Name: In-vivo-Imaging von Optic Nerve Fiber Integrität von Contrast-Enhanced MRI in Mäuse (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 38 s
Description: Lernen Sie die Mangan-verstärkte MRT zur in-vivo-Bildgebung des visuellen Systems bei Mäusen. Diese Methode ermöglicht longitudinale Studien zur Untersuchung neurodegenerativer Erkrankungen.

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

AK wird von der Oppenheim-Stiftung und RH unterstützt wird von der Velux-Stiftung. Wir danken I. Krumbein für technische und K. Buder für histologische Unterstützung, und J. Goldschmidt (Leibniz-Institut für Neurobiologie, Magdeburg, Deutschland) für technische Beratung bezüglich TIMM Färbung.

Alle Tier Eingriffe werden in Übereinstimmung mit der Europäischen Konvention zum Tierpflege und Verwendung von Labortieren und dem ARVO Erklärung für die Nutzung von Tieren in Ophthalmic und Vision Research durchgeführt. Alle Versuche werden von der lokalen Ethikkommission genehmigt. Das Verfahren von der Schädigung bei Mäusen anderswo 9 beschrieben. 1. Intravitreale Injektion Mangan <ol><li> Führen Sie die Mn 2 +-Injektion 24 Stunden vor der MR-Scan mit Hilfe eines Assistenten. Anesthetize die Tiere durch intraperitoneale Injektion einer 5% Chloralhydrat-Lösung (420-450 mg / kg Körpergewicht in sterile PBS). Weitere Lokalanästhesie, einen Tropfen Flüssigkeit conjuncain (0,4% Oxybuprocainhydrochlorid) auf die Hornhaut vor Augen Punktion. Um injizieren 15 nmol Mn 2 + pro Auge bereiten eine 7,5 mM MnCl 2-Lösung, z. B. durch Verdünnen von 1 L 1 M MnCl2 Stammlösung in 132 LH 2 &lt;/ Sub&gt; O. Last 5 ul der Endlösung in eine 5 ul-Hamilton-Spritze mit einem 34 G kleinen Hub abnehmbare Nadel (RN Nadel) verbunden ist. </li><li> Beim Start mit dem rechten Auge, positionieren Sie die Maus nach links seitig unter einem Binokular und sanft öffnen und fixieren das rechte Auge zwischen Daumen und Zeigefinger der linken Hand. Nehmen Sie die Spritze mit der rechten Hand und fassen Sie die Nadel in der Nähe der Spitze. Atraumatische Punktion des Augapfels, die Nadel vorsichtig in den Glaskörpereinsatz am infero-zeitlichen Umfang von etwa 1 mm distal des Limbus, dadurch Schonung skleralen Gefäße. </li><li> Als nächstes wendet der Assistent langsam das Gesamtvolumen von 2 ul, während die Skala des Hamilton-Spritze. Während dieses Vorgangs überwachen die optimale Platzierung der Nadel unter dem Mikroskop und Punktion der Linse oder Verschütten der Flüssigkeit zu vermeiden. Halten Sie die Nadel statisch für weitere 30 Sekunden eingefügt, dann langsam zurückziehen, um Flüssigkeit zu minimierenLeckage aus der Injektionsstelle. </li><li> Während des gesamten Verfahrens, sollte besondere Sorgfalt darauf verwendet werden, um Druck auf das Auge zu vermeiden. Ebenso vermeiden harsche oder zahlreiche Versuche, um das Auge Glühbirne durchstechen. Da Mn 2 +-Aufnahme in RGZ und Transport entlang der ON ist bereits bei 15 nmol MnCl2 gesättigten minimiert diese Signalschwankungen um etwas ungenau Injektionsvolumina. Für bilaterale Signalverstärkung der visuellen Projektion, wiederholen Sie den Einspritzvorgang für das linke Auge. </li><li> Gelten Ofloxacin enthaltenden (3 mg / ml) Augentropfen und Panthenol haltige Salbe einmal nach dem Verfahren, Augeninfektionen und Trocknen des Auges zu verhindern. Liefert die Mäuse in ihre Käfige unter normalen Wohnbedingungen bis zum Beginn der MR-Scan. </li></ol> 2. Vorbereitung der Tiere für die MRT <ol><li> Betäuben die Maus durch die Verabreichung von 2% / 98% Isofluran / Sauerstoff-Gasgemisch. Montieren Sie die Maus auf eine Maushalterung in einem fast horizontal, aufgedreht Position. Insert es in den MR-Spule, die dann innerhalb des MR-Scanners angepasst. Überwachung der Atmung und der Herzfrequenz durch geeignete Systeme. Für technische Details siehe Herrmann et al 20. </li><li> Während der MRT-, Liefer-Anästhesie durch kontinuierliche Insufflation einer zunächst 1,5% / 98,5% Isofluran / Sauerstoff-Gasgemisch über einen Verdampfer zur Maus Kopfhalter durch eine integrierte Rohr verbunden. Während der Abtastung nach der aufgezeichneten Vitalparameter (dh Ziel für eine stabile Atmungsrate von etwa 40 Atemzüge pro Minute) Einstellen der Tiefe der Anästhesie. Verwendung einer Heizvorrichtung halten den Körper