Name: 使用磁共振成像实验性脑疟疾模型中的水肿发育和微血管病理学的体内追踪 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-08T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: 了解使用磁共振成像技术在小鼠模型中实时追踪实验性脑疟疾的脑部病理变化。该方法可评估水肿发展、微血管病变及血脑屏障损伤，为研究疾病进展和治疗效果提供重要工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

我们衷心感谢米里亚姆·赖尼希（Miriam Reinig）提供的专业技术支持。A.H. 获得了海德堡大学医学院博士后津贴的资助。M.P. 受益于埃尔泽·克勒纳-弗雷森纽斯基金会（Else-Kröner-Fresenius Foundation）设立的纪念性津贴。A.K.M. 获得了德国感染研究中心（DZIF）DZIF学院产假津贴的资助。J.P. 获得了海德堡分子医学研究中心（HRCMM）职业发展奖学金的资助。此外，我们衷心感谢朱莉娅·M·萨特勒（Julia M. Sattler）和弗里德里希·弗里施克内希特（Friedrich Frischknecht）提供了子孢子运动的示范影片。

本文报道的所有动物实验均按照实验动物科学协会联合会（FELASA）B类标准以及实验动物科学学会（GV-SOLAS）的标准指南进行，并已获得德国卡尔斯鲁厄当地主管部门（德国卡尔斯鲁厄政府主席团）的批准。请注意，蚊子和伯氏疟原虫ANKA子孢子相关工作需遵循生物安全二级标准。
1. 感染
<ol>
	<li>通过让按蚊（Anopheles stephensi）在配子体血症小鼠身上吸血15分钟，使其感染伯氏疟原虫（Plasmodium berghei）ANKA株。将感染后的蚊子置于80%湿度和21 °C条件下饲养。</li>
	<li>在吸血后17至22天，从蚊笼中收集雌性蚊子，并将其置于冰上进行麻醉。</li>
	<li>使用镊子将三到四只蚊子放置于载玻片上，载玻片表面预先滴加一滴冷的RPMI培养基。将载玻片置于显微镜下。</li>
	<li>用镊子小心地拉伸蚊子的头部与身体之间部位，使用注射器和针头分离唾液腺。对剩余蚊子重复此操作。</li>
	<li>用玻璃移液管吸取载玻片上的唾液腺，并将其收集至1.5 mL离心管中。 
	注：根据感染率不同，通常每对唾液腺可获得8,000至15,000个具有感染性的子孢子。</li>
	<li>在离心管中使用小型塑料棒剧烈研磨分离的唾液腺约3分钟，以从腺体组织中释放子孢子。</li>
	<li>在1,000 × g、4 °C条件下离心3分钟，以从残留组织中纯化子孢子。</li>
	<li>将含有子孢子（SPZ）的上清液用移液器转移至新的离心管中，并使用Neubauer血细胞计数板对纯化的子孢子进行计数。</li>
	<li>加入磷酸盐缓冲液（PBS），将纯化子孢子的浓度调整为10,000/mL。</li>
	<li>向近交系C57BL/6小鼠尾静脉注射总共1,000个子孢子（0.1 mL）以启动感染。为便于注射，将C57BL/6小鼠放入固定器中，并将尾巴浸入温水（约37 °C）以帮助显现尾静脉； 
	注：注射操作本身为短暂过程，可在数秒内完成。</li>
	<li>从子孢子感染后的第3天开始，每日一次通过血涂片检测血液阶段的寄生虫血症水平。 
	注：监测寄生虫血症的方法已在Mueller et al.发表的JoVE文章中进行过可视化展示8。</li>
	<li>从子孢子注射后第5天起，每日使用快速小鼠昏迷与行为评分量表（RMCBS）对小鼠进行评估。 
	注：Caroll et al.已发表该操作的详细描述，包括视频演示6。</li>
	<li>根据RMCBS评分及拟研究的科学问题，对小鼠进行MRI成像评估。6</li>
</ol>
2. 磁共振成像设置
<ol>
	<li>使用9.4T小动物磁共振成像仪，配备用于射频发射的容积共振器和四通道相控阵表面接收线圈进行MRI扫描。开启温度控制水浴至42 °C，以维持小鼠的体温。</li>
	<li>在麻醉舱内使用2%异氟烷和压缩空气诱导麻醉，直至小鼠对脚趾夹捏无反应。维持麻醉浓度为1–1.5%。</li>
	<li>将尾静脉导管插入小鼠尾静脉。将小鼠俯卧位固定于配备头部固定器和门齿杆的动物床板上，背部呈蜷缩状，以尽量减少头部运动。注意不要拉直小鼠的颈椎。</li>
	<li>将对比剂注射系统连接至尾静脉导管。可使用自制的注射系统，内含Gd-DTPA（0.3 mmol/kg）注射器，或使用PE管连接Gd-DTPA（0.3 mmol/kg）注射器。</li>
	<li>在小鼠双眼涂抹右旋泛醇眼膏。将四通道相控阵表面接收头线圈放置于小鼠头部。将呼吸垫放置于小鼠背部，并连接至呼吸监测装置。</li>
</ol>
3. 成像方案
注意：根据拟解决的研究问题，从以下列出的方案中选择成像序列。所列出的所有参数均适用于该 MRI 软件，但如果使用其他软件程序，可能需要进行调整。
<ol>
	<li>首先进行定位扫描，以确保小鼠脑部位于磁体的等中心位置。</li>
