Name: O Uso de desafio-Farmacológicas fMRI em pesquisa pré-clínica: aplicação ao sistema 5-HT (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-04-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 27 s
Description: Aprenda a usar phMRI para avaliar a função do neurotransmissor serotonina em animais livres de respiração com fluoxetina. Esta técnica minimamente invasiva permite visualizar respostas hemodinâmicas cerebrais a desafios farmacológicos.

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Este trabalho é financiado pela Organização Holandesa para Pesquisa Científica (NWO) (Veni não. 916.86.125), atribuído a L. Reneman. O financiador não teve nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, a decisão de publicar, ou a preparação do manuscrito. Não há conflitos de interesse.

<ol><li>Abramoff, M. D., Magelhaes, P. J., Ram, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image+Processing+with+ImageJ%5BTitle%5D)+AND+%22Biophotonics+International%22%5BJournal%5D)">Image Processing with ImageJ.</a> Biophotonics International. 11, 36-42 (2004).</li>
<li>Anderson, I. M., McKie, S., Elliott, R., Williams, S. R., Deakin, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+human+5-HT+function+in+vivo+with+pharmacoMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Assessing human 5-HT function in vivo with pharmacoMRI.</a> Neuropharmacology. 55, 1029-1037 (2008).</li>
<li>Choi, J. K., Chen, Y. I., Hamel, E., Jenkins, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+hemodynamic+changes+mediated+by+dopamine+receptors%3A+Role+of+the+cerebral+microvasculature+in+dopamine-mediated+neurovascular+coupling%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Brain hemodynamic changes mediated by dopamine receptors: Role of the cerebral microvasculature in dopamine-mediated neurovascular coupling.</a> Neuroimage. 30, 700-712 (2006).</li>
<li>Cohen, Z., Bonvento, G., Lacombe, P., Hamel, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Serotonin+in+the+regulation+of+brain+microcirculation%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Serotonin in the regulation of brain microcirculation.</a> Prog. Neurobiol. 50, 335-362 (1996).</li>
<li>Ferrari, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+robust+experimental+protocol+for+pharmacological+fMRI+in+rats+and+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">A robust experimental protocol for pharmacological fMRI in rats and mice.</a> J. Neurosci. Methods. 204, 9-18 (2011).</li>
<li>Gozzi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+effects+of+antipsychotic+and+glutamatergic+agents+on+the+phMRI+response+to+phencyclidine%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Differential effects of antipsychotic and glutamatergic agents on the phMRI response to phencyclidine.</a> Neuropsychopharmacology. 33, 1690-1703 (2008).</li>
<li>Houston, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+of+brain+activation+in+response+to+pharmacological+agents+using+fMRI+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Mapping of brain activation in response to pharmacological agents using fMRI in the rat.</a> Magn Reson. Imaging. 19, 905-919 (2001).</li>
<li>Jenkins, B. G., Sanchez-Pernaute, R., Brownell, A. L., Chen, Y. C., Isacson, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+dopamine+function+in+primates+using+pharmacologic+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mapping dopamine function in primates using pharmacologic magnetic resonance imaging.</a> J. Neurosci. 24, 9553-9560 (2004).</li>
<li>Klomp, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lasting+effects+of+chronic+fluoxetine+treatment+on+the+late+developing+rat+brain%3A+age-dependent+changes+in+the+serotonergic+neurotransmitter+system+assessed+by+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Lasting effects of chronic fluoxetine treatment on the late developing rat brain: age-dependent changes in the serotonergic neurotransmitter system assessed by pharmacological MRI.</a> Neuroimage. 59, 218-226 (2012).</li>
<li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+investigation+of+the+basis+of+the+fMRI+signal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal.</a> Nature. 412, 150-157 (2001).</li>
<li>Martin, C., Sibson, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmacological+MRI+in+animal+models%3A+A+useful+tool+for+5-HT+research%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Pharmacological MRI in animal models: A useful tool for 5-HT research.</a> Neuropharmacology. 55, 1038-1047 (2008).</li>