Oberflächentemperatur stabil zwischen 35 und 37 ° C, wie durch einen Temperatursensor an der Bauchfalte des Maus positioniert gemessen. Für technische Details siehe Herrmann et al 17. </li><li> Nach dem Scan, befreien Sie die Maus aus der Halterung und mit reinem Sauerstoff zu versorgen, um aus der Narkose zu beschleunigen. Darüber hinaus stabil zu halten, die Körpertemperatur durch die Verwendungein rotes Licht Wärmequelle. </li></ol> 3. MRT-Protokoll <ol><li> Das Protokoll für ein 3-Tesla-Scanner mit einer dedizierten, SNR-effiziente, Kleintier Spule (linear polarisierten Litz Spule) ausgestattet mit einer effektiven Sichtfeld von 35 mm × 38 mm Durchmesser geprüft. Betreiben Sie die Spule in Sende-Empfangs-Modus. </li><li> Mit dem Tier in seiner endgültigen Position, stellen Sie die Melodie und Spiel der Spule mit Hilfe einer Frequenzanalyse. Manuelle Einstellung der Sender Referenzspannung und die Shimströme zu Bildhomogenität und Qualität zu optimieren. </li><li> Erwerben T 1 gewichtet 2D-TSE-Bilder mit einer Auflösung von 0,5 mm × 0,5 mm × 2 mm in sagittaler und transversaler Ansicht für die Planung. Mit Hilfe der Planung MR-Scans, die MEMR Bilder in koronalen Messrichtung zu erwerben, gedreht parallel zum Kopf des Tieres mit Phasenkodierung entlang der Links-Rechts-Richtung sein. Um Erfassungszeit zu minimieren, verwenden eine rechteckige Sichtfeld, um die eingestelltetatsächlichen Kopfabmessungen. Verwenden Sie ein verwöhntes 3D FLASH-Sequenz (VIBE 3D) mit folgenden Parametern: Grundmatrix 256, Sichtfeld 54 mm x 50,65 mm x 14,08 mm, mit 93,8% rechteckigen Sichtfeld in Phasencodierrichtung und 128 Scheiben von 0,11-mm- Schichtdicke mit Scheibe Auflösung auf 61% festgelegt. </li><li> Aktivieren Sie die in-plane-Interpolation, um die endgültigen Bilder mit 512 × 480 × 128 schaffen, bietet eine effektive Auflösung von 0,21 mm x 0,21 mm x 0,18 mm (0,1 mm x 0,1 mm x 0,09 mm interpoliert), Echozeit T E = 6,51 ms, Wiederholungszeit T R = 16 ms, Bandbreite = 160 Hz / Pixel, Flip-Winkel = 22 °. Tragen Sie zwei Durchschnitte und drei Wiederholungen, um eine Gesamtaufnahmezeit (T A) von ca. 30 min zu erreichen. </li></ol> 4. MRI Data Analysis <ol><li> Analysieren Sie die Daten mit Hilfe der Software syngo Fastview. Für die quantitative Signalverstärkung, wählen definierten Regionen of Interesse planaren 2D-MRT-Aufnahmen und Signalintensitäten zu bestimmen (SI) der verstärkten Struktur (SI MEMRI), Gewebehintergrund (SI backgr) und der Standardabweichung des Rauschens (SD N). Falls erforderlich, verwenden Sie eine Maus Hirnatlas zu neuro-anatomische Orientierung für LGN und SC Strukturen erleichtern. Berechnet den Kontrast-Rausch-Verhältnis (CNR) nach der Formel: </li><li> CNR = (SI MEMRI - SI backgr) / SD-N </li><li> Quantifizieren drei aufeinander folgenden Bilder für mittlere CNR Berechnung für jede Probe. In bilateral injizierten Tieren, analysieren jede Hemisphäre unabhängig. </li><li> Für Darstellung von horizontal, koronale und sagittale Bilder, berechnen multiplanare Rekonstruktionen aus dem Original-3D-MRI-Datensatzes. Diese bearbeiteten Bilder werden nicht für die quantitative Analyse empfohlen. Um animierte 3D-Rekonstruktionen (Maximum Intensity Projektionen, MIPs) der retino erstellenTectalen-Projektion, verwenden Sie eine Angiographie Post-Processing-Software-Modul. </li></ol> 5. Mn 2 + Autometallographie (TIMM Färbung) <ol><li> Timm Färbung von Mn 2 + zurückzuführen Hirnstrukturen folgende MEMRI injizieren eine Dosis von 15-150 nmol Mn 2 + ivit 24 Stunden vor der Bilderzeugung. </li><li> Nach der MR-Scan, durchströmen die Tiere mit 30 ml eiskaltem 0,325% Na 2 S in PBS (pH 7,4). Präparieren Sie retinae und gefrier Proben in Gefrierschnitt. </li><li> Schneiden sequentiell, Äquatorial Abschnitte von 15 um Dicke auf einer Kryotom. </li><li> Führen TIMM Färbung 21 in Abwesenheit von Fixiermittel und nach Kryokonservierung Angenstein et al 22. </li></ol> 6. Statistische Analyse Führen Sie statistische Analysen unter Verwendung des Student-t-Test für Einzelvergleiche, gefolgt von Post-hoc-ANOVA. Daten sind als Mittelwert ± Standardfehler dargestellt. Individuelle N Zahlenfür jedes Experiment angegeben. Ergebnisse Erreichen P ≤ 0,05 werden als statistisch signifikant (p ≤ 0,05, *: P ≤ 0,01, **: P ≤ 0,001, ***).

