Wir bedanken uns herzlich für die Unterstützung Bierry F. in der Videoproduktion und-bearbeitung.

Alle Verfahren, die tierischen Probanden wurden von der Universitätsklinik Institutional Animal Care Ausschuss genehmigt worden. 1. Innenbandriss Bakterieninokulation <ol><li> Vor der Injektion betäuben Kaninchen durch intramuskuläre Injektion von Ketamin (30 mg / kg Körpergewicht) mit Xylazin (4 mg / kg) innerhalb Rückenstrecker Muskel gemischt. Stellen Sie sicher, Tiere sind völlig betäubt, indem sie zu paw Prise nicht ansprechen. Dieses Protokoll sorgt für ausreichende Anästhesie für die intraartikuläre Injektion des Kniegelenks. Legen Sie die Tiere unter Sauerstoffmaske während der Narkose. </li><li> Shave Tiere Knie. Bereiten Sie das Knie für aseptische Injektion von 3 abwechselnd Tücher Povidonjod Gestrüpp und Alkohol durch die Anwendung von PVP-Jod Lösung. </li><li> Manuelle Identifizierung der Patellarsehne als elastische Struktur an der vorderen Seite des Knies mit einer sterilen Nadel Kappe wie gezeigt, oder einer sterilen Sonde. </li><li&gt; Mit visuellen Kontrolle und durch die Verwendung eines anterioren Zugang, legen Sie eine 25 G Nadel perkutan im rechten Knie von jedem der 12 Kaninchen durch die Patellasehne. </li><li> Injizieren jedes Knie mit 1 ml einer Bakteriensuspension von Staphylococcus aureus (Stamm Neumann) in einer Konzentration von 10 6 UFC / ml. Injektionsvorrichtung ohne Widerstand bestätigt die intraartikuläre Stelle der Spitze der Nadel. </li><li> Nach der Injektion Verfahren, halten das Tier unter konvektiven Quelle, um den Wärmeverlust zu vermeiden und zu überwachen Atemfrequenz durch Beobachtung Bewegung der Brust. Einmal wach, halten Tiere in Käfigen mit freiem Zugang zu Futter und Wasser. </li><li> Verwalten Schmerzen durch Verabreichung eine intramuskuläre Injektion von 0,1 mg / kg alle 8 h Buprenorphin. </li><li> Klinisch beobachten Kaninchen jeden Tag, Überwachung verbrauchten Mengen an Nahrung und Wasser, Gewichtsverlust, Temperatur, und das allgemeine Verhalten. </li><li> Um das Bild der akuten Phase der Infektion führen Sie das erste MR-Bildgebung Sitzung sobaldwie ein Tier erheblichen Gewichtsverlust (10%), in der Regel in diesem Fall nach ca. 2 Tagen. </li><li> Ist eine intravenöse Medikamentengabe vor MRT-Untersuchung erforderlich ist, könnte ein auricular venösen Zugang installiert ist (vgl. unten). </li></ol> 2. MRT-Untersuchung Bei der Abbildung von lebenden Tieren ist eine sorgfältige Installation Tier ein wesentliches Merkmal von Tieren Komfort und optimale Anästhesie zu gewährleisten. Dies wird für die besten Bildergebnisse zu ermöglichen und gewährleisten eine reproduktive Bildaufnahme für Längsschnittstudien. Aufgrund der Größe des Tieres, ist die Verwendung eines klinischen große MR-Einheit (1,5 T oder T 3) am besten geeignet. 8-Kanal-klinischen Kniespule verwendet wird, wie es richtige Auflösung und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis für Kaninchen Knie Exploration bietet. <ol><li> Vor der Installation auf dem Imaging-System installieren, ein peripherer venöser Zugang über eine Ohrvene. Dieser Zugriff wird dazu dienen, das Kontrastmittel zu injizieren. <ol><li> Rasur und desinfizieren Sie das Ohr. </li><li&gt; Führen Lokalanästhesie durch subkutane Injektion von Lidocain. </li><li> Legen Sie eine 25 G Katheter innerhalb des lateralen Ohrvene. </li><li> Bewerten Sie die Durchlässigkeit durch Injektion von 1 ml steriler physiologischer Serum. </li><li> Pflegen Sie den Katheter mit Klebstoff Klopfen. </li></ol></li><li> Anesthetize Tiere durch intramuskuläre Injektion von Ketamin (30 mg / kg Körpergewicht) mit Xylazin (4 mg / kg) gemischt. Tiere sind völlig betäubt, wenn sie zu paw Prise nicht ansprechen. Legen Sie eine Gesichtsmaske auf das Kaninchen, die ihm Sauerstoff mit einer Flussrate von 200 ml / min. </li><li> Einmal vollständig betäubt, nehmen Tiere auf die MR-Bildgebung Einheit. Platz Tieren, so dass die Knie in der Mitte des MR-Spule angeordnet. Legen Sie die Tiere die Beine in völliger Ausdehnung, so dass die lange Achse der Tibia parallel zur MR-Bildgebung Einheit Tabelle ist. Mit Klettverschlüssen oder Sandsäcken, um eine optimale Beinstellung zu halten. </li><li> Cardio-Überwachung der Atmung der Tiere wird nicht als erforderlichAnästhesie-Protokoll ermöglicht tiefe Narkose auf die spontane Atmung, aber Tiere sind abgedeckt, um Narkose-induzierten Wärmeverlust zu vermeiden. </li><li> MR-Protokoll ist in Tabelle 1 aufgeführt. Die durchschnittliche Zeit für die gesamte Übernahme einschließlich der optimalen Installation ist ca. 20 min. </li><li> Führen MR-Bildgebung in verschiedenen Ebenen. Dennoch ist die Querebene der Knie (orthogonal zur Tibia) die Referenzebene wie anatomische Reproduzierbarkeit Bild für das sequentielle Längsrichtung Prüfungen gewährleisten und eine optimale Korrelation mit histologischen Schnitten. </li><li> Nach Beendigung der nativen Sequenzen injizieren UPSIO Kontrastmittels im Vorhof venösen Zugang. Langsam Verwaltung der Eisenoxidteilchen in einer Einzeldosis von 150 mmol Fe / kg. Spülen des Katheters durch Injektion von 1 ml steriler physiologischer Kochsalzlösung. </li><li> Wiederholen Sie die erweiterte GRE gewichtete Sequenz 24 Stunden nach der Injektion. Diese Verzögerung ermöglicht die Teilchen durch phagozytiert werdendie Makrophagen. </li><li> Für Längsschnittstudien Auswertung Drogen Wirkung (Antibiotika, Steroide, anti-Makrophagen-Antikörper, etc.), Wiederholen sequentiellen MR-Untersuchungen unter Verwendung der oben beschriebenen Protokoll. </li></ol> 3. Bildanalyse <ol><li> Für Längs-Evaluierung durchzuführen Messungen an der gleichen anatomischen Ebene und definieren eine leicht identifizierbare Wahrzeichen. So ist zum Beispiel durch Erfassung der axialen Ebene, wo der größte Durchmesser der Patella beobachtet wird eine zuverlässige Möglichkeit, reproduzierbare Messung (1) zu erhalten. </li><li> Führen Bildanalyse mit einem DICOM-basierte Software (wie Osirix) oder eine Bildverarbeitungssoftware (ImageJ). </li><li> Mit ImageJ Software, führen Sie die Segmentierung der Gelenkflüssigkeit Bereich, der Signalverlust zeigt auf USPIO-enhanced GRE T2-gewichteten Bild mit der &quot;irregulären Bereich&quot; Malwerkzeug. Sobald der Synovialis mit dunklen Signal wird skizziert, auf &quot;Analysieren&quot; klicken, um den Bereich / erhaltenAnzahl der Pixel (Abbildung 2). </li></ol>

