Name: Modellazione 3D del laterale ventricoli e istologica Caratterizzazione del Tissue periventricolare di esseri umani e il mouse (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-05-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 26 s
Description: Scopri la modellazione 3D dei ventricoli laterali e l'analisi istologica del tessuto periventricolare in umani e topi. Questo metodo combina risonanza magnetica e immunostaining per studiare l'integrità cellulare e le alterazioni legate all'invecchiamento.

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Un NINDS Grant NS05033 (JCC) ha supportato questo lavoro. I programmi RAC, SURF e OUR dell'Università del Connecticut hanno fornito ulteriore supporto.

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<li>Carmen Gomez-Roldan, D. el, M,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroblast+proliferation+on+the+surface+of+the+adult+rat+striatal+wall+after+focal+ependymal+loss+by+intracerebroventricular+injection+of+neuraminidase%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Neuroblast proliferation on the surface of the adult rat striatal wall after focal ependymal loss by intracerebroventricular injection of neuraminidase.</a> The Journal of Comparative Neurology. 507, 1571-1587 (2008).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Presentiamo strumenti e protocolli che possono essere utilizzati per valutare l&#39;integrità del sistema ventricolare del cervello in topi e negli esseri umani. Questi strumenti, tuttavia, possono essere applicati anche ad altre strutture cerebrali o sistemi di organi che subiscono variazioni dovute a lesioni, malattie, o durante il processo di invecchiamento 14,21,22. Le strategie presentate approfittare di software che permette l&#39;allineamento di sequenze MRI trasversali e longitudinali per generare rap...

