Name: In vivo Tracking van Oedema Ontwikkeling En Microvasculaire Patologie In Een Model Van Experimentele Cerebrale Malaria Met Magnetic Resonance Imaging (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-08T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Leer hoe je hersenpathologie bij experimentele cerebrale malaria in vivo volgt met MRI. Deze methode maakt gedetailleerde beoordeling van ontstekingen en microvasculaire schade mogelijk.

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

De deskundige technische bijstand van Miriam Reinig wordt dankbaar erkend. AH heeft financiering ontvangen van een postdoctorale beurs van de Medische Faculteit van de Universiteit van Heidelberg. MP wordt ondersteund door een memorandum van de Stichting Else-Kröner-Fresenius. AKM is een ontvanger van een moederschapsverlof van de DZIF Academie van het Duitse Centrum voor Infectie Onderzoek (DZIF). JP is de ontvanger van een Heidelberg Research Center for Molecular Medicine (HRCMM) Loopbaanontwikkelingsgenootschap. We erkennen ook dankbaar Julia M. Sattler en Friedrich Frischknecht voor het verschaffen van een voorbeeldige film van sporozoite beweging.

Alle dierproeven die in dit artikel zijn gerapporteerd, werden uitgevoerd volgens de richtlijnen Federatie voor Laboratorium Diervoederverenigingen (FELASA) categorie B en de richtlijnen Samenleving van Laboratorium Diervoederkunde (GV-SOLAS) en werden goedgekeurd door de lokale Duitse autoriteiten in Karlsruhe (Regierungspräsidium Karlsruhe , Duitsland). Let op dat biosavety level 2 van toepassing is op muggen en Plasmodium berghei ANKA sporozoite werk. 1. Infectie <ol><li> Infect Anopheles stephensi muggen met Plasmodium berghei ANKA door ze 15 minuten op een gametocytemische muis te voeden. Bewaar de geïnfecteerde muggen bij 80% vochtigheid en 21 ° C. </li><li> Verzamel vrouwelijke muggen uit hun kooi 17 tot 22 dagen na de bloedmaaltijd. Plaats ze op ijs om hen te verdoving. </li><li> Met behulp van pincet, plaats drie tot vier muggen op een glazen glijbaan bedekt met een druppel koud RPMI medium. Plaats de dia onder een microscoop. </li> &lt;Li&gt; Trek de muskus zorgvuldig uit tussen het hoofd en het lichaam. Isoleer de speekselklier met behulp van een spuit en naald. Herhaal deze procedure met de overige muggen. </li><li> Verzamel de speekselklieren uit de glazen glijbaan door ze met een glazen pipet te zuigen en ze te verzamelen in een 1,5 ml centrifugebuis. OPMERKING: Afhankelijk van de infectiesnelheden, kunnen bij voorkeur 8000 tot 15.000 infectieuze sporozoieten per speekselklier worden verkregen. </li><li> Breek ongeveer drie minuten de geïsoleerde speekselklieren binnen de centrifugebuis met een kleine plastic stok om de sporozoieten van het speeksel van speeksel te isoleren. </li><li> Centrifugeer gedurende 3 minuten bij 1000 xg en 4 ° C om de sporozoieten te zuiveren uit het resterende weefsel. </li><li> Pipetteer de supernatant, die de sporozoieten (SPZ) bevat, naar een nieuwe centrifugebuis en tel de gezuiverde sporozoieten in een Neubauer hemocytometer. </li><li> Pas de concentratie van gezuiverde sporozoieten aan op 10.000 / ml door phOsfaat-gebufferde zoutoplossing. </li><li> Injecteer in totaal 1 000 sporozoieten (0,1 ml) in de staartvenen van ingeboren C57BL / 6 muizen om infectie te starten. Om de injecties te vergemakkelijken, plaats de C57BL / 6-muizen in een restrainer en zet de staarten warm in (ongeveer 37 ° C) water om te helpen bij het visualiseren van de staartvenen; OPMERKING: De injectie zelf is een korte procedure die binnen enkele seconden kan worden uitgevoerd. </li><li> Eens daags, controleer bloedstamsparasitemie op bloeduitstrijkjes vanaf dag 3 na de SPZ-infectie. OPMERKING: Monitoring parasitemie is eerder in een JoVE-artikel van Mueller et al voorgesteld . 