<ol>
	<li>Madri, J., Kissane, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammation+and+healing.">Inflammation and healing.</a> Anderson's Pathology. , 67-110 (1990).</li><li>Sephel, G., Woodward, S., Rubin, R., Strayer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repair,+regeneration,+and+fibrosis.">Repair, regeneration, and fibrosis.</a> Rubin's Pathology. , 71-98 (2008).</li><li>Verdrengh, M., Tarkowski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+macrophages+in+Staphylococcus+aureus-induced+arthritis+and+sepsis.">Role of macrophages in Staphylococcus aureus-induced arthritis and sepsis.</a> Arthritis Rheum. 43 (10), 2276-2282 (2000).</li><li>Heale, J., Speert, D., Burke, B., Lewis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macrophages+in+bacterial+infection.">Macrophages in bacterial infection.</a> The Macrophage. , 210-252 (2008).</li><li>Bierry, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macrophage+activity+in+infected+areas+of+an+experimental+vertebral+osteomyelitis+model:+USPIO-enhanced+MR+imaging--feasibility+study.">Macrophage activity in infected areas of an experimental vertebral osteomyelitis model: USPIO-enhanced MR imaging--feasibility study.</a> Radiology. 248 (1), 114-123 (2008).</li><li>Bierry, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+of+macrophages+in+infectious+knee+synovitis.">MRI of macrophages in infectious knee synovitis.</a> AJR Am. J. Roentgenol. 194 (6), W521-W526 (2010).</li><li>Lutz, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+synovial+macrophages+in+an+experimental+rabbit+model+of+antigen-induced+arthritis:+ultrasmall+superparamagnetic+iron+oxide-enhanced+MR+imaging.">Detection of synovial macrophages in an experimental rabbit model of antigen-induced arthritis: ultrasmall superparamagnetic iron oxide-enhanced MR imaging.</a> Radiology. 233 (1), 149-1457 (2004).</li><li>Weissleder, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasmall+superparamagnetic+iron+oxide:+an+intravenous+contrast+agent+for+assessing+lymph+nodes+with+MR+imaging.">Ultrasmall superparamagnetic iron oxide: an intravenous contrast agent for assessing lymph nodes with MR imaging.</a> Radiology. 175 (2), 494-498 (1990).</li><li>Lefevre, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Septic+arthritis:+monitoring+with+USPIO-enhanced+macrophage+MR+imaging.">Septic arthritis: monitoring with USPIO-enhanced macrophage MR imaging.</a> Radiology. 258 (3), 722-728 (2011).</li><li>Sigovan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid-clearance+iron+nanoparticles+for+inflammation+imaging+of+atherosclerotic+plaque:+initial+experience+in+animal+model.">Rapid-clearance iron nanoparticles for inflammation imaging of atherosclerotic plaque: initial experience in animal model.</a> Radiology. 252 (2), 401-409 (2009).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Während unspezifische Gadolinium-basierte Kontrastmittel Informationen über das Volumen und die Durchblutung der extrazellulären Raum zu bieten, ermöglicht Makrophagen Bildgebung durch USPIO-enhanced MR eine genaue anatomische Lokalisation und eine qualitative Beurteilung der Makrophageninfiltration in infizierten synovium ohne die Notwendigkeit der Gewebeentnahme 9. Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit kann USPIO demonstrieren sogar subtile Zellinfiltrat in den frühen Phasen der Infektion. Unter erfolgr...

