चूहे में विपरीत बढ़ाकर एमआरआई द्वारा ऑप्टिक तंत्रिका फाइबर वफ़ादारी के vivo इमेजिंग में
Summary
इस वीडियो भोले माउस दृश्य प्रक्षेपण के विपरीत बढ़ाकर एमआर इमेजिंग के लिए और तीव्र ऑप्टिक तंत्रिका कुचलने चोट और जीर्ण ऑप्टिक तंत्रिका अध: पतन के साथ जुड़े ऑप्टिक तंत्रिका अध: पतन का दोहराव और अनुदैर्ध्य अध्ययन में vivo के लिए, एक नैदानिक 3 टी स्कैनर का उपयोग कर, एक विधि दिखाता है नाक आउट चूहों (P50 को).
Abstract
कृंतक दृश्य प्रणाली दृश्य प्रांतस्था को thalamic और मध्यमस्तिष्क केन्द्रों, और postsynaptic अनुमानों में प्रवेश के लिए ऑप्टिक तंत्रिका कि फार्म रेटिना नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं और उनके axons शामिल हैं. अपनी विशिष्ट शारीरिक संरचना और सुविधाजनक पहुँच के आधार पर यह neuronal अस्तित्व, axonal उत्थान, और synaptic plasticity पर पढ़ाई के लिए इष्ट संरचना बन गया है. एमआर इमेजिंग में हाल की प्रगति में मैंगनीज मध्यस्थता विपरीत वृद्धि (MEMRI) का उपयोग करते हुए इस प्रक्षेपण के retino-tectal भाग के vivo दृश्य के लिए सक्षम है. यहाँ, हम (200 माइक्रोन) 3 के संकल्प के आम 3 टेस्ला स्कैनर का प्रयोग कर प्राप्त किया जा सकता है जिसके द्वारा चूहों में दृश्य प्रक्षेपण के चित्रण के लिए एक MEMRI प्रोटोकॉल उपस्थित थे. हम 15 nmol 2 MnCl की एक भी खुराक की intravitreal इंजेक्शन 24 घंटे के भीतर बरकरार प्रक्षेपण के एक संतृप्त वृद्धि की ओर जाता है कैसे प्रदर्शित करता है. रेटिना के अपवाद के साथ, संकेत तीव्रता में परिवर्तन निर्दलीय कर रहे हैंसंयोग दृश्य उत्तेजना या शारीरिक उम्र बढ़ने की सेंध. हम आगे तीव्र ऑप्टिक तंत्रिका चोट के जवाब में axonal अध: पतन की निगरानी longitudinally इस तकनीक को लागू, एक प्रतिमान घाव स्थल पर जो Mn 2 + परिवहन पूरी तरह से गिरफ्तारी से. इसके विपरीत, सक्रिय करोड़ 2 + परिवहन व्यवहार्यता, संख्या, और अक्षतंतु फाइबर की विद्युतीय गतिविधि को मात्रात्मक आनुपातिक है. इस तरह के एक विश्लेषण के लिए, हम दृश्य, अनुमानों सहित संवेदी का सहज शोष, प्रदर्शित करने के लिए एक ट्रांसजेनिक माउस मॉडल (NF-κB P50 को) में दृश्य मार्ग के किनारे करोड़ 2 + परिवहन कैनेटीक्स उदाहरण देना. इन चूहों में, MEMRI कम लेकिन इस प्रकार NF-κB परिवर्तन की संरचनात्मक और / या कार्यात्मक विकलांगता के लक्षण खुलासा, जंगली प्रकार चूहों की तुलना में करोड़ 2 + परिवहन देरी नहीं इंगित करता है.
संक्षेप में, MEMRI सुविधा विवो assays में पुलों और characterizati के लिए पोस्टमार्टम ऊतक विज्ञान पोस्टतंत्रिका फाइबर अखंडता और गतिविधि की पर. यह axonal अध: पतन और उत्थान, और वास्तविक या inducible phenotypes के लिए उत्परिवर्ती चूहों की जांच पर अनुदैर्ध्य अध्ययन के लिए अत्यधिक उपयोगी है.