<li>McKie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+effects+of+acute+citalopram+detected+by+pharmacoMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%22%5BJournal%5D)">Neuronal effects of acute citalopram detected by pharmacoMRI.</a> Psychopharmacology (Berl. 180, 680-686 (2005).</li>
<li>Preece, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+that+increased+5-HT+release+evokes+region-specific+effects+on+blood-oxygenation+level-dependent+functional+magnetic+resonance+imaging+responses+in+the+rat+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Evidence that increased 5-HT release evokes region-specific effects on blood-oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging responses in the rat brain.</a> Neuroscience. 159, 751-759 (2009).</li>
<li>Schwarz, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+stereotaxic+MRI+template+set+for+the+rat+brain+with+tissue+class+distribution+maps+and+co-registered+anatomical+atlas%3A+application+to+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A stereotaxic MRI template set for the rat brain with tissue class distribution maps and co-registered anatomical atlas: application to pharmacological MRI.</a> Neuroimage. 32, 538-550 (2006).</li>
<li>Schwarz, A. J., Gozzi, A., Reese, T., Bifone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+mapping+of+functional+connectivity+in+neurotransmitter+systems+using+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">In vivo mapping of functional connectivity in neurotransmitter systems using pharmacological MRI.</a> NeuroImage. 34, 1627-1636 (2007).</li>
<li>Sekar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroadaptive+responses+to+citalopram+in+rats+using+pharmacological+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Neuroadaptive responses to citalopram in rats using pharmacological magnetic resonance imaging.</a> Psychopharmacology (Berl). 213, 521-531 (2011).</li>
<li>Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+functional+and+structural+MR+image+analysis+and+implementation+as+FSL%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL.</a> NeuroImage. 23, Suppl 1. S208-S219 (2004).</li>
<li>Stark, J. A., McKie, S., Davies, K. E., Williams, S. R., Luckman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((5-HT%282C%29+antagonism+blocks+blood+oxygen+level-dependent+pharmacological-challenge+magnetic+resonance+imaging+signal+in+rat+brain+areas+related+to+feeding%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">5-HT(2C) antagonism blocks blood oxygen level-dependent pharmacological-challenge magnetic resonance imaging signal in rat brain areas related to feeding.</a> Eur. J. Neurosci. 27, 457-465 (2008).</li>
<li>Stark, J. A., Davies, K. E., Williams, S. R., Luckman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+magnetic+resonance+imaging+and+c-Fos+mapping+in+rats+following+an+anorectic+dose+of+m-chlorophenylpiperazine%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Functional magnetic resonance imaging and c-Fos mapping in rats following an anorectic dose of m-chlorophenylpiperazine.</a> NeuroImage. 31, 1228-1237 (2006).</li>
<li>Steward, C. A., Marsden, C. A., Prior, M. J., Morris, P. G., Shah, Y. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methodological+considerations+in+rat+brain+BOLD+contrast+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Methodological considerations in rat brain BOLD contrast pharmacological MRI.</a> Psychopharmacology (Berl). 180, 687-704 (2005).</li>
<li>Strupp, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulate%3A+A+GUI+based+fMRI+Analysis+Software+Package%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Stimulate: A GUI based fMRI Analysis Software Package.</a> NeuroImage. 3, S607(1996).</li>
<li>Tomasi, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methylphenidate+enhances+brain+activation+and+deactivation+responses+to+visual+attention+and+working+memory+tasks+in+healthy+controls%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Methylphenidate enhances brain activation and deactivation responses to visual attention and working memory tasks in healthy controls.</a> Neuroimage. 54, 3101-3110 (2011).</li>
<li>Woolrich, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bayesian+analysis+of+neuroimaging+data+in+FSL%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Bayesian analysis of neuroimaging data in FSL.</a> NeuroImage. 45, S173-S186 (2009).</li>
<li>Worsley, K. J. Statistical analysis of activation images. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWorsley%2C+KJ+%22Functional+MRI%3A+An+Introduction+to+Methods%22">Functional MRI: An Introduction to Methods</a>. Jezzard, P., Matthews, P. M., Smith, S. M. , OUP. (2001).</li>
</ol>

Não temos nada a divulgar.