Magnetic Resonance Imaging (MRI) gilt als das bildgebende Verfahren der Wahl für die Demonstration von infektiösen Synovitis aufgrund seiner hohen räumlichen Auflösung und Weichgewebe Gegensatz sein. Signal Veränderungen im MRT bei Arthritis niedrig T1 und T2 hohen Signal spiegelt die verstärkte Präsenz von extrazellulären Wassergehalt und eine deutliche Verbesserung nach Gadolinium-basierte Kontrastmittel Verabreichung beobachtet, im Einklang mit den Ergebnissen der histologisch erhöhte Durchblutung infolge Vasodilatation und Angiogenese 1. Dennoch ist MRI oft nicht Auflösung der Infektion während einer antibiotischen Therapie zeigen als persistente Verbesserung in den Gelenken von Patienten mit klinisch und biologisch geheilt septische Arthritis durch Persistenz vergrößerten extrazellulären Raum (Granulationsgewebe, fibrotische Narbe) 2 beobachtet werden. Neben extrazellulären Veränderungen, Entzündungszellen einschließlich einer intensiven Rekrutierung von Makrophagen massiv in die infiltrierenSynovia betroffen. Makrophagen spielen eine wichtige Rolle sowohl in der akuten und chronischen Phase einer bakteriellen Infektion 3. Sie induzieren die entzündliche Reaktion erforderlich ist, um pathogene Mikroorganismen zu beseitigen, und koordinieren Entzündung Auflösung, wie Makrophagen-induzierte Entzündung besteht, solange nekrotische Gewebe nicht entfernt werden, Verhindern Reparatur bis 4 beginnen. So kann die Reduktion von Makrophageninfiltration in infizierten Synovia nach effizienten Therapie ein zuverlässiger Indikator für die Auflösung der Infektion sein. Cellular Imaging ist in der Lage, spezifische zelluläre Infiltration im pathologischen Gewebe zu demonstrieren. Spezifische Makrophagen MR-Bildgebung durch gezielte Kontrastmittel wurde vielfach untersucht und hat gezeigt, seine Fähigkeit zu gemeinsamen Entzündung oder Infektion 5-7 demonstrieren. Nach intravenöser Injektion sind solche gezielte Kontrastmittel wie USPIO (ultrakleine superparamagnetische Eisenoxide) Partikel von Phagozyten wie Makrophagen aufgenommen undaufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften zu induzieren Signaländerungen in Geweben präsentiert Makrophageninfiltration 8. Die Längs-Follow-up von denen MR-Signals ändert Therapie ermöglicht eine nicht-invasive in vivo Evaluierung Makrophageninfiltration, und eine Reduktion der USPIO beladenen Makrophagen-ähnlichen Signal Änderungen würden Therapieerfolg zu demonstrieren. Der Zweck dieses Berichts ist es bis heute, wie Makrophagen MR-Bildgebung durchführen, um nicht-invasiv überwacht septische Arthritis durch den Nachweis der Reduktion von Makrophageninfiltration innerhalb der Synovia.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P904</td>
			<td>Guerbet</td>
			<td></td>
			<td>Dose: 150 &#956;mol Fe/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine (500 mg/ml ketamine)</td>
			<td>Virbac</td>
			<td></td>
			<td>Dose: 30 mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rompun (20 mg/ml Xylazine)</td>
			<td>Axience</td>
			<td></td>
			<td>Dose: 4 mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine</td>
			<td>Vetoquinol</td>
			<td></td>
			<td>Dose: 0.1 mg/kg/8 hr</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD 22 G, 1 inch</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>381423</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD 25 G, 5/8 inch</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>305122</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo macrophage imaging using mr targeted contrast agent for longitudinal evaluation of septic arthritis