Un ependimali linee monostrato cellulare il sistema ventricolare del cervello fornire funzioni bidirezionali di barriera e di trasporto tra il fluido cerebrale spinale (CSF) e liquido interstiziale (ISF) 1-3. Queste funzioni aiutano a mantenere in equilibrio fisiologico 2,3 libero da agenti tossici nel cervello. Negli esseri umani la perdita di porzioni di questo rivestimento per infortunio o malattia non sembra tradursi in sostituzione rigenerativa come si trova in altri rivestimenti epiteliali; piuttosto la perdita di copertura cellulare ependimale sembra comportare astrogliosis periventricolare con un reticolo di astrociti che coprono regioni spoglie di cellule ependimali in superficie ventricolo. Gravi ripercussioni ai meccanismi importanti CSF / cambio ISF e di liquidazione sarebbero previsti come conseguenza la perdita di questo strato epiteliale 1,2,4-7. Una caratteristica comune di invecchiamento umano è allargata ventricoli laterali (ventricolomegalia) ed edema periventricolare associati come observcato da MRI e fluido attenuato inversion recovery MRI (risonanza magnetica / FLAIR) 8-14. Per indagare il rapporto tra ventricolomegalia e l&#39;organizzazione cellulare del rivestimento ventricolo, post-mortem sequenze MRI umani sono stati abbinati con preparati istologici di ventricolo laterale del tessuto periventricolare. Nei casi di ventricolomegalia, aree consistenti di gliosi avevano sostituito copertura cellulare ependimale lungo la parete del ventricolo laterale. Quando l&#39;espansione ventricolo non è stato rilevato da analisi del volume basato su risonanza magnetica, il rivestimento delle cellule ependimale era intatto e gliosi non è stato rilevato lungo il rivestimento ventricolo 6. Questo approccio combinatorio rappresenta la prima documentazione dettaglio cambiamenti globali in integrità cellulare del rivestimento ventricolo laterale utilizzando preparazioni wholemount di porzioni o l&#39;intera parete del ventricolo laterale e modellazione 3D di volumi ventricolo 6. Molte malattie (malattia di Alzheimer, la schizofrenia) e le lesioni (lesioni cerebrali traumatiche)mostrano ventricolomegalia come funzionalità neuropathological presto. Denudation delle aree del rivestimento delle cellule ependimale quindi sarebbe previsto per interferire con la normale funzione delle cellule ependimali e compromettere l&#39;equilibrio omeostatico tra CSF / fluido ISF e scambio soluto. Così, un esame più approfondito delle modifiche apportate al sistema ventricolare, la sua composizione cellulare, e la conseguenza di strutture cerebrali sottostanti o vicine alla fine inizierà a rivelare di più sulla neuropatologia associata con l&#39;allargamento del ventricolo. La mancanza di dati di imaging multimodali, in particolare sequenze di dati longitudinali, con accesso limitato ai corrispondenti campioni istologici rende l&#39;analisi di patologie cerebrali umane difficile. Fenotipi modellazione trovano in invecchiamento umano o malattia può spesso essere realizzato con modelli di topo e modelli animali diventano uno dei nostri migliori mezzi per esplorare le domande circa l&#39;inizio e la progressione delle malattie umane. Diversi studi insani giovani topi hanno descritto la citoarchitettura delle pareti ventricolo laterale e la nicchia di cellule staminali sottostante 4,7-15. Questi studi sono stati estesi per includere la modellazione 3D e analisi cellulare delle pareti del ventricolo attraverso invecchiamento 6,15. Né gliosi periventricolare né ventricolomegalia sono osservati in topi anziani, piuttosto topi mostrano una zona subventicular relativamente robusta (SVZ) staminali nicchia di cellule soggiacente ad una cella ependimale intatto fodera 6,15. Così, esistono notevoli differenze specie-specifiche sia nella manutenzione e l&#39;integrità del rivestimento ventricolo laterale generale durante il processo di invecchiamento 6,15. Pertanto, per migliori topi uso di interrogare le condizioni presenti negli esseri umani, le differenze tra le due specie hanno bisogno di essere caratterizzato e adeguatamente considerati in qualsiasi paradigma di modellazione. Qui vi presentiamo le procedure per valutare le variazioni longitudinali ai ventricoli laterali e tessuto periventricolare associati in esseri umani e mouse. Le nostre procedure comprendono Rendering 3D e volumetria del mouse e ventricoli umani, e l&#39;uso di analisi immunoistochimica di interi preparati montaggio di tessuto periventricolare per caratterizzare sia di organizzazione e struttura cellulare. Insieme, questi procedimenti forniscono un mezzo per caratterizzare cambiamenti nel sistema ventricolare e tessuto periventricular associato.