5-HT phMRI é uma ferramenta promissora para avaliar a função neurotransmissora em animais in vivo. Ele visualiza a resposta do cérebro a um desafio de 5-HT com ressonância magnética funcional. A RM tem a grande vantagem de ter uma alta resolução espacial e não precisar de injeção de contraste agente ou moléculas de rádio-marcados, evitando assim a exposição repetitiva a radiações ionizantes. Esta técnica é aplicável tanto em indivíduos humanos e animais e, portanto, muito adequado para investigação de translação de sistemas de neurotransmissores e distúrbios psiquiátricos. A sua aplicação é, naturalmente, não se limitando a via da 5-HT e já foi utilizado extensivamente para avaliar os efeitos dos fármacos dopaminérgicos em ambos os animais e seres humanos 5,15 22. No entanto, phMRI em pequenos animais continua sendo um desafio, como já apontado em artigos de revisão por Martin e 11 Sibson e Steward 20. Um desses desafios é a manutenção of estáveis ​​parâmetros fisiológicos durante a aquisição de imagem. A maioria dos anestésicos podem alterar a função cardiovascular, e dado que phMRI é criticamente dependente de parâmetros cardiovasculares / hemodinâmica é essencial para assegurar que quaisquer alterações hemodinâmicas são exclusivamente atribuível ao desafio determinada droga. Por conseguinte, é extremamente importante que pCO 2 níveis permanecer constante durante a aquisição de linha de base. A ventilação mecânica pode ajudar a assegurar a estabilidade fisiológica, e é frequentemente utilizado neste tipo de experiências. Nós, entretanto, escolheu usar a respiração livre de animais para deixar em aberto a possibilidade de realizar estudos longitudinais no futuro. Em vez disso, extensivamente monitorizado (e alterado) taxa de respiração e os valores de gás do sangue para assegurar a estabilidade dentro das gamas fisiológicas normais antes do início da leitura funcional e, desta forma a preservar a reactividade vascular estável e, assim, T2 * / sinal T2. Literatura sobre os efeitos dos anestésicos gerais sobre a hemodinâmica cerebral e metabolism é abundante 20 e além do escopo desse manuscrito. Nós escolhemos a utilizar a anestesia de gás com ± 2% de isoflurano neste protocolo específico, porque com anestésicos de inalação, a profundidade da anestesia pode ser rápida e facilmente controlada. Isso é importante em nossa configuração para garantir normais alcance estável pCO 2 níveis antes do início da aquisição da imagem. Isoflurano é o mais vulgarmente utilizado inalante anestésico hoje e permite a indução rápida e de recuperação, o que é importante para estudos longitudinais. Também produz depressão cardiovascular e respiratória mínima e induz ao relaxamento dos músculos esqueléticos bom. Em segundo lugar, a administração intravenosa da droga desafiador é mais complicado em pequenos animais do que em seres humanos. A cirurgia que é necessário para a canulação da artéria femoral e da veia exige pessoal bem treinado e experiente. Devido a estes procedimentos invasivos é, no momento principalmente utilizados em procedimentos de terminais. No entanto, não-invasivo de monitorização da homeostase do sangue e injecção na veia da cauda poderiam ser usados ​​para estudos longitudinais 23. Além disso, há algumas limitações mais geral para a técnica, que não são específicos para animais phMRI. Além disso, como apontado por Martin e Sibson 11, a confundir potencial de todos os estudos de fMRI é que supõe-se que as mudanças na atividade cerebral evocados pelo desafio refletir as mudanças na atividade neuronal, em vez de periféricos de efeitos sistêmicos. Especialmente nas estruturas mais profundas do cérebro, um entendimento relativamente pobre de acoplamento neurovascular (relação entre as mudanças de atividade neuronal e alterações hemodinâmicas) permanece. Estudos do tipo realizado por Logothetis 10 para determinar acoplamento neurovascular no córtex ainda não foram realizados em outras partes do cérebro. Por isso, é desconhecido o que um aumento no sinal BOLD em estruturas importantes como o striatum ou amígdala é telling-nos sobre a atividade neuronal. O melhor que pode dizer, neste momento, é que a região do cérebro reage ao desafio dado e que, dependendo do tratamento e / ou condições, pode-se controlar as alterações significativas da reactividade do cérebro. Este pode ser largamente verificada por olhando para ambos os dados de ressonância magnética e as respostas fisiológicas. O padrão geral de activação cérebro deve ser região específica e restrita às áreas com, neste caso, uma inervação 5-HT elevada, e não tanto uma resposta geral vascular. Além disso, um perfil diferente temporal entre as alterações vasculares e hemodinâmicas é esperado. Considerando que as alterações da pressão arterial retornar para os seus valores de linha de base dentro de alguns minutos, o