- National Institute of Neurological Disorders and Stroke - K23 NS062946, Dana Foundation Gehirn und Immuno-Imaging-Award und die Migräne Research Foundation Research Grant-Award National Institute of Health: Diese Arbeit wurde durch die folgenden Stipendien (DaSilva AF) unterstützt. Die Autoren erkennen die PET-Zentrum der Nuklearmedizin Technologen (Jill M. Rothley, Edward J. McKenna, Andrew R. Weeden, Paul Kison, und Caitlin Hendricks), und das Personal der Functional MRI Laboratory (Peltier und Keith Scott Newnham). Dr. Alexandre DaSilva, der Principal Investigator, hatte vollen Zugriff auf alle Daten in der Studie, und übernimmt die Verantwortung für die Integrität der Daten und der Genauigkeit der Datenanalyse. Die Autoren erklären, von Interesse für diese Studie verwandten keine Konflikte.

Die Studie sollte von der lokalen Institutional Review Board genehmigt werden, und durch die radioaktive Drug Research Committee. Der Forschungsgegenstand gibt schriftliche Zustimmung zur Teilnahme an der Studie. Das Protokoll ist in drei chronologische Schritte: <ol><li> MRT-Sitzung </li><li> PET-Sitzung während der iktale Phase (Kopfschmerzen) von Migräne </li><li> PET-Sitzung während der interiktalen Phase (keine Kopfschmerzen) von Migräne </li></ol> Der Patient ist verantwortlich für das Ausfüllen eines Kopfschmerztagebuch, und für die Bestätigung mit der Forschungsgruppe das Auftreten einer Migräne-Attacke am Tag der Imaging-Sitzung. Sowohl interiktalen und iktale sollten PET-Scans während der separaten Mitt späten follikulären Phasen des Patienten (5 bis 10 Tagen nach dem ersten Tag der Menstruationsblutung), die in diesem Fall wurde von einem Gynäkologen mit Know-how verfolgt und im Voraus geplant werden berechnet im Feld (YRS). 1. MRT-Session <ol><li> PreGemüsemesser für das Experiment <ol><li> Vor der Herstellung der Gegenstand für den Scan, ist es notwendig, um eine ordnungsgemäße Sicherheitsanweisungen durch das Magnetfeld des MR-Scanners zu folgen. Alle Studienpersonal muss metallfrei, bevor Sie den MR-Verfahren Raum sein. </li><li> Geben Sie eine Kopie der Einwilligungserklärung, die zuvor von der Forschung Freiwilligen während der ersten Screening unterzeichnet, mit dem MR-Technologe. </li></ol></li><li> Vorbereiten der Betreff für den Scan <ol><li> Am Tag des MRI, fragen Sie den Forschungsgegenstand, füllen Sie ein MRI-Sicherheit Screening-Form. FMRI-Labor - Diese Form wird für jede MRT an der Universität von Michigan mit eingerechnet. Der Fragebogen bekräftigt, dass das Thema auch metallfrei und nicht eine Erkrankung, die sorgfältige und besonders berücksichtigt (z. B. metallische Fremd Fragmente, implantiert mechanische / elektrische Gerät) verlangt haben. </li><li> Versichern Sie, dass der Teilnehmer versteht die MR-Verfahren, Risiken und Vorteile. </li><li> Deliver das ausgefüllte Formular an die Screening-MR-Technologe, die in dem Verfahren unterstützen wird. </li></ol></li><li> Erwerben Sie eine T1-gewichteten anatomischen MRT-Untersuchung bei einem interiktalen Phase für die Patienten auf einem 3-Tesla-Scanner. <ol><li> Verwenden Sie die folgenden Parameter für den Ablauf der MR: <ul><li> A. Axial Qual-Gradienten abgerufen (SPGR) 3D-Erfassung </li><li> B. Bandbreite = 15.63 </li><li> C. Wiederholung Zeit [TR] = 9,2 ms </li><li> D. Echo Zeit [TE] = 1,9 ms </li><li> E. Inversion Recovery-Vorbereitung 500 ms </li><li> F. Flip Winkel = 15 ° </li><li> G. 25/26 FOV </li><li> H. Anzahl der Anregungen [NEX] = 1 </li><li> I. 144 zusammenhängenden Scheiben </li><li> J. 1,0 mm Schichtdicke </li><li> K. 256 x 256-Matrix </li></ul></li></ol></li></ol> 2. Iktalen PET-Session <ol><li> Vorbereitung auf den Versuch <ol><li> Vor der Bestätigung der Scan an der Universitätsklinik, wenden Sie das Thema in die ph überprüfenase des Menstruationszyklus wird sie am Tag der Abtastung sein. Es wird empfohlen, zur Durchführung einer PET in der Zwischen späten Follikelphase (5 bis 10 Tage nach der Regelblutung Beginn) zu scannen. </li><li> Einen Antrag an das Krankenhaus zu produzieren [11 C] Carfentanil, eine kurze Radiotracer-Leben mit einer selektiven Affinität für μ-Opioid-Rezeptoren mit einem Zyklotron in der Nähe des Scans. Der Tracer muss 2 Stunden vor dem Scan erzeugt werden. </li><li> Am Tag der potentiellen iktale PET-Scan, wenden Sie das Thema 2 Stunden vor dem Termin, um das Vorhandensein einer spontanen Migräneattacke zu bestätigen. Wenn ein Migräneanfall vorhanden ist, bestätigen die Diagnose Migräne nach der Internationalen Klassifikation von Kopfschmerzerkrankungen. Nach der Diagnose, sicherzustellen, dass die Teilnehmer in der Lage, um sicher ins Krankenhaus bringen, um den Scan zu unterziehen. Geben Transport, wenn das Motiv nicht komfortables Fahren oder, wenn kein Fahrer zur Verfügung steht. </li></ol></li><li> Vorbereiten der Subject für den Scan <ol><li> Wenn der Teilnehmer kommt in das Krankenhaus, begleiten sie in die PET-Suite für die Verlängerung der Diagnose auf der Grundlage der Internationalen Klassifikation von Kopfschmerzerkrankungen. Vor dem Scan, führen Sie eine Drogen-Urin-Test, um zu bestätigen, dass das Thema nicht Aufnahme jeder Stoff, der mit dem Tracer [11 C] Carfentanil, gefolgt von einer Urin-Schwangerschaftstest interagieren konnte. </li><li> Bekräftigen, dass der Teilnehmer versteht die PET-Verfahren, Risiken und Vorteile. </li><li> Liefern Sie eine Kopie der Einwilligungserklärung, die zuvor von der Forschung Freiwilligen während der ersten Screening unterzeichnet, der Nuklearmedizin Technologe. </li><li> Nach der Führung der Nuklearmedizin Technologe, helfen das Thema in den Scanner zu begleichen. </li><li> Haben das Thema unterziehen 1 90 min PET-Scan mit einem Siemens HR + Scanner im 3D-Modus (rekonstruierte Bilder haben eine Full-Halbwertsbreite (FWHM) Auflösung von ~ 5,5 mm in der Ebene und 5,0 mm axial). </li> &lt;li&gt; Für jedes [11 C] Carfentanil Dosis (555 MBq ≤ 0,03 g / kg), verwalten fünfzig Prozent als Bolus mit dem Rest kontinuierlich über den Verlauf des Scan infundiert, um Steady-State-Tracer-Werte, die etwa 35 Minuten nach der Verabreichung erreicht Tracer . </li><li> Interiktalen PET-Sitzung. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2,2-2,6 während der Nicht-Kopfschmerzphase. </li></ol></li></ol> 3. PET Daten Wiederaufbau <ol><li> Rekonstruieren PET-Bilder mit interaktiven Algorithmen in einer 128 x 128-Pixel-Matrix in einem 28,8 cm Sichtfeld (FOV) Durchmesser. </li><li> Erwerben 21 Bildrahmen und Co-Register zueinander nach Bewegung während der Abtastung zu korrigieren. </li><li> Besorgen Sie sich eine 6 min Getriebe (68Ge-Quelle) scannen vor der PET-Scan für die Zwecke der Schwächungskorrektur. </li><li> Wandeln die dynamischen Bilddaten für jede Abtastzeile auf einer Voxel-für-Voxel-Basis in zwei Sätze von Parameterbilder (10 - 40 min): <ol><li> Verwenden Sie ein Tracertransport Maßnahme (K1 ratio) für Koregistrierung und Normalisierung Verfahren; und </li><li> Verwenden Sie einen Rezeptor bezogenen Maßnahme, BP ND, proportional zu Bmax (Rezeptor-Konzentration) von Kd (Rezeptor-Affinität) zu teilen. </li></ol></li><li> Schätzen Sie diese Maßnahmen mit Hilfe der Referenzregion Logan-basierte grafische Analyse mit dem visuellen Kortex als Referenzbereich 12. </li></ol> 4. PET-Datenanalyse HINWEIS: Anatomisch standardisieren Bilder in Schablonenraum mit der Software Statistical Parametric Mapping (SPM8) nach der folgenden Sequenz. <ol><li> Co-Registrierung des MR-Scan-und K1-Scans. </li><li> Normalisieren der MR-Scan des Montreal Neurologic Institute (MNI) Vorlage Gehirn mit Dartel. </li><li> Tragen Sie die resultierende Deformation Matrix auf die PET-Bilder. </li><li> Stellen Sie sicher, Co-Registrierung und Normalisierung Genauigkeit durch den Vergleich der transformierten MR-und PET-Bilder auf den MNI-Atlas-Vorlage. </li><li> Region of Interest (ROI)-Analyse. </li&gt; </ol> Untersuchen der Aktivität mehrerer bilateraler Regionen, die bei der Verarbeitung von Schmerzen beteiligt sind, einschließlich: <ul><li> A. Anterior / medial / posterior cingulären </li><li> B. Insula </li><li> C. Hippocampus </li><li> D. Amygdala </li><li> E. Caudate Kopf / Körper </li><li> F. Nucleus accumbens </li><li> G. Putamen </li><li> H. Lateral / medialen Globus pallidus </li><li> I. Thalamus Kerne (ventralen vorderen, hinteren seitlichen ventralen / medialen, lateralen posterior, Mittellinie, seitlich / medialen dorsalen) </li><li> J. periaquäduktalen grauen Substanz (PAG) </li></ul><ol><li> Marsbar definieren (in standardisierten Raum für jede dieser Regionen mit Ausnahme des PAG PAG Generieren Sie die ROI, indem Sie einen 3 mm Kugel an den Koordinaten: rechts: 4, -28, -6, und links:. -2, -28 , -6. Dieses PAG Lage zuvor gezeigt wurde, Diffusions-und Connectivity-Veränderungen bei Migräne-Patienten im Vergleich zu gesunden Kontroll 13,14 zu haben. HINWEIS: Die Test-Retest-Studien mit [11 C] Carfentanil zeigen die Reproduzierbarkeit der BP ND Maßnahmen auch weniger als 10%, wobei die meisten kortikalen Regionen als 3-5% 15. Die größten Variationskoeffizienten (COV = Std.Abw. / Mittelwert) werden typischerweise in den Regionen mit der niedrigsten Bindungs ​​jedoch beobachtet, sogar in den kortikalen Regionen mit der niedrigsten Bindungs ​​BP ND CoV waren ~ 0,5. Daher sind prozentuale Veränderungen in ROI μOR BP ND zwischen den Scans nur dann als signifikant, wenn über 10%. </li></ol> 5. 3D-Neuronavigation <ol><li> Vorbereitung für eine 3D-Erfahrung IIN <ol><li> Organisieren der Daten in NIfTI Volumendatenformat als ein Stapel von Bildern mit einer Dichte und Aktivierungsstufen, die als 16 Bit ist. </li><li> Tragen aktiven LCD Shutter-Brille, um die Zeit sequentiellen stereoskopischen 3D-Effekt zu ermöglichen. Die Shutter-Brillen funktionieren durch die Sperrung von einem Auge, während das Bild für das andere Auge wird auf dem Bildschirm angezeigt. Der Prozess wiederholt sich dann für das andere Auge. Diese shuttering-Effekt tritt bei 110 Hz. </li><li> Verwenden Sie einen Joystick für Interaktionen mit der Simulation, nachdem er auf seine Verwendung angewiesen. </li><li> Statten Sie die Shutter-Brille und Joystick mit reflektierenden Markierungen präzise 6DOF Verfolgung der Objekte im Raum über ein Vicon Motion-Capture-System zu ermöglichen. </li></ol></li><li> Anzeige Aubject Aktivierungsdaten <ol><li> Verwenden Sie XML-Konfigurationsdateien, um Farbzuordnungen der Dichte und der Aktivierungsstufen, die geladen werden, wenn die Anwendung beginnt und mit jedem Computer im Cluster gemeinsam zu definieren. </li><li> Erwerben 3-dimensionalen Volumen Zellen aus den bereitgestellten NIfTIdata durch interne Ladefunktionen Vena und dem &quot;Niftilib&quot; Open-Source-Software-Bibliothek. </li><li> Teile daraus resultierende Volumen Zellen mit jedem Computer im Cluster, um die Geschwindigkeit zu verbessern. </li><li> Interpretieren Volumen Zellen durch ein OpenGL-Shader (GLSL), die Marching-ray und die Anzeige der Voxel mit unterschiedlichen Farben und Transparenzen definiert durch führtzuvor gemeinsam genutzten Farbzuordnung XML-Konfigurationsdateien. </li></ol></li><li> Besorgen Sie sich die Lage durch die Vicon-System und nutzen diese, um gezogenen Perspektiven der volumetrischen Daten auf jedem Bildschirm zu aktualisieren. </li><li> Rekord-Interaktionen und nutzen sie, um dynamisch anpassen und schneiden Ebenen durch die Daten, um im virtuellen Raum navigieren. </li></ol> 6. 3D-Immersive und interaktive Neuronavigation (3D-IIN) <ol><li> Store unterliegen Aktivierungsdaten in der NIfTI Datenformat, einem Volumendatentyp, der mit dem Niftilib Bibliothek interpretiert wird. </li><li> Erhalten Interaktionen und die Position durch ein Vicon-Tracking-System, einen Joystick-Gerät und gestische Eingabe. Verwenden Sie diese Informationen, um sicherzustellen, das angezeigte Bild den richtigen Blickwinkel, so dass für Echtzeit-Untersuchung des Datensatzes und ermöglichen dynamische Steuerung für bis zu 3 beliebige Schnittebenen mit vertrauten Bewegungen und Steuerungssysteme (Abbildung 1). </li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

