Name: 3D-Modellierung der Seitenventrikel und histologische Charakterisierung Periventrikuläre Tissue in Mensch und Maus (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-05-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 26 s
Description: Erfahren Sie die 3D-Rekonstruktion lateraler Ventrikel aus MRT-Daten und histologischen Schnitten von Maus und Mensch. Diese Methode ermöglicht die volumetrische Analyse ventrikulärer Veränderungen im Alter.

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Ein NINDS Grant NS05033 (JCC) unterstützte diese Arbeit. Die RAC-, SURF- und OUR-Programme der University of Connecticut leisteten zusätzliche Unterstützung.

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Wir präsentieren Werkzeuge und Protokolle, die verwendet werden können, um die Integrität der Ventrikelsystem des Gehirns bei Mäusen als auch bei Menschen zu bewerten. Diese Werkzeuge können jedoch auch auf andere Hirnstrukturen oder Organsysteme, die Änderungen aufgrund einer Verletzung, Krankheit oder während des Vorgangs der Alterung 14,21,22 zogen angewendet werden. Die Strategien vorgestellt Profitieren Sie von Software, die die Ausrichtung der Querschnitts- und Längs MRI-Sequenzen zu 3D-Volumendarstellu...

Ein ependymalen Zellschicht Leitungen Ventrikelsystem des Gehirns welche bidirektionalen Barriere und Transportfunktionen zwischen der Rückenmarksflüssigkeit (CSF) und interstitieller Flüssigkeit (ISF) 1-3. Diese Funktionen helfen, das Gehirn Giftstoff-frei und in physiologische Gleichgewicht 2,3 zu halten. Beim Menschen Verlust von Teilen dieses Futter durch Verletzung oder Krankheit scheint nicht in regenerative Ersatz Ergebnis als in anderen epithelialen Auskleidungen gefunden; eher Verlust ependymaler Zellenabdeckung scheint in periventrikuläre Astrogliose mit einem Geflecht von Astrozyten abdeckt Regionen Ependymzellen entblößt an der Herzkammer Oberfläche führen. Schwerwiegende Auswirkungen auf wichtige CSF Tausch / ISF und Clearance-Mechanismen würde vorhergesagt werden, um den Verlust dieser Epithelschicht 1,2,4-7 führen. Ein gemeinsames Merkmal der menschlichen Alterung Seitenventrikel (Ventrikulomegalie) und die damit verbundenen periventrikuläre Ödem als observ vergrößertvon MRI und flüssigkeits abgeschwächten Inversion-Recovery-MRI (MRI / FLAIR) 8-14 ed. Um die Beziehung zwischen Ventrikulomegalie und der zellulären Organisation des Ventrikels Futter zu untersuchen, wurden postmortalen humanen MR-Sequenzen mit histologischen Präparationen Seitenventrikel periventricular Gewebe abgestimmt. In Fällen von Ventrikulomegalie hatte wesentliche Bereiche Gliose ependymaler Zellenabdeckung entlang der lateralen Ventrikelwand ersetzt. Wenn Ventrikel Expansion wurde nicht von MRI-basierte Volumen-Analyse nachgewiesen, die ependymaler Zellauskleidung war intakt und Gliose nicht entlang der Ventrikel Futter 6 erkannt. Diese kombinatorischen Ansatz stellt die erste umfassende Dokumentation Detaillierung Veränderungen im zellulären Integrität des Seitenventrikels Futter mit wholemount Zubereitungen von Teilen oder der gesamten seitlichen Ventrikelwand und 3D-Modellierung der Herzkammer 6 Bände. Mehrere Krankheiten (Alzheimer-Krankheit, Schizophrenie) und Verletzungen (Schädel-Hirn-Verletzung)zeigen Ventrikulomegalie als frühe neuropathologischen Merkmal. Denudation Bereiche der ependymalen Zellauskleidung dadurch würde vorhergesagt werden, die den normalen ependymalen Zellfunktion stören und beeinträchtigen die homöostatische Gleichgewicht zwischen CSF / ISF Fluid und Stoffaustausch. So wird eine gründlichere Untersuchung der Änderungen der ventrikulären System, seine zelluläre Zusammensetzung und der Folge, um die darunterliegende oder benachbarte Hirnstrukturen schließlich beginnen, mehr über die Neuropathologie mit Ventrikel Erweiterung assoziiert zu offenbaren. Das Fehlen von multimodalen Bilddaten, insbesondere Längsschnittdaten-Sequenzen zusammen mit begrenzten Zugang zu entsprechenden histologischen Gewebeproben ermöglicht Analyse der menschlichen Hirnerkrankungen schwierig. Modellierung Phänotypen in den menschlichen Alterungsprozess oder Krankheit gefunden werden oft mit Mausmodellen erreicht werden und Tiermodellen zu einem unserer besten Mittel, um Fragen über die menschliche Krankheit Initiierung und Progression zu erkunden. Mehrere Studien ingesunden jungen Mäusen haben die Zellarchitektur der Seitenventrikel Wänden und dem darunterliegenden Stammzellnische 4,7-15 beschrieben. Diese Studien wurden erweitert, um die 3D-Modellierung und zelluläre Analyse der Herzkammer Wände durch Alterung 6,15 umfassen. Weder periventrikuläre Gliose noch Ventrikulomegalie sind in alten Mäusen beobachtet, statt Mäuse zeigen eine relativ robust subventicular Zone (SVZ) Stammzellnische darunterliegenden zu einer intakten Zelle ependymaler Futter 6,15. Somit ergeben sich markante speziesspezifische Unterschiede sowohl in der allgemeinen Wartung und Integrität der Seitenventrikel Auskleidung während des Prozesses der Alterung 6,15. Daher eine optimale Nutzung Mäusen, die Bedingungen in Menschen gefunden abzufragen, Unterschiede zwischen den zwei Arten müssen gekennzeichnet werden und in geeigneter Weise in jeder Modellierungsparadigma betrachtet. Hier präsentieren wir Verfahren, die Längs Änderungen an den lateralen Ventrikel und zugehörige periventrikuläre Gewebe in Mensch und m bewertenOuse. Unsere Verfahren sind 3D-Rendering und Volumetrie von Maus und menschlichen Herzkammern, und die Verwendung von immunhistochemischen Analyse der ganze Berg Zubereitungen periventrikuläre Gewebe sowohl zelluläre Organisation und Struktur zu charakterisieren. Zusammen stellen diese Verfahren liefern ein Mittel, um Änderungen in der Herzkammersystem und die zugehörige periventricular Gewebe zu charakterisieren.