<ol><li>Kretz, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simvastatin+promotes+heat+shock+protein+27+expression+and+Akt+activation+in+the+rat+retina+and+protects+axotomized+retinal+ganglion+cells+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Dis%22%5BJournal%5D)">Simvastatin promotes heat shock protein 27 expression and Akt activation in the rat retina and protects axotomized retinal ganglion cells in vivo.</a> Neurobiol Dis. 21, 421-430 (2006).</li>
<li>Lima, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combinatorial+therapy+stimulates+long-distance+regeneration%2C+target+reinnervation%2C+and+partial+recovery+of+vision+after+optic+nerve+injury+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Int+Rev+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Combinatorial therapy stimulates long-distance regeneration, target reinnervation, and partial recovery of vision after optic nerve injury in mice.</a> Int Rev Neurobiol. 106, 153-172 (2012).</li>
<li>Lima, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Full-length+axon+regeneration+in+the+adult+mouse+optic+nerve+and+partial+recovery+of+simple+visual+behaviors%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Full-length axon regeneration in the adult mouse optic nerve and partial recovery of simple visual behaviors.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 9149-9154 (2012).</li>
<li>Goetze, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vision+and+visual+cortical+maps+in+mice+with+a+photoreceptor+synaptopathy%3A+reduced+but+robust+visual+capabilities+in+the+absence+of+synaptic+ribbons%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Vision and visual cortical maps in mice with a photoreceptor synaptopathy: reduced but robust visual capabilities in the absence of synaptic ribbons.</a> Neuroimage. 49, 1622-1631 (2010).</li>
<li>Luo, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+evaluation+of+retinal+ganglion+cell+axon+regeneration+and+pathfinding+in+whole+mouse+tissue+after+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional evaluation of retinal ganglion cell axon regeneration and pathfinding in whole mouse tissue after injury.</a> Exp Neurol. 247, 653-662 (2013).</li>
<li>Pautler, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+neuronal+tract+tracing+using+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">In vivo neuronal tract tracing using manganese-enhanced magnetic resonance imaging.</a> Magn Reson Med. 40, 740-748 (1998).</li>
<li>Watanabe, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+of+retinal+projections+in+the+living+rat+using+high-resolution+3D+gradient-echo+MRI+with+Mn2%2B-induced+contrast%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Mapping of retinal projections in the living rat using high-resolution 3D gradient-echo MRI with Mn2+-induced contrast.</a> Magn Reson Med. 46, 424-429 (2001).</li>
<li>Pautler, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo%2C+trans-synaptic+tract-tracing+utilizing+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+%28MEMRI%29%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+biomed%22%5BJournal%5D)">In vivo, trans-synaptic tract-tracing utilizing manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI).</a> NMR biomed. 17, 595-601 (2004).</li>
<li>Haenold, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging+of+the+mouse+visual+pathway+for+in+vivo+studies+of+degeneration+and+regeneration+in+the+CNS%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging of the mouse visual pathway for in vivo studies of degeneration and regeneration in the CNS.</a> Neuroimage. 59, 363-376 (2012).</li>
<li>Lindsey, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging+of+the+visual+system+in+vivo%3A+transsynaptic+illumination+of+V1+and+V2+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging of the visual system in vivo: transsynaptic illumination of V1 and V2 visual cortex.</a> Neuroimage. 34, 1619-1626 (2007).</li>
<li>Bearer, E. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+neuronal+activity+and+kinesin+on+tract+tracing+by+manganese-enhanced+MRI+%28MEMRI%29%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Role of neuronal activity and kinesin on tract tracing by manganese-enhanced MRI (MEMRI).</a> Neuroimage. 37, Suppl 1. S37-S46 (2007).</li>
<li>Mendonca-Dias, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paramagnetic+contrast+agents+in+nuclear+magnetic+resonance+medical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Nucl+Med%22%5BJournal%5D)">Paramagnetic contrast agents in nuclear magnetic resonance medical imaging.</a> Semin Nucl Med. 13, 364-376 (1983).</li>
<li>Thuen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+MRI+of+the+optic+visual+pathway+and+optic+nerve+injury+in+adult+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced MRI of the optic visual pathway and optic nerve injury in adult rats.</a> J Magn Reson Imaging. 22, 492-500 (2005).</li>
<li>Sandvig, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+MRI+of+olfactory+ensheathing+cell+grafts+and+regenerating+axons+in+transplant+mediated+repair+of+the+adult+rat+optic+nerve%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+biomed%22%5BJournal%5D)">In vivo MRI of olfactory ensheathing cell grafts and regenerating axons in transplant mediated repair of the adult rat optic nerve.</a> NMR biomed. 25, 620-631 (2012).</li>
<li>Chan, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+retinotopic+mapping+of+superior+colliculus+using+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">In vivo retinotopic mapping of superior colliculus using manganese-enhanced magnetic resonance imaging.</a> Neuroimage. 54, 389-395 (2011).</li>