In diesem Fallbericht wurde tatsächlichen Migräne Neuroimaging-Daten zum ersten Mal erforscht, in einem voll immersiven virtuellen 3D-Realität, die eine Abnahme der μ-Opioid-Rezeptor-Verfügbarkeit (μOR BP ND) demonstriert. Reduktionen in μOR BP ND bedeutet, daß es eine höhere Auslastung und / oder ein Verlust von μ-Opioidrezeptoren im zentralen Nervensystem. Akute Senkungen in μOR BP ND in der Schmerzmatrix-Regionen während der iktale Scan im Vergleich zum interiktalen-Scan, wird erwartet, dass als Folge der Freisetzung von endogenen Opioiden Interaktion mit μORs als regulatorische Antwort auf die anhaltenden Schmerzen, die weniger μORs auftreten zugänglichen Radiotracer. Die Neuheit unserer iktale Migräne Neuroimaging-Studie liegt in der neuen 3D-Neuronavigation Ansatz zur tatsächlichen Gehirn die Daten eines Patienten in der virtuellen Realität zu untersuchen. PET-Radiotracer-Technologie wurde verwendet, um Veränderungen in μORs messenVerfügbarkeit mit [11 C] Carfentanil. Wenn während der Kopfschmerzen Veranstaltung untersucht, sind die Gehirne von Migränepatienten in der Regel nach einem Angriff Auslöser (zB., Glyceroltrinitrat, Photo) 16,17, oder unter der technischen Nachfrage eines bestimmten Stimulus hervorgerufen (zB., Schmerzen, Pinsel, Licht abgetastet und Geruch) 18-20. Alle diese Studien bestätigen die Erkenntnis, dass die Störung mit kortikalen und subkortikalen Übererregbarkeit während der Kopfschmerzphase verbunden. Eine solche Vielzahl von Reizen in den bildgebenden Protokollen stellt jedoch mehrere Faktoren, die das Verständnis der alleinigen Wirkung eines akuten Migräneanfalls auf das zentrale Nervensystem trüben. Aus den wenigen früheren funktionelle Studien ohne die Anwesenheit von exogenen Stimulation, gibt es Anzeichen für eine verstärkte regionale Gehirndurchfluss in Bereichen wie dem cingulären Cortex, Hypothalamus, Hirnstamm und 21, die auch nach der Akuttherapie 22 bestehen kann. BisherDie bildgebenden Technologien angewendet haben nicht für die molekulare Charakterisierung von in der Migräne-Attacke, wie der endogenen μ-Opioid-Mechanismus, eine der wichtigsten Ressourcen in der analgetischen Gehirn beteiligt Neurotransmitter / Rezeptor-Prozesse erlaubt. Darüber hinaus erlaubt unsere Methode, diese Prozesse mit Hilfe von 3D Neuronavigation in einer virtuellen Umgebung erkundet werden. Die absteigende Schmerzmodulationssystem ist ein komplexes Netzwerk, das Schmerzverarbeitung über μ-Opioid-Rezeptoren im Gehirn, einschließlich Rücken zu überRücken Bereichen reguliert zu einem großen Teil. Diese Bereiche sind bei endogenen Anti Nozizeption, stressinduzierten Analgesie beteiligt sein, und in der Wirkung von Opioiden allgemein für chronische Schmerzen und Migräne-Behandlung verwendet. In der Tat kann die Dura neurogener Vasodilatation im Zusammenhang mit Migräne durch Morphin gehemmt werden und durch den Opioid-Antagonisten Naloxon umgekehrt nachfolgend anzeigt, daß die Wirkung von Morphin auf neurogenerEntzündungen sind speziell über die Aktivierung von μ-Opioid-Rezeptoren 23 vermittelt. Interessant ist, dass die Größe des endogenen Opioid / μORs regionalen Aktivierungen in den Menschen, um die individuelle Fähigkeit, sensorische und affektive Elemente der Schmerzerfahrung zu unterdrücken 24 zusammen. In unserer Studie sind die Hirnregionen, die Senkung der μ-Opioid-Rezeptor-Verfügbarkeit während der iktale Phase zeigte für beide Elemente der Migräne Erfahrung und ihrer Modulation verantwortlich. Sie sind die ACC, Thalamus, Basalganglien (zB., NAcc), Hippocampus und der PAG. Neben der Sensibilisierung durch abnorme Trigeminus afferenten Verkehr, eine feste Hypothese für Migräne Pathophysiologie ist die Dysfunktion des Modulationssystems. In diesem Fall Vorsprünge vom / zum Hirnstamm-Strukturen, wie die PAG, wo es eine hohe Expression von Opioid-Rezeptoren, wäre ineffizient ihre antinociceptive Wirkung auf asce erzeugennden sensorischen Neuronen. Zusätzlich nehmen anderen höheren kortikalen Strukturen in diesem fehlerhaften Schmerz-modulierenden Mechanismus bei Migräne. Eine kürzlich interiktalen Ruhezustand Studie berichtet, Veränderungen in der Konnektivität von Migränepatienten und gesunden Kontrollen im ventrolateralen PAG und die meisten der (Unter-) kortikalen Strukturen in der Schmerzmodulationssystem und korreliert diese mit der Häufigkeit der Kopfschmerzattacken 13. Die Regionen mit Verbindungsänderungen in dieser Studie sind die gleichen wie die mit Veränderungen in μOR BP ND in unserer Studie. Das gleiche PAG Ort wurde ursprünglich als umfassende mikroNeuroPlastizität bei Migränepatienten 14 gemeldet und hier hatte einen erheblichen Rückgang der μOR BP ND während des Angriffs. Weitere Studien mit größeren Kohorten sind notwendig, um zu bestätigen und erweitern die Erkenntnisse in diesem Fall Bericht dargestellt. Beispielsweise ist es derzeit nicht bekannt, warum das System reagiert nicht korrektauf die langfristige Nutzung von exogenen Opioiden in Kliniken häufig Migräne verschrieben. Dennoch, unsere Studie liefert wichtige mechanistische Informationen über die Auswirkungen einer Migräne-Kopfschmerz in der μ-Opioid-System und nutzt eine neuartige 3D-immersive und interaktive Neuronavigation (3D-IIN)-Ansatz zum ersten Mal. In Zukunft könnte diese Sondierungs 3D-Verfahren eine viel immersive und interaktive Perspektive für die Gehirne der Patienten in der Klinik und Forschung bieten.