efeito da droga sobre a activação BOLD é no caso da fluoxetina visível até que o fim da aquisição da imagem e correspondem às propriedades farmacocinéticas conheça desta droga. Finalmente, as respostas fisiológicas de todos os animais devem ser semelhantes a fim de fazer inter-sujeito comparações. Nonetheless, sabe-se que uma regulação neurogénica do fluxo sanguíneo local por 5-HT existir 4. Portanto, não pode ser excluído que as alterações locais de sinal BOLD pode atribuir a alterações vasculares, devido à libertação de 5-HT na proximidade dos navios. Embora estes efeitos não estão associadas à activação neuronal local e pode assim ser considerado como falsos resultados positivos, é também um índice da função global específica do sistema de 5-HT (ver também 3). Passos críticos desta técnica são, por conseguinte, para monitorizar respostas fisiológicas extensivamente e para assegurar que as condições fisiológicas do animal são estáveis ​​antes e durante a aquisição de imagem. Também condições scanner deve ser tão estável quanto possível e exactamente o mesmo para cada animal. Estabilidade do sinal da sua seqüência deve ser verificada e confirmada antes do início da sua experiência. Além disso, certifique-se de ter sempre energia suficiente grande estatística, mesmo com pequeno grou temaps. Para uma revisão agradável sobre as considerações experimentais de animais phMRI em geral, consulte Steward 20 e para um exemplo adicional de um protocolo experimental para fMRI farmacológico em ratos e camundongos, ver Ferrari 5. Eventuais modificações da técnica aqui descritos são numerosos. Um pode: <ol><li> usando um medicamento diferente para 5-HT desafio, como um outro SSRIs ou receptor 5-HT (formiga) agonistas 16,13,18,7 ou mesmo um duplo desafio, a fim de revelar os mecanismos subjacentes de ação da droga 6,19; </li><li> usar uma configuração diferente experimental, tal como um regime diferente anestesia, ventilação mecânica, os agentes de sangue piscina de contraste em vez de negrito 15, estudos longitudinais (animal precisa ser mantido vivo, por isso não invasivo de sangue de medição de pressão de gás / sangue e / ou ventilação mecânica são possíveis), ou mesmo combinações com outros (invasiva) métodos tais como registro da atividade neuronal usando MR-compatível elementosctrodes 10 ou PET / SPECT estudos 4; </li><li> utilizar diferentes métodos de análise de dados de ressonância magnética como método o &quot;p-bloco &#39;de McKie 12 ou análise conectividade funcional 15. </li></ol> Que escolhas que você faz na configuração experimental é altamente dependente das possibilidades e / ou a experiência dentro de seu laboratório e do tipo de questão de pesquisa que você gostaria de responder.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente / equipamentos </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários </td></tr><tr><td> Isoflurano </td><td> ABBOTT <a href="http://www.abbott.co.uk/" target="_blank">Abbott Laboratories Ltd., Maidenhead, Reino Unido</a> </td><td> Não B506 </td><td> Misture com médicos ar </td></tr><tr><td> Médico do ar </td><td> <a href="http://www.bochealthcare.co.uk/" target="_blank">BOC Healthcare</a> </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Almofada de aquecimento </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.co.uk/" target="_blank">Harvard Apparatus</a> </td><td> 507223F <a href="http://www.harvardapparatus.co.uk/webapp/wcs/stores/servlet/haisku3_10001_11555_39108_-1_HAUK_ProductDetail_N_37610_37611_37613" target="_blank">Sistema completo Blanket homeotérmicos com sonda flexível, Médio, 230 VAC, 50 Hz</a> </td><td></td></tr><tr><td> Silk l<html> igature </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.com/" target="_blank">http://www.harvardapparatus.com/</a> </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/product_11051_10001_43051_-1_HAI_ProductDetail" target="_blank">2-0 seda trançada preta não absorvível</a> Cat Num 51-7631 </td><td></td></tr><tr><td> PE-50 Cânula </td><td> <a href="http://www.scientificlabs.co.uk/" target="_blank">http://www.scientificlabs.co.uk/~~V</a> </td><td> <a href="http://www.scientificlabs.co.uk/product/TUB3662" target="_blank">Tubulação Portex PE 0.58x0.96mm</a> </td><td> ID 0,58 0,96 milímetros OD </td></tr><tr><td> Heparina sódica </td><td> <a href="http://www.leo-pharma.com/Home/Products/List-of-LEO-Pharma-products.aspx" target="_blank">Leo Laboratories Ltd, Bucks., UK</a> </td><td> 1000IU/ml heparina sódica </td><td> 15 U / ml </td></tr><tr><td> Adesivo de tecido Vetbond </td><td> <a href="http://solutions.3m.co.uk" target="_blank">3M</a> </td><td>ttp :/ / solutions.3m.co.uk/wps/portal/3M/en_GB/HealthCare/Home/ProdInfo/VetProducts / &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; M adesivo tecidual Vetbond </td><td></td></tr><tr><td> Sistema de monitoramento </td><td> <a href="http://www.i4sa.com/" target="_blank">SA Instruments</a> </td><td> <a href="http://www.i4sa.com" target="_blank">http://www.i4sa.com</a> <a href="http://69.20.42.253/web_app/main/defaultProduct.aspx?ID=16&amp;PT=3" target="_blank">Modelo de sistema de monitoramento de 1025L</a> </td><td> Monitores respiração e da temperatura </td></tr><tr><td> Transdutor de pressão </td><td> <a href="http://www.biopac.com/" target="_blank">Biopac Systems Corp</a> </td><td> <a href="http://www.biopac.com/blood-pressure-transducer" target="_blank">TRANSDUTOR DA PRESSÃO ARTERIAL - TSD104A</a> <a href="http://www.biopac.com/data-acquisition-analysis-system-mp150-system-windows" target="_blank">MP150 SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS - WIN - MP150WSW</a> </td><td> Monitores de pressão arterial </td></tr><tr><td> Rapidlab analisador de gases no sangue </td><td> <a href="http://www.medical.siemens.com/" target="_blank">Siemens Diagnostics</a> </td><td> <a href="http://www.medical.siemens.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay~q_catalogId~e_-111~a_catTree~e_100001,1023069,1016115~a_langId~e_-111~a_productId~e_172940~a_storeId~e_10001.htm" target="_blank">Rapidlab 248/348 Sistemas</a> </td><td></td></tr><tr><td> Scanner para animais 4.7T </td><td> Agilent Technologies (anteriormente Magnex) 4.7T freqüência 199,845 MHz </td><td></td><td></td></tr><tr><td> MR cama estereotáxica compatível </td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">m2m Imaging Corp</a> </td><td> Cama Rat: PA elemento multi AHS 50-72-1003/100 </td><td></td></tr><tr><td> Bobina </td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">m2m Imaging Corp</a> </td><td> TH Volume / Rx RQD1 72/112 200 </td><td></td></tr><tr><td> Cloridrato de Fluoxetina </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> F-132 </td><td> 5mg/kg em solução salina </td></tr></tbody></table>

o uso de desafio-farmacológicas fmri em pesquisa pré-clínica: aplicação ao sistema 5-ht

The Use of Pharmacological-challenge fMRI in Pre-clinical Research: Application to the 5-HT System

Farmacológica MRI (phMRI) é um método novo e promissor para estudar os efeitos das substâncias sobre a função cerebral que podem vir a ser utilizados para desvendar mecanismos neurobiológicos subjacentes por trás da ação de drogas e neurotransmissores relacionados com distúrbios, como depressão e TDAH. Como a maioria dos métodos de imagem (PET, SPECT, CT) representa um avanço na investigação de doenças do cérebro e da função das vias de neurotransmissores relacionados de uma forma não-invasiva com relação à conectividade global neuronal. Além disso, também fornece a ferramenta ideal para a tradução para investigações clínicas. Ressonância magnética, e ainda trás em estratégias de imagem molecular em relação ao PET e SPECT, tem a grande vantagem de ter uma alta resolução espacial e sem necessidade de injeção de um contraste agente ou moléculas de rádio-marcados, evitando assim a exposição repetitiva a radiações ionizantes . Ressonância magnética funcional (fMRI) é amplamente utilizado em contexto de investigação e clínica, onde é generally combinada com uma tarefa psico-motor. phMRI é uma adaptação do fMRI permitindo a investigação de um sistema neurotransmissor específico, tal como a serotonina (5-HT), sob condições fisiológicas ou patológico a seguir a activação através da administração de uma droga específica desafio. O objectivo do método aqui descrito é o de avaliar a função cerebral 5-HT na respiração livre de animais. Ao desafiar o sistema de 5-HT, enquanto, simultaneamente, a aquisição de imagens de RM funcionais ao longo do tempo, a resposta do cérebro para este desafio pode ser visualizada. Vários estudos em animais já demonstraram que induzidas por drogas aumento dos níveis extracelulares de por exemplo 5-HT (agentes de libertação, seletivos da recaptação de bloqueadores, etc) evocam específicas da região de alterações no nível de oxigenação do sangue dependentes (BOLD) sinais de ressonância magnética (sinal devido a uma alteração dos níveis de hemoglobina oxigenada / desoxigenada que ocorrem durante a activação do cérebro através de um aumento do fornecimento de sangue para fornecer o oxigénio e glucose para os neurónios exigentes) que fornece um índice da função neurotransmissora. Também tem sido mostrado que estes efeitos podem ser invertida por meio de tratamentos que diminuem a disponibilidade de 5-HT 16,13,18,7. Em ratos adultos, as alterações de sinal CORAJOSO após a administração aguda SSRI têm sido descritas em vários 5-HT regiões do cérebro relacionados, ou seja, as áreas corticais, hipocampo, no hipotálamo e tálamo 9,16,15. A estimulação do sistema de 5-HT e da sua resposta a este desafio pode ser assim utilizado como uma medida da sua função tanto em animais e seres humanos 2,11.