<table><tbody><tr><td>Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)</td><td>Life Technologies</td><td>21600-069</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldehyd (PFA)</td><td>Elektronenmikroskopie</td><td>19210</td><td>Verwendung bei 4% in PBS, 4 &deg; C</td></tr><tr><td>Normales Pferdeserum</td><td>Life Technologies</td><td>16050</td><td>10% in PBS-TX (v/v)</td></tr><tr><td>Normales Ziegenserum</td><td>Life Technologies</td><td>16210</td><td>10% in PBS-TX (v/v)</td></tr><tr><td>Triton X-100 (TX)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8787</td><td>0,1% in PBS (v/v)</td></tr><tr><td>Vibratom</td><td>Leica</td><td>VT1000S</td><td></td></tr><tr><td>Fluoreszenzmikroskop</td><td>Zeiss</td><td>Imager.M2</td><td></td></tr><tr><td>Kamera</td><td>Hamamatsu</td><td>ORCA R2</td><td></td></tr><tr><td>Mikroskoptisch Controller</td><td>Ludl Electronic Products</td><td>MAC 6000</td><td></td></tr><tr><td>Stereologie-Software</td><td>MBF Bioscience</td><td>Stereo Investigator 11</td><td></td></tr><tr><td>Stereologie-Software</td><td>ImageJ/NIH</td><td>NIH Freeware</td><td></td></tr><tr><td>3D-Rekonstruktionssoftware</td><td>MBF Bioscience</td><td>Neurolucida Explorer</td><td></td></tr><tr><td>Konfokalmikroskop</td><td>Leica</td><td>TCS SP2</td><td></td></tr><tr><td>MRT-Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Freesurfer</td><td>https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/DownloadAndInstall</td><td>Segmentierung und Volumen</td><td></td></tr><tr><td>ITK-Snap</td><td>http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php</td><td></td><td>Segmentierung und Volumen</td></tr><tr><td>Multi-Image Analysis GUI (Mango</td><td>)http://ric.uthscsa.edu/mango/ </td><td></td><td>Längsauflage</td></tr><tr><td>Whole Mount Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>22,5" mikrochirurgisches gerades Stichmesser</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9854830</td><td></td></tr><tr><td></td> Parafilm-Wachsboden-Präparierschale <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stifte</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>feine Pinzette</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Aquapolymount</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Präpariermikroskop</td><td>Leica</td><td>MZ95</td><td></td></tr><tr><td>Whole Mount Antikörper</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Maus Anti-b-Catenin</td><td>BD Bioschiences, San Jose, CA, USA</td><td></td><td>1:250</td></tr><tr><td>Ziege Anti-GFAP</td><td>Santa Cruz Biotechnology</td><td></td><td>1:250</td></tr><tr><td>Kaninchen Anti-AQP4 (Aquaporin-4)</td> <td>&nbsp; Sigma-Aldrich</td><td></td><td>1:400</td></tr><tr><td>Koronale Antikörper</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Anti-S100&beta; Antikörper</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>1:500</td></tr><tr><td>4',6-Diamidino-2-phenylindol (DAPI)</td><td>Life Technologies</td><td>D-1306</td><td>10 &micro; g/ml in PBS</td></tr></tbody></table>