Makrophagen sind Schlüssel-Zellen in der Initiierung, die Entwicklung und die Regulierung der Entzündungsreaktion auf bakterielle Infektion. Makrophagen sind intensiv und zunehmend in septischen Gelenke von den frühen Phasen der Infektion rekrutiert und die Infiltration soll einmal zurückbilden effiziente Beseitigung der Erreger erreicht wird. Die Fähigkeit, in vivo Makrophagenaktivität in einer infizierten gemeinsamen identifizieren können daher zwei Hauptanwendungen: Früherkennung der akuten Synovitis und Überwachung der Therapie. In vivo-invasive Erfassung von Makrophagen können mit Magnet-Resonanz-Bildgebung mit Eisen-Nanopartikeln wie ultrakleine superparamagnetische Eisenoxid (USPIO) durchgeführt werden. Nach intravaskulären oder intraartikuläre Verabreichung USPIO speziell von aktivierten Makrophagen und aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften phagozytiert, induzieren Signaländerungen in Geweben präsentiert Makrophageninfiltration. Ein quantitative Auswertung des infiltrieren möglich, da der Bereich mit einem Signalverlust (Anzahl dunkler Bildpunkte) auf Gradientenecho MR-Bildern beobachtet Teilchen nach Injektion mit der Menge an Eisen in dem Gewebe korreliert und daher gibt die Anzahl der USPIO-beladenen Zellen. Wir stellen Ihnen hier ein Protokoll zu Makrophagen Bildgebung mit USPIO-enhanced MR-Bildgebung in einem Tiermodell der septische Arthritis, so führen Sie einen Anfangs-und Längs-invasive in vivo Evaluierung von Makrophagen Infiltration und eine Bewertung der Therapie Aktion.

Auf nativen Bilder präsentiert der Synovialis von infizierten Knie eine diffuse Schwellung der Zwischen-Signal, nicht unterscheidbar von umgebenden Weichgewebe, während Oberschenkelknochen und Kniescheibe so niedrig Signal Strukturen (Abbildung 1) angezeigt. Auf den USPIO-enhanced Bilder werden 24 Stunden nach der Kontrastmittelgabe, Gelenkflüssigkeit Bereich mit USPIO-beladenen Makrophagen zeigen Signalverlust (Abbildungen 1 und 2). ...

Watch this Scientific Journal Video about In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis at JoVE.com

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

Wir zeigen, wie Sie ausführen Makrophagen MR Bildgebung mit ultrakleine superparamagnetische Kontrastmittel (USPIO) in septische Arthritis, so dass eine erste und Längs-<em&gt; In vivo</em&gt; Non-invasive Beurteilung von Makrophagen Infiltration und eine Beurteilung der Wirksamkeit der Therapie.

In-vivo-Bildgebung mit MR Makrophagen gezielte Kontrastmittel für die Längs-Auswertung der septische Arthritis

Macrophages are key-cells in the initiation, the development and the regulation of the inflammatory response to bacterial infection. Macrophages are ...

in-vivo-macrophage-imaging-using-mr-targeted-contrast-agent-for

Research

JoVE Journal

Medicine

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

9.2K Aufrufe.  University Hospital of Strasbourg. Wir zeigen, wie Sie ausführen Makrophagen MR Bildgebung mit ultrakleine superparamagnetische Kontrastmittel (USPIO) in septische Arthritis, so dass eine erste und Längs- In vivo Non-invasive Beurteilung von Makrophagen Infiltration und eine Beurteilung der Wirksamkeit der Therapie.