<li>Chan, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+chromium-enhanced+MRI+of+the+retina%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">In vivo chromium-enhanced MRI of the retina.</a> Magn Reson Med. 68, 1202-1210 (2012).</li>
<li>Herrmann, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Possibilities+and+limitations+for+high+resolution+small+animal+MRI+on+a+clinical+whole-body+3T+scanner%5BTitle%5D)+AND+%22Magma%22%5BJournal%5D)">Possibilities and limitations for high resolution small animal MRI on a clinical whole-body 3T scanner.</a> Magma. 25, 233-244 (2012).</li>
<li>Villegas-Perez, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+and+protracted+phases+of+retinal+ganglion+cell+loss+follow+axotomy+in+the+optic+nerve+of+adult+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Rapid and protracted phases of retinal ganglion cell loss follow axotomy in the optic nerve of adult rats.</a> J Neurobiol. 24, 23-36 (1993).</li>
<li>Takahashi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+spontaneous+optic+neuropathy+in+NF-%CE%BA%CE%9250-deficient+mice%3A+requirement+for+NF-%CE%BA%CE%92p50+in+ganglion+cell+survival%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropathol+Appl+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Development of spontaneous optic neuropathy in NF-κΒ50-deficient mice: requirement for NF-κΒp50 in ganglion cell survival.</a> Neuropathol Appl Neurobiol. 33, 692-705 (2007).</li>
<li>Herrmann, K. H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+compatible+small+animal+monitoring+and+triggering+system+for+whole+body+scanners%5BTitle%5D)+AND+%22Z+Med+Phys%22%5BJournal%5D)">MRI compatible small animal monitoring and triggering system for whole body scanners.</a> Z Med Phys. 24, 55-64 (2013).</li>
<li>Danscher, G., Zimmer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+Timm+sulphide+silver+method+for+light+and+electron+microscopic+localization+of+heavy+metals+in+biological+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Histochemistry%22%5BJournal%5D)">An improved Timm sulphide silver method for light and electron microscopic localization of heavy metals in biological tissues.</a> Histochemistry. 55, 27-40 (1978).</li>
<li>Angenstein, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+MRI+reveals+structural+and+functional+changes+in+the+cortex+of+Bassoon+mutant+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+cortex%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced MRI reveals structural and functional changes in the cortex of Bassoon mutant mice.</a> Cereb cortex. 17, 28-36 (2007).</li>
<li>Thuen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+MRI+of+the+rat+visual+pathway%3A+acute+neural+toxicity%2C+contrast+enhancement%2C+axon+resolution%2C+axonal+transport%2C+and+clearance+of+Mn%282%29%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced MRI of the rat visual pathway: acute neural toxicity, contrast enhancement, axon resolution, axonal transport, and clearance of Mn(2).</a> J Magn Reson Imaging. 28, 855-865 (2008).</li>
<li>Lehmann, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vision+and+visual+plasticity+in+ageing+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Restor+Neurol+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Vision and visual plasticity in ageing mice.</a> Restor Neurol Neurosci. 30, 161-178 (2012).</li>
<li>Takeda, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese+transport+in+the+neural+circuit+of+rat+CNS%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Bull%22%5BJournal%5D)">Manganese transport in the neural circuit of rat CNS.</a> Brain Res Bull. 45, 149-152 (1998).</li>
<li>Nairismagi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+of+mossy+fiber+plasticity+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging of mossy fiber plasticity in vivo.</a> Neuroimage. 30, 130-135 (2006).</li>
<li>Smith, K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+axonal+transport+rates+decrease+in+a+mouse+model+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">In vivo axonal transport rates decrease in a mouse model of Alzheimer's disease.</a> Neuroimage. 35, 1401-1408 (2007).</li>
<li>Berkowitz, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+and+simultaneous+imaging+of+layer-specific+retinal+functional+adaptation+by+manganese-enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Noninvasive and simultaneous imaging of layer-specific retinal functional adaptation by manganese-enhanced MRI.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 47, 2668-2674 (2006).</li>
<li>Schnapf, J. L. B. D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+photoreceptor+cells+respond+to+light%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Am%22%5BJournal%5D)">How photoreceptor cells respond to light.</a> Sci. Am. 256 (8), (1987).</li>
<li>Yu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+auditory+brain+mapping+in+mice+with+Mn-enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">In vivo auditory brain mapping in mice with Mn-enhanced MRI.</a> Nat Neurosci. 8, 961-968 (2005).</li>
<li>Sun, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+topical+loading+for+manganese-enhanced+MRI+of+the+mouse+visual+system%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Noninvasive topical loading for manganese-enhanced MRI of the mouse visual system.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 52, 3914-3920 (2011).</li>
<li>Sun, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+repeated+topical-loaded+manganese-enhanced+MRI+on+the+mouse+visual+system%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Impact of repeated topical-loaded manganese-enhanced MRI on the mouse visual system.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 53, 4699-4709 (2012).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen konkurrieren.

