demeuré inchangé par rapport aux niveaux physiologiques, et la diminution MA-FBC induite par a été aboli. L'imagerie in vivo à deux photons des vaisseaux sanguins cérébraux ont révélé soutenue MA-la vasoconstriction induite par des artérioles pie-mère, compatibles avec les données laser Doppler. Ces résultats montrent que même une seule, l'exposition aiguë à MA peut entraîner de profonds changements dans CBF, avec des conséquences potentiellement délétères pour le fonctionnement du cerveau.

Clignote Superoxydes Mitochondriales: Biomarqueurs Métaboliques De L'activité Musculaire Squelettique Et Les Maladies

FASEB Journal : Official Publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. Sep, 2011  |  Pubmed ID: 21646399

Clignote superoxydes mitochondriales (mSOFs) sont des événements stochastiques de production de superoxyde quantique mitochondrial. Ici, nous avons utilisé fléchisseurs des doigts fibres musculaires de souris transgéniques brevis avec le muscle expression spécifique d'un biocapteur superoxyde mitochondriale ciblée roman (mt-cpYFP) pour caractériser l'activité mSOF dans le muscle squelettique au repos, après une activité intense, et dans des conditions pathologiques. Les résultats démontrent que l'activité mSOF dans le muscle dépend de la chaîne de transport d'électrons et de l'adénine translocase de nucléotides fonctionnalité, mais elle est indépendante de la cyclophiline-D-activité médiée par la perméabilité de transition pore de la mitochondrie. Les diverses dimensions spatiales des événements mSOF individuels ont été trouvés afin de refléter une morphologie complexe sous-jacente du réseau mitochondrial, examinée par microscopie électronique. L'activité musculaire réglementé l'activité mSOF d'une manière biphasique. Plus précisément, la fréquence mSOF a été significativement augmentée après stimulation tétanique brève (18,1 ± 1,6 à 22,3 ± 2,0 um flashes/1000 ² · 100 s avant et après le 5 tetani) et nettement diminué (de 7,7 ± 1,6 um flashes/1000 ² · 100 s) à la suite prolongée stimulation tétanique (40 tetani). Une importante fonction de la température augmentation de la fréquence mSOF (11,9 ± 0,8 et 19,8 ± 2,6 um flashes/1000 ² · 100 s à 23 ° C et 37 ° C) a été observée dans les fibres de RYR1 (Y522S/WT) chez la souris, un modèle de souris de hyperthermie maligne et la chaleur induite par hypermétabolisme. Ensemble, ces résultats démontrent que l'activité mSOF est un biomarqueur hautement sensible de la respiration mitochondriale et l'état métabolique cellulaire du muscle pendant l'activité physiologique et pathologique du stress oxydatif

Carburants Lactate L'cérébrales Néonatales

Frontiers in Neuroenergetics. 2011  |  Pubmed ID: 21687795

Microscopie à Deux Photons De La Corticale NADH Changements D'intensité De Fluorescence: Correction Contamination De La Réponse Hémodynamique

Journal of Biomedical Optics. Oct, 2011  |  Pubmed ID: 22029350

Quantification des nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) des changements lors de l'activation fonctionnelle du cerveau et les conditions pathologiques offre un regard critique dans le métabolisme du cerveau. Parmi les différentes modalités d'imagerie, microscopie à deux photons à balayage laser (TPLSM) devient un outil important pour les mesures cellulaire résolution de changements NADH associés à des changements métaboliques cellulaires. Toutefois, le NADH émission de fluorescence est fortement absorbée par l'hémoglobine. En conséquence, des mesures in vivo sont sensiblement affectés par les paramètres hémodynamiques associés à des manipulations physiologiques et physiopathologiques. Nous modélisons NADH excitation et d'émission de fluorescence en imagerie TPLSM basée sur des cartes précises de microvascularisation cérébrale. Les effets de l'absorption optique et l'hémoglobine de diffusion optique des globules rouges, les changements du volume sanguin et la saturation oxygène de l'hémoglobine, la taille des navires, et l'emplacement par rapport à l'emplacement d'imagerie sont explorées. Une technique simple pour corriger les changements mesurés d'intensité de fluorescence de NADH est fourni, avec l'utilisation d'une mesure en parallèle d'un fluorophore physiologiquement inerte. Le modèle est appliqué à des mesures de NADH TPLSM changements d'intensité de fluorescence dans le cortex somatosensoriel chez le rat pendant une légère hypoxie et hyperoxie. L'approche générale de l'algorithme de correction peut être étendue à d'autres mesures TPLSM, où les changements dans les propriétés optiques du tissu confondent mesures physiologiques, tels que la détection de la dynamique de calcium.