Serie: In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

Contrast Enhanced Vessel Imaging using MicroCT

Microscopic computed tomography (microCT) offers high-resolution volumetric imaging of the anatomy of living small animals. However, the contrast between different soft tissues and body fluids is inherently poor in micro-CT images 1. Under these circumstances, visualization of blood vessels becomes a nearly impossible task. To overcome this and to improve the visualization of blood vessels exogenous contrast agents can be used. Herein, we present a methodology for visualizing the vascular network in a rodent model. By using a long-acting aqueous colloidal polydisperse iodinated blood-pool contrast agent, eXIA 160XL, we optimized image acquisition parameters and volume-rendering techniques for finding blood vessels in live animals. Our findings suggest that, to achieve a superior contrast between bone and soft tissue from vessel, multiple-frames (at least 5-8/ frames per view), and 360-720 views (for a full 360&deg; rotation) acquisitions were mandatory. We have also demonstrated the use of a two-dimensional transfer function (where voxel color and opacity was assigned in proportion to CT value and gradient magnitude), in visualizing the anatomy and highlighting the structure of interest, the blood vessel network. This promising work lays a foundation for the qualitative and quantitative assessment of anti-angiogenesis preclinical studies using transgenic or xenograft tumor-bearing mice.

Contrast enhanced small animal vessel imaging by microCT is a rapid, cost-effective and high-throughput technique for serial in situ examination for tumor development, for analyzing the network of blood vessels that nourish them, and for following the response of tumors to preclinical therapeutic intervention(s).

Kontrastverstärkten Vessel Imaging mit MicroCT

Microscopic computed tomography (microCT) offers high-resolution volumetric imaging of the anatomy of living small animals. However, the contrast between ...

Forschung

Medizin

Longitudinal Evaluation of Mouse Hind Limb Bone Loss After Spinal Cord Injury using Novel, in vivo, Methodology

Spinal cord injury (SCI) is often accompanied by osteoporosis in the sublesional regions of the pelvis and lower extremities, leading to a higher frequency of fractures 1. As these fractures often occur in regions that have lost normal sensory function, the patient is at a greater risk of fracture-dependent pathologies, including death. SCI-dependent loss in both bone mineral density (BMD, grams/cm2) and bone mineral content (BMC, grams) has been attributed to mechanical disuse 2, aberrant neuronal signaling 3 and hormonal changes 4. The use of rodent models of SCI-induced osteoporosis can provide invaluable information regarding the mechanisms underlying the development of osteoporosis following SCI as well as a test environment for the generation of new therapies 5-7 (and reviewed in 8). Mouse models of SCI are of great interest as they permit a reductionist approach to mechanism-based assessment through the use of null and transgenic mice. While such models have provided important data, there is still a need for minimally-invasive, reliable, reproducible, and quantifiable methods in determining the extent of bone loss following SCI, particularly over time and within the same cohort of experimental animals, to improve diagnosis, treatment methods, and/or prevention of SCI-induced osteoporosis.
An ideal method for measuring bone density in rodents would allow multiple, sequential (over time) exposures to low-levels of X-ray radiation. This study describes the use of a new whole-animal scanner, the IVIS Lumina XR (Caliper Instruments) that can be used to provide low-energy (1-3 milligray (mGy)) high-resolution, high-magnification X-ray images of mouse hind limb bones over time following SCI. Significant bone density loss was seen in the tibiae of mice by 10 days post-spinal transection when compared to uninjured, age-matched control (na&iuml;ve) mice (13% decrease, p&lt;0.0005). Loss of bone density in the distal femur was also detectable by day 10 post-SCI, while a loss of density in the proximal femur was not detectable until 40 days post injury (7% decrease, p&lt;0.05). SCI-dependent loss of mouse femur density was confirmed post-mortem through the use of Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA), the current "gold standard" for bone density measurements. We detect a 12% loss of BMC in the femurs of mice at 40 days post-SCI using the IVIS Lumina XR. This compares favorably with a previously reported BMC loss of 13.5% by Picard and colleagues who used DXA analysis on mouse femurs post-mortem 30 days post-SCI 9. Our results suggest that the IVIS Lumina XR provides a novel, high-resolution/high-magnification method for performing long-term, longitudinal measurements of hind limb bone density in the mouse following SCI.

Longitudinal Evaluation of Mouse Hind Limb Bone Loss After Spinal Cord Injury using Novel, in vivo, Methodology

A longitudinal examination of bone loss in the femurs and tibiae of adult mice was performed following spinal cord injury using sequential low-dose X-ray scans. Tibia bone loss was detected throughout the study, while bone loss in the femur was not detected until 40 days post injury.

Longitudinal Evaluation of Mouse Hind Limb Knochenverlust nach Rückenmarksverletzungen mit Novel, In vivo Methodology

Spinal cord injury (SCI) is often accompanied by osteoporosis in the sublesional regions of the pelvis and lower extremities, leading to a higher ...