O objetivo desta técnica é avaliar a função da serotonina neurotransmissora (5-HT) no animal vivo e respirando sem a ressonância magnética farmacológica (phMRI) e um desafio intravenoso com um inibidor seletivo da recaptação da serotonina (ISRS), a fluoxetina.

O Uso de desafio-Farmacológicas fMRI em pesquisa pré-clínica: aplicação ao sistema 5-HT

A RM farmacológica (phMRI) é um método novo e promissor para estudar os efeitos de substâncias na função cerebral que pode, em última análise, ser utilizado para desvendar...

O objetivo geral do experimento a seguir é avaliar a função do neurotransmissor serotonina ou 5-HT em animais com respiração livre por meio da imagem por ressonância magnética farmacológica e um desafio intravenoso com um inibidor seletivo da recaptação de serotonina, a fluoxetina. Isso é alcançado combinando a ressonância magnética funcional com um desafio farmacológico após medidas iniciais de linha de base, o que é usado para visualizar a resposta hemodinâmica cerebral ao fármaco específico antes do início e durante o experimento. É necessário um monitoramento e manutenção extensivos das respostas fisiológicas do animal para garantir que a resposta cerebral visualizada pela RMf seja atribuível exclusivamente ao desafio farmacológico aplicado.Por fim, é realizada uma análise estatística dos dados de RNM para determinar os vóxeis cerebrais que exibem variações de sinal em comparação com os valores basais e que, portanto, podem ser atribuídos ao desafio serotoninérgico. São obtidos resultados que indicam a função serotoninérgica cerebral com base na resposta do cérebro a um desafio serotoninérgico, conforme medido por meio de RNM funcional. A principal vantagem desta técnica em relação a métodos de imagem existentes, como PET ou SPECT, é que ela é menos invasiva, já que não utiliza traçadores radioativos.É, portanto, uma técnica muito adequada para pesquisa translacional, pois também pode ser utilizada em sujeitos humanos vulneráveis, como crianças ou pacientes. Embora este método possa fornecer informações sobre o funcionamento do sistema serotoninérgico, ele também pode ser aplicado a outros sistemas de neurotransmissores ao se utilizar um desafio farmacológico diferente, como o sistema dopaminérgico, por exemplo, com um desafio de anfetamina. Para iniciar este experimento, anestesie completamente a rata, em seguida canule a artéria e a veia femorais para medições de gases sanguíneos e pressão arterial, bem como para a administração do medicamento desafiador. Após a conclusão da cirurgia, reduza o nível de anestesia para 2% para manutenção.Dependendo dos valores dos gases sanguíneos arteriais. Utilize um sistema de aquecimento a ar quente para manter a temperatura corporal dentro de 1,5 grau de 37 graus Celsius e esteja ciente de que a imagem por ressonância magnética pode afetar a temperatura. Também é possível colocar uma cama de água quente dentro da cama estereotáxica.Em seguida, posicione o animal em uma maca estereotáxica compatível com RM em posição prona, utilizando hastes auriculares e dentais para manter a posição da cabeça. Coloque uma cinta respiratória acoplada a um sensor de pressão sob o animal para monitorar e registrar a frequência respiratória do animal durante a aquisição de imagens.Também conecte a linha arterial a um transdutor de pressão para monitorar a pressão arterial. Aqui, utiliza-se um sistema de RM para pequenos animais de 4,7 Tesla com diâmetro interno de 72 milímetros e uma bobina RF transmissora-receptora quadratura cilíndrica. Em seguida, posicione a maca no interior do orifício do scanner de RM.Uma vez que o animal tenha sido colocado no escâner, as respostas fisiológicas devem ser constantemente monitoradas para garantir que o animal permaneça estável, completamente anestesiado e respirando livremente durante todo o procedimento. Para a imagem in vivo, é importante evitar qualquer ajuste no regime de anestesia durante a aquisição de MRI de pH. Como isso poderia afetar o sinal de RM, os valores de gases arteriais no sangue devem estar estáveis e dentro das faixas exibidas aqui.Antes de iniciar a varredura de ressonância magnética de pH, se necessário, ajuste o nível de anestesia para permitir uma respiração mais