8 </li><li> Evalueer de muizen eenmaal per dag met de score van de snelle muizencommando en gedragscode (RMCBS), vanaf 5 dagen na de injectie van de sporozoïet. OPMERKING: een gedetailleerde beschrijving van deze procedure, inclusief een videodemonstratie, is gepubliceerd door Caroll et al. 6 </li><li> schattenDe muizen met MRI beeldvorming volgens de RMCBS score en de onderzoeksvraag die moet worden aangepakt. 6 </li></ol> 2. Magnetische Resonantie Imaging Setup <ol><li> Voer MR uit op een 9.4T kleine dieren scanner met behulp van een volume resonator voor radiofrequentie transmissie en een 4-kanaals fase-array oppervlak ontvanger spoel. Zet het temperatuurgestuurde waterbad aan op 42 ° C om de lichaamstemperatuur van de muis te behouden. </li><li> Verdamp anesthesie in een kamer met 2% isofluraan en perslucht totdat de muis niet meer reageert op een teenknijp. Behoud de anesthesie bij 1-1,5%. </li><li> Plaats een staartvaatkatheter in de staartader van de muis. Plaats de muis voor MRI door het gevoelig te maken en met een gekrompte rug op een dierenbed uitgerust met een hoofd- en tandbalk om de hoofdbeweging te minimaliseren. Zorg ervoor dat u de cervicale wervelkolom van de muis niet rechtstelt. </li><li> Sluit een injectie systeem voor het contrastmiddel aan op de staartvaatkatheter. Gebruik een op maat gemaakt injectiesysteem gevuld met een Gd-DTPA (0,3 mmol / kg) spuit of gebruik een PE-buis aangesloten op een Gd-DTPA (0,3 mmol / kg) spuit. </li><li> Breng dexpanthenol oogsalf aan beide ogen aan. Plaats de 4-kanaals-fase-array-oppervlaktontvangerkopspoel op het hoofd van de muis. Plaats een ademhalingstapje op de achterkant van de muis en sluit deze aan op een ademhalingsbewakingsapparaat. </li></ol> 3. Imaging Protocol OPMERKING: Kies afbeeldingssequenties uit het onderstaande protocol volgens de te onderzoeken onderzoeksvragen. Alle vermelde parameters zijn geldig voor de MRI-software, maar moet mogelijk worden aangepast als andere softwareprogramma&#39;s worden gebruikt. <ol><li> Begin door een lokaliserende scan uit te voeren om ervoor te zorgen dat de muisbrein in het isocenter van de magneet zit. </li><li> Om het vasogenische oedeem kwalitatief te beoordelen, gebruik 3D T2-gewogen beeldvorming door een multi-slice RARE-volgorde te selecteren. <ol><li> Voer de volgende pa inRameters in de MRI-software: herhalingstijd = 2.000 ms, echo-tijd = 22 ms, isotrope resolutie = 0,1 mm, zichtveld = 20 x 10 x 12 mm 3 ; Matrix = 200 x 100 x 120, fliphoek = 90-180 °; (Spin-echo) en zeldzame factor = 8. Start de volgorde en wacht 10 min 48 s om de ruwe beelden te verkrijgen. </li></ol></li><li> Om vasogeen oedeem kwantitatief te bepalen, voer T2 relaxometrie uit door een multi-slice, multiple spin echo sequentie te selecteren. <ol><li> Gebruik de volgende parameters: herhalingstijd = 3.100 ms, echo tijd = 8-136 ms in stappen van 8 ms, aantal slices = 17, slice dikte = 0,7 mm, in vlakke resolutie = 0.116 mm x 0.116 mm, zichtveld 20 X 20 mm 2 , matrix = 172 x 172, fliphoek = 90-180 graden; (Spin-echo). Start de volgorde en wacht 8 min 53 s om de ruwe beelden te verwerven. </li></ol></li><li> Om kwantitatief zowel vasogeen oedeem als cytotoxisch oedeem