Transplantation into the Anterior Chamber of the Eye for Longitudinal, Non-invasive In vivo Imaging with Single-cell Resolution in Real-time

Intravital imaging has emerged as an indispensable tool in biological research. In the process, many imaging techniques have been developed to study different biological processes in animals non-invasively. However, a major technical limitation in existing intravital imaging modalities is the inability to combine non-invasive, longitudinal imaging with single-cell resolution capabilities. We show here how transplantation into the anterior chamber of the eye circumvents such significant limitation offering a versatile experimental platform that enables non-invasive, longitudinal imaging with cellular resolution in vivo. We demonstrate the transplantation procedure in the mouse and provide representative results using a model with clinical relevance, namely pancreatic islet transplantation. In addition to enabling direct visualization in a variety of tissues transplanted into the anterior chamber of the eye, this approach provides a platform to screen drugs by performing long-term follow up and monitoring in target tissues. Because of its versatility, tissue/cell transplantation into the anterior chamber of the eye not only benefits transplantation therapies, it extends to other in vivo applications to study physiological and pathophysiological processes such as signal transduction and cancer or autoimmune disease development.

Transplantation into the Anterior Chamber of the Eye for Longitudinal, Non-invasive In vivo Imaging with Single-cell Resolution in Real-time

A new approach combining intraocular transplantation and confocal microscopy enables longitudinal, non-invasive real-time imaging with single-cell resolution within grafted tissues in vivo. We demonstrate how to transplant pancreatic islets into the anterior chamber of the mouse eye.

Transplantation in die Vorderkammer des Auges für Längs-, Non-invasive<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging mit Single-cell Auflösung in Echtzeit

Intravital imaging has emerged as an indispensable tool in biological research.  In the process, many imaging techniques have been developed to study ...

MR Molecular Imaging of Prostate Cancer with a Small Molecular CLT1 Peptide Targeted Contrast Agent

Tumor extracellular matrix has abundance of cancer related proteins that can be used as biomarkers for cancer molecular imaging. In this work, we demonstrated effective MR cancer molecular imaging with a small molecular peptide targeted Gd-DOTA monoamide complex as a targeted MRI contrast agent specific to clotted plasma proteins in tumor stroma. We performed the experiment of evaluating the effectiveness of the agent for non-invasive detection of prostate tumor with MRI in a mouse orthotopic PC-3 prostate cancer model. The targeted contrast agent was effective to produce significant tumor contrast enhancement at a low dose of 0.03 mmol Gd/kg. The peptide targeted MRI contrast agent is promising for MR molecular imaging of prostate tumor.

To demonstrate MR cancer molecular imaging with a small peptide targeted MRI contrast agent specific to clotted plasma proteins in tumor stroma in a mouse prostate cancer model.

MR Molekulare Bildgebung von Prostatakrebs mit einem kleinen Molecular Targeted CLT1 Peptid-Kontrastmittel

Tumor extracellular  matrix has abundance of cancer related proteins that can be used as biomarkers  for cancer molecular imaging. In this work,  we ...

In Vivo Optical Imaging of Brain Tumors and Arthritis Using Fluorescent SapC-DOPS Nanovesicles

We describe a multi-angle rotational optical imaging (MAROI) system for in vivo monitoring of physiopathological processes labeled with a fluorescent marker. Mouse models (brain tumor and arthritis) were used to evaluate the usefulness of this method. Saposin C (SapC)-dioleoylphosphatidylserine (DOPS) nanovesicles tagged with CellVue Maroon (CVM) fluorophore were administered intravenously. Animals were then placed in the rotational holder (MARS) of the in vivo imaging system. Images were acquired in 10&#176; steps over 380&#176;. A rectangular&#160;region of interest (ROI) was placed across the full image width at the model disease site. Within the ROI, and for every image, mean fluorescence intensity was computed after background subtraction. In the mouse models studied, the labeled nanovesicles were taken up in both the orthotopic and transgenic brain tumors, and in the arthritic sites (toes and ankles). Curve analysis of the multi angle image ROIs determined the angle with the highest signal. Thus, the optimal angle for imaging each disease site was characterized. The MAROI method applied to imaging of fluorescent compounds is a noninvasive, economical, and precise tool for in vivo quantitative analysis of the disease states in the described mouse models.

In Vivo Optical Imaging of Brain Tumors and Arthritis Using Fluorescent SapC-DOPS Nanovesicles

We describe a multi-angle rotational optical imaging (MAROI) system for in vivo quantitation of a fluorescent marker delivered by saposin C (SapC)-dioleoylphosphatidylserine (DOPS) nanovesicles. Employing mouse models of cancer and arthritis, we demonstrate how the MAROI signal curve analysis can be used for the precise mapping and biological characterization of disease processes.

In Vivo Optical Imaging von Hirntumoren und Arthritis mit fluoreszierenden SapC-DOPS Nanovesicles

We describe a multi-angle rotational optical imaging (MAROI) system for in vivo monitoring of physiopathological processes labeled with a fluorescent ...