<table><tbody><tr><td>Soluzione salina tamponata con fosfato (PBS)</td><td>Life Technologies</td><td>21600-069</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldeide (PFA)</td><td>Microscopia elettronica Scienze</td><td>19210</td><td>Uso al 4% in PBS, 4 gradi; C</td></tr><tr><td>Normal Horse Serum</td><td>Life Technologies</td><td>16050</td><td>10% in PBS-TX (v/v)</td></tr><tr><td>Normal Goat Serum</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>Vibratomo</td><td>Leica</td><td>VT1000S</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio a fluorescenza</td><td>Zeiss</td><td>Imager.M2</td><td></td></tr><tr><td>Fotocamera</td><td>Hamamatsu</td><td>ORCA R2</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio Stage Controller</td><td>Ludl Electronic Products</td><td>MAC 6000</td><td></td></tr><tr><td>Software di stereologia</td><td>MBF Bioscience</td><td>Stereo Investigator 11</td><td></td></tr><tr><td>Software di stereologia</td><td>ImageJ/NIH NIH</td><td>freeware</td><td></td></tr> Software <tr><td>di ricostruzione 3D</td><td>MBF Bioscience</td><td>Neurolucida Explorer</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio confocale</td><td>Leica</td><td>TCS SP2</td><td></td></tr><tr>Software <td></td><td></td><td></td>per<td>risonanza</td></tr><tr><td>magnetica Freesurfer</td><td>https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/DownloadAndInstall</td><td>Segmentazione e volume</td><td></td></tr><tr><td>ITK-Snap</td><td>http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php</td><td></td><td>Segmentazione e</td></tr><tr><td>analisi multi-immagine del volume GUI (Mango)</td><td>http://ric.uthscsa.edu/mango/ </td><td></td><td>Sovrapposizione longitudinale</td></tr><tr><td>Intera attrezzatura</td><td></td><td></td><td></td>per montaggio</tr><tr><td>22,5 gradi coltello da pugnalata dritto microchirurgico</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9854830</td><td></td></tr> piatto di dissezione inferiore in cera <tr><td>parafilm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>...</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>perni</td></tr><tr><td>pinze</td><td></td><td></td><td></td>fini</tr><tr><td>aquapolymount</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscopio da dissezione</td><td>Leica</td><td>MZ95</td><td></td></tr><tr><td>Whole Mount Antibodies</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>mouse anti-b-catenina</td><td>BD Bioschiences, San Jose, CA, USA</td><td></td><td>1:250</td></tr><tr><td>capra anti-GFAP</td><td>Santa Cruz Biotechnology</td><td></td><td>1:250</td></tr><tr><td>coniglio anti-AQP4 (acquaporina-4)</td><td>&nbsp; Sigma-Aldrich</td><td></td><td>1:400</td></tr><tr><td>Anticorpi</td><td></td><td></td><td></td>coronali</tr><tr><td>Anti-S100&beta; anticorpo</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>1:500</td></tr><tr><td>4',6-diamidino-2-fenilindolo (DAPI)</td><td>Life Technologies</td><td>D-1306</td><td>10 &; g/ml in PBS</td></tr></tbody></table>

modellazione 3d del laterale ventricoli e istologica caratterizzazione del tissue periventricolare di esseri umani e il mouse

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

Il sistema ventricolare trasporta e fa circolare il liquido cerebrospinale (CSF) e facilita l'eliminazione di soluti e tossine dal cervello. Le unità funzionali dei ventricoli sono cellule epiteliali ciliate denominate cellule ependimali, che rivestono i ventricoli e attraverso l'azione ciliare sono in grado di generare un flusso laminare di liquido cerebrospinale sulla superficie del ventricolo. Questo monostrato di cellule ependimali fornisce anche funzioni di barriera e filtrazione che promuovono lo scambio tra i fluidi interstiziali cerebrali (ISF) e il liquido cerebrospinale circolante. I cambiamenti biochimici nel cervello si riflettono quindi nella composizione del liquido cerebrospinale e la distruzione dell'ependima può interrompere il delicato equilibrio dello scambio di liquido cerebrospinale e ISF. Nell'uomo esiste una forte correlazione tra l'espansione del ventricolo laterale e l'invecchiamento. La ventricolomegalia associata all'età può verificarsi anche in assenza di demenza o ostruzione del flusso del liquido cerebrospinale. La causa esatta e la progressione della ventricolomegalia sono spesso sconosciute; Tuttavia, i ventricoli allargati possono mostrare una perdita regionale e, spesso, estesa della copertura cellulare ependimale, con astrogliosi della superficie ventricolare ed edema periventricolare associato che sostituisce il monostrato funzionale delle cellule ependimali. Utilizzando le scansioni MRI insieme al tessuto cerebrale umano post mortem, descriviamo come preparare, visualizzare e compilare rendering 3D dei volumi del ventricolo laterale, calcolare i volumi del ventricolo laterale e caratterizzare il tessuto periventricolare attraverso l'analisi immunoistochimica delle preparazioni di tessuto della parete del ventricolo laterale en front. Vengono inoltre presentate analisi corrispondenti del tessuto cerebrale di topo a sostegno dell'uso di modelli murini come mezzo per valutare i cambiamenti dei ventricoli laterali e del tessuto periventricolare riscontrati nell'invecchiamento e nella malattia umana. Insieme, questi protocolli consentono di indagare la causa e l'effetto della ventricolomegalia e di evidenziare le tecniche per studiare la salute del sistema ventricolare e le sue importanti funzioni di barriera e filtrazione all'interno del cervello.