Migräne ist eine chronische Erkrankung, die Trigeminus-Schmerzen fast 16% der Frauen und 6% der Männer in den Vereinigten Staaten und weltweit 3.1 betrifft. Repetitive Migräne-Attacken haben einen Einfluss auf einen großen Teil der Existenz des Patienten, der Lebensqualität und die Leistung zu beeinträchtigen, kostet Milliarden von Dollar in verpasst Schule / Arbeit Tag und Gesundheits Nutzung 4. Während der schwächenden Kopfschmerz-Attacken, haben seine Kranken eine deutliche erhöhte Empfindlichkeit auf Schmerz (Hyperalgesie) und sogar nonnoxious Reize (Allodynie) 5. Die μ-Opioid-Neurotransmitter-System ist einer der wichtigsten endogenen Schmerzmodulationsmechanismen in unserem Gehirn. Es ist an der Regulation von experimentellen und klinischen Schmerzwahrnehmung, wie auch in der analgetischen Wirkung von Opiaten 6-9, die mit der Chronifizierung von Migräneattacken 10 zugeordnet worden sind, beteiligt. Jüngste Fortschritte in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) die molekulare Bildgebung ermöglichen die Untersuchung der wichtigsten molekularen Mechanismen im Gehirn von Patienten mit chronischen Schmerzen in vivo 11. In dieser Studie, trotz der schwierigen Logistik der Synchronisierung der aleatorischen und schwächenden Natur der episodischen Angriffe mit der Komplexität der PET / Radiotracer Sitzungsaufbau, 3D-Neuronavigation wurde zum ersten Mal auf μOR Verfügbarkeit in Schlüssel Schmerz-Matrix-Bereiche eines Patienten untersuchen, verwendet Gehirn während einer spontanen Migränekopfschmerzen. Falldarstellung Eine 36-jährige asiatische Frauen wurde in der Studie aufgenommen. Sie stellte mit einem 10-jährigen Geschichte der Migräne mit visueller Aura. Rechtsseitige Migräne-Kopfschmerzen aufgetreten durchschnittlich 12 Tage pro Monat, mit mäßiger bis schwerer Schmerzintensität, die normalerweise dauern würde für 72 Stunden (wenn unbehandelt oder erfolglos behandelt). Es war eine erhöhte Häufigkeit von Kopfschmerzattacken um ihren Menstruationszyklus, diehatte ein regelmäßiges Muster in der gesamten Studie. Assoziierte Symptome waren: Übelkeit, Erbrechen, Lichtscheu und Lärmempfindlichkeit. Bei den regelmäßigen Kopfschmerzattacken sie nicht präsentieren alle vegetativen Symptome. Als Behandlung wurde sie ihre Symptome Verwaltung mit pharmakologischer Therapie nur gescheiterte, die auf nicht-steroidale entzündungshemmende Medikamente basiert, und es gab keine Anzeichen für Medikamentenübergebrauch oder Opioidkonsum. Die klinische Untersuchung bei der Screening-Visite war unauffällig und ohne Missbildungen, und eine Überprüfung der Systeme war innerhalb der normalen Grenzen. Sie war Single ohne Kinder, und wurde nicht mit empfängnisverhütenden Medikamenten.

3d-neuronavigation in vivo through a patient's brain during a spontaneous migraine headache