Longitudinal In Vivo Imaging of the Cerebrovasculature: Relevance to CNS Diseases

Remodeling of the brain vasculature is a common trait of brain pathologies. In vivo imaging techniques are fundamental to detect cerebrovascular plasticity or damage occurring overtime and in relation to neuronal activity or blood flow. In vivo two-photon microscopy allows the study of the structural and functional plasticity of large cellular units in the living brain. In particular, the thinned-skull window preparation allows the visualization of cortical regions of interest (ROI) without inducing significant brain inflammation. Repetitive imaging sessions of cortical ROI are feasible, providing the characterization of disease hallmarks over time during the progression of numerous CNS diseases. This technique accessing the pial structures within 250 &#956;m of the brain relies on the detection of fluorescent probes encoded by genetic cellular markers and/or vital dyes. The latter (e.g., fluorescent dextrans) are used to map the luminal compartment of cerebrovascular structures. Germane to the protocol described herein is the use of an in vivo marker of amyloid deposits, Methoxy-O4, to assess Alzheimer&#39;s disease (AD) progression. We also describe the post-acquisition image processing used to track vascular changes and amyloid depositions. While focusing presently on a model of AD, the described protocol is relevant to other CNS disorders where pathological cerebrovascular changes occur.

Longitudinal In Vivo Imaging of the Cerebrovasculature: Relevance to CNS Diseases

This manuscript describes a procedure to track the remodeling of the cerebrovasculature during amyloid plaque accumulation in vivo using longitudinal two-photon microscopy. A thinned-skull preparation enables the visualization of fluorescent dyes to assess the progression of cerebrovascular damage in a mouse model of Alzheimer&#39;s disease.

in Längsrichtung<em&gt; In Vivo</em&gt; Imaging des Cerebrovasculature: Bedeutung für ZNS-Erkrankungen

Remodeling of the brain vasculature is a common trait of brain pathologies. In vivo imaging techniques are fundamental to detect cerebrovascular ...

Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging in the Rat Common Carotid Artery

Phase contrast magnetic resonance imaging (PC-MRI) is a noninvasive approach that can quantify flow-related parameters such as blood flow. Previous studies have shown that abnormal blood flow may be associated with systemic vascular risk. Thus, PC-MRI can facilitate the translation of data obtained from animal models of cardiovascular diseases to pertinent clinical investigations. In this report, we describe the procedure for measuring blood flow in the common carotid artery (CCA) of rats using cine-gated PC-MRI and discuss relevant analysis methods. This procedure can be performed in a live, anesthetized animal and does not require euthanasia after the procedure. The proposed scanning parameters yield repeatable measurements for blood flow, indicating excellent reproducibility of the results. The PC-MRI procedure described in this article can be used for pharmacological testing, pathophysiological assessment, and cerebral hemodynamics evaluation.

The overall goal of this procedure is to measure the blood flow in the rat common carotid artery by using noninvasive phase contrast magnetic resonance imaging.

Phase Kontrast Magnetresonanz-Bildgebung in der Ratte gemeinsame Halsschlagader

Phase contrast magnetic resonance imaging (PC-MRI) is a noninvasive approach that can quantify flow-related parameters such as blood flow. Previous ...

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

Imaging techniques that reflect dynamic bone turnover may aid in characterizing a wide range of bone pathologies. Bone is a dynamic tissue undergoing continuous remodeling with the competing activity of osteoblasts, which produce the new bone matrix, and osteoclasts, whose function is to eliminate mineralized bone. [18F]-NaF is a positron emission tomography (PET) radiotracer that enables visualization of bone metabolism. [18F]-NaF is chemically absorbed into hydroxyapatite in the bone matrix by osteoblasts and can thus noninvasively detect osteoblastic activity, which is occult to conventional imaging techniques. Kinetic modeling of dynamic [18F]-NaF-PET data provides detailed quantitative measures of bone metabolism. Conventional semi-quantitative PET data, which utilizes standardized uptake values (SUVs) as a measure of radiotracer activity, is referred to as a static technique due to its snapshot of tracer uptake in time.&#160; Kinetic modeling, however, utilizes dynamic image data where tracer levels are continuously acquired providing tracer uptake temporal resolution. From the kinetic modeling of dynamic data, quantitative values like blood flow and metabolic rate (i.e., potentially informative metrics of tracer dynamics) can be extracted, all with respect to the measured activity in the image data. When combined with dual modality PET-MRI, region-specific kinetic data can be correlated with anatomically registered high-resolution structural and pathologic information afforded by MRI. The goal of this methodological manuscript is to outline detailed techniques for performing and analyzing dynamic [18F]-NaF-PET-MRI data. The lumbar facet joint is a common site of degenerative arthritis disease and a common cause for axial low back pain.&#160; Recent studies suggest [18F]-NaF-PET may serve as a useful biomarker of painful facetogenic disease.&#160; The human lumbar facet joint will, therefore, be used as a prototypical region of interest for dynamic [18F]-NaF-PET-MRI analysis in this manuscript.

