Name: Modelado 3D del lateral Ventrículos y histológico Caracterización de Tejidos periventricular en los seres humanos y de ratón (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-05-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 26 s
Description: Aprende a crear reconstrucciones 3D de los ventrículos laterales cerebrales mediante imágenes de resonancia magnética y secciones coronales. Este método permite analizar cambios volumétricos y evaluar la integridad celular del revestimiento ventricular en modelos de ratón y humanos.

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Una subvención del NINDS NS05033 (JCC) apoyó este trabajo. Los programas RAC, SURF y OUR de la Universidad de Connecticut proporcionaron apoyo adicional.

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Los autores no tienen nada que revelar.

Presentamos herramientas y protocolos que pueden utilizarse para evaluar la integridad del sistema ventricular del cerebro en ratones y en seres humanos. Estas herramientas, sin embargo, pueden también ser aplicados a otras estructuras cerebrales o sistemas de órganos que sufren cambios debido a una lesión, enfermedad, o durante el proceso de envejecimiento 14,21,22. Las estrategias presentadas toma ventaja de software que permite la alineación de secuencias de RM transversales y longitudinales para generar r...

Un ependimarias líneas monocapa de células del sistema ventricular del cerebro que proporciona funciones de barrera y de transporte bidireccionales entre el líquido cefalorraquídeo (LCR) y el líquido intersticial (ISF), 1-3. Estas funciones ayudan a mantener el cerebro tóxico-libre y en equilibrio fisiológico 2,3. En los seres humanos la pérdida de porciones de este revestimiento a través de una lesión o enfermedad no parece resultar en sustitución regenerativa como se encuentra en otros revestimientos epiteliales; más bien la pérdida de cobertura de la célula ependimal parece resultar en astrogliosis periventricular con una malla de los astrocitos que cubren regiones desnudas de las células ependimarias en la superficie ventrículo. Repercusiones graves a mecanismos CSF / cambio ISF y remoción importantes se prevé que el resultado de la pérdida de esta capa epitelial 1,2,4-7. Una característica común de envejecimiento humano se amplía ventrículos laterales (ventrículomegalia) y edema periventricular asociado como observcado por resonancia magnética y la recuperación de la inversión a los fluidos atenuada resonancia magnética (MRI / FLAIR) 8-14. Para investigar la relación entre ventrículomegalia y la organización celular del revestimiento ventrículo, secuencias de RM humanos postmortem fueron emparejados con las preparaciones histológicas del tejido periventricular ventrículo lateral. En los casos de ventrículomegalia, áreas sustanciales de gliosis habían reemplazado la cobertura celular ependimaria lo largo de la pared del ventrículo lateral. Cuando la expansión ventrículo no se detectó por análisis de volumen a base de MRI, el revestimiento de células ependimarias estaba intacta y gliosis no se detectó a lo largo del revestimiento ventrículo 6. Este enfoque combinatoria representa la primera documentación que detalla los cambios globales en la integridad celular del revestimiento ventrículo lateral usando preparaciones wholemount de partes o toda la pared del ventrículo lateral y modelado 3D de los volúmenes ventriculares 6. Varias enfermedades (enfermedad de Alzheimer, la esquizofrenia) y lesiones (lesión cerebral traumática)mostrar ventrículomegalia como un rasgo neuropatológico temprano. Denudation de áreas del revestimiento de células ependimarias de ese modo se predijo para interferir con la función de las células ependimarias normal y comprometer el equilibrio homeostático entre CSF / fluido ISF y el intercambio de solutos. Por lo tanto, un examen más exhaustivo de los cambios en el sistema ventricular, su composición celular, y la consecuencia de las estructuras cerebrales subyacentes o vecinos en última instancia comenzará a revelar más sobre la neuropatología asociada con la ampliación ventrículo. La falta de datos de imágenes multimodales y, en particular secuencias de datos longitudinales, junto con un acceso limitado a las correspondientes muestras de tejidos histológicos hace análisis de patologías cerebrales humanas difícil. Fenotipos de modelado que se encuentran en el envejecimiento o enfermedad humana a menudo se puede lograr con modelos de ratón y modelos animales se convierten en uno de nuestros mejores medios para explorar preguntas acerca de la iniciación de la enfermedad humana y la progresión. Varios estudios enratones jóvenes sanos han descrito la citoarquitectura de las paredes del ventrículo lateral y el nicho de células madre subyacente 4,7-15. Estos estudios se han ampliado para incluir el modelado 3D y análisis celular de las paredes del ventrículo a través del envejecimiento 6,15. Ni gliosis periventricular ni ventrículomegalia se observan en ratones de edad, en lugar ratones muestran una zona subventicular relativamente robusto (SVZ) nicho de células madre subyacente a una célula intacta ependimaria forro 6,15. Por lo tanto, existen diferencias específicas de especie sorprendentes tanto en el mantenimiento y la integridad del revestimiento del ventrículo lateral en general durante el proceso de envejecimiento de 6,15. Por lo tanto, a mejores ratones uso para interrogar condiciones que se encuentran en los seres humanos, necesitan ser caracterizado y considerado apropiadamente en cualquier paradigma de modelado diferencias entre las dos especies. A continuación, presentamos los procedimientos para evaluar los cambios longitudinales a los ventrículos laterales y el tejido periventricular asociado tanto en humanos como mOuse. Nuestros procedimientos incluyen representación 3D y volumetría de ambos ventrículos del ratón y humanos, y el uso de análisis inmunohistoquímico de las preparaciones de todo el montaje de tejido periventricular para caracterizar tanto la organización celular y la estructura. Juntos, estos procedimientos proporcionan un medio para caracterizar cambios en el sistema ventricular y el tejido periventricular asociado.