3d-modellierung der seitenventrikel und histologische charakterisierung periventrikuläre tissue in mensch und maus

3D Modeling of the Lateral Ventricles and Histological Characterization of Periventricular Tissue in Humans and Mouse

Das ventrikuläre System transportiert und zirkuliert zerebrale Rückenmarksflüssigkeit (CSF) und erleichtert die Ausscheidung von gelösten Stoffen und Toxinen aus dem Gehirn. Die funktionellen Einheiten der Ventrikel sind Flimmerepithelzellen, die als Ependymzellen bezeichnet werden, die die Ventrikel auskleiden und durch ziliäre Wirkung in der Lage sind, einen laminaren Liquorfluss an der Ventrikeloberfläche zu erzeugen. Diese Monoschicht aus Ependymzellen bietet auch Barriere- und Filtrationsfunktionen, die den Austausch zwischen interstitiellen Flüssigkeiten (ISF) des Gehirns und zirkulierendem Liquor fördern. Biochemische Veränderungen im Gehirn spiegeln sich dabei in der Zusammensetzung des Liquors wider und die Zerstörung des Ependyms kann das empfindliche Gleichgewicht des Liquor- und ISF-Austauschs stören. Beim Menschen besteht eine starke Korrelation zwischen der Ausdehnung der lateralen Ventrikel und dem Altern. Eine altersassoziierte Ventrikulomegalie kann auch ohne Demenz oder Obstruktion des Liquorflusses auftreten. Die genaue Ursache und der Verlauf der Ventrikulomegalie sind oft unbekannt; Vergrößerte Ventrikel können jedoch einen regionalen und oft ausgedehnten Verlust der ependymalen Zellabdeckung aufweisen, wobei die Astrogliose der Ventrikeloberfläche und das damit verbundene periventrikuläre Ödem die funktionelle Ependymzell-Monoschicht ersetzen. Anhand von MRT-Scans zusammen mit postmortalem menschlichem Hirngewebe beschreiben wir, wie 3D-Renderings von lateralen Ventrikelvolumina erstellt, abgebildet und zusammengestellt werden, laterale Ventrikelvolumina berechnet und periventrikuläres Gewebe durch immunhistochemische Analyse von Gewebepräparaten der lateralen Ventrikelwand charakterisiert werden. Entsprechende Analysen von Hirngewebe von Mäusen werden ebenfalls vorgestellt, die die Verwendung von Mausmodellen als Mittel zur Bewertung von Veränderungen der Seitenventrikel und des periventrikulären Gewebes beim menschlichen Altern und bei Krankheiten unterstützen. Zusammen ermöglichen diese Protokolle Untersuchungen der Ursache und Wirkung der Ventrikulomegalie und heben Techniken zur Untersuchung der Gesundheit des Ventrikelsystems und seiner wichtigen Barriere- und Filtrationsfunktionen im Gehirn hervor.