te beoordelen, voer diffusiegewogen beeldvorming / schijnbare diffusiecoëFficient (ADC) mapping door een spin-echo EPI diffusie sequentie te selecteren. <ol><li> Gebruik de volgende parameters: herhalingstijd = 3.400 ms, echo-tijd = 20 ms, schijfdikte = 0,7 mm, aantal slices = 17, aantal diffusiegevoelige richtingen = 30, b waarde = 1.500 s / mm 2 , δ = 3 ms , Δ = 9 ms, gedeeltelijke Fourier coderende versnellingsfactor = 1,51, gezichtsveld = 12 x 15 mm 2 , matrix = 96 x 128, in-vlak resolutie = 0.125 mm x 0.117 mm, fliphoek = 90-180 graden, en Aantal verzadigingsplaten (sagittal) = 1. Start de volgorde en wacht 7 min 56 s tot de ruwe beelden worden verkregen. </li></ol></li><li> Om microhemorrhages te beoordelen, gebruik 3D T2 * -gewogen beeldvorming. Selecteer een flow-gecompenseerde FLASH-volgorde. <ol><li> Voer de volgende parameters in in de MRI-software: herhalingstijd = 2.000 ms, echo-tijd = 22 ms, isotrope resolutie 0,08 mm, zichtveld = 32 x 15 x 8 mm 3 , matrixgrootte = 400 x 188 x 100 en fLiphoek = 12 graden. Start de volgorde en wacht 15 min 40 s om de ruwe beelden te verwerven. </li></ol></li><li> Om arteriële patency te beoordelen, gebruik de tijd van de vlucht angiografie door een 3D FLASH-sequentie te selecteren. <ol><li> Gebruik de volgende parameters in de MRI-software: herhalingstijd = 16 ms, echo-tijd = 3,5 ms, schijfdikte = 0,07 mm, in-plane resolutie = 0.104 x 0.104 mm, zichtveld = 20 x 20 x 10 mm 3 , matrix = 192 x 192 x 142, en fliphoek = 15 graden. Start de volgorde en wacht 7 min 16 s tot de afbeeldingen worden verkregen. </li></ol></li><li> Om de bloed-hersenbarrière verstoring te beoordelen, gebruik 3D T1-gewogen beeldvorming voor en na een injectie van een contrastmiddel van 0,3 mmol / kg. Selecteer een radiofrequentie-verwende FLASH-sequentie met een globale radiofrequentie excitatie. <ol><li> Gebruik de volgende volgordeparameters in de MRI-software: herhalingstijd = 5 ms, echo-tijd = 1,9 ms, isotrope resolutie = 0,156 mm, gezichtsveld 20 x 18,7X 18,7 mm 3 , matrix 128 x 120 x 120 en fliphoek = 8,5 °; Begin de volgorde en wacht 1 min 14s tot de beelden zijn verkregen. </li></ol></li></ol> 4. Beeldverwerking en analyse <ol><li> Om de bloed-hersenbarrière verstoring te analyseren, trek 3D niet-verbeterde T1-gewogen beelden af ​​van verbeterde T1-gewogen afbeeldingen met het rekenkundig gereedschap of beeldrekenaargereedschap in ImageJ. Evalueer de aftrekbeelden voor een toename van het signaal, dat overeenkomt met bloed-hersenbarrière verstoring. 9 </li><li> Om hersenvolume te analyseren, gebruik native 3D T1- of 3D T2-gewogen datasets. Delineer de hersenen van de olfactorische bol naar het cerebellum met behulp van de segmenteringsredacteur. 10 </li><li> Vasogeen oedeem <ol><li> Verwerk de T2 relaxometrie data met MRI software of gebruik een nonlinear least squares fit procedure. 11 Proces diffusie gewogen gegevens om ADC kaarten te verkrijgen met behulp van MRI sofTware of FDT toolbox (zie Material Table ). </li><li> Plaats gebieden van belang handmatig in de verschillende anatomische gebieden. OPMERKING: Automatische plaatsing van belangengebieden kan onjuist inschrijven als gevolg van significante hersenzwelling. De T2-tijden en ADC-waarden van de gekozen anatomische gebieden worden op deze wijze verkregen. </li></ol></li><li> Om microhemoragevolume te analyseren, worden microhemorrhages afgebeeld die als ovoide, dark foci op T2 * -gewogen datasets verschijnen, met behulp van de segmenteringsredacteur. </li></ol>