	<li>为定性评估血管源性水肿，选择多层RARE序列进行三维T2加权成像。
	<ol>
		<li>在MRI软件中输入以下参数：重复时间 = 2.000 ms，回波时间 = 22 ms，各向同性分辨率 = 0.1 mm，视野 = 20 × 10 × 12 mm3；矩阵 = 200 × 100 × 120，翻转角 = 90–180°（自旋回波），RARE因子 = 8。启动序列并等待10分48秒以获取原始图像。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>为定量评估血管源性水肿，选择多层多回波自旋回波序列进行T2弛豫测量。
	<ol>
		<li>使用以下参数：重复时间 = 3.100 ms，回波时间 = 8–136 ms（以8 ms为增量），切片数量 = 17，层厚 = 0.7 mm，平面内分辨率 = 0.116 mm × 0.116 mm，视野 = 20 × 20 mm2，矩阵 = 172 × 172，翻转角 = 90–180度（自旋回波）。启动序列并等待8分53秒以获取原始图像。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>为定量评估血管源性水肿和细胞毒性水肿，选择自旋回波EPI扩散序列进行扩散加权成像/表观扩散系数（ADC）图谱分析。
	<ol>
		<li>使用以下参数：重复时间 = 3.400 ms，回波时间 = 20 ms，层厚 = 0.7 mm，切片数量 = 17，扩散敏感方向数 = 30，b值 = 1.500 s/mm2，δ = 3 ms，Δ = 9 ms，部分傅里叶编码加速因子 = 1.51，视野 = 12 × 15 mm2，矩阵 = 96 × 128，平面内分辨率 = 0.125 mm × 0.117 mm，翻转角 = 90–180度，饱和切片数量（矢状面）= 1。启动序列并等待7分56秒直至获取原始图像。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>为评估微出血，使用三维T2*加权成像，选择流动补偿的FLASH序列。
	<ol>
		<li>在MRI软件中输入以下参数：重复时间 = 2.000 ms，回波时间 = 22 ms，各向同性分辨率 = 0.08 mm，视野 = 32 × 15 × 8 mm3，矩阵大小 = 400 × 188 × 100，翻转角 = 12度。启动序列并等待15分40秒以获取原始图像。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>为评估动脉通畅性，选择三维FLASH序列进行时间飞跃法血管成像（TOF angiography）。
	<ol>
		<li>在MRI软件中使用以下参数：重复时间 = 16 ms，回波时间 = 3.5 ms，层厚 = 0.07 mm，平面内分辨率 = 0.104 × 0.104 mm，视野 = 20 × 20 × 10 mm3，矩阵 = 192 × 192 × 142，翻转角 = 15度。启动序列并等待7分16秒直至图像获取完成。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>为评估血脑屏障破坏情况，在注射0.3 mmol/kg对比剂前后均进行三维T1加权成像，选择带有全局射频激发的射频扰相FLASH序列。
	<ol>
		<li>在MRI软件中使用以下序列参数：重复时间 = 5 ms，回波时间 = 1.9 ms，各向同性分辨率 = 0.156 mm，视野 = 20 × 18.7 × 18.7 mm3，矩阵 = 128 × 120 × 120，翻转角 = 8.5°。启动序列并等待1分14秒直至图像获取完成。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 图像处理与分析
<ol>
	<li>为分析血脑屏障破坏，使用 ImageJ 中的算术工具或图像计算器工具，将增强前 3D T1 加权图像从增强后 T1 加权图像中减去。通过观察减影图像中信号的增加来评估血脑屏障的破坏情况。9</li>
	<li>为分析脑体积，使用原始的 3D T1 加权或 3D T2 加权数据集。使用分割编辑器从嗅球到小脑对脑组织进行勾画。10</li>
	<li>血管源性脑水肿
	<ol>
		<li>使用 MRI 软件处理 T2 弛豫测量数据，或采用非线性最小二乘法拟合程序。11 使用 MRI 软件或 FDT 工具箱（见材料表）处理扩散加权数据以获得表观扩散系数（ADC）图。</li>
		<li>手动将感兴趣区域放置于不同的解剖区域。 
		注意：由于明显的脑肿胀，自动放置感兴趣区域可能会导致定位错误。通过此方式获取所选解剖区域的 T2 弛豫时间和 ADC 值。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>为分析微出血体积，使用分割编辑器对微出血区域进行勾画；微出血在 T2* 加权数据集中表现为卵圆形的低信号灶。</li>
</ol>