Konturverfolgung der Maus Seitenventrikel basierend auf immun 50 um Koronalschnitte und 3D-Rekonstruktionen (Figur 3) ermöglicht Volumendaten in verschiedenen experimentellen Paradigmen mit Maus als Modellsystem für die Krankheit oder Verletzung gesammelt werden. Entscheidend für diese Vorgehensweise ist der Ausschluß von Bereichen, wo die lateralen Ventrikel Wänden aneinander haften. Durch subsegmenting Regionen der Herzkammern und die Bestimmung einer anderen Farbe für jeden Bereich (3C),</str...

Mit Hilfe von MRT-Scans (Mensch), 3D-Bildgebungssoftware und immunhistologischer Analyse dokumentieren wir Veränderungen an den Seitenventrikeln des Gehirns. Die longitudinale 3D-Kartierung von Volumenänderungen des lateralen Ventrikels und die Charakterisierung periventrikulärer zellulärer Veränderungen, die im menschlichen Gehirn aufgrund von Alterung oder Krankheit auftreten, werden dann an Mäusen modelliert.

3D-Modellierung der Seitenventrikel und histologische Charakterisierung Periventrikuläre Tissue in Mensch und Maus

The ventricular system carries and circulates cerebral spinal fluid (CSF) and facilitates clearance of solutes and toxins from the brain. The functional ...

Das übergeordnete Ziel der folgenden Verfahren besteht darin, eine Methode bereitzustellen, die Untersuchungen zum Ursache-Wirkungs-Verhältnis einer ventrikulären Dilatation ermöglicht, und Techniken hervorzuheben, die eine Analyse der Gesundheit des Ventrikelsystems sowie seiner wichtigen Barriere- und Filterfunktionen im Gehirn erlauben. Dies wird erreicht, indem entweder koronare Schnitte des Mausgehirns oder MRT-Aufnahmen des menschlichen Gehirns gesammelt werden, um 3D-Rekonstruktionen der Ventrikel anzufertigen und im zweiten Schritt die Ventrikelvolumina zu berechnen. Anschließend wird postmortal gewebliches Material, das En-foss-Präparationen der apikalen Oberfläche der Ventrikel umfasst, mit zellspezifischen Antikörpern gefärbt, um die zelluläre Integrität der Ventrikelinnenhaut sichtbar zu machen. Danach wird eine Montage der zellulären Organisation über die gesamte Ventrikeloberfläche angefertigt und über das 3D-Modell des Ventrikels gelegt, um Bereiche mit Gliose im Vergleich zu intakten Flimmerepitelzellen darzustellen.Die Ergebnisse zeigen Bereiche der Ventrikelweitung, basierend auf einer longitudinalen 3D-Modellierung der Ventrikel sowie Regionen, in denen die therm

3d-modeling-lateral-ventricles-histological-characterization

Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Wir haben festgestellt, Mausmodellen periventrikuläre Leukomalazie (PVL), die vorherrschende Hirn-Trauma bei Frühgeborenen durch periventrikulären Läsionen der weißen Substanz gekennzeichnet. Hypoxie / Ischämie mit / ohne systemische Infektion sind die primären Ursachen der PVL. Einseitige carotis Ligation und Hypoxie Exposition mit / ohne Lipopolysaccharid Injektion schafft PVL-Läsionen in P6 Mäusen.

Mausmodellen periventrikuläre Leukomalazie

In diesem Artikel präsentieren wir Ihnen eine einfache, praktische Technik für zerebrovaskuläre Casting, das einfach durchzuführen ist und kann zur Abbildung des Gefäßbaumes der erwachsenen Gehirn der Maus eingesetzt werden.

Zerebrovaskuläre Casting der erwachsenen Maus für 3D-Imaging und morphologische Analyse

Quelle: Xavier, A. L. R., et al. Kanülenimplantation in die Cisterna Magna von Nagetieren. J. Vis. Exp. (2018)Dieses Video zeigt das Verfahren zur Implantation einer Kanüle in die Cisterna magna einer anästhesierten Maus. Bei der Technik wird eine auf der Nadel befestigte Kanüle durch die Dura in die umgekehrte dreieckige Cisterna magna geführt und für die gezielte Abgabe in das Liquor cerebrospinalis gesichert.