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

De auteurs verklaren dat ze geen belangenconflicten hebben.

In dit artikel beschrijven we een volledig hersen MRI protocol om veranderingen in experimentele cerebrale malaria te definiëren. Wij zijn ervan overtuigd dat MRI tot op heden onvoldoende benut is in het onderzoek naar malaria en hoop dat onze protocollen andere onderzoekers zullen helpen. We willen graag enkele extra punten omschrijven die nuttig kunnen zijn. Als ernstig zieke muizen worden afgebeeld, is positionering van cruciaal belang. Vanwege de verhoogde intracraniale druk zijn muizen ...

Malaria is een belangrijk wereldwijd gezondheidsprobleem. 1 Ernstige malaria wordt in het bijzonder gekenmerkt door cerebrale betrokkenheid en is vaak een slechte prognostische factor. Cerebrale betrokkenheid is gebruikelijk bij kinderen jonger dan vijf jaar in gebieden met een hoge transmissie van malaria en vertegenwoordigt de belangrijkste oorzaak van malariaverwante dood in die leeftijdsgroep. 1 Terwijl agressieve behandeling levensreddend kan zijn, kan het opsporen van cerebrale malaria, vooral in vroege fasen, moeilijk zijn. De pathologische processen die betrokken zijn bij cerebrale malaria omvatten microvasculaire verstoring en cerebrale oedeem, die kan leiden tot ernstige hersenzwelling. In dit artikel presenteren we een magnetisch resonantiebeeldvorming (MRI) protocol dat de gehele hersenen in vivo beeldvorming van experimentele cerebrale malaria (ECM) mogelijk maakt. Gehele hersenen met hoge resolutie beeldvormingsmethoden zijn in deze ziekte wijd ondergebracht, alhoewel weinig bekend is over de manier waarop ECM in de centrale startZenuwstelsel of welke specifieke mechanismen leiden tot de ziekte. In vivo MRI, die de hele hersenen bedekt, vertegenwoordigt een belangrijk onderzoeksinstrument om een ​​beter begrip van ECM pathologie te krijgen. MRI is in staat om wereldwijde cerebrale hersenswelling te beoordelen, die onlangs werd erkend als een belangrijke voorspeller van de dood, niet alleen bij ECM, maar ook bij menselijke cerebrale malaria. 2 , 3 Ernstige hersenzwelling komt voor bij dodelijke ziekte en vertegenwoordigt één van verschillende pathologische kenmerken tussen de ECM-modellen en de menselijke ziekte, een ziekte die wordt gekenmerkt door zowel inflammatoire als microvasculaire veranderingen. 4 ECM kan geïnduceerd worden in CBA- of C57BL-muizen door infectie met dodelijke Plasmodium berghei ANKA. 5 Het ontstaan ​​van ECM komt meestal voor tussen de dagen 6 en 10 na infectie en resulteert in montage, ataxie, ademhalingsstoornissen en coma, die tot rap leidenId dood. 4 De Rapid Murine Coma and Behavior Scale (RMCBS) is een nuttige score om klinische symptomen van ECM te evalueren. Het bestaat uit 10 parameters, elk gescoord van 0 tot 2, met een maximale score van 20. 6 Onlangs hebben we een goede afspraak gemaakt tussen de ernst van de RMCBS scores in ECM muizen en pathologische veranderingen aangetoond door MRI. 7 In dit protocol beschrijven we ECM-inductie bij muizen en in vivo magnetische resonantiebeeldvorming van muizen met ECM.