MEMRI des visuellen Systems erstreckt herkömmlichen neurobiologische Techniken zur Beurteilung der Funktionalität unter naiven und pathologischen Bedingungen. Neben der einzigartigen Einblick in die Integrität eines isolierten ZNS-Fasertraktes, können MEMRI leicht mit Verhaltenstests, z. B., Optometrie und visuell basierte Wasser Aufgaben ergänzt werden, um die unmittelbaren Folgen eines bestimmten Paradigma für die visuelle Wahrnehmung zu untersuchen. Es verbindet auch elektrophysiologische und histologische U...

Aufgrund seiner günstigen neuro-anatomische Struktur das Nagetier visuelle System bietet einzigartige Möglichkeiten, pharmakologische Verbindungen und deren Eignung zur Neuroprotektion 1 oder pro-regenerative Wirkung 2,3 vermitteln. Darüber hinaus ermöglicht es Studien über die funktionalen und neuroanatomischen Merkmale von Mausmutanten, wie kürzlich für die Mäuse, denen der präsynaptischen Gerüstprotein Bassoon 4 veranschaulicht. Ferner ist ein breites Spektrum von Zusatzwerkzeugen bietet zusätzliche mit der retinalen Ganglienzellen (RGC) und RGC-Axone Nummern RGC-Aktivität, z. B. durch Elektroretinographie und Verhaltenstests und der Bestimmung der kortikalen Umlagerungen durch optische Abbildung der intrinsischen Signalen. Die neuesten technischen Entwicklungen in der Laser-Mikroskopie ermöglicht die in situ-Visualisierung von RGC Regeneration durch tiefe Gewebe Fluoreszenz-Imaging in ganze Berg Exemplare der Sehnerv (ON) und Gehirn. In dieser histologischenschen Ansatz, Tetrahydrofuran basierte Gewebe Clearing in Kombination mit Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie ermöglicht die Auflösung von Einzelfasern, die in die deafferentierten ON und Tractus 5 erneut eingeben. Während solche Techniken vielleicht überlegen in der Auflösung und Bestimmung von Wachstumsmustern zu sein, haben sie nicht aktivieren wiederholende und Längsschnittanalysen der einzelnen Wachstums Ereignisse, die besonders erwünscht sind, den Prozess der langfristige Regeneration zu beurteilen. Kontrastmittel-MRT ist für die minimal invasive Visualisierung der retino tectalen-Projektion bei Mäusen und Ratten 6,7 eingesetzt. Dies kann durch direkte intraokulare Lieferung von paramagnetischen Ionen (z. B. Mn 2 +), um Netzhautzellen erreicht werden. Als Calcium-analog, wird Mn 2 + in RGC Somata über spannungsgesteuerte Calcium-Kanäle eingebaut und entlang der axonalen Zytoskeletts der intakten ON und Tractus aktiv transportiert. Während es in der Hirnkerne sammeltder visuellen Vorsprung, dh die Corpus geniculatum laterale (LGN) und Colliculus superior (SC), transsynaptische Ausbreitung in den primären visuellen Kortex erscheint vernachlässigbar 8,9, obwohl es 10,11 auftreten. Unter MR-Sequenzierung, paramagnetische Mn 2 + steigert MR-Kontrast hauptsächlich durch Verkürzen T1-Spin-Gitter-Relaxationszeit 12. Solche Mn 2 + MRT (MEMRI) ist erfolgreich in verschiedenen neuro-anatomische und funktionelle Untersuchungen von Ratten, wie die Bewertung des axonalen Regeneration und Degeneration nach ON Verletzungen 13,14 angewendet, die genaue anatomische Zuordnung der retino-tectalen Vorsprung 15 sowie die Bestimmung des axonalen Transporteigenschaften nach pharmakologischen Behandlung 16. Letzte Verfeinerungen in der Dosierung, Toxizität, und die Kinetik der neuronalen Mn 2 +-Aufnahme und Transport, sowie verbesserte MRI-Protokolle seiner Anwendung auf Studien an transgenen verlängertMäuse 9 mit 3-Tesla-Scanner üblicherweise in der klinischen Praxis 17 verwendet. Hier präsentieren wir eine MEMRI-Protokoll eignet sich für Längs-in-vivo-Bildgebung der Maus retino tectalen-Projektion und veranschaulichen ihre Anwendbarkeit durch die Beurteilung Mn 2 +-abhängige Signalverstärkung unter naiv und Neurodegeneration verschiedenen Bedingungen. Unser Protokoll legt besondere Betonung auf der MR-Datenerfassung in einem moderaten 3 T Magnetfeld, die allgemein zugänglicher als engagierten Tier-Scanner. In naiven Mäusen veranschaulichen wir, wie Trakt spezifische Signalintensität erhöht werden, nach intravitrealer (ivit) Mn 2 +-Anwendung deutlich und reproduzierbar zu werden. Quantitativ, Mn 2 + Ausbreitung entlang der visuelle Projektion erfolgt unabhängig von den normalen Alterungsprozess (zwischen 3 und 26 Monate alten Mäusen gemessen) und Vergrößerung ist refraktär visuelle Stimulation und die Anpassung an Dunkelheit. Im Gegensatz dazu, Mn <sbis&gt; 2 +-Anreicherung in Mittelhirn und Thalamus-Zentren wird nach akuter ON Quetschverletzung 18 sowie in NFKB1 Knock-out-Mäusen (p50 KO) leiden spontane RGC apoptotischen Tod und ON-Degeneration 19 verringert. So wird in Erweiterung zu herkömmlichen histologischen Analyse Längs MEMRI Analyse der einzelnen Tiere ermöglicht Profilierung der einzigartigen Kinetik von neurodegenerativen Prozessen. Dies sollte nützlich für Studien zur Neuroprotektion und axonalen Regeneration mit pharmakologische oder genetische Eingriffe verbunden beweisen.