<table><tbody><tr><td>Solución salina tamponada con fosfato (PBS)</td><td>Life Technologies</td><td>21600-069</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldehído (PFA)</td><td>Ciencias de la Microscopía Electrónica</td><td>19210</td><td>Uso al 4% en PBS, 4 & grados; C</td></tr><tr><td>Suero de Caballo Normal</td><td>Life Technologies</td><td>16050 10</td><td>% en PBS-TX (v/v)</td></tr><tr><td>Suero de Cabra Normal</td><td>Life Technologies</td><td>16210</td><td>10% en PBS-TX (v/v)</td></tr><tr><td>Triton X-100 (TX)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8787</td><td>0.1% en PBS (v/v)</td></tr><tr><td>Vibratomo</td><td>Leica</td><td>VT1000S</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio de fluorescencia</td><td>Zeiss</td><td>Imager.M2</td><td></td></tr><tr><td>Cámara</td><td>Hamamatsu</td><td>ORCA R2</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio Controlador de etapa</td><td>Ludl Electronic Products</td><td>MAC 6000</td><td></td></tr><tr><td>Software de estereología</td><td>MBF Bioscience</td><td>Stereo Investigator 11</td><td></td></tr><tr><td>Software de estereología</td><td>ImageJ/NIH</td><td>NIH freeware</td><td></td></tr><tr><td>3D Software de reconstrucción MBF</td><td>Bioscience</td><td>Neurolucida Explorer</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio confocal</td><td>Leica</td><td>TCS SP2</td><td></td></tr><tr>Software <td></td><td></td><td></td>de<td>resonancia magnética</td></tr><tr><td>Freesurfer</td><td>https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/DownloadAndInstall</td><td>Segmentación y volumen</td><td></td></tr><tr><td>ITK-Snap</td><td>http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php</td><td></td><td>Segmentación y análisis de volumen</td></tr><tr><td>de múltiples imágenes GUI (Mango)</td><td>http://ric.uthscsa.edu/mango/ </td><td></td><td>Recubrimiento longitudinal</td></tr><tr><td>Equipo de montaje completo 22.5</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>& grados; cuchillo de puñalada recta microquirúrgico</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9854830</td><td></td></tr> plato de disección con fondo de cera <tr><td>parafilm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>pinzas</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>finas</td></tr><tr><td>aquapolymount</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>microscopio de disección</td><td>Leica</td><td>MZ95</td><td></td></tr><tr><td>Anticuerpos</td><td></td><td></td><td></td>de montaje entero</tr><tr><td>ratón anti-b-catenina</td><td>BD Bioschiences, San José, CA, EE. UU</td><td></td>. <td>1:250</td></tr><tr><td>cabra anti-GFAP</td><td>Santa Cruz Biotechnology</td><td></td><td>1:250</td></tr><tr><td>conejo anti-AQP4 (acuaporina-4)</td><td>&nbsp; Sigma-Aldrich</td><td></td><td>1:400</td></tr><tr><td>Anticuerpos</td><td></td><td></td><td></td>coronales</tr><tr><td>Anti-S100 y beta; anticuerpo</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>1:500</td></tr><tr><td>4',6-diamidino-2-fenilindol (DAPI)</td><td>Life Technologies</td><td>D-1306</td><td>10 &micro; g/ml en PBS</td></tr></tbody></table>