<table><tbody><tr><td>Isofluraan</td><td>Baxter</td><td>1001747</td><td>voor anesthesie</td></tr><tr><td>Dotarem</td><td>Guebert</td><td>1086923</td><td>Gd-DTPA contrastmiddel; 0,5 mmol/mL</td></tr><tr><td>Amira (beeldverwerkingsprogramma)</td><td>FEI Group</td><td></td><td>Versie Amira 5.3.2</td></tr><tr><td>MATLAB&nbsp;</td><td>The MathWorks, Inc.,</td><td></td><td>Release 2012b</td></tr><tr><td>FDT toolbox&nbsp;</td><td>FMRIB's Software Library</td><td><a href="http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fdt/index.html">http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fdt/index.html</a></td><td></td></tr></tbody></table>

in vivo tracking van oedema ontwikkeling en microvasculaire patologie in een model van experimentele cerebrale malaria met magnetic resonance imaging

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

Cerebrale malaria is een teken van ernstige malaria en is vaak een voorbode van de dood. Hoewel agressieve behandeling levensreddend kan zijn, kan de detectie van cerebrale malaria moeilijk zijn. We presenteren een experimenteel muismodel van cerebrale malaria dat meerdere kenmerken van de menselijke ziekte deelt, inclusief oedeem en microvasculaire pathologie. Met behulp van magnetische resonantie beeldvorming (MRI) kunnen we de verstoring van de bloed-hersenbarrière, de ontwikkeling van oedeem en de daaropvolgende hersenzwelling detecteren en volgen. We beschrijven meerdere MRI-technieken die deze relevante pathologische veranderingen kunnen visualiseren. Daarom laten we zien dat MRI een waardevol hulpmiddel is om pathologische veranderingen, zoals oedeem, hersenzwelling en microvasculaire pathologie, in vivo te visualiseren en te volgen.

Bij C57BL / 6 muizen kunnen de eerste klinische symptomen van ECM tussen dagen 6 en 10 worden waargenomen na infectie met P. berghei ANKA sporozoites. ECM ontwikkelt zich in 60-80% van de geïnfecteerde muizen en komt snel binnen 24 tot 48 uur naar de coma en de dood. In tegenstelling tot deze, komen muizen die geen ECM ontwikkelen na de tweede week na infectie af aan ernstige bloedarmoede door hyperparasitemie. 12 <p class="jove_content" fo:keep-toget...

We beschrijven een muismodel van experimentele cerebrale malaria en laten zien hoe inflammatoire en microvasculaire pathologie in vivo kunnen worden gevolgd met behulp van magnetische resonantie beeldvorming.

In vivo Tracking van Oedema Ontwikkeling En Microvasculaire Patologie In Een Model Van Experimentele Cerebrale Malaria Met Magnetic Resonance Imaging

Cerebral malaria is a sign of severe malarial disease and is often a harbinger of death. While aggressive management can be life-saving, the detection of ...