<table><tbody><tr><td>Mangan(II)-chlorid-Lösung 1 M</td><td>Sigma Aldrich, Taufkirchen, Deutschland</td><td>M1787</td><td>MEMRI Kontrastreagenz</td></tr><tr><td>Conjuncain</td><td>Dr. Mann Pharma, Berlin, Deutschland</td><td>PZN 7617666</td><td>0,4% Oxybuprocainhydrochlorid</td></tr><tr><td>Floxal Augentropfen</td><td>Dr. Mann Pharma, Berlin, Deutschland</td><td>PZN 3820927</td><td>3 mg/ml Ofloxacin</td></tr><tr><td>Salbe Panthenol</td><td>Jenapharm, Jena, Deutschland</td><td>PZN </td><td></td>3524531</tr><tr><td>Chloralhydrat&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich, Taufkirchen, Deutschland</td><td>C8383</td><td>420-450 mg/kg Körpergewicht</td></tr><tr><td>Hamilton Spritze&nbsp;</td><td>Hamilton Company, Reno, NV, USA</td><td>7634-01</td><td>SYR 5 &micro; l, 75 RN, ohne NDL</td></tr><tr><td>34 G Nadel (34/35/pst4/tapN)</td><td>Hamilton Company, Reno, NV, USA</td><td>207434/00</td><td>herausnehmbare Nadel RN, 34 G, Länge 38,1 mm, Punktform 4</td></tr><tr><td>Binokular Stemi-2000</td><td>Zeiss, Oberkochen, Deutschland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3 T MRT-Scanner Magnetom TIM Trio</td><td>Siemens Medical Solutions, Erlangen, Deutschland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rattenkopfspule</td><td>Doty Scientific Inc., Columbia, SC, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Maushalter</td><td></td><td></td><td>nach Maß</td></tr><tr><td>Rotlichtlampe</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tiefkühlschnitt mittel NEG-50</td><td>Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Deutschland</td><td>6502</td><td>Gewebeeinbettung für Kryoschnitte</td></tr><tr><td>Natriumdihydrogenphosphat-Monohydrat (NaH2PO4&middot; H2O)</td><td>Merck, Darmstadt, Deutschland</td><td>106346</td><td>für Sulfidperfusion</td></tr><tr><td>Natriumsulfid-Nonahydrat (Na2S&middot; 9H2O)</td><td>Sigma Aldrich, Taufkirchen, Deutschland</td><td>208043</td><td></td></tr><tr><td>Gummi arabicum</td><td>Roth, Arlesheim, Schweiz</td><td>4159</td><td>für TIMM-Färbung</td></tr><tr><td>Hydrochinon (C6H6O2)</td><td>Roth, Arlesheim, Schweiz</td><td>3586</td><td></td></tr><tr><td>Zitronensäure (C6H8O7)</td><td>Roth, Arlesheim, Schweiz</td><td>6490</td><td></td></tr><tr><td>Trinatriumcitrat-Dihydrat (C6H5Na3O7&middot; 2H2O)</td><td>Merck, Darmstadt, Deutschland</td><td>106448</td><td></td></tr><tr><td>Silbernitrat (AgNO3)</td><td>Roth, Arlesheim, Schweiz</td><td>7908</td><td></td></tr></tbody></table>

in-vivo-imaging von optic nerve fiber integrität von contrast-enhanced mri in mäuse