modelado 3d del lateral ventrículos y histológico caracterización de tejidos periventricular en los seres humanos y de ratón

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

El sistema ventricular transporta y hace circular el líquido cefalorraquídeo (LCR) y facilita la eliminación de solutos y toxinas del cerebro. Las unidades funcionales de los ventrículos son células epiteliales ciliadas denominadas células ependimarias, que recubren los ventrículos y, a través de la acción ciliar, son capaces de generar flujo laminar de LCR en la superficie del ventrículo. Esta monocapa de células ependimarias también proporciona funciones de barrera y filtración que promueven el intercambio entre los fluidos intersticiales cerebrales (ISF) y el LCR circulante. Los cambios bioquímicos en el cerebro se reflejan en la composición del líquido cefalorraquídeo y la destrucción del epéndimo puede alterar el delicado equilibrio del intercambio entre el líquido cefalorraquídeo y el líquido cefalorraquídeo. En los seres humanos existe una fuerte correlación entre la expansión del ventrículo lateral y el envejecimiento. La ventriculomegalia asociada a la edad puede ocurrir incluso en ausencia de demencia u obstrucción del flujo del líquido cefalorraquídeo. A menudo se desconoce la causa exacta y la progresión de la ventriculomegalia; Sin embargo, los ventrículos agrandados pueden mostrar una pérdida regional y, a menudo, extensa de la cobertura de las células ependimarias, con astrogliosis de la superficie del ventrículo y edema periventricular asociado que reemplaza la monocapa funcional de células ependimarias. Utilizando resonancias magnéticas junto con tejido cerebral humano postmortem, describimos cómo preparar, obtener imágenes y compilar representaciones en 3D de los volúmenes de los ventrículos laterales, calcular los volúmenes de los ventrículos laterales y caracterizar el tejido periventricular mediante el análisis inmunohistoquímico de las preparaciones de tejido de la pared del ventrículo lateral en la cara. También se presentan los análisis correspondientes del tejido cerebral de ratón, lo que respalda el uso de modelos de ratón como medio para evaluar los cambios en los ventrículos laterales y el tejido periventricular que se encuentran en el envejecimiento y la enfermedad humana. En conjunto, estos protocolos permiten investigar la causa y el efecto de la ventriculomegalia y destacar las técnicas para estudiar la salud del sistema ventricular y sus importantes funciones de barrera y filtración dentro del cerebro.

Contorno de trazado de los ventrículos laterales del ratón sobre la base de inmunoteñidas 50 micras secciones coronales y reconstrucciones en 3D (Figura 3) permite que los datos de volumen para ser recogidos en diferentes paradigmas experimentales utilizando el ratón como sistema modelo para la enfermedad o lesión. Fundamental para este procedimiento es la exclusión de las regiones donde las paredes del ventrículo lateral se adhieren el uno al otro. Por subsegmenting regiones de los ventrículos y la des...

Utilizando resonancias magnéticas (humanas), software de imágenes 3D y análisis inmunohistológicos, documentamos los cambios en los ventrículos laterales del cerebro. El mapeo longitudinal en 3D de los cambios en el volumen del ventrículo lateral y la caracterización de los cambios celulares periventriculares que ocurren en el cerebro humano debido al envejecimiento o la enfermedad se modelan en ratones.