Het algemene doel van deze methode is om pathologische veranderingen bij experimentele cerebrale malaria in vivo te monitoren. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen over de pathogenese van experimentele cerebrale malaria, aangezien het ons in staat stelt om in vivo te visualiseren hoe de pathologie van de gehele hersenen zich in de ruimte en over tijd ontwikkelt. De techniek maakt hiermee een gedetailleerde beoordeling van de hersenpathologie mogelijk en kan worden gebruikt om de effectiviteit van nieuwe behandelingsstrategieën bij cerebrale malaria te evalueren.De MRI-opstelling zal worden uitgevoerd door Manuel Fischer, onze laboratoriummanager. Begin met het verzamelen van vrouwelijke muggen uit hun kooi, 17 tot 22 dagen na de bloedmaaltijd. Gebruik een pincet om drie tot vier muggen op een glazen objectglas te plaatsen, samen met een druppel koud RPMI-medium.Plaats vervolgens het preparaat onder een microscoop. Rek de mug voorzichtig uit tussen de kop en het lichaam met een pincet, en gebruik een spuit en naald om de speekselklier te isoleren. Verzamel daarna de speekselklieren van het glasplaatje door ze op te zuigen met een glazen pipette en over te brengen naar een centrifugebuis van 1,5 milliliter.Gebruik vervolgens een klein plastic stokje om de geïsoleerde speekselklieren in de centrifugebuis drie minuten lang te pletten, om zo de sporozoïten uit het weefsel van de speekselklier te isoleren. Centrifugeer drie minuten bij 1 000 ×g en vier °C om de sporozoïten van het resterende weefsel te zuiveren. Pipetteer het supernatant, waarin de sporozoïten zich bevinden, naar een nieuwe centrifugebuis en tel de gezuiverde sporozoïten in een Neubauer-hemocytometer.Sporozoïeten vertonen een typische tegengesprekkenwijze beweging. Pas vervolgens de concentratie van de gezuiverde sporozoïeten aan naar 10.000 per milliliter door fosfaatgebufferde zoutoplossing toe te voegen. Plaats tot slot een C57BL/6-muis in een fixatiehouder en houd de staart in warm water om de staartader beter te kunnen visualiseren.Inject vervolgens in totaal 1.000 sporozoïten, of 0,1 milliliters, in de staartvin om de infectie te initiëren. Begin hiermee door de muis naar een 9,4T MRI-scanner (Magnetic Resonance Imaging) voor kleine dieren te brengen die een volumeresonator gebruikt voor radiofrequentieoverdracht. Breng daarna dexpanthenol-oogzalf aan in beide ogen.Schakel het temperatuurgecontroleerde waterbad in op 42 graden Celsius om de lichaamstemperatuur van de muis te handhaven. Plaats vervolgens een staartvenecatheter in de staartvene van de muis. Positioneer daarna de muis voor de MRI door deze in buikligging en met een gekromde rug op een dierenbed te plaatsen, uitgerust met een hoofdklem en bijtklem om hoofdbewegingen te minimaliseren.Zorg ervoor dat de cervicale wervelkolom van de muis niet wordt rechtgetrokken. Sluit een contrastmiddelinjectiesysteem, gevuld met 0,3 millimole per kilogram Gd-DTPA, aan op de staartvenecatheter. Plaats vervolgens de 4-Channel Phased Array Surface Receiver hoofdspool op de kop van de muis.Plaats tot slot een ademhalingspad op de rug van de muis en controleer de ademhaling op het monitoringsysteem. Zet de positioneringslaser in door op F2 op het bedieningspaneel te drukken en verplaats de muis totdat het horizontale positioneringslicht zich in het midden van het kleinere deel van de spoel bevindt, dat het hoofd van de muis bedekt. Zet de positioneringslaser uit door opnieuw op F2 te drukken en verplaats de muis vervolgens naar de definitieve positie door op F3 op het bedieningspaneel te drukken.Begin met het uitvoeren van een lokalisatiescan om er zeker van te zijn dat de hersenen van de muis zich in het isocentrum van de magneet bevinden. Beoordeel vasogeen oedeem kwalitatief met behulp van 3D T2-gewogen beeldvorming. Selecteer een multi-slice RARE-sequentie en pas de positie van de coupes aan, waarbij u ervoor zorgt dat de gehele hersenen, van de neus tot het cerebellum, worden gedekt.Nadat de verzadigingsdoorsneden zijn aangepast, start u de sequentie en wacht u 10 minuten en 48 seconden tot de beelden zijn verkregen. Voer vervolgens T2-relaxometrie uit om vasogeen oedeem kwantitatief te beoordelen door een multi-slice, multiple-spin echo sequentie te selecteren. Pas de positie van de doorsneden aan en start de acquisitie van de sequentie, wat acht minuten en 53 seconden duurt.Om zowel vasogeen oedeem als cytotoxisch oedeem kwantitatief te beoordelen, wordt diffusieweegtbeeldvorming uitgevoerd door een spin-echo EPI-diffusievolgorde te selecteren. Pas de coupespositie en de verzadigingscoupe aan. Start vervolgens de volgorde en wacht zeven minuten en 56 seconden tot de ruwe beelden zijn verkregen.Beoordeel vervolgens microbloedingen met behulp van 3D T2*-gewogen beeldvorming. Selecteer een flow-gecompenseerde FLASH-sequentie, pas de plakpositie aan en start de sequentie, die 15 minuten en 40 seconden duurt. Beoordeel daarna de arteriële doorgankelijkheid via time-of-flight angiografie door een 3D FLASH-sequentie te selecteren.Pas de coupespositie aan, start de sequentie en wacht vervolgens zeven minuten en 16 seconden tot de beelden zijn verkregen. Beoordeel tenslotte de verstoring van de bloed-hersenbarrière. Selecteer een 3D T1-gewogen beeldvorming met een FLASH-sequentie, pas de coupespositie aan en start de sequentie.Wacht één minuut en 14 seconden tot de beelden zonder contrast zijn verkregen. Injecteer vervolgens contrast van 0,3 millimol per kilogram en herhaal de meting. Een toename van de verstoring van de bloed-hersenbarrière en een toename van vocht duiden op vroeg vasogeen oedeem in de bulbus olfactorius dat al aanwezig is bij milde ziekte, en begint zich naar de hersenstam uit te breiden naarmate de ernst van de ziekte toeneemt.Op T2-kaarten kan de ernst van vasogeen oedeem worden gekwantificeerd door regio's van interesse (ROI's) in specifieke anatomische gebieden te tekenen. Voor elk gebied kan een T2-relaxatietijd worden verkregen die toeneemt naarmate het oedeem toeneemt. Bovendien begint het hersenvolume dat duidt op oedeem significant te stijgen bij matig zieke muizen vergeleken met de nullijn, en neemt dit verder toe bij ernstig zieke muizen.Ten slotte treedt microvasculaire pathologie, aangetoond door microbloedingen en een toename van het contrast van de vatgevoeligheid, op na de eerste tekenen van doorbreking van de bloed-hersenbarrière bij vasogeen oedeem. Deze microbloedingen komen voornamelijk voor in de bulbus olfactorius. Indien het volledige MRI-protocol wordt doorlopen, kunnen alle beelden, inclusief de positionering, binnen een uur worden verkregen, mits dit correct wordt uitgevoerd.Het minimale protocol dient een T2-gewogen sequentie of T2-relaxometrie en een T2*-gewogen sequentie te bevatten om de aanwezigheid van vasogeen oedeem, de mate van microbloedingen en microvasculaire defecten te beoordelen. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe whole-brain MRI pathologische veranderingen bij experimentele cerebrale malaria visualiseert, inclusief veranderingen zoals hersenzwelling, die ex vivo moeilijk te detecteren is.