<ol><li>World Health Organization. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22World+Malaria+Report%22">World Malaria Report</a>. , (2014).</li>
<li>Seydel, K. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+swelling+and+death+in+children+with+cerebral+malaria%5BTitle%5D)+AND+%22N+Engl+J+Med%22%5BJournal%5D)">Brain swelling and death in children with cerebral malaria.</a> N Engl J Med. 372 (12), 1126-1137 (2015).</li>
<li>Penet, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+experimental+cerebral+malaria+in+vivo%3A+significant+role+of+ischemic+brain+edema%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Imaging experimental cerebral malaria in vivo: significant role of ischemic brain edema.</a> J Neurosci. 25 (32), 7352-7358 (2005).</li>
<li>de Souza, J. B., Riley, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+malaria%3A+the+contribution+of+studies+in+animal+models+to+our+understanding+of+immunopathogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Microbes+Infect%22%5BJournal%5D)">Cerebral malaria: the contribution of studies in animal models to our understanding of immunopathogenesis.</a> Microbes Infect. 4 (3), 291-300 (2002).</li>
<li>Curfs, J. H., van der Meide, P. H., Billiau, A., Meuwissen, J. H., Eling, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmodium+berghei%3A+recombinant+interferon-gamma+and+the+development+of+parasitemia+and+cerebral+lesions+in+malaria-infected+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Parasitol%22%5BJournal%5D)">Plasmodium berghei: recombinant interferon-gamma and the development of parasitemia and cerebral lesions in malaria-infected mice.</a> Exp Parasitol. 77 (2), 212-223 (1993).</li>
<li>Carroll, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+rapid+murine+coma+and+behavior+scale+for+quantitative+assessment+of+murine+cerebral+malaria%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">A rapid murine coma and behavior scale for quantitative assessment of murine cerebral malaria.</a> PLoS One. 5 (10), (2010).</li>
<li>Hoffmann, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+Cerebral+Malaria+Spreads+along+the+Rostral+Migratory+Stream%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Pathog%22%5BJournal%5D)">Experimental Cerebral Malaria Spreads along the Rostral Migratory Stream.</a> PLoS Pathog. 12 (3), e1005470(2016).</li>
<li>Mueller, A. K., Behrends, J., Blank, J., Schaible, U. E., Schneider, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+experimental+model+to+study+tuberculosis-malaria+coinfection+upon+natural+transmission+of+Mycobacterium+tuberculosis+and+Plasmodium+berghei%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">An experimental model to study tuberculosis-malaria coinfection upon natural transmission of Mycobacterium tuberculosis and Plasmodium berghei.</a> J Vis Exp. (84), e50829(2014).</li>
<li>Hynynen, K., McDannold, N., Sheikov, N. A., Jolesz, F. A., Vykhodtseva, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+and+reversible+blood-brain+barrier+disruption+by+noninvasive+focused+ultrasound+at+frequencies+suitable+for+trans-skull+sonications%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Local and reversible blood-brain barrier disruption by noninvasive focused ultrasound at frequencies suitable for trans-skull sonications.</a> Neuroimage. 24 (1), 12-20 (2005).</li>