Contour tracciamento dei ventricoli laterali del mouse sulla base immunostained 50 micron sezioni coronali e ricostruzioni 3D (Figura 3) consente ai dati del volume per essere raccolti in diversi paradigmi sperimentali utilizzando il mouse come sistema modello per la malattia o infortunio. Fondamentale per questa procedura è l&#39;esclusione delle regioni in cui le pareti laterali ventricolo aderiscono l&#39;uno all&#39;altro. Con subsegmenting regioni dei ventricoli e la designazione di un colore diver...

Utilizzando scansioni MRI (umane), software di imaging 3D e analisi immunoistologica, documentiamo i cambiamenti nei ventricoli laterali del cervello. La mappatura 3D longitudinale delle variazioni di volume del ventricolo laterale e la caratterizzazione dei cambiamenti cellulari periventricolari che si verificano nel cervello umano a causa dell'invecchiamento o della malattia vengono quindi modellati nei topi.

Modellazione 3D del laterale ventricoli e istologica Caratterizzazione del Tissue periventricolare di esseri umani e il mouse

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

L'obiettivo generale delle seguenti procedure è fornire un mezzo per indagare le cause e gli effetti della ventricolomegalia e mettere in evidenza tecniche che permettono lo studio della salute del sistema ventricolare e delle sue importanti funzioni di barriera e filtrazione all'interno del cervello. Questo viene ottenuto raccogliendo sezioni coronali del cervello di topo oppure scansioni MRI del cervello umano, al fine di generare ricostruzioni tridimensionali dei ventricoli e calcolare i volumi ventricolari; successivamente, tessuti post mortem che includono preparati en face della superficie apicale dei ventricoli vengono colorati con anticorpi specifici per cellule per rivelare l'integrità cellulare del rivestimento ventricolare. Successivamente, viene preparato un mosaico dell'organizzazione cellulare relativa all'intera superficie ventricolare e sovrapposto al modello 3D del ventricolo per evidenziare le regioni di gliosi rispetto alle cellule ciliate integre.I risultati mostrano regioni di espansione dei ventricoli basate su modellizzazione 3D longitudinale dei ventricoli e aree in cui lo strato cellulare termale dell'epitelio ventricolare non è più integro, ma sostituito d

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Abbiamo stabilito modelli murini di leucomalacia periventricolare (PVL), il danno cerebrale predominante in neonati prematuri caratterizzata da lesioni della sostanza bianca periventricolare. Ipossia / ischemia con / senza infezione sistemica sono le cause primarie del PVL. Unilaterale legatura carotidea e l'esposizione ipossia con / senza iniezione lipopolisaccaride crea PVL-come le lesioni nei topi P6.

I modelli del mouse di leucomalacia periventricolare

In questo articolo vi presentiamo una semplice tecnica pratica per la fusione cerebrovascolari che è facile da eseguire e possono essere utilizzati per l'immagine dell'albero vascolare del cervello di topo adulto.

Casting cerebrovascolare del topo adulto per l&#39;imaging 3D e analisi morfologica

Fonte: Xavier, A. L. R., et al. Impianto di cannule nella Cisterna Magna dei Roditori. J. Vis. Exp. (2018)Questo video mostra la procedura per l'impianto di una cannula nella cisterna magna di un topo anestetizzato. La tecnica consiste nel guidare una cannula montata su ago attraverso la dura madre nella cisterna magna triangolare invertita e fissarla per una somministrazione mirata nel liquido cerebrospinale.