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

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

Intravitale microscopie om temporele en ruimtelijke hemodynamische en inflammatoire gebeurtenissen in de pial microcirculatie te volgen.

Intravitale Microscopie van de hersenen van muizen microcirculatie met behulp van een gesloten Cranial Window

We tonen de methode voor het uitvoeren van intravitale microscopie van de milt met behulp van GFP transgene malariaparasieten en de kwantificering van de parasiet de mobiliteit en de bloedstroom binnen dit orgaan.

Intravitale Microscopie van de milt: Kwantitatieve Analyse van Parasite Mobiliteit en Blood Flow

This video demonstrates the generation of an experimental mouse model of cerebral malaria. Sporozoites isolated from Plasmodium berghei-infected female mosquitoes are injected into a restrained mouse's tail veins, leading to blood-brain barrier disruption and brain inflammation, causing cerebral malaria. This infected mouse model offers a valuable tool to study in vivo microvascular pathology associated with cerebral malaria.

Generation of a Mouse Model of Experimental Cerebral Malaria Using Host Mosquito-Derived Sporozoites

Source: Arango-Lievano, M. et. al., Longitudinal In Vivo Imaging of the Cerebrovasculature: Relevance to CNS Diseases. J. Vis. Exp. (2016)This video demonstrates in vivo two-photon imaging to visualize fluorescently labeled amyloid plaques and cerebral vasculature. Blue fluorescence marks plaques, while green fluorescence highlights the cerebral blood vessels. A 3D map of the region of interest and high-resolution mosaic imaging reveal detailed interactions of amyloid plaques with cerebral...