<li>Nag, N., Mellott, T. J., Berger-Sweeney, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+postnatal+dietary+choline+supplementation+on+motor+regional+brain+volume+and+growth+factor+expression+in+a+mouse+model+of+Rett+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of postnatal dietary choline supplementation on motor regional brain volume and growth factor expression in a mouse model of Rett syndrome.</a> Brain Res. 1237, 101-109 (2008).</li>
<li>Giri, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((T2+quantification+for+improved+detection+of+myocardial+edema%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cardiovasc+Magn+Reson%22%5BJournal%5D)">T2 quantification for improved detection of myocardial edema.</a> J Cardiovasc Magn Reson. 11, 56(2009).</li>
<li>Engwerda, C., Belnoue, E., Gruner, A. C., Renia, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+models+of+cerebral+malaria%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Top+Microbiol+Immunol%22%5BJournal%5D)">Experimental models of cerebral malaria.</a> Curr Top Microbiol Immunol. 297, 103-143 (2005).</li>
<li>Zhao, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Olfactory+plays+a+key+role+in+spatiotemporal+pathogenesis+of+cerebral+malaria%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Host+Microbe%22%5BJournal%5D)">Olfactory plays a key role in spatiotemporal pathogenesis of cerebral malaria.</a> Cell Host Microbe. 15 (5), 551-563 (2014).</li>
<li>Nacer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+cerebral+malaria+pathogenesis--hemodynamics+at+the+blood+brain+barrier%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Pathog%22%5BJournal%5D)">Experimental cerebral malaria pathogenesis--hemodynamics at the blood brain barrier.</a> PLoS Pathog. 10 (12), e1004528(2014).</li>
<li>Nacer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroimmunological+blood+brain+barrier+opening+in+experimental+cerebral+malaria%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Pathog%22%5BJournal%5D)">Neuroimmunological blood brain barrier opening in experimental cerebral malaria.</a> PLoS Pathog. 8 (10), e1002982(2012).</li>
<li>Pai, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+imaging+reveals+the+dynamics+of+leukocyte+behaviour+during+experimental+cerebral+malaria+pathogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Pathog%22%5BJournal%5D)">Real-time imaging reveals the dynamics of leukocyte behaviour during experimental cerebral malaria pathogenesis.</a> PLoS Pathog. 10 (7), e1004236(2014).</li>
<li>Shaw, T. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perivascular+Arrest+of+CD8%2B+T+Cells+Is+a+Signature+of+Experimental+Cerebral+Malaria%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Pathog%22%5BJournal%5D)">Perivascular Arrest of CD8+ T Cells Is a Signature of Experimental Cerebral Malaria.</a> PLoS Pathog. 11 (11), e1005210(2015).</li>
<li>Potchen, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acute+brain+MRI+findings+in+120+Malawian+children+with+cerebral+malaria%3A+new+insights+into+an+ancient+disease%5BTitle%5D)+AND+%22AJNR+Am+J+Neuroradiol%22%5BJournal%5D)">Acute brain MRI findings in 120 Malawian children with cerebral malaria: new insights into an ancient disease.</a> AJNR Am J Neuroradiol. 33 (9), 1740-1746 (2012).</li>
</ol>