In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

Das Nagetier visuelle System umfasst retinalen Ganglienzellen und ihre Axone, die den Sehnerv bilden Thalamus und im Mittelhirn Zentren und postsynaptischen Vorsprünge auf den visuellen Kortex ein. Auf der Grundlage seiner ausgeprägten anatomischen Struktur und bequeme Erreichbarkeit, hat es sich die bevorzugte Struktur für Studien über die neuronale Überleben, axonalen Regeneration und synaptische Plastizität. Jüngste Fortschritte in der MR-Bildgebung haben die in vivo Visualisierung des retino-tectalen Teil dieser Projektion mit Mangan-vermittelten Kontrastverbesserung (MEMRI) aktiviert. Hier präsentieren wir eine MEMRI-Protokoll für die Darstellung der visuellen Projektion in Mäusen, durch die Beschlüsse der (200 um) 3 lassen sich mit üblichen 3-Tesla-Scanner erreicht werden. Wir zeigen, wie intravitreale Injektion einer einzelnen Dosis von 15 nmol MnCl 2 führt zu einer Verbesserung der gesättigten intakt Vorsprung innerhalb von 24 Stunden. Mit Ausnahme der Netzhaut, Änderungen in der Signalstärke sind unabdent von übereinstimm visuelle Stimulation oder physiologische Alterung. Haben wir weiter diese Technik anzuwenden längs überwachen axonalen Degeneration in Reaktion auf akute Verletzung des Sehnervs ein Paradigmen durch die Mn 2 +-Transport vollständig Verhaftungen an der Verletzungsstelle. Umgekehrt ist aktiv Mn 2 +-Transport quantitativ angemessenen Verhältnis zur Rentabilität, Anzahl und elektrische Aktivität der Axon-Fasern. Für eine solche Analyse, veranschaulichen wir Mn 2 +-Transport Kinetik entlang der visuellen Pfad in einem transgenen Mausmodell (NF-kappaB p50 KO) Anzeige spontane Atrophie der sensorischen, visuelle, Projektionen. Bei diesen Mäusen zeigt MEMRI reduziert, sondern Mn 2 +-Transport im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen nicht verzögert und zeugen somit Anzeichen für strukturelle und / oder funktionelle Beeinträchtigungen durch NF-kB-Mutationen. Zusammenfassend MEMRI bequem überbrückt in vivo-Tests und Post-mortem-Histologie für die characterizatiauf der Nervenfaserintegrität und Aktivität. Es ist sehr nützlich für Längsschnittstudien zur axonalen Degeneration und Regeneration, und Untersuchungen von mutierten Mäusen für echte oder induzierbare Phänotypen.

Die Fähigkeit dieser Abbildungstechnik, genau zu beurteilen, die Vitalität und Funktionalität des Bildprojektions beruht auf präzise Anwendung eines nicht-toxischen Dosierungs Mn 2 + in den Glaskörper und seine Aufnahme durch RGCs. Diese wichtige Voraussetzung wird in Fig. 1, wobei die Schicht bestimmte Mn 2 +-Aufnahme durch Autometallographie (TIMM Färbung) 21 gezeigt, getestet. Netzhautschnitte wurden bei 24 h nach ivit Anwendung von entweder 15 oder 150 nmol ...

Dieses Video zeigt ein Verfahren, mit einem klinischen 3 T Scanner, für kontrastverstärkte MR-Bildgebung des naiven Maus visuelle Projektion und für sich wiederholende und Längs in-vivo-Studien der Sehnerv-Degeneration mit akuter Sehnerven Quetschverletzung und chronische Degeneration des Sehnervs an assoziierten Knock-out-Mäusen (p50 KO).

In-vivo-Imaging von Optic Nerve Fiber Integrität von Contrast-Enhanced MRI in Mäuse

The rodent visual system encompasses retinal ganglion cells and their axons that form the optic nerve to enter thalamic and midbrain centers, and ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, strukturelle und funktionelle Veränderungen entlang der Sehbahn bei Mäusen in vivo zu überwachen. Dies wird zunächst durch eine intravitreale Injektion von paramagnetischen Manganionen erreicht, die intrazellulär als MRT-sensible Tracer wirken und als Manganchloridlösung 24 Stunden vor der Untersuchung appliziert werden. Der zweite Schritt besteht darin, die anästhesierte Maus mithilfe geeigneter Hardware im 3-Tesla-MRT-Scanner so zu positionieren, dass die Bildaufnahme sowie die Überwachung lebenswichtiger Funktionen möglich ist.Anschließend wird das etablierte, auf Tracerempfindlichkeit basierende MEMR-Protokoll durchgeführt und mehrplanare 3D-Bilder der intrazerebralen Signalverstärkung entlang der rettino-temporalen Bahn rekonstruiert. Im letzten Schritt wird die Maus aus dem MRT-Scanner entfernt und ihre Vitalfunktionen zur schnellen Erholung von der Anästhesie unterstützt, was wiederholte EMRI-Untersuchungen am selben Tier oder anschließende verhaltensbezogene bzw. histologische Analysen ermöglicht. Letztendlich dient die manganverstärkte MRT der taktilen Projektion dazu, akute oder progrediente Neuropathologien bei expe

in-vivo-imaging-optic-nerve-fiber-integrity-contrast-enhanced-mri

Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Visualisieren Sie mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie den verletzten Nerv, der eine fortschreitende Zunahme von axonalen Schwellungen und Diskonnektoren aufweist.

