אֹרכִּי<em> In vivo</em> הדמיה של Cerebrovasculature: רלוונטיות למחלות של מערכת העצבים המרכזית
Summary
כתב יד זה מתאר הליך לעקוב אחר השיפוץ של cerebrovasculature במהלך הצטברות פלאק עמילואיד in vivo באמצעות שני פוטונים במיקרוסקופ אורך. הכנה הגולגולת דליל מאפשר הדמיה של צבעי ניאון כדי להעריך את התקדמות הנזק כלי דם במוח במודל של עכברים של מחלת אלצהיימר.
Abstract
שיפוץ של כלי הדם במוח הוא תכונה נפוצה של פתולוגיות במוח. בשנת vivo טכניקות הדמיה הן יסוד לזהות פלסטיות כלי דם במוח או קר ניזק שעות נוספות ביחס פעילות עצבית או זרימת דם. במיקרוסקופיה שני הפוטונים vivo מאפשר לימוד של פלסטיות מבנית ותפקודית של יחידות סלולר גדולה המוח החי. בפרט, הכנת חלון הגולגולת הדלילה מאפשרת ההדמיה של אזורים בקליפת המוח של עניין (ROI) ללא גרימת דלקת מוח משמעותית. פגישות הדמיה חוזרות ונשנות של ROI קליפת המוח הן ריאליות, מתן האפיון של סימני היכר מחלה לאורך הזמן במהלך ההתקדמות של מחלות מערכת עצבים מרכזיות רבות. טכניקה זו גישת מבני pial בתוך 250 מיקרומטר של המוח מסתמכת על זיהוי של בדיקות ניאון המקודדים על ידי סמנים תאיים גנטיים ו / או צבעים חיוניים. האחרון (למשל, dextrans הניאון) משמש כדי למפות את לומיןתא אל מבני כלי דם במוח. רלוונטי הפרוטוקול המתואר במסמך זה שימוש סמן in vivo של פיקדונות עמילואיד, methoxy-O4, להעריך מחלת אלצהיימר התקדמות (AD). כמו כן, אנו מתארים את עיבוד תמונה שלאחר הרכישה להשתמש כדי לעקוב אחר שינויים בכלי דם תצהירים עמילואיד. תוך התמקדות כיום על מודל של מחלת אלצהיימר, פרוטוקול המתואר רלוונטי הפרעות CNS אחרים בהם שינויים מוחי פתולוגי להתרחש.
Introduction
בכלי הדם במוח הוא מבנה רב תאי, אשר מבחינה אנטומית והן מבחינה תפקודית מצמיד את הנוירונים. שיפוץ דינמי של כלי מתרחש לאורך התפתחות המוח במהלך ההתקדמות של פתולוגיות של מערכת העצבים המרכזית (CNS) 1,2. מקובל כי נזק מוחי הוא סימן ההיכר של כמה מחלות של מערכת העצבים המרכזית, כולל אפילפסיה, מחלת אלצהיימר (AD), פגיעה מוחית טראומטית דלקת המוח 3,4. לכן, מעקב אחר שינויי דם במוח in vivo הופך משמעותי כאשר דוגמנות מחלות מערכת עצבים מרכזיות, מהופעה ולתוך שלבים כרוניים. כמו שינויים דם במוח לעיתים קרובות להתקיים בו זמנית עם נזק עצבי או פלסטיות, הדמיה של כלי הדם-נוירו מייצג נקודת כניסה המפתח לפענח פתופיזיולוגיה מחלה של מערכת העצבים המרכזית.
פרוטוקול זה מתאר הליך שני פוטונים אורכי מבוסס לעקוב אחר השיפוץ של cerebrovasculature במודל של עכברים שללספירה, פתולוגיה מתקדמת בסימן פגמים כלי דם במוח על כלי קליבר גדולים וקטנים בשל בתצהיר פלאק amyloidogenic 5-7. הליך זה מאפשר הדמיה של פיקדונות עמילואיד ומעקב על המצב וצמיחה שלהם ביחס שיפוץ העצבים וכלי הדם לאורך מהלך המחלה. צבעי ניאון ויטל מוזרקים לפני כל פגישה הדמיה הדמיה של הפלאק cerebrovasculature ו עמילואיד בעכברים לספירה מהונדס 8. פגישות הדמיה חוזרות של ROI דרך חלון transcranial הגולגולת דליל אינן פולשני ואת שיטת הבחירה להעריך שיפוץ עצבים וכלי דם במוח עכבר חיים 2,5,9,10.
ההליך שלהלן מתאר את הפרוטוקול כירורגית, רכישת תמונה ועיבוד. ההתקדמות מוקדם של angiopathy עמילואיד מוחות (CAA) בעיקר leptomeningeal הגדול arterioles חודר מאופיינת.