作者声明不存在利益冲突。

本文介绍了一种全脑 MRI 方案，用于描绘实验性脑型疟疾中的变化。我们认为，迄今为止，MRI 在疟疾研究中的应用尚不充分，希望我们的方案能够为其他研究者提供帮助。我们愿介绍一些可能有帮助的补充要点。
如果对病情严重的实验小鼠进行成像，体位摆放至关重要。由于颅内压升高，小鼠易发生死亡，因此不应拉伸颈椎。麻醉也应尽量减少。若对病情较轻的小鼠进行成像，磁共振成像（MRI）的最佳时间点是在预计出现首个临床症状前12-24小时。在未表现出任何脑型疟疾（ECM）临床体征（RMCBS评分为20）的小鼠中，可在嗅球观察到轻度血管源性脑水肿。
MRI方案的持续时间可根据具体的研究问题进行调整。最基本的方案应包括T2加权序列或T2弛豫测量以及T2*加权序列，以评估血管源性水肿的存在以及微出血负荷/微血管功能障碍。为了获得高质量的图像，应尽量减少运动伪影。通过正确固定小鼠体位并将其呼吸频率维持在每分钟60–80次，可有效减少运动。
其他体内成像方法，例如活体显微镜，在细胞水平...

疟疾是一个重大的全球公共卫生问题。1 重症疟疾的部分特征是累及大脑，且常提示预后不良。在高疟疾传播地区，5岁以下儿童常出现脑部受累，这是该年龄组疟疾相关死亡的主要原因。1 尽管积极治疗可能挽救生命，但脑疟疾的检测，尤其是在早期阶段，可能较为困难。脑疟疾涉及的病理过程包括微血管破坏和脑水肿，这些可导致严重的脑肿胀。本文介绍了一种磁共振成像（MRI）方案，可用于实验性脑疟疾（ECM）的全脑in vivo成像。尽管目前对ECM在中枢神经系统中如何启动以及导致该疾病的特定机制尚不明确，但全脑高分辨率成像方法在此类疾病中的应用仍严重不足。in vivo MRI可覆盖整个大脑，是深入理解ECM病理的重要研究工具。MRI能够评估全脑脑肿胀情况，而脑肿胀最近已被确认不仅在ECM中，也在人类脑疟疾中是死亡的重要预测指标。2,3 严重脑肿胀出现在致命性疾病中，是ECM模型与人类疾病之间多种病理特征之一，该疾病以炎症反应和微血管改变为特征。4
可通过致死性感染在CBA或C57BL小鼠中诱导ECM 疟原虫伯氏曼氏株 ANKA5 ECM 的发病通常发生在感染后的第6至10天，表现为抽搐、共济失调、呼吸窘迫和昏迷，进而导致迅速死亡。4 快速小鼠昏迷与行为评分（RMCBS）是一种用于评估脑型疟疾临床症状的有用评分方法。该评分包含10个参数，每个参数评分范围为0至2分，总分最高为20分。6 最近，我们发现ECM小鼠的RMCBS评分严重程度与MRI显示的病理变化之间具有良好的一致性。7 在本方案中，我们描述了小鼠中细胞外基质（ECM）的诱导方法 体内 患有 ECM 的小鼠的磁共振成像。