Impianto di cannula nella Cisterna Magna in un modello murino

Fonte: Choi, J. P. et al. Induzione e imaging micro-CT di malformazioni cavernose cerebrali in modello murino. J. Vis. Exp. ( 2017)Questo video dimostra l'uso dell'imaging micro-CT per visualizzare le lesioni della malformazione cavernosa cerebrale (CCM) nel cervello di un topo. Descrive in dettaglio le fasi per la preparazione del campione, l'imaging e la ricostruzione dell'immagine 3D per valutare la densità e la posizione delle lesioni CCM nel tessuto cerebrale.

Imaging micro-CT con mezzo di contrasto di lesioni da malformazione cavernosa cerebrale in un cervello di topo

L'utilizzo di più angoli per tagliare il cervello di topo cucciolo, miglioriamo su una fetta cerebrale acuto precedentemente descritto, che cattura le connessioni tra le maggiori strutture mesencefalo e proencefalo uditive.

Modifica di un Colliculo-talamo-corticale mouse Cervello Fetta, Incorporando stampa 3-D della Camera componenti e multi-scala Optical Imaging

L'obiettivo generale di questo protocollo è quello di allineare con precisione magnetici volumi di immagini di risonanza (MRI) con sezioni istologia attraverso la creazione di supporti cervello 3D-stampati personalizzati e scatole affettatrice.

Utilizzando la tecnologia di stampa 3D per unire RM con Istologia: Un protocollo per Brain Sezioni

Questa carta dimostra l'effettivo utilizzo di un metodo di dissezione di fibra per rivelare i tratti di sostanza bianca superficiale e strutture di periventricular del cervello umano, in uno spazio tridimensionale, per facilitare la comprensione degli studenti della morfologia ventricolare.

Esplorazione dello spazio profondo - scoprendo l'anatomia delle strutture Periventricular per rivelare i ventricoli laterali del cervello umano

Questo protocollo dimostra l'induzione della malattia di malformazione cavernosa cerebrale in un modello murino e usi contrasto migliorato micro tomografia computerizzata per misurare il carico lesionale. Questo metodo aumenta il valore di modelli murini stabilito per lo studio delle basi molecolari e le terapie potenziali per malformazione cavernosa cerebrale e altre malattie cerebrovascolari.

Induzione e Micro-CT Imaging delle malformazioni cavernose cerebrali nel modello del topo

Qui descriviamo una procedura per tessuto di compensazione, l'etichettatura fluorescente e su larga scala di formazione immagine del tessuto di cervello di topo che, quindi, permette la visualizzazione dell'organizzazione tridimensionale dei tipi delle cellule nella neocorteccia.

Formazione immagine tridimensionale su larga scala di organizzazione cellulare nella neocorteccia Mouse

Questo articolo viene descritto un metodo semplice per preparare piccoli cervelli animali per l'imaging di micro-CT, in quale le lesioni possono essere quantificate ed elettrodi che si trova con alta precisione nel contesto dell'intero cervello.

Un metodo basati su Micro-CT per la caratterizzazione di lesioni e posizionamento elettrodi nel cervello degli animali piccoli

Il metodo dell'ago della stenosi bilaterale asimmetrica dell'arteria carotide comune è proposto per creare un modello murino per il deterioramento cognitivo vascolare e la demenza. Si traduce in risultati a lungo termine rispetto ai modelli precedentemente stabiliti ed è compatibile con la risonanza magnetica dal vivo. La rappresentazione visiva che dimostra la procedura fornisce una guida per padroneggiare l'intervento chirurgico.

Un modello murino per il deterioramento cognitivo vascolare e la demenza basato sulla stenosi dell'arteria carotide comune bilaterale asimmetrica guidata da ago

Scopri la modellazione 3D dei ventricoli laterali e l'analisi istologica del tessuto periventricolare in umani e topi. Questo metodo combina risonanza magnetica e immunostaining per studiare l'integrità cellulare e le alterazioni legate all'invecchiamento.

Modellazione 3D del laterale ventricoli e istologica Caratterizzazione del Tissue periventricolare di esseri umani e il mouse

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