माउस मस्तिष्क hypoxia-ischemia के दौरान एक साथ पीईटी / एमआरआई इमेजिंग
Summary
यहाँ प्रस्तुत विधि एक साथ पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का उपयोग करता है। मस्तिष्क hypoxia-ischemia के मॉडल में, प्रसार और ग्लूकोज चयापचय में गतिशील परिवर्तन के दौरान और चोट के बाद हो। सार्थक मल्टी मॉडल इमेजिंग डेटा का अधिग्रहण किया जा रहे हैं इस मॉडल में विकसित हो रहा है और irreproducible क्षति एक साथ अधिग्रहण जरूरी है।
Abstract
ऊतक पानी प्रसार और ग्लूकोज चयापचय में गतिशील परिवर्तन के दौरान और प्रभावित कोशिकाओं में एक बायोइनरजेटिक्स अशांति को दर्शाती मस्तिष्क hypoxia-ischemia में हाइपोक्सिया के बाद हो। प्रसार भारित चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) हाइपोक्सिया-ischemia के द्वारा, संभावित अचल क्षतिग्रस्त कर रहे हैं कि क्षेत्रों की पहचान। प्रभावित ऊतकों में ग्लूकोज के उपयोग में बदलाव पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी 2-Deoxy-2- (18 एफ) फ्लोरो ᴅ ग्लूकोज ([18 एफ] FDG) तेज की (पीईटी) इमेजिंग द्वारा detectable हो सकता है। इस वजह से यह पशु मॉडल में चोट के तेजी से और चर प्रकृति के कारण, डेटा के दोनों मोड के अधिग्रहण के लिए सार्थक पीईटी और एमआरआई डेटा सहसंबंधी क्रम में एक साथ किया जाना चाहिए। इसके अलावा, कारण संवहनी मतभेद के hypoxic इस्कीमिक चोट में अंतर-पशु परिवर्तनशीलता मल्टी मॉडल डेटा का विश्लेषण और डेटा व्यक्ति विषयों में एक साथ नहीं प्राप्त कर लिया जाता है, तो एक समूह-वार दृष्टिकोण में परिवर्तन का पालन करने की क्षमता की सीमा। विधि पीयहां विरोध के दौरान, एक से पहले ही पशुओं में प्रसार भारित एमआरआई और [18 एफ] FDG तेज डेटा दोनों के अधिग्रहण की अनुमति देता है, और hypoxic चुनौती के बाद तत्काल शारीरिक परिवर्तन से पूछताछ करने के क्रम में।
Introduction
दुनिया भर में, स्ट्रोक मृत्यु का दूसरा प्रमुख कारण है और विकलांगता 1 का एक प्रमुख कारण है। के दौरान हो और तीव्रता से एक स्ट्रोक घटना के बाद कि जैव रासायनिक और शारीरिक घटनाओं का झरना तेजी से और ऊतक व्यवहार्यता और अंततः परिणाम 2 के लिए निहितार्थ के साथ होता है। Hypoxic इस्कीमिक मस्तिष्क विकृति (जल्दी करना) की ओर जाता है जो मस्तिष्क hypoxia-ischemia (HI), 0.3% और पूर्ण अवधि और अपरिपक्व जन्म, क्रमश: 3,4 के 4% से प्रभावित होने की संभावना है। जल्दी करना साथ शिशुओं में मृत्यु दर लगभग 15% से 20% है। जल्दी करना जीवित बचे लोगों के 25% में, स्थायी जटिलताओं मानसिक मंदता, मोटर घाटे, सेरेब्रल पाल्सी, और मिर्गी 3,4 सहित चोट का एक परिणाम के रूप में उत्पन्न होती हैं। विगत उपचारात्मक उपायों की देखभाल के मानक के रूप में गोद लेने के योग्य साबित नहीं किया है, और हाइपोथर्मिया के आधार पर सबसे उन्नत तरीकों, प्रभावी ढंग से रुग्णता 3,5 कम कर रहे हैं कि आम सहमति अभी तक पहुँचा जा करने के लिए किया गया है। अन्य मुद्दों ओच विवाद हाइपोथर्मिया और रोगी चयन 6 के प्रशासन की विधि शामिल हैं। इस प्रकार, neuroprotection और neurorestoration के लिए रणनीति अभी भी अनुसंधान 7 के लिए एक उपजाऊ क्षेत्र हैं।