<table><tbody><tr><td>异氟烷</td><td>Baxter</td><td>1001747</td><td>用于麻醉</td></tr><tr><td>Dotarem</td><td>Guebert</td><td>1086923</td><td>Gd-DTPA 对比剂；0.5 mmol/mL</td></tr><tr><td>Amira（图像处理程序）</td><td>FEI Group</td><td></td><td>Amira 5.3.2 版本</td></tr><tr><td>MATLAB&amp;nbsp;</td><td>The MathWorks, Inc.</td><td></td><td>发布版本 2012b</td></tr><tr><td>FDT 工具箱&amp;nbsp;</td><td>FMRIB 软件库</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fdt/index.html&quot;&gt;http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fdt/index.html&lt;/a&gt;</td><td></td></tr></tbody></table>

体内追踪实验性脑型疟疾模型中水肿发展及微血管病理变化的磁共振成像研究

In Vivo Tracking of Edema Development and Microvascular Pathology in a Model of Experimental Cerebral Malaria Using Magnetic Resonance Imaging

脑型疟疾是重症疟疾的征象，常预示死亡。尽管积极治疗可挽救生命，但脑型疟疾的诊断仍具挑战性。我们介绍一种实验性小鼠脑型疟疾模型，该模型具有人类疾病的多种特征，包括水肿和微血管病变。通过磁共振成像（MRI），我们能够检测并追踪血脑屏障破坏、水肿形成及继发性脑肿胀。本文描述了多种可用于可视化上述关键病理变化的MRI技术。因此，我们证明MRI是一种有价值的工具，可用于可视化和追踪水肿、脑肿胀及微血管病变等病理变化。 体内.

在C57BL/6小鼠中，感染P. berghei ANKA子孢子后第6至10天可观察到脑型疟疾（ECM）的首发临床症状。60–80%的感染小鼠会发展为ECM，并在24至48小时内迅速进展为昏迷和死亡。相比之下，未发展为ECM的小鼠则因高寄生虫血症导致严重贫血，在感染后第二周死亡。12
在磁共振成像（MRI）中，脑型疟疾（ECM）最早期的征象出现在嗅球中，嗅球属于小鼠的嗅觉系统，位于脑的吻侧部分。7,13 血脑屏障破坏的增加（在增强T1加权图像上可见）以及液体增多（T2加权图像、T2弛豫测定和弥散加权成像上的T2信号增强）提示嗅球中已出现早期血管源性水肿，这种变化在轻度疾病（RMCBS评分20-16）时即已存在，并随着疾病严重程度的增加而开始扩散。相对T1信号图像有助于检测...