profunda ou mais superficial e verifique os valores. Novamente, após um curto período, a frequência respiratória deve estabilizar entre 45 e 75 respirações por minuto, e a pressão arterial deve permanecer constante, entre cem e cento e cinquenta milímetros de mercúrio. O desafio farmacológico induzirá alterações nessas medidas, conforme descrito.Posteriormente no protocolo, inicie a aquisição com uma imagem de orientação de três planos para posicionar corretamente o cérebro no centro do campo de visão da ressonância magnética. Em seguida, utilize a correção de shim localizada para melhorar a homogeneidade do campo magnético. Depois, adquira um volume de imagem anatômica ponderada em T2 para fins de registro e segmentação.Recomendam-se 30 cortes coronais de um milímetro de espessura, centrados oito milímetros recuados da borda posterior do bulbo olfatório. Consulte o manuscrito para obter parâmetros específicos de imagem que assegurem respostas fisiológicas constantes. Prossiga com o exame de ressonância magnética de pH aqui.Utiliza-se um eco de spin turbo ponderado em T2 e são adquiridos 32 volumes. Com um tempo total de varredura de 84 minutos. Adquira uma série de volumes de linha de base antes da administração do medicamento desafio, por pelo menos 10 minutos.Certifique-se de iniciar a infusão exatamente ao mesmo tempo para todos os animais dentro de um estudo. Neste protocolo, a administração foi iniciada no início do nono volume, após aproximadamente 21 minutos de varredura basal. Observe que o desafio farmacológico com fluoxetina induzirá um breve aumento de 15 a 20% na frequência respiratória, bem como uma queda curta, mas acentuada, de cerca de 20% na pressão arterial.Isso deve se recuperar dentro de cinco a 10 minutos. Certifique-se de que o período de imagens pós-infusão seja longo o suficiente para visualizar as alterações do sinal e para alcançar o estado estacionário ou a recuperação do sinal de RM, dependendo da questão de pesquisa e da escolha do desafio farmacológico. Quando a aquisição de imagens for concluída, remova o animal do scanner e realize uma medição final de gases sanguíneos para garantir a estabilidade dos parâmetros de gases sanguíneos durante a aquisição de imagens descrita.Aqui estão várias etapas do pré-processamento dos dados de RM para otimizá-los para análise estatística. As ferramentas mencionadas são sugestões, pois existem muitas ferramentas diferentes disponíveis. Primeiro, converta todas as imagens brutas para o formato de arquivo compatível com o software de análise de RM a ser utilizado.Em seguida, para garantir a compatibilidade com algoritmos de análise projetados para uso com dados humanos, o tamanho do buraco de raposa deve ser multiplicado por um fator de 10. Certifique-se de verificar visualmente suas imagens quanto a irregularidades e artefatos de orientação, relação sinal-ruído e descarte varreduras com artefatos evidentes ou movimento excessivo, pois eles distorcerão seus resultados. A orientação de todas as varreduras deve ser semelhante entre as imagens anatômicas e funcionais e estar em concordância com o cérebro de referência utilizado para correção.Para quaisquer artefatos de movimento nas séries temporais 4D, utilize uma ferramenta de correção de movimento, como o fsls flt, que emprega um registro fino de imagens cerebrais intermodais. Em seguida, realize a segmentação cerebral tanto para as séries temporais 4D quanto para a imagem anatômica 3D. Para isso, pode-se utilizar a ferramenta FSL BET.As configurações padrão são desenvolvidas para uso com cérebros humanos. Portanto, certifique-se de otimizar os valores para o cérebro de rato. O objetivo da análise estatística é determinar os vóxeis que exibem variantes adicionais atribuíveis ao desafio com a droga.Várias abordagens e pacotes de software estão disponíveis para isso. Aqui, é apresentado um método sugerido antes da análise. Primeiro, deve-se determinar um modelo linear geral contra o qual seus dados possam ser testados.Isso pode ser um modelo simples de ligado/desligado ou um modelo específico baseado nos dados. Para um modelo orientado por dados, realize um teste T de duas amostras em todos os volumes basais versus todos os volumes pós-desafio. O