Eine wachsende Zahl von Untersuchungen, vor allem aus MRI-basierte Studien erzeugt, zeigt, dass Migräne scheint auftreten, und möglicherweise zu ertragen, aufgrund der Veränderung des spezifischen neuronalen Prozesse im ZNS. Jedoch wird die Information fehlt auf molekularer Auswirkungen dieser Änderungen, insbesondere des endogenen Opioid-System bei Migräne und Neuro durch diese Änderungen noch nie durchgeführt worden. Diese Studie soll untersuchen, unter Verwendung eines neuartigen 3D-immersive und interaktive Neuronavigation (3D-IIN)-Ansatz, der endogenen μ-Opioid-Übertragung im Gehirn während einer Migräne-Angriff in vivo. Dies ist wohl eine der zentralen neuromechanisms mit Schmerzen Regelung verbundenen, die mehrere Elemente der Schmerzerfahrung und Analgesie. Eine 36-jährige Frau, die mit Migräne leidet seit 10 Jahren, wurde in der typischen Kopfschmerzen (iktale) und nonheadache (interiktalen) Migräne-Phasen mit Positronen Emiss gescanntIonen-Tomographie (PET) mit der selektiven Radiotracer [11 C] Carfentanil, die uns μ-Opioid-Rezeptor-Verfügbarkeit im Gehirn (nicht verschiebbaren Bindungspotenzial - μOR BP ND) messen erlaubt. Die kurze Lebensdauer Radiotracer wurde von einem Zyklotron und chemische Syntheseapparat auf dem Campus in der Nähe der Anlage befindet Bildgebung produziert. Sowohl PET-Scans, interiktalen und iktale, wurden im separaten Mitte bis Ende der follikulären Phase des Menstruationszyklus des Patienten geplant. Während der iktale PET-Sitzung ihre spontane Kopfschmerzen Angriff erreicht schwerer Intensität Ebenen; voran, um Übelkeit und Erbrechen am Ende des Scansitzung. Es gab Kürzungen in μOR BP ND in den Schmerz-modulierenden Regionen der endogenen μ-Opioid-System während der iktale Phase, einschließlich des cingulären Cortex, Nucleus accumbens (NAcc), Thalamus (Thal) und periaqueductal grauen Substanz (PAG); darauf hinweist, dass μORs wurden bereits durch endogene Opioide freigesetzt besetztin Reaktion auf die anhaltende Schmerzen. Unseres Wissens ist dies das erste Mal, dass BP in μOR ND während einer Migräne-Angriff ändert sich mit einem neuartigen 3D-Ansatz wurden neuronavigated. Diese Methode ermöglicht eine interaktive Forschungs-und Bildungs ​​Erforschung einer Migräne-Attacke in bildgebenden Datenmenge eines tatsächlichen Patienten.

Der Patient in die Klinik vorgestellt mit einem rechten Schläfen-und Hinterhaupts pulsierender Kopfschmerz, mit der Intensität von 6 auf einer Schmerzskala von 0-10. Sie wurde mit ihrer typischen Migräne-Kopfschmerzen, aber ohne Aura. Es war nach dem Aufwachen 5 Stunden vor dem (iktale) PET-Sitzung initiiert, und sie schaffte es, ohne abortive Pharmakotherapie zu tolerieren. Um ihr Wissen wurde die Kopfschmerzen nicht von einem auslösenden Faktor (z. B. Alkohol, Schlafentzug) hervorgerufen. Keine autonome Symptome gemeldet wurden, aber Photophobie und Phonophobie vorhanden waren. Nach Beginn der iktale PET-Sitzung der Kopfschmerzintensität eskalierte und erreichte schweren Ebenen (9 auf einer Schmerzskala von 0 bis 10) 60 min in die Studie; voran, um Übelkeit und Erbrechen am Ende des Scansitzung. Abnahme μOR BP ND im Gehirn des Patienten während der spontanen Migräne (ictalen Phase) bemerkt, verglichen mit der Basislinie (interiktalen Phase) (Fig. 2). Dort werden wirre Patentsenkungen in μOR BP ND in den Hauptschmerzmatrix-Regionen der endogenen μ-Opioid-System, einschließlich der folgenden Thalamus-Kerne: rechte seitliche Rücken (11, -19, -16: 10,2%), rechts medialen dorsalen (6, -17, -8: 11,1%), rechts der Mittellinie (8, -19, -16: 27%), und ventralen anterioren (9, -9, -12: 12,0%). Zusätzlich wurden Änderungen in der rechten vorderen (8, 35, 14: 13,7%) festgestellt und linken posterioren cingulären Cortex (-5, -44, 23: 11,8%), linke caudatus Körper (-11, 6, 15: 12,0 %), medialen Globus pallidus (rechts: 16, -4, -3: 16,2%; links: -14, -4, -3: 22,6%), links Kern accumbens (-9, -11, -7: 10,5% ) und Hippocampus (rechts: 30, -22, -14: 12,6%; links: -30, -22, -14: 11,5%). Es gab einen Anstieg in μOR BP ND nur im linken Amygdala (-23, -4, -19: 11,7%). Im Hirnstamm, erweiterte die signifikante Reduktion der iktale μOR BP ND von der rostral periaqueductal grauen Substanz (PAG) (rechts kaudal: 4, -28, -6: 15,1%; links: -2, -28, -6: 14,6 %) (Abb.Abbildung 3). Jedoch waren die globale hemisphärischen prozentualen Veränderungen der μOR BP ND während der Migräneattacke bescheiden (rechts: 8,5%; links: 8,29%), was anzeigt, dass die Abnahme der μOR BP ND waren spezifisch für die Schmerzmatrixstrukturen im Gehirn . <img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig1highres.jpg" width="500" /> Abbildung 1. Voll Virtual Reality 3D Daten Navigation eines migränöser Gehirn. Zum ersten Mal wurde tatsächlichen Migräne Neuroimaging-Daten in einer vollständig immersive virtuelle 3D-Realität, die uneingeschränkte Navigation durch die Daten (von Studenten, Ärzte und Wissenschaftler) zur Verfügbarkeit von μ-Opioid-Rezeptoren (μOR BP ND) im Gehirn während umfasst erforscht Die Migräne Angriff in vivo. <img alt="Figur 2" fo: content-width = &quot;5in&quot; src = &quot;/ files/ftp_upload/50682/50682fig2highres.jpg&quot; width = &quot;500&quot; /&gt; .. Abbildung 2 μ-Opioid-Gehirn-Profil eines Migräne-Kopfschmerz in vivo Die iktale Phase (untere Reihe) - Kopfschmerzphase - zeigt eine Abnahme der μ-Opioid-Rezeptor-Verfügbarkeit (μOR BP ND) in der Schmerzmatrix-Regionen (Threshold-Wert, DV = 4,50). Dieses Ergebnis stellt möglicherweise eine Erhöhung der endogenen μ-Opioid-Freisetzung während der Migräne-Attacke, als regulatorische Antwort auf die anhaltende starke Kopfschmerzen. Schlüsselwörter: Thalamus (Thal), Nucleus accumbens (NAC) und anterioren cingulären Cortex (ACC). <img alt="Fig. 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig3highres.jpg" width="500" /> Abbildung 3. Mittelhirn / Pons / Medulla μ-Opioid-Rezeptor-Verfügbarkeit während eines Migräneanfalls in vivo. Iktale Die Phase (rechtsSpalte) - Kopfschmerzphase - zeigt eine Abnahme der μ-Opioid-Rezeptor-Verfügbarkeit entlang der periaqueductal grauen Substanz (PAG) (Schwellwert, DV = 4,50), im Vergleich zu der interiktalen Phase (linke Spalte) - non-Kopfschmerz-Phase. Schlüsselwörter: PAG: r - rostral; m - medial; c - Schwanz.