In Vivo Imaging of Cerebral Vessels and Amyloid Plaques in an Alzheimer’s Disease Mouse Model

We beschrijven een algemeen protocol voor in vivo cell tracking met MRI in een muismodel met ex vivo gemerkte cellen. Een typische protocol voor mobiele etikettering, beeldaanwinst verwerking en kwantificering is inbegrepen.

In vivo 19 F MRI voor mobiele Tracking

Deze video illustreert een methode, met behulp van een klinische 3 T scanner, voor contrast-versterkte MRI van de naïeve muis visuele projectie en voor herhaalde en longitudinale in vivo studies van de oogzenuw degeneratie geassocieerd met acute oogzenuw verpletteren letsel en chronische oogzenuw degeneratie in knock-out muizen (p50 KO).

In vivo beeldvorming van Optic Nerve Fiber Integrity by-Contrast Enhanced MRI in Muizen

Dit protocol beschrijft de toepassing van gecombineerde nabij-infrarood fluorescerende (NIRF) beeldvorming en micro-computertomografie (microCT) voor het visualiseren van cerebrale thromboemboli. Deze techniek maakt de kwantificering van trombus last en evolutie. De NIRF beeldvormende techniek visualiseert fluorescent gelabelde trombus in weggesneden hersenen, terwijl de microCT techniek visualiseert trombus in levende dieren met behulp van goud-nanodeeltjes.

Gecombineerde nabij-infrarood Fluorescent Imaging en Micro-computertomografie voor het direct visualiseren Cerebral Thromboemboli

Dit manuscript beschrijft een procedure om de herinrichting van de cerebrovasculature volgen tijdens amyloïde plaque accumulatie in vivo met behulp van longitudinale twee-foton microscopie. Een uitgedunde schedel bereiden voor de visualisatie van fluorescente kleurstoffen om de progressie van cerebrovasculaire schade te beoordelen in een muizenmodel van de ziekte van Alzheimer.

lengte-<em&gt; In Vivo</em&gt; Imaging van de Cerebrovasculature: Relevantie voor CNS ziekten

Gepresenteerd hier is een protocol voor niet-invasieve mesenchymale stamcel (MSC) levering en tracking in een muismodel van traumatisch hersenletsel. Superparamagnetische ijzeroxide nanodeeltjes worden gebruikt als een magnetische resonantie imaging (MRI) sonde voor MSC labeling en niet-invasieve in vivo tracking na intranasale levering met behulp van real-time MRI.

Het volgen van superparamagnetische ijzer oxide-gelabelde mesenchymale stamcellen met behulp van MRI na intranasale levering in een traumatisch hersenletsel Murine model

Intracraniale hersenen metastase modellering wordt gecompliceerd door een onvermogen om tumorgrootte en reactie op de behandeling met nauwkeurige en tijdige methoden te controleren. De gepresenteerde methodologie paren intracraniale tumor injectie met magnetische resonantie imaging analyse, die wanneer gecombineerd, cultiveert nauwkeurige en consistente injecties, verbeterde dier monitoring, en nauwkeurige tumor volume metingen.

Modellering van hersenmetastasen door middel van intracraniale injectie en magnetische resonantie beeldvorming

Dit protocol bevat een grondige beschrijving van een stapsgewijze aanpak voor een chronisch craniaal venster- en microvasculaire emboliemodel van een muismodel, geoptimaliseerd voor in vivo tweefotonmicroscopie met fluorescerende polystyreenmicrosferen.

Microvasculaire embolisme Muizenmodel voor in vivo tweefotonmicroscopie met fluorescerende polystyreenmicrosferen

Leer hoe je hersenpathologie bij experimentele cerebrale malaria in vivo volgt met MRI. Deze methode maakt gedetailleerde beoordeling van ontstekingen en microvasculaire schade mogelijk.

In vivo Tracking van Oedema Ontwikkeling En Microvasculaire Patologie In Een Model Van Experimentele Cerebrale Malaria Met Magnetic Resonance Imaging (Video) | JoVE Journal

In vivo Tracking van Oedema Ontwikkeling En Microvasculaire Patologie In Een Model Van Experimentele Cerebrale Malaria Met Magnetic Resonance Imaging

Meer video's verkennen