Kanülenimplantation in die Cisterna Magna im Mausmodell

Quelle: Choi, J. P. et al.et al. Induktion und Mikro-CT-Bildgebung von zerebralen kavernösen Fehlbildungen im Mausmodell. J. vis. exp. ( 2017)Dieses Video zeigt die Verwendung von Mikro-CT-Bildgebung zur Visualisierung von zerebralen kavernösen Malformationen (CCM) im Gehirn einer Maus. Es beschreibt die Schritte für die Probenvorbereitung, die Bildgebung und die 3D-Bildrekonstruktion, um die Dichte und Lokalisation von CCM-Läsionen im Hirngewebe zu bewerten.

Kontrastmittelverstärkte Mikro-CT-Bildgebung von zerebralen kavernösen Malformationsläsionen in einem Mausgehirn

Verwenden von mehreren Winkeln Sie die Maus pup Gehirn zu schneiden, verbessern wir die auf einem zuvor beschriebenen akuten Hirnschnitt, die die Verbindungen zwischen den meisten der großen auditorischen Mittelhirn und Vorderhirnstrukturen erfasst.

Modifikation eines Colliculo-thalamokortikalen Maus Hirnschnitt, Einbindung der 3D-Druckkammerkomponenten und Multiskalen Optical Imaging

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, genau zu der Magnetresonanztomographie (MRT) Bildvolumen mit Histologieschnitten über die Erstellung von kundenspezifischen 3D-gedruckten Gehirn Halter und Slicer Boxen ausrichten.

3D-Drucktechnologie Verwendung MRI mit Histologie fusionieren: Ein Protokoll für Hirn Sectioning

Dieses Papier zeigt den effektiven Einsatz einer Faser Dissektion Methode, die oberflächliche weiße Angelegenheit Flächen zu offenbaren und periventrikulären Strukturen des menschlichen Gehirns, im dreidimensionalen Raum, um Schüler Verständnis der ventrikulären Morphologie zu unterstützen.

Erkunden Deep Space - Aufdeckung der Anatomie der periventrikulären Strukturen, die seitlichen Ventrikel des menschlichen Gehirns zu offenbaren

Dieses Protokoll zeigt die Induktion der zerebralen höhlenartigen Fehlbildung Krankheit in einem Mausmodell und Verwendungen Kontrast verstärkt Mikro-Computertomographie um Läsion Belastung zu messen. Diese Methode steigert den Wert der etablierten Mausmodelle, die molekularen Grundlagen und mögliche Therapien für zerebrale höhlenartigen Missbildungen und anderen zerebrovaskulären Krankheiten zu studieren.

Induktion und Mikro-CT-Bildgebung des zerebralen höhlenartigen Fehlbildungen im Mausmodell

Hier beschreiben wir eine Vorgehensweise für Gewebe, clearing, fluoreszierende Kennzeichnung und umfangreiche Darstellung der Maus Hirngewebe, die dadurch ermöglicht die Visualisierung der dreidimensionalen Organisation der Zelltypen der Großhirnrinde.

Groß angelegte dreidimensionale Bildgebung der zelluläre Organisation in der Maus Neocortex

Dieser Artikel beschreibt eine einfache Methode zur Vorbereitung von kleinen tierischen Gehirne für Mikro-CT-Bildgebung, in welche Läsionen quantifiziert werden können und Elektroden mit hoher Präzision im Kontext des gesamten Gehirns gelegen.

Ein Mikro-CT-basierte Verfahren zur Charakterisierung von Läsionen und Lokalisierung von Elektroden in kleinen tierischen Gehirnen

Die Nadelmethode der asymmetrischen bilateralen Stenose der Arteria carotis communis wird vorgeschlagen, um ein Mausmodell für vaskuläre kognitive Beeinträchtigungen und Demenz zu schaffen. Es führt zu längerfristigen Ergebnissen im Vergleich zu bisher etablierten Modellen und ist mit der Live-MRT kompatibel. Die visuelle Darstellung, die das Verfahren demonstriert, bietet eine Anleitung zur Beherrschung der Operation.

Ein Mausmodell für vaskuläre kognitive Beeinträchtigung und Demenz basierend auf einer nadelgesteuerten asymmetrischen bilateralen Stenose der Arteria carotis communis

Erfahren Sie die 3D-Rekonstruktion lateraler Ventrikel aus MRT-Daten und histologischen Schnitten von Maus und Mensch. Diese Methode ermöglicht die volumetrische Analyse ventrikulärer Veränderungen im Alter.

3D-Modellierung der Seitenventrikel und histologische Charakterisierung Periventrikuläre Tissue in Mensch und Maus

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