Introduction
अपने अनुकूल न्यूरो शारीरिक संरचना के आधार पर कृंतक दृश्य प्रणाली neuroprotection 1 या समर्थक पुनर्योजी प्रभाव 2,3 मध्यस्थता औषधीय यौगिकों और उनकी क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए अद्वितीय संभावनाएं प्रदान करता है. इसके अलावा, यह हाल ही में presynaptic मचान प्रोटीन Bassoon 4 कमी चूहों के लिए उदाहरण के रूप में, माउस म्यूटेंट के कार्यात्मक और न्यूरो संरचनात्मक विशेषताओं पर अध्ययन की अनुमति देता है. इसके अलावा, पूरक उपकरणों की एक व्यापक स्पेक्ट्रम electroretinography और व्यवहार परीक्षण, और आंतरिक संकेतों के ऑप्टिकल इमेजिंग द्वारा कोर्टिकल rearrangements के दृढ़ संकल्प से, जैसे रेटिना नाड़ीग्रन्थि सेल (RGC) और RGC अक्षतंतु संख्या के साथ ही RGC गतिविधि की विशेषता अतिरिक्त परमिट. लेजर माइक्रोस्कोपी में नवीनतम तकनीकी विकास ऑप्टिक तंत्रिका (पर) और मस्तिष्क के पूरे माउंट नमूनों में गहरी ऊतक प्रतिदीप्ति इमेजिंग द्वारा RGC उत्थान के सीटू दृश्य में सक्षम. इस histolog मेंराजनैतिक दृष्टिकोण, प्रकाश चादर प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी के साथ संयोजन में tetrahydrofuran आधारित ऊतक समाशोधन deafferented पर और ऑप्टिक पथ 5 में फिर से दर्ज है कि एकल फाइबर का संकल्प परमिट. इस तरह की तकनीक संकल्प और विकास पैटर्न के निर्धारण में बेहतर हो सकता है, वे विशेष रूप से लंबी अवधि के उत्थान की प्रक्रिया का आकलन करने के लिए वांछित हैं जो व्यक्ति के विकास की घटनाओं के दोहराव और अनुदैर्ध्य विश्लेषण सक्षम नहीं है.
इसके विपरीत बढ़ाकर एमआरआई चूहों और चूहों 6,7 में retino-tectal प्रक्षेपण की न्यूनतम इनवेसिव दृश्य के लिए नियोजित किया गया है. यह रेटिना की कोशिकाओं को समचुंबक आयनों (जैसे, MN 2 +) के प्रत्यक्ष intraocular वितरण के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है. एक कैल्शियम एनालॉग के रूप में, MN 2 + वोल्टेज gated कैल्शियम चैनल के जरिए RGC somata में शामिल किया है और सक्रिय रूप से बरकरार पर और ऑप्टिक पथ की axonal cytoskeleton साथ पहुँचाया. यह मस्तिष्क नाभिक में जम जाता है, जबकियह 10,11 को हो सकती है, हालांकि दृश्य प्रक्षेपण के पार्श्व जानुवत नाभिक (LGN) और बेहतर colliculus (एससी) यानी, प्राथमिक दृश्य प्रांतस्था में transsynaptic प्रचार, 8,9 नगण्य दिखाई देता है. एमआर अनुक्रमण के तहत, समचुंबक करोड़ 2 + मुख्य रूप से टी 1 स्पिन जाली विश्राम का समय 12 को छोटा करके एमआर विपरीत augments. इस तरह करोड़ 2 + एमआरआई (MEMRI) सफलतापूर्वक पर चोट 13,14 के बाद axonal उत्थान और पतन का मूल्यांकन सहित चूहों के विभिन्न न्यूरो संरचनात्मक और कार्यात्मक अध्ययन, में लागू किया गया है बढ़ाया, retino-tectal प्रक्षेपण 15 की सटीक संरचनात्मक मानचित्रण , के रूप में अच्छी तरह से औषधीय उपचार 16 के बाद axonal परिवहन विशेषताओं का दृढ़ संकल्प के रूप में. करोड़ 2 + तेज और परिवहन neuronal, साथ ही सुधार एमआरआई प्रोटोकॉल की खुराक, विषाक्तता, और कैनेटीक्स में हाल के शोधन ट्रांसजेनिक पर अध्ययन करने के लिए अपने आवेदन बढ़ाया हैआमतौर पर नैदानिक अभ्यास 17 में इस्तेमाल किया 3 टेस्ला स्कैनर का उपयोग चूहों 9.