我们描述了一种实验性脑型疟疾的小鼠模型，并展示了如何追踪炎症和微血管病理变化 体内 使用磁共振成像。

脑型疟疾是重症疟疾的征象，常预示着死亡风险。尽管积极治疗可能挽救生命，但……的检测

本方法的总体目标是体内监测实验性脑型疟疾的病理变化。该方法有助于回答实验性脑型疟疾发病机制中的关键问题，因为它使我们能够直观地观察整个大脑病理在空间和时间上的动态演变过程。该技术从而实现了对脑部病理的详细评估，并可用于评估针对脑型疟疾的新治疗策略的有效性。磁共振成像的设置工作将由我们的实验室管理员 Manuel Fischer 完成。首先，在吸血后 17 至 22 天，从蚊子饲养笼中收集雌性蚊子。使用镊子将三到四只蚊子放置在载玻片上，并加入一滴冷的 RPMI 培养基。然后，将载玻片置于显微镜下。用镊子小心地夹住蚊子的头部与身体并轻轻拉伸，再使用注射器和针头分离唾液腺。接着，用玻璃移液管吸取载玻片上的唾液腺，并将其转移至1.5毫升离心管中。然后，使用一根小型塑料棒在离心管内研磨分离得到的唾液腺组织3分钟，以从腺体组织中释放子孢子。在4°C条件下以1,000 × g离心3分钟，从而将子孢子与残留组织分离。用移液器将含有子孢子的上清液转移至新的离心管中，并使用Neubauer血细胞计数板对纯化的子孢子进行计数。子孢子表现出典型的逆时针运动。接下来，通过添加磷酸盐缓冲液将纯化的子孢子浓度调整至每毫升10,000个。最后，将一只C57BL/6小鼠放入固定器中，并将其尾巴浸入温水中以更清楚地观察尾静脉。然后，向尾静脉注射总共 1,000 个子孢子或 0.1 毫升，以启动感染。首先将小鼠置于使用容积共振器进行射频发射的 9.4T 小动物磁共振成像（MRI）扫描仪中。随后，将泛醇眼膏涂抹于双眼。打开控温水浴，将温度设置为 42 摄氏度，以维持小鼠的体温。然后，将尾静脉导管插入小鼠尾静脉。接下来，将小鼠俯卧位固定在带有头部固定装置和门齿杆的动物床板上，背部蜷曲，以尽量减少头部运动，为磁共振成像做好准备。注意不要拉直小鼠的颈椎。将装有0.3毫摩尔/千克Gd-DTPA的对比剂注射系统连接至小鼠尾静脉导管。随后，将4通道相控阵表面接收头线圈放置于小鼠头部。最后，将呼吸垫放在小鼠背部，并在监测设备上检查呼吸情况。按下控制面板上的 F2 键，打开定位激光，移动小鼠，直到水平定位光束位于线圈较小部分的中央，该区域覆盖小鼠头部。再次按下 F2 键关闭定位激光，然后按下控制面板上的 F3 键，将小鼠移至最终位置。首先进行定位扫描，以确保小鼠脑部位于磁体的等中心位置。采用三维T2加权成像对血管源性脑水肿进行定性评估。选择多层面RARE序列，并调整层面位置，确保覆盖从鼻部至小脑的整个脑区。调整饱和切片后，启动序列，等待10分钟48秒以采集图像。随后，通过选择多切片、多自旋回波序列进行T2弛豫测量，以定量评估血管源性水肿。调整切片位置后，开始序列采集，该过程耗时8分钟53秒。为了定量评估血管源性水肿和细胞毒性水肿，选择自旋回波EPI扩散序列进行扩散加权成像。调整层面位置和饱和层面，然后启动序列，并等待7分56秒，直至原始图像采集完成。随后，使用三维T2*加权成像评估微出血。选择一个流动补偿的FLASH序列，调整层面位置，然后启动序列，该序列运行时间为15分40秒。之后，通过选择三维FLASH序列进行时间飞跃法血管成像，以评估动脉通畅性。调整切片位置，启动序列，然后等待7分16秒，直至图像采集完成。最后，评估血脑屏障破坏情况。选择采用FLASH序列的三维T1加权成像，调整切片位置，并启动序列。等待1分14秒，获取无对比剂的图像。随后注射0.3毫摩尔/千克的对比剂，并重复测量。血脑屏障破坏增加及液体增多提示嗅球区域已出现早期血管源性脑水肿，该现象在轻度疾病中即已存在，并随着疾病严重程度增加，开始向脑干方向扩散。在T2图上，可通过在特定解剖区域绘制感兴趣区来量化血管源性水肿的严重程度。对于每个区域，可获得一个T2弛豫时间，该时间随水肿程度增加而延长。此外，与基线相比，中度病态小鼠的脑体积（提示水肿）开始显著增加，并在重度病态小鼠中进一步增大。最后，微血管病变（表现为微出血和血管磁敏感性对比增加）会在血管源性脑水肿中血脑屏障破坏的最初迹象出现之后发生。这些微出血主要发生在嗅球。如果完整执行整个MRI方案，所有图像（包括定位像）均可在1小时内获取，前提是操作得当。最小实验方案应包括T2加权序列或T2弛豫测量，以及T2星加权序列，以评估血管源性水肿、微出血负荷和微血管功能障碍的存在。观看本视频后，您应能充分理解全脑磁共振成像如何可视化实验性脑型疟疾中的病理改变，包括脑肿胀等在体外难以检测的变化。

in-vivo-tracking-edema-development-microvascular-pathology-model

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

使用磁共振成像实验性脑疟疾模型中的水肿发育​​和微血管病理学的体内追踪

采用活体显微技术追踪软脑膜微循环中血流动力学和炎症事件的时间与空间变化。...