Protocol
Representative Results
Discussion
הטכניקה פתוחה הגולגולת עבור in vivo שני פוטונים במיקרוסקופ מציעה את היתרון של הפעלות הדמיה בלתי מוגבלות של שדות הדמיה גדולים 13,14. עם זאת, הטכניקה הזו גם מייצרת דלקת באזור של עניין 14, לעתים קרובות לא תואם או להשפיע נוירו-וסקולרית לקריאה פסקי 15. תהפוך…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות הקומדי Ligue contre l'épilepsie (כדי MA-L), Institut National de la Santé et de la משוכלל ונדיר Medicale גרנט Avenir R12087FS (כדי FJ), להעניק מהאוניברסיטה של מונפלייה (כדי FJ) ומענק מהפדרציה לשפוך Cerveau le sur la משוכלל ונדיר (כדי NM). אנו מכירים את העזרה הטכנית של Chrystel Lafont בבית IPAM במתקן פלטפורמת הליבה הדמיה vivo של מונפלייה. אנו מודים גם מרי Vernov (Weill Cornell Medical College) להגהה את כתב היד.
Materials
| methoxy-X04 | tocris | 4920 | use 10 mg/Kg |
| FITC-Dextran 70Kda | sigma | 46945 | use 100 mg/Kg |
| gelfoam/Bloxang | Bausch and Lomb | ||
| micorsurgical blade | surgistar | 6900 | must be sharp and not dented |
| povidone-iodine | betadine | antisceptic solution | |
| binocular stereomicroscope | olympus | SX10 | optimal image contrast is crucial for this procedure |
| 2-photon microscope | zeiss | Zeiss LSM 710mp | |
| fine scissors-toughcut | Fine science tools | 14058-09 | this scissors are optimized for cutting skin and soft tissue |
References
- Harb, R., Whiteus, C., Freitas, C., Grutzendler, J. In vivo imaging of cerebral microvascular plasticity from birth to death. J Cereb Blood Flow Metab. 33 (1), 146-156 (2013).
- Whiteus, C., Freitas, C., Grutzendler, J. Perturbed neural activity disrupts cerebral angiogenesis during a postnatal critical period. Nature. 505 (7483), 407-411 (2014).
- Masamoto, K., et al. Microvascular sprouting, extension, and creation of new capillary connections with adaptation of the neighboring astrocytes in adult mouse cortex under chronic hypoxia. J Cereb Blood Flow Metab. 34 (2), 325-331 (2014).
- Marchi, N., Lerner-Natoli, M. Cerebrovascular remodeling and epilepsy. Neuroscientist. 19 (3), 304-312 (2013).
- Giannoni, P., et al. Cerebrovascular pathology during the progression of experimental Alzheimer’s disease. Neurobiol Dis. 88, 107-117 (2016).
- Kimbrough, I. F., Robel, S., Roberson, E. D., Sontheimer, H. Vascular amyloidosis impairs the gliovascular unit in a mouse model of Alzheimer’s disease. Brain. 138 (Pt 12), 3716-3733 (2015).
- Herzig, M. C., et al. Abeta is targeted to the vasculature in a mouse model of hereditary cerebral hemorrhage with amyloidosis. Nat Neurosci. 7 (9), 954-960 (2004).
- Oakley, H., et al. Intraneuronal beta-amyloid aggregates, neurodegeneration, and neuron loss in transgenic mice with five familial Alzheimer’s disease mutations: potential factors in amyloid plaque formation. J Neurosci. 26 (40), 10129-10140 (2006).
- Liston, C., et al. Circadian glucocorticoid oscillations promote learning-dependent synapse formation and maintenance. Nat Neurosci. 16 (6), 698-705 (2013).
- Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. B. Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice. Nat Protoc. 5 (2), 201-208 (2010).
- Klunk, W. E., et al. Imaging Abeta plaques in living transgenic mice with multiphoton microscopy and methoxy-X04, a systemically administered Congo red derivative. J Neuropathol Exp Neurol. 61 (9), 797-805 (2002).
- Yardeni, T., Eckhaus, M., Morris, H. D., Huizing, M., Hoogstraten-Miller, S. Retro-orbital injections in mice. Lab Anim (NY). 40 (5), 155-160 (2011).
- Cao, V. Y., et al. In vivo two-photon imaging of experience-dependent molecular changes in cortical neurons. J Vis Exp. (71), (2013).
- Holtmaat, A., et al. Long term, high-resolution imaging in the mouse neocortex through a chronic cranial window. Nat Protoc. 4 (8), 1128-1144 (2009).
- Heppner, F. L., Ransohoff, R. M., Becher, B. Immune attack: the role of inflammation in Alzheimer disease. Nat Rev Neurosci. 16 (6), 358-372 (2015).
- Marker, D. F., Tremblay, M. E., Lu, S. M., Majewska, A. K., Gelbard, H. A. A thin-skull window technique for chronic two-photon in vivo imaging of murine microglia in models of neuroinflammation. J Vis Exp. (43), (2010).
- Joseph-Mathurin, N., et al. Amyloid beta immunization worsens iron deposits in the choroid plexus and cerebral microbleeds. Neurobiol Aging. 34 (11), 2613-2622 (2013).
- Sadowski, M., et al. Targeting prion amyloid deposits in vivo. J Neuropathol Exp Neurol. 63 (7), 775-784 (2004).
