This work was supported in part by a Davis Heart and Lung Research Institute Trifit Award, as well as by the Intramural Research Program of the NIH National Institute on Aging.

Dieses