Elektronenmikroskopische Analyse der axonalen Schädigung im Sehnerv von Mäusen mit Hirnverletzung

Quelle: Wang, Z., et al. Transpupilläre Zwei-Photonen-In-vivo-Bildgebung der Netzhaut der Maus.  J. Vis. Exp. (2021). Dieses Video zeigt eine Technik für die in vivo Netzhautbildgebung mittels Zwei-Photonen-Mikroskopie. Anästhesierte Mäuse werden auf die Bildgebung vorbereitet, indem sie ihren Kopf sichern, Augenschmiermittel auftragen und ein Deckglas über das Auge legen. Retinale Ganglienzellen (RGCs), die fluoreszierende Proteine exprimieren, werden zunächst mittels Epifluoreszenz zur...

Zwei-Photonen-In-vivo-Bildgebung der Netzhaut der Maus

Quelle: Bosco, A., et al.  In vivo Dynamik der retinalen Mikrogliaaktivierung während der Neurodegeneration: Konfokale ophthalmoskopische Bildgebung und Zellmorphometrie beim Mausglaukom. J. Vis. Exp. (2015) Dieses Video zeigt die In-vivo-Bildgebung von retinalen Mikroglia in einem Mausmodell des Glaukoms. Eine transgene Maus mit fluoreszierenden Protein-exprimierenden retinalen Mikroglia wird unter einem Ophthalmoskop positioniert. Infrarotbeleuchtung wird verwendet, um den Sehnervenkopf (ONH)...

In vivo Bildgebung von retinalen Mikroglia in einem Mausmodell des Glaukoms

Source: Jagodzinska, J., et. al., Optische Kohärenztomographie: Bildgebung von retinalen Ganglienzellen der Maus In Vivo. J. Vis.  (2017)  In diesem Video demonstrieren wir die Verwendung der optischen Kohärenztomographie (SD-OCT) im Spektralbereich zur Abbildung von Netzhautschichten und zur Beurteilung struktureller Veränderungen in einem genetisch veränderten Mausmodell mit Optikusneuropathie.

In-vivo-Bildgebung der Netzhaut der Maus mittels optischer Kohärenztomographie

Wir zeigen eine Technik für die in vivo lebenden Biolumineszenz und Nahinfrarot-Bildgebung von Optikusneuritis und Enzephalitis in der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE) -Modell für Multiple Sklerose in SJL / J - Mäusen.

Biolumineszenz und Nah-Infrarot-Imaging von Neuritis und Gehirnentzündung im EAE-Modell der Multiplen Sklerose in Mäusen

Dieses Protokoll beschreibt wie hochauflösende bildgebende Verfahren wie spectral-Domain optische Kohärenztomographie und scanning Laser Ophthalmoskopie in kleine Nagetiere, mit einer ophthalmologischen Bildgebung Plattform-System, um Auskunft über genutzt werden Netzhautdicke und Microglial Zelle Verteilung, beziehungsweise.

In Vivo Darstellung der Cx3cr1GLP/Gfp Reporter Mäuse mit Spectral-Domain optische Kohärenztomographie und Scanning Laser Ophthalmoskopie

Hier präsentieren wir Ihnen die Nützlichkeit der längs in-Vivo Bildgebung bei der Nachbereitung der morphologischen Veränderungen der laserinduzierten choroidale Neovaskularisation bei Mäusen.

In Vivo Multimodale Bildgebung und Analyse der laserinduzierten choroidale Neovaskularisation Mausmodell

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Lähmung und Opticospinal Entzündung durch Übertragung von Aquaporin-4 (AQP4) induzieren-spezifischen T-Zellen von AQP4- / - Mäusen in WT-Mäuse. Darüber hinaus führen wir serielle optische Kohärenztomographie verwenden, um visuelle System Funktionsstörung zu überwachen.

Induktion von Lähmung und visuelles System Verletzungen bei Mäusen durch T-Zellen spezifisch für Neuromyelitis Optica Autoantigen Aquaporin-4

In-vivo-Bildgebung ist ein leistungsfähiges Werkzeug für das Studium der Biologie in Gesundheit und Krankheit. Dieses Protokoll beschreibt die transpupille Bildgebung der Netzhaut der Maus mit einem Standard-Zwei-Photonen-Mikroskop. Es zeigt auch verschiedene In-vivoimaging-Methoden, um mehrere zelluläre Kohorten der Netzhaut fluoreszierend zu markieren.

Transpupille Zwei-Photonen-In-vivo-Bildgebung der Netzhaut der Maus

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Schritte zum Abgleich von in vivo Bildern der optischen Kohärenztomographie (Vis-OCTF) mit konfokalen ex vivo Bildern derselben Mausnetzhaut, um die beobachtete Morphologie der retinalen Ganglienzell-Axonbündel in den in vivo Bildern zu verifizieren.

Abgleich von optischen Kohärenztomographie-Fasergrammen im sichtbaren Licht mit konfokalen Bildern derselben Maus-Netzhaut

Lernen Sie die Mangan-verstärkte MRT zur in-vivo-Bildgebung des visuellen Systems bei Mäusen. Diese Methode ermöglicht longitudinale Studien zur Untersuchung neurodegenerativer Erkrankungen.

In-vivo-Imaging von Optic Nerve Fiber Integrität von Contrast-Enhanced MRI in Mäuse

Weitere Videos entdecken