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

Imaging techniques that reflect dynamic bone turnover may aid in characterizing a wide range of bone pathologies. We present detailed methodologies for performing and analyzing dynamic [18F]-NaF-PET-MRI data in a patient with facetogenic low back pain using the lumbar facet joints as a prototypical region of interest.

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI-Analyse zur Bewertung des dynamischen Knochenumsatzes bei Patienten mit facetogenen Rückenschmerzen

Imaging techniques that reflect dynamic bone turnover may aid in characterizing a wide range of bone pathologies. Bone is a dynamic tissue undergoing ...

Quantitative Mapping of Specific Ventilation in the Human Lung using Proton Magnetic Resonance Imaging and Oxygen as a Contrast Agent

Specific ventilation imaging (SVI) is a functional magnetic resonance imaging technique capable of quantifying specific ventilation &#8213; the ratio of the fresh gas entering a lung region divided by the region&#8217;s end-expiratory volume &#8213; in the human lung, using only inhaled oxygen as a contrast agent. Regional quantification of specific ventilation has the potential to help identify areas of pathologic lung function. Oxygen in solution in tissue shortens the tissue&#8217;s longitudinal relaxation time (T1), and thus a change in tissue oxygenation can be detected as a change in T1-weighted signal with an inversion recovery acquired image. Following an abrupt change between two concentrations of inspired oxygen, the rate at which lung tissue within a voxel equilibrates to a new steady-state reflects the rate at which resident gas is being replaced by inhaled gas. This rate is determined by specific ventilation. To elicit this sudden change in oxygenation, subjects alternately breathe 20-breath blocks of air (21% oxygen) and 100% oxygen while in the MRI scanner. A stepwise change in inspired oxygen fraction is achieved through use of a custom three-dimensional (3D)-printed flow bypass system with a manual switch during a short end-expiratory breath hold. To detect the corresponding change in T1, a global inversion pulse followed by a single shot fast spin echo sequence was used to acquire two-dimensional T1-weighted images in a 1.5&#160;T MRI scanner, using an eight-element torso coil. Both single slice and multi-slice imaging are possible, with slightly different imaging parameters. Quantification of specific ventilation is achieved by correlating the time-course of signal intensity for each lung voxel with a library of simulated responses to the air/oxygen stimulus. SVI estimations of specific ventilation heterogeneity have been validated against multiple breath washout and proved to accurately determine the heterogeneity of the specific ventilation distribution.

Specific ventilation imaging is a functional magnetic resonance imaging technique that allows for quantification of regional specific ventilation in the human lung, using inhaled oxygen as a contrast agent. Here, we present a protocol to collect and analyze specific ventilation imaging data.

Quantitative Mapping spezieller Belüftung in der menschlichen Lung mit Proton-Magnetresonanztomographie und Sauerstoff als Kontrastmittel

Specific ventilation imaging (SVI) is a functional magnetic resonance imaging technique capable of quantifying specific ventilation &#8213; the ratio of ...

Stabilized Longitudinal In Vivo Cellular-Level Visualization of the Pancreas in a Murine Model with a Pancreatic Intravital Imaging Window

Direct in vivo cellular-resolution imaging of the pancreas in a live small animal model has been technically challenging. A recent intravital imaging study, with an abdominal imaging window, enabled visualization of the cellular dynamics in abdominal organs in vivo. However, due to the soft sheet-like architecture of the mouse pancreas that can be easily influenced by physiologic movement (e.g., peristalsis and respiration), it was difficult to perform stabilized longitudinal in vivo imaging over several weeks at the cellular level to identify, track, and quantify islets or cancer cells in the mouse pancreas. Herein, we describe a method for implanting a novel supporting base, an integrated pancreatic intravital imaging window, that can spatially separate the pancreas from the bowel for longitudinal time-lapse intravital imaging of the pancreas microstructure. Longitudinal in vivo imaging with the imaging window enables stable visualization, allowing for the tracking of islets over a period of 3 weeks and high-resolution three-dimensional imaging of the microstructure, as evidenced here in an orthotopic pancreatic cancer model. With our method, further intravital imaging studies can elucidate the pathophysiology of various diseases involving the pancreas at the cellular level.

Stabilized Longitudinal In Vivo Cellular-Level Visualization of the Pancreas in a Murine Model with a Pancreatic Intravital Imaging Window

In vivo high-resolution imaging of the pancreas was facilitated with the pancreatic intravital imaging window.

Stabilisierte longitudinale In Vivo Visualisierung der Bauchspeicheldrüse auf zellulärer Ebene in einem Murinenmodell mit einem Pankreas-Intravital-Bildgebungsfenster

Direct in vivo cellular-resolution imaging of the pancreas in a live small animal model has been technically challenging. A recent intravital imaging ...