Modelado 3D del lateral Ventrículos y histológico Caracterización de Tejidos periventricular en los seres humanos y de ratón

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

El objetivo general de los siguientes procedimientos es proporcionar un medio para permitir investigaciones sobre la causa y el efecto de la megacardia ventricular y resaltar técnicas que permitan estudiar la salud del sistema ventricular y sus importantes funciones de barrera y filtración dentro del cerebro. Esto se logra mediante la recolección de cortes coronales del cerebro de ratón o escáneres de RM del cerebro humano para generar reconstrucciones tridimensionales de los ventrículos y calcular los volúmenes ventriculares. Como segundo paso, el tejido post mortem que incluye preparaciones en bote de la superficie apical de los ventrículos se tiñe con anticuerpos específicos para células, con el fin de revelar la integridad celular del revestimiento ventricular. A continuación, se prepara un mosaico de la organización celular en toda la superficie ventricular y se superpone al modelo tridimensional del ventrículo para demostrar regiones de gliosis frente a células tapizantes intactas.Los resultados muestran regiones de expansión de los ventrículos basadas en un modelado longitudinal tridimensional de los ventrículos y áreas donde la capa celular térmica adyacente al revestimient

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

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Neurociencia

Se establecieron modelos de ratón de leucomalacia periventricular (LPV), la lesión cerebral predominante en los bebés prematuros se caracteriza por lesiones de sustancia blanca periventricular. Hipoxia / isquemia con / sin infección sistémica son las causas principales de la FPV. La ligadura de carótida unilateral y la exposición hipoxia con / sin inyección de lipopolisacárido crea PVL-como lesiones en los ratones P6.

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El uso de múltiples ángulos para cortar el cerebro pup ratón, mejoramos sobre una rebanada cerebral agudo descrito previamente-que captura las conexiones entre la mayoría de las principales estructuras del mesencéfalo y el prosencéfalo auditivas.

Modificación de un Colliculo-tálamo-cortical del ratón Cerebro Loncha, incorporación de la impresión 3-D de la Cámara Componentes e Imagen óptica multi-escala

El objetivo general de este protocolo es para alinear con precisión los volúmenes de imágenes magnéticas resonancia nuclear (RMN) con secciones histológicas a través de la creación de los titulares del cerebro en 3D impresos personalizados y cajas de la máquina de cortar.

Utilizando tecnología de impresión 3D se fusiona con la RM Histología: Un protocolo para el Cerebro de seccionamiento

Este trabajo demuestra el uso eficaz de un método de disección de fibra para revelar los tractos de sustancia blanca superficial y estructuras de periventricular del cerebro humano, en un espacio tridimensional, para facilitar la comprensión del estudiante de la morfología ventricular.

Explorar el espacio profundo - descubrimiento de la anatomía de las estructuras periventriculares para revelar los ventrículos laterales del cerebro humano

Aquí describimos un procedimiento para tejido claro etiquetado fluorescente y a gran escala imagen de tejido de cerebro de ratón que, por lo tanto, permite la visualización de la organización tridimensional de tipos celulares en el neocortex.

Proyección de imagen tridimensional a gran escala de la organización celular en el Neocortex de ratón

Este artículo describe un método sencillo para preparar pequeños cerebros animales micro-CT en la proyección de imagen, en que las lesiones se pueden cuantificar y electrodos con alta precisión en el contexto de todo el cerebro.

Un método basado en el Micro-CT para caracterizar las lesiones y la localización de electrodos en cerebros de animales pequeños

Se propone el método de aguja para la estenosis bilateral asimétrica de la arteria carótida común para crear un modelo de ratón para el deterioro cognitivo vascular y la demencia. Da lugar a resultados a largo plazo en comparación con los modelos establecidos anteriormente y es compatible con la resonancia magnética en vivo. La representación visual que demuestra el procedimiento proporciona orientación para dominar la cirugía.

Un modelo murino para el deterioro cognitivo vascular y la demencia basado en la estenosis bilateral asimétrica de la arteria carótida común guiada por aguja

Aprende a crear reconstrucciones 3D de los ventrículos laterales cerebrales mediante imágenes de resonancia magnética y secciones coronales. Este método permite analizar cambios volumétricos y evaluar la integridad celular del revestimiento ventricular en modelos de ratón y humanos.

Modelado 3D del lateral Ventrículos y histológico Caracterización de Tejidos periventricular en los seres humanos y de ratón

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