मस्तिष्क एचआई के चूहे मॉडल चूहों 8,9 करने के लिए अनुकूलित किया गया बाद में 1960 के दशक के बाद से उपलब्ध किया गया है, और है। कारण मॉडल और बंधाव के स्थान की प्रकृति के कारण जानवरों के बीच 10 जमानत के प्रवाह में अंतर के परिणाम में निहित परिवर्तनशीलता है। नतीजतन, इन मॉडलों में इस तरह के मध्य मस्तिष्क धमनी रोड़ा (MCAO) के रूप में इसी तरह के मॉडल की तुलना में अधिक चर हो जाते हैं। शारीरिक परिवर्तन का वास्तविक समय माप लेजर डॉपलर Flowmetry के साथ ही प्रसार भारित एमआरआई 11 के साथ प्रदर्शन किया गया है। के दौरान और तुरंत हाइपोक्सिया के बाद, साथ ही इस तरह रोधगलितांश मात्रा और तंत्रिका विज्ञान के रूप में तीव्र परिणामों में मस्तिष्क प्रवाह रक्त में मनाया इंट्रा-पशु परिवर्तनशीलताघाटा, बहुविध डेटा के एक साथ अधिग्रहण और सहसंबंध फायदेमंद होगा कि सुझाव।
एक साथ पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी) और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) में हाल के अग्रिमों प्रीक्लीनिकल इमेजिंग 12-14 में नई संभावनाओं के लिए अनुमति दी है। प्रीक्लीनिकल अनुप्रयोगों के लिए इन संकर, संयुक्त प्रणाली के संभावित लाभ साहित्य 15,16 में वर्णित किया गया है। इस तरह के स्ट्रोक के रूप में एक घटना के प्रत्येक उदाहरण के विशिष्ट ही प्रकट होता है जब तेजी से विकसित हो रहा pathophysiology के साथ – उदाहरण के लिए – कई प्रीक्लीनिकल सवाल एक व्यक्ति जानवर क्रमिक इमेजिंग द्वारा या अलग जानवर समूहों, कुछ स्थितियों इमेजिंग द्वारा संबोधित किया जा सकता है, जबकि यह वांछनीय और भी आवश्यक है एक साथ माप का उपयोग करने के लिए। कार्यात्मक न्यूरोइमेजिंग ऐसा ही एक उदाहरण है, जहां एक साथ दो-Deoxy-2- (18 एफ) फ्लोरो ᴅ ग्लूकोज ([18 एफ] FDG) पीईटी और Bloo प्रदान करता हैनिर्भर (बोल्ड) एमआरआई हाल ही में चूहे गलमुच्छा उत्तेजना में प्रदर्शन किया गया है डी-ऑक्सीजन स्तर के 14 अध्ययन करता है।
यहाँ, हम मस्तिष्क शरीर क्रिया विज्ञान स्थिर अवस्था में नहीं है, जिसमें एक hypoxic इस्कीमिक स्ट्रोक की शुरुआत के दौरान एक साथ पीईटी / एमआरआई इमेजिंग का प्रदर्शन, लेकिन इसके बजाय तेजी से और अचल hypoxic चुनौती दौरान बदल रहा है। एमआरआई से मापा और प्रसार भारित इमेजिंग (DWI) से ली गई स्पष्ट प्रसार गुणांक (एडीसी) द्वारा मात्रा के रूप में पानी प्रसार में परिवर्तन, अच्छी तरह से नैदानिक और preclinical डेटा 17,18 में स्ट्रोक के लिए बताया गया है। ऐसे MCAO के रूप में पशु मॉडल में, प्रभावित मस्तिष्क के ऊतकों में पानी के प्रसार के कारण साइटोटोक्सिक शोफ 18 के लिए अग्रणी bioenergetic झरना के लिए तेजी से चला जाता है। एडीसी में ये तीव्र परिवर्तन भी मस्तिष्क hypoxia-ischemia 11,19 के कृंतक मॉडल में मनाया जाता है। [18 एफ] FDG पीईटी इमेजिंग स्थानीय जीएल में परिवर्तन का आकलन करने के लिए स्ट्रोक रोगियों में इस्तेमाल किया गया हैucose चयापचय 20, और इन विवो जानवरों के अध्ययन की एक छोटी संख्या भी मस्तिष्क hypoxia-ischemia के मॉडल 22 में शामिल है, [18 एफ] FDG 21 का इस्तेमाल किया है। Reperfusion के साथ एक मॉडल का उपयोग कर एक अध्ययन बाद में रोधगलन विकास 23 के साथ इन चयापचय परिवर्तनों का कोई संबंध नहीं पाया गया है, हालांकि सामान्य तौर पर, इन अध्ययनों, इस्कीमिक