यहाँ, हम माउस retino-tectal प्रक्षेपण के vivo इमेजिंग में अनुदैर्ध्य के लिए उपयुक्त एक MEMRI प्रोटोकॉल उपस्थित थे और भोले और विभिन्न neurodegeneration परिस्थितियों में करोड़ 2 + निर्भर संकेत वृद्धि का आकलन करने से इसके लागू उदाहरण देना. हमारे प्रोटोकॉल आम तौर पर समर्पित पशु स्कैनर से अधिक सुलभ है कि एक उदारवादी 3 टी चुंबकीय क्षेत्र में एमआर डाटा अधिग्रहण पर विशेष जोर देता है. भोले चूहों में, हम पथ विशिष्ट संकेत तीव्रता काफी और reproducibly intravitreal (ivit) करोड़ 2 + आवेदन में वृद्धि के बाद बन जाते हैं हो सकता है वर्णन कैसे. मात्रात्मक, दृश्य प्रक्षेपण के साथ करोड़ 2 + प्रसार (3 और 26 महीने पुराने चूहों के बीच मापा) सामान्य उम्र बढ़ने की प्रक्रिया की स्वतंत्र रूप से होता है और वृद्धि करने के लिए अंधेरे दृश्य उत्तेजना और अनुकूलन के लिए आग रोक है. इसके विपरीत, MN <sthalamic और मध्यमस्तिष्क केंद्रों में> 2 + संवर्धन कुचलने चोट 18 तीव्र के साथ ही nfkb1 नाक आउट चूहों में सहज apoptotic RGC मौत से और अध: पतन 19 पीड़ित (P50 को) निम्नलिखित कम है. इस प्रकार, पारंपरिक histological विश्लेषण करने के लिए विस्तार में, व्यक्ति पशुओं के अनुदैर्ध्य MEMRI विश्लेषण neurodegenerative प्रक्रियाओं का अनूठा कैनेटीक्स की रूपरेखा बनाते हैं. यह औषधीय या आनुवंशिक उपायों के साथ जुड़े neuroprotection और axonal उत्थान पर अध्ययन के लिए उपयोगी साबित करना चाहिए.
Protocol
Representative Results
Discussion
दृश्य प्रणाली की MEMRI भोले और रोग की स्थिति के तहत कार्यक्षमता का आकलन करने के लिए पारंपरिक neurobiological तकनीक फैली हुई है. इसके अलावा एक अलग सीएनएस फाइबर पथ की अखंडता में एक अद्वितीय अंतर्दृष्टि प्रदान करने से,…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
एके Velux फाउंडेशन द्वारा समर्थित है Oppenheim फाउंडेशन और आरएच द्वारा समर्थित है. हम ऊतकीय समर्थन के लिए तकनीकी और लालकृष्ण Buder के लिए मैं KRUMBEIN धन्यवाद, और Timm धुंधला पर तकनीकी सलाह के लिए जे गोल्डश्मिट (तंत्रिका जीव विज्ञान, मैगडेबर्ग, जर्मनी के लिए लाइबनिट्स संस्थान).
Materials
| Manganese (II) chloride solution 1M | Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany | M1787 | MEMRI contrast reagent |
| Conjuncain | Dr. Mann Pharma, Berlin, Germany | PZN 7617666 | 0.4% oxybuprocaine hydrochloride |
| Floxal eye drops | Dr. Mann Pharma, Berlin, Germany | PZN 3820927 | 3 mg/ml ofloxacin |
| Ointment panthenol | Jenapharm, Jena, Germany | PZN 3524531 | |
| Chloral hydrate | Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany | C8383 | 420-450 mg/kg body weight |
| Isoflurane | Actavis, Munich, Germany | PZN 7253744 | |
| Hamilton syringe | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 7634-01 | SYR 5 µl, 75 RN, no NDL |
| 34 G needle (34/35/pst4/tapN) | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 207434/00 | removable needle RN, 34 gauge, lenght 38.1 mm, point style 4 |
| Binocular Stemi-2000 | Zeiss, Oberkochen, Germany | ||
| 3T MRI scanner Magnetom TIM Trio | Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany | ||
| Rat head coil | Doty Scientific Inc., Columbia, SC, USA | ||
| Mouse holder | custom made | ||
| Red light lamp | |||
| Frozen section medium NEG-50 | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 6502 | tissue embedding for cryo-sections |
| Sodium dihydrogen phosphate monohydrate (NaH2PO4) | Merck, Darmstadt, Germany | 106346 | for sulfide perfusion |
| Sodium sulfide nonahydrate (Na2S × 9 H2O) | Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany | 208043 | |
| gum arabic | Roth, Arlesheim, Switzerland | 4159 | for TIMM staining |
| Hydroquinone (C6H6O2) | Roth, Arlesheim, Switzerland | 3586 | |
| Citric acid (C6H8O7) | Roth, Arlesheim, Switzerland | 6490 | |
| Tri-sodium citrate dihydrate (C6H5Na3O7 x 2H2O) | Merck, Darmstadt, Germany | 106448 | |
| Silver nitrate (AgNO3) | Roth, Arlesheim, Switzerland | 7908 | |
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