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3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient&#039;s Brain During a Spontaneous Migraine Headache

In dieser Studie berichten die Autoren zum ersten Mal ein neues 3D-Sive und interaktive Neuro (3D-IIN) durch die Wirkung der spontanen Migräne Angriff in der μ-Opioid-System Gehirn eines Patienten in vivo.

3D-Neuronavigation<em&gt; In Vivo</em&gt; Durch Gehirn eines Patienten während einer Spontan Migräne

A growing body of research, generated primarily from MRI-based studies, shows that migraine appears to occur, and possibly endure, due to the alteration ...

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Research

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Medicine

3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache

17.8K Aufrufe.  University of Michigan School of Dentistry.  In dieser Studie berichten die Autoren zum ersten Mal ein neues 3D-Sive und interaktive Neuro (3D-IIN) durch die Wirkung der spontanen Migräne Angriff in der μ-Opioid-System Gehirn eines Patienten in vivo. 

Serie: 3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There is little knowledge about in situ, in vivo, tumor hypoxia during intracranial development of malignant brain tumors because of lack of efficient means to monitor it in these deep-seated orthotopic tumors. Bioluminescence imaging (BLI), based on the detection of light emitted by living cells expressing a luciferase gene, has been rapidly adopted for cancer research, in particular, to evaluate tumor growth or tumor size changes in response to treatment in preclinical animal studies. Moreover, by expressing a reporter gene under the control of a promoter sequence, the specific gene expression can be monitored non-invasively by BLI. Under hypoxic stress, signaling responses are mediated mainly via the hypoxia inducible factor-1&alpha; (HIF-1&alpha;) to drive transcription of various genes. Therefore, we have used a HIF-1&alpha; reporter construct, 5HRE-ODD-luc, stably transfected into human breast cancer MDA-MB231 cells (MDA-MB231/5HRE-ODD-luc). In vitro HIF-1&alpha; bioluminescence assay is performed by incubating the transfected cells in a hypoxic chamber (0.1% O2) for 24 hr before BLI, while the cells in normoxia (21% O2) serve as a control. Significantly higher photon flux observed for the cells under hypoxia suggests an increased HIF-1&alpha; binding to its promoter (HRE elements), as compared to those in normoxia. Cells are injected directly into the mouse brain to establish a breast cancer brain metastasis model. In vivo bioluminescence imaging of tumor hypoxia dynamics is initiated 2 wks after implantation and repeated once a week. BLI reveals increasing light signals from the brain as the tumor progresses, indicating increased intracranial tumor hypoxia. Histological and immunohistochemical studies are used to confirm the in vivo imaging results. Here, we will introduce approaches of in vitro HIF-1&alpha; bioluminescence assay, surgical establishment of a breast cancer brain metastasis in a nude mouse and application of in vivo bioluminescence imaging to monitor intracranial tumor hypoxia.

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

Bioluminescence imaging of hypoxia inducible factor-1&alpha; activity is applied to monitor intracranial tumor hypoxia development in a breast cancer brain metastasis mouse model.

In-vivo-Biolumineszenz-Bildgebung von Tumorhypoxie Dynamics of Breast Cancer Hirnmetastasen in einem Mausmodell

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There ...

Forschung

Medizin

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate since the advent of in vivo bioluminescent imaging technologies 1-3. Indeed, the ability to locate and quantify tumor growth longitudinally in a single cohort of animals to completion of the study as opposed to sacrificing individual groups of animals at specific assay times has revolutionized how researchers investigate breast cancer metastasis. Unfortunately, current methodologies preclude the real-time assessment of critical changes that transpire in cell signaling systems as breast cancer cells (i) evolve within primary tumors, (ii) disseminate throughout the body, and (iii) reinitiate proliferative programs at sites of a metastatic lesion. However, recent advancements in bioluminescent imaging now make it possible to simultaneously quantify specific spatiotemporal changes in gene expression as a function of tumor development and metastatic progression via the use of dual substrate luminescence reactions. To do so, researchers take advantage for two light-producing luciferase enzymes isolated from the firefly (Photinus pyralis) and sea pansy (Renilla reniformis), both of which react to mutually exclusive substrates that previously facilitated their wide-spread use in in vitro cell-based reporter gene assays 4. Here we demonstrate the in vivo utility of these two enzymes such that one luminescence reaction specifically marks the size and location of a developing tumor, while the second luminescent reaction serves as a means to visualize the activation status of specific signaling systems during distinct stages of tumor and metastasis development. Thus, the objectives of this study are two-fold. First, we will describe the steps necessary to construct dual bioluminescent reporter cell lines, as well as those needed to facilitate their use in visualizing the spatiotemporal regulation of gene expression during specific steps of the metastatic cascade. Using the 4T1 model of breast cancer metastasis, we show that the in vivo activity of a synthetic Smad Binding Element (SBE) promoter was decreased dramatically in pulmonary metastasis as compared to that measured in the primary tumor 4-6. Recently, breast cancer metastasis was shown to be regulated by changes within the primary tumor microenvironment and reactive stroma, including those occurring in fibroblasts and infiltrating immune cells 7-9. Thus, our second objective will be to demonstrate the utility of dual bioluminescent techniques in monitoring the growth and localization of two unique cell populations harbored within a single animal during breast cancer growth and metastasis.

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

Herein we describe the methods to construct, visualize, and quantify the bioluminescent reactions of both firefly and renilla luciferase enzymes expressed in metastatic breast cancer cells during their growth and metastasis in vivo.

In vivo Dual-Substrat Bioluminescent Imaging

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate ...