primeiro volume e o volume durante o qual o desafio é aplicado devem ser excluídos, pois podem não representar um estado estacionário; subsequentemente, discrimine todos os vóxeis com mais de uma determinada porcentagem de alteração em relação à linha de base, como uma mudança média de 1%, e médie a curva temporal em todos os vóxeis discriminados para obter uma impressão da forma do modelo.Isso pode determinar se o estímulo provocou um efeito imediato ou tardio, se o efeito atingiu um platô ou pico e se o efeito diminui novamente ao longo do tempo do exame. Isso pode ser feito para todos os animais e depois novamente média para obter a alteração média do sinal em todos os animais. Este será o modelo para seu GLM baseado em dados.Em seguida, dentro da ferramenta de análise, deve-se configurar uma análise de primeiro nível. Defina o TR e observe que não há necessidade de aplicar um filtro passa-alta ou passa-baixa, nem suavizar espacialmente os dados utilizando um kernel de largura total na metade do máximo de oito milímetros. Agora, teste estatisticamente a série temporal bruta de imagens em quatro dimensões de cada animal em relação ao modelo linear geral previamente estabelecido.Esta é a sua variável explicativa, ou seja, a matriz de delineamento ou forma de onda contra a qual você está testando seus dados. Em seguida, aplique um limiar à imagem estatística resultante para indicar quais vóxeis ou agrupamentos de vóxeis são ativados em um determinado nível de significância. Devem ser utilizadas correções para comparações múltiplas devido ao grande número de vóxeis testados.Por fim, normalize espacialmente os dados em relação a um referencial para realizar estatísticas de grupo. Primeiro, registre os dados funcionais na imagem anatômica do cérebro extraído do animal e, em seguida, na imagem de referência. Depois, execute a análise pressionando ir e verifique o resultado.Após isso, a análise de primeiro nível de todos os animais pode ser combinada em uma análise estatística de nível superior. Isso depende fortemente do seu próprio estudo, delineamento e questões de pesquisa. As respostas fisiológicas registradas também podem ser associadas ao sinal de RM, se necessário.Quando a droga desafiadora entra no sistema vascular, uma resposta fisiológica clara deve ser visível. A fluoxetina provoca um aumento na frequência respiratória, bem como uma diminuição da pressão arterial. Essas respostas normalizam-se em média entre cinco e dez minutos.Aqui, essa queda na pressão sanguínea é claramente visível. Um bom exemplo de um vóxel ativado positivo e sua curva temporal de sinal correspondente pode ser visto aqui. A curva temporal média do sinal em vóxeis ativados deve mostrar uma linha de base relativamente estável e um efeito claro do estímulo.De preferência, não deve haver dificuldade em identificar deriva dependente, uma vez que artefatos de sinal como depressão respiratória, falha ou alterações na anestesia geralmente são claramente visíveis no sinal. Um exemplo de perda geral de sinal devido à depressão respiratória é visto aqui após a análise de primeiro nível. Espera-se que o padrão de ativação seja principalmente positivo e localizado apenas em regiões especificamente relacionadas à serotonina, tais como as áreas corticais, o hipocampo, o hipotálamo e o tálamo.Se todo o cérebro apresentar uma diminuição linear do sinal de RM, isso geralmente é indicativo de efeitos mais sistêmicos. Por exemplo, duas anestesias profundas ou depressão respiratória também estavam observando este vídeo. Você deve ter uma boa compreensão de como avaliar a função do neurotransmissor serotonina, o animal vivo e respirando livremente com imagem por ressonância magnética farmacológica e um desafio intravenoso com um inibidor seletivo da recaptação de serotonina.Não se esqueça de que trabalhar com campos magnéticos elevados pode ser extremamente perigoso, e sempre devem ser tomadas precauções para evitar que objetos metálicos magnéticos estejam dentro do campo magnético durante a realização deste procedimento. Isso significa que todos os equipamentos utilizados para monitorar o animal durante a aquisição de imagens devem ser mais compatíveis.

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