क्षेत्रों में ग्लूकोज के उपयोग में कमी आई दिखा। यह अचल क्षतिग्रस्त कोर 21 के साथ संबद्ध किया गया है, जो प्रसार परिवर्तन के विपरीत है। इस चोट की प्रगति और के प्रभाव के बारे में सार्थक जानकारी मिलने की संभावना है के रूप में इस प्रकार, यह स्ट्रोक के विकास के दौरान एक साथ ढंग से [18 एफ] FDG पीईटी और DWI से निकाली गई पूरक जानकारी प्राप्त करने के लिए सक्षम होने के लिए महत्वपूर्ण है उपचारात्मक उपायों। हम यहाँ वर्णन विधि पीईटी ट्रेसर और एमआरआई दृश्यों की एक किस्म के साथ उपयोग करने के लिए आसानी से उत्तरदायी है। उदाहरण के लिए, [15 ओ] एच 2 ओ पीईटीएमआरआई से DWI और छिड़काव भारित छवियों (पीडब्ल्यूआई) के साथ इमेजिंग आगे स्ट्रोक इमेजिंग क्षेत्र के भीतर मौजूदा तकनीक इस्कीमिक Penumbra के विकास का पता लगाने और मान्य करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
एक साथ शारीरिक एमआरआई, और गतिशील DWI-एमआरआई और [18 एफ] FDG पीईटी डेटा को सफलतापूर्वक आम मन्या धमनी बंधाव निम्नलिखित hypoxic चुनौती दौरान प्रायोगिक पशुओं से हासिल किया गया। यह मस्तिष्क में इस्कीमिक अपमान के स?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों यूसी डेविस में आण्विक और जीनोमिक इमेजिंग के लिए केंद्र और Genentech में बायोमेडिकल इमेजिंग विभाग को स्वीकार करना होगा। इस काम के स्वास्थ्य जैव अभियांत्रिकी अनुसंधान भागीदारी अनुदान संख्या R01 EB00993 का एक राष्ट्रीय संस्थान द्वारा समर्थित किया गया।
Materials
| Surgery | |||
| Surgical scissors | Roboz | RS-5852 | |
| Forceps | Roboz | RS-5237 | |
| Hartman mosquito forceps | Miltex | 7-26 | |
| 2x McPherson suturing forceps, 8.5 cm | Accurate Surgical & Scientific Instruments | 4473 | It is useful to reduce the opening width with a band on the forceps used to hold the carotid artery |
| 6-0 silicone coated braided silk suture with 3/8 C-1 needle | Covidien Sofsilk | S-1172 | |
| Homeothermic blanket system | Harvard Apparatus | 507220F | |
| Super glue | (Generic) | ||
| Hypoxia | |||
| Flowmeter for O2 | Alicat Scientific | MC-500SCCM-D | |
| Flometer for N2 | Alicat Scientific | MC-5SLPM-D | |
| O2 meter | MSA | Altair Pro | |
| Imaging | |||
| 7.05 Tesla MRI System | Bruker | BioSpec | 20 cm inner bore diameter with gradient set. Paravision 5.1 software. |
| Volume Tx/Rx 1H Coil, 35mm ID | Bruker | T8100 | |
| PET system | (In-house) | 4×24 LSO-PSAPD detectors, 10×10 LSO array per detector, 1.2mm crystal pitch and 14mm depth. 14 x 14 mm PSAPD. FOV: 60x35mm. 350-650 keV energy window. 16 ns timing window. |
|
| Vessel cannulation Dumont forceps | Roboz | RS-4991 | |
| PE-10 polyethylene tubing | BD Intramedic | 427401 | |
| Infusion pump | Braintree Scientific | BS-300 | |
| Animal monitoring & gating equipment | Small Animal Instruments Inc. | Model 1025 | Only respiration monitoring used |
| Animal bed with temperature regulation | (In-house) |
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