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

Glioma is the one of the most lethal forms of human cancer. The most effective glioma therapy to date-surgery followed by radiation treatment-offers patients only modest benefits, as most patients do not survive more than five years following diagnosis due to glioma relapse 1,2. The discovery of cancer stem cells in human brain tumors holds promise for having an enormous impact on the development of novel therapeutic strategies for glioma 3. Cancer stem cells are defined by their ability both to self-renew and to differentiate, and are thought to be the only cells in a tumor that have the capacity to initiate new tumors 4. Glioma relapse following radiation therapy is thought to arise from resistance of glioma stem cells (GSCs) to therapy 5-10. In vivo, GSCs are shown to reside in a perivascular niche that is important for maintaining their stem cell-like characteristics 11-14. Central to the organization of the GSC niche are vascular endothelial cells 12. Existing evidence suggests that GSCs and their interaction with the vascular endothelial cells are important for tumor development, and identify GSCs and their interaction with endothelial cells as important therapeutic targets for glioma. The presence of GSCs is determined experimentally by their capability to initiate new tumors upon orthotopic transplantation 15. This is typically achieved by injecting a specific number of GBM cells isolated from human tumors into the brains of severely immuno-deficient mice, or of mouse GBM cells into the brains of congenic host mice. Assays for tumor growth are then performed following sufficient time to allow GSCs among the injected GBM cells to give rise to new tumors-typically several weeks or months. Hence, existing assays do not allow examination of the important pathological process of tumor initiation from single GSCs in vivo. Consequently, essential insights into the specific roles of GSCs and their interaction with the vascular endothelial cells in the early stages of tumor initiation are lacking. Such insights are critical for developing novel therapeutic strategies for glioma, and will have great implications for preventing glioma relapse in patients. Here we have adapted the PoRTS cranial window procedure 16and in vivo two-photon microscopy to allow visualization of tumor initiation from injected GBM cells in the brain of a live mouse. Our technique will pave the way for future efforts to elucidate the key signaling mechanisms between GSCs and vascular endothelial cells during glioma initiation.

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

By combining a polished and reinforced thin-skull (PoRTS) cranial window and glioblastoma (GBM) cell injection, we can observe glioma initiation and growth from injected GBM cells in the brain of a live mouse longitudinally.

Imaging Gliom Initiation<em&gt; In Vivo</em&gt; Durch eine Poliert und Reinforced Thin-skull Cranial Fenster

Glioma is the one of the most lethal forms of human cancer. The most effective glioma therapy to date-surgery followed by radiation treatment-offers ...

Utilizing a Cranial Window to Visualize the Middle Cerebral Artery During Endothelin-1 Induced Middle Cerebral Artery Occlusion

Creation of a cranial window is a method that allows direct visualization of structures on the cortical surface of the brain1-3. This technique can be performed in many locations overlying the rat cerebrum, but is most easily carried out by creating a craniectomy over the readily accessible frontal or parietal bones. Most frequently, we have used this technique in combination with the endothelin-1 middle cerebral artery occlusion model of ischemic stroke to quantify the changes in middle cerebral artery vessel diameter that occur with injection of endothelin-1 into the brain parenchyma adjacent to the proximal MCA4, 5. In order to visualize the proximal portion of the MCA during endothelin -1 induced MCAO, we use a technique to create a cranial window through the temporal bone on the lateral aspect of the rat skull (Figure 1). Cerebral arteries can be visualized either with the dura intact or with the dura incised and retracted. Most commonly, we leave the dura intact during visualization since endothelin-1 induced MCAO involves delivery of the vasoconstricting peptide into the brain parenchyma. This bypasses the need to incise the dura directly over the visualized vessels for drug delivery. This protocol will describe how to create a cranial window to visualize cerebral arteries in a step-wise fashion, as well as how to avoid many of the potential pitfalls pertaining to this method.

This article describes a method for visualizing rat cerebral arteries through a cranial window using temporal craniectomy in order to view proximal portions of the middle cerebral artery (Figure 1). This versatile method can be combined with various techniques of drug delivery to measure cerebral artery reactivity in vivo.

Mit Hilfe eines Cranial Fenster, um den Nahen Cerebral Artery Während Endothelin-1 induzierte Middle Cerebral Artery Occlusion Visualisieren

Creation of a cranial window is a method that allows direct visualization of structures on the cortical surface of the brain1-3. This technique can be ...

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a novel platform that allows for direct long-term visualization of tissue structure changes intracranially. Imaging at a single cell resolution in a real-time fashion provides supplementary dynamic information beyond that provided by standard end-point histological analysis, which looks solely at 'snap-shot' cross sections of tissue.
Establishing this intravital imaging technique in fluorescent chimeric mice, we are able to image four fluorescent channels simultaneously. By incorporating fluorescently labeled cells, such as GFP+ bone marrow, it is possible to track the fate of these cells studying their long-term migration, integration and differentiation within tissue. Further integration of a secondary reporter cell, such as an mCherry glioma tumor line, allows for characterization of cell:cell interactions. Structural changes in the tissue microenvironment can be highlighted through the addition of intra-vital dyes and antibodies, for example CD31 tagged antibodies and Dextran molecules.
Moreover, we describe the combination of our ICW imaging model with a small animal micro-irradiator that provides stereotactic irradiation, creating a platform through which the dynamic tissue changes that occur following the administration of ionizing irradiation can be assessed.
Current limitations of our model include penetrance of the microscope, which is limited to a depth of up to 900 &mu;m from the sub cortical surface, limiting imaging to the dorsal axis of the brain. The presence of the skull bone makes the ICW a more challenging technical procedure, compared to the more established and utilized chamber models currently used to study mammary tissue and fat pads 5-7. In addition, the ICW provides many challenges when optimizing the imaging.

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We describe a novel in vivo imaging technique that couples fluorescent chimeric mice with intracranial windows and high-resolution 2-photon microscopy. This imaging platform aids studies of dynamic changes in brain tissue and microvasculature, at a single-cell level, following pathological insults and is adaptable to assess intracranial drug delivery and distribution.

A Novel Hochauflösende<em&gt; In vivo</em&gt; Bildtechnik, um die Dynamik der intrakranielle Strukturen zu Tumorwachstum und Therapeutics Studieren

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair

Bone turns over continuously and is highly regenerative following injury. Osteogenic stem/progenitor cells have long been hypothesized to exist, but in vivo demonstration of such cells has only recently been attained. Here, in vivo imaging techniques to investigate the role of endogenous osteogenic stem/progenitor cells (OSPCs) and their progeny in bone repair are provided. Using osteo-lineage cell tracing models and intravital imaging of induced microfractures in calvarial bone, OSPCs can be directly observed during the first few days after injury, in which critical events in the early repair process occur. Injury sites can be sequentially imaged revealing that OSPCs relocate to the injury, increase in number and differentiate into bone forming osteoblasts. These methods offer a means of investigating the role of stem cell-intrinsic and extrinsic molecular regulators for bone regeneration and repair.

Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair

Quantitative measurement of bone progenitor function in fracture healing requires high resolution serial imaging technology. Here, protocols are provided for using intravital microscopy and osteo-lineage tracking to sequentially image and quantify the migration, proliferation and differentiation of endogenous osteogenic stem/progenitor cells in the process of repairing bone fracture.