使用封闭式颅窗对小鼠脑微循环进行活体显微成像

我们展示了利用表达绿色荧光蛋白（GFP）的转基因疟原虫进行脾脏活体显微成像的方法，并对疟原虫在该器官内的运动性及血流情况进行定量分析。...

活体脾脏显微成像：寄生虫运动性与血流的定量分析

本视频展示了脑型疟疾小鼠实验模型的建立。从感染疟原虫的按蚊中分离出的子孢子被用于感染小鼠，以模拟人类脑型疟疾的病理过程。 疟原虫伯氏疟原虫将感染的雌性蚊子注入被固定的实验小鼠尾静脉，可导致血脑屏障破坏和脑部炎症，从而引发脑型疟疾。该感染小鼠模型为研究脑型疟疾提供了重要的工具 体内...

利用宿主蚊媒来源的子孢子建立小鼠实验性脑型疟疾模型

来源：Arango-Lievano, M. 等，中枢神经系统疾病的脑血管纵向活体成像研究。J. Vis. Exp.

阿尔茨海默病小鼠模型中脑血管与淀粉样斑块的活体成像

我们描述了一种在小鼠模型中使用MRI进行体内细胞示踪的通用方案，其中细胞经过体外标记。本文包括典型的细胞标记、图像采集、处理与定量分析流程。...

in vivo 19F MRI 细胞示踪

本视频展示了一种利用临床3 T磁共振扫描仪对 naïve 小鼠视觉投射通路进行增强磁共振成像的方法，并可用于对急性视神经 crush 损伤及敲除小鼠（p50KO）中慢性视神经退行性变开展重复性和纵向的 in vivo...

体内小鼠视神经纤维完整性的对比增强MRI成像

本方案描述了联合近红外荧光（NIRF）成像与微型计算机断层扫描（microCT）技术用于可视化脑血栓栓塞的应用。该技术可实现对血栓负荷及其演变过程的定量分析。NIRF成像技术可用于观察离体脑组织中荧光标记的血栓，而microCT技术则利用金纳米颗粒在活体动物体内实现血栓的可视化。...

结合近红外荧光成像与显微计算机断层扫描直接可视化脑血栓栓塞

本文描述了一种在淀粉样斑块积聚过程中追踪脑血管重塑的方法 体内...

纵向的 体内 脑血管成像：与中枢神经系统疾病的相关性

本文介绍了一种在创伤性脑损伤小鼠模型中进行非侵入性间充质干细胞（MSC）递送与示踪的实验方案。采用超顺磁性氧化铁 纳米颗粒作为磁共振成像（MRI）探针，对MSC进行标记，并通过实时MRI技术在经鼻递送后实现非侵入性的活体示踪。...

通过鼻内递送后利用磁共振成像追踪超顺磁性氧化铁标记的间充质干细胞在创伤性脑损伤小鼠模型中的分布

颅内脑转移瘤建模因缺乏精确且及时监测肿瘤大小及治疗反应的方法而变得复杂。本研究所展示的方法将颅内肿瘤注射与磁共振成像分析相结合，从而实现精确且一致的注射操作、增强的动物监测以及准确的肿瘤体积测量。...

通过颅内注射与磁共振成像建立脑转移模型

本方案详细描述了一种优化的慢性颅窗结合微血管栓塞小鼠模型的逐步操作方法，适用于 体内 使用荧光聚苯乙烯微球进行双光子显微成像。...

用于微血管栓塞的小鼠模型 体内 使用荧光聚苯乙烯微球的双光子显微镜技术

了解使用磁共振成像技术在小鼠模型中实时追踪实验性脑疟疾的脑部病理变化。该方法可评估水肿发展、微血管病变及血脑屏障损伤，为研究疾病进展和治疗效果提供重要工具。

体内追踪实验性脑型疟疾模型中水肿发展及微血管病理变化的磁共振成像研究

探索更多视频