Sequentiell<em&gt; In-vivo-</em&gt; Imaging von osteogenen Stammzellen / Vorläuferzellen während Fracture Repair

Bone turns over continuously and is highly regenerative following injury. Osteogenic stem/progenitor cells have long been hypothesized to exist, but in ...

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As such, primary or &#39;neuronal-like&#39; cell culture systems are commonly utilized. While&#160;these systems are relatively easy to work with, and are useful model systems in which various functional outcomes (such as cell death) can be readily quantified, the examined outcomes and pathways in cultured immature neurons (such as excitotoxicity-mediated cell death pathways) are not necessarily the same as those observed in mature brain, or in intact tissue. Therefore, there is the need to develop models in which cellular mechanisms in mature neural tissue can be examined. We have developed an in vitro technique that can be used to investigate a variety of molecular pathways in intact nervous tissue. The technique described herein utilizes rat cortical tissue, but this technique can be adapted to use tissue from a variety of species (such as mouse, rabbit, guinea pig, and chicken) or brain regions (for example, hippocampus, striatum, etc.). Additionally, a variety of stimulations/treatments can be used (for example, excitotoxic, administration of inhibitors, etc.). In conclusion, the brain slice model described herein can be used to examine a variety of molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

We have developed a brain slice model which can be used to examine molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.&#160;This technique generates viable mature brain tissue and reduces animal numbers required for experimentation, whilst keeping the neuronal circuitry, cellular interactions, and postsynaptic compartments partly intact.

Exzitotoxische Stimulation der Hirn Microslices als<em&gt; In-vitro-</em&gt; Modell der Stroke

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. Despite the discovery of key regulators of uterine contractility, this process is still not fully understood. Transgenic mice provide an ideal model in which to study parturition. Previously, the only method to study uterine contractility in the mouse was ex vivo isometric tension recordings, which are suboptimal for several reasons. The uterus must be removed from its physiological environment, a limited time course of investigation is possible, and the mice must be sacrificed. The recent development of radiometric telemetry has allowed for longitudinal, real-time measurements of in vivo intrauterine pressure in mice. Here, the implantation of an intrauterine telemeter to measure pressure changes in the mouse uterus from mid-pregnancy until delivery is described. By comparing differences in pressures between wild type and transgenic mice, the physiological impact of a gene of interest can be elucidated. This technique should expedite the development of therapeutics used to treat myometrial disorders during pregnancy, including preterm labor.

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

This manuscript provides a protocol for implanting telemeters in the mouse for the purpose of measuring intrauterine pressures during pregnancy.

Intrauterine Telemetrie zur Maus Kontraktionsdruck messen<em&gt; In-vivo-</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Triggering Reactive Gliosis In Vivo by a Forebrain Stab Injury

Following injury to the CNS, astrocytes undergo a broad range of biochemical, morphological, and molecular changes collectively referred to as reactive astrogliosis. Reactive astrocytes exert both inflammatory and protective effects that inhibit and promote, respectively, neural repair. The mechanisms underlying the diverse functional properties of reactive astrogliosis are not well understood. Achieving a greater understanding of these mechanisms is critical to developing therapeutic strategies to treat the injured CNS. Here we demonstrate a method to trigger reactive astrogliosis in the adult mouse forebrain using a forebrain stab lesion. This lesion model is simple, reliable, and requires only a stereotaxic device and a scalpel blade to produce the injury. The use of stab lesions as an injury model in the forebrain is well established and amenable to studies addressing a broad range of neuropathological outcomes, such as neuronal degeneration, neuroinflammation, and disruptions in the blood brain barrier (BBB). Thus, the forebrain stab injury model serves as a powerful tool that can be applied for a broad range of studies on the CNS response to trauma.

Triggering Reactive Gliosis In Vivo by a Forebrain Stab Injury

This article describes a detailed protocol to produce a forebrain stab injury in adult mice. The stab injury induces severe reactive gliosis and glial scar formation which can be subsequently examined by standard immunohistochemistry methods.

Auslösen Reactive Gliose<em&gt; In Vivo</em&gt; Durch eine Vorderhirn Stab Injury

Following injury to the CNS, astrocytes undergo a broad range of biochemical, morphological, and molecular changes collectively referred to as reactive ...

Depletion of Mouse Cells from Human Tumor Xenografts Significantly Improves Downstream Analysis of Target Cells

The use of in vitro cell line models for cancer research has been a useful tool. However, it has been shown that these models fail to reliably mimic patient tumors in different assays1. Human tumor xenografts represent the gold standard with respect to tumor biology, drug discovery, and metastasis research 2-4. Tumor xenografts can be derived from different types of material like tumor cell lines, tumor tissue from primary patient tumors4 or serially transplanted tumors. When propagated in vivo, xenografted tissue is infiltrated and vascularized by cells of mouse origin. Multiple factors such as the tumor entity, the origin of xenografted material, growth rate and region of transplantation influence the composition and the amount of mouse cells present in tumor xenografts. However, even when these factors are kept constant, the degree of mouse cell contamination is highly variable.
Contaminating mouse cells significantly impair downstream analyses of human tumor xenografts. As mouse fibroblasts show high plating efficacies and proliferation rates, they tend to overgrow cultures of human tumor cells, especially slowly proliferating subpopulations. Mouse cell derived DNA, mRNA, and protein components can bias downstream gene expression analysis, next-generation sequencing, as well as proteome analysis 5. To overcome these limitations, we have developed a fast and easy method to isolate untouched human tumor cells from xenografted tumor tissue. This procedure is based on the comprehensive depletion of cells of mouse origin by combining automated tissue dissociation with the benchtop tissue dissociator and magnetic cell sorting. Here, we demonstrate that human target cells can be can be obtained with purities higher than 96% within less than 20 min independent of the tumor type.

Human tumor xenografts are vascularized and infiltrated by cells of mouse origin during the growth phase in vivo. To circumvent the bias caused by these contaminating cells during downstream analysis, we developed a method allowing for comprehensive depletion of all mouse cells by magnetic cell sorting.

Depletion von Maus-Zellen aus menschlichem Tumorxenografte deutlich verbessert Downstream-Analyse von Zielzellen

The use of in vitro cell line models for cancer research has been a useful tool. However, it has been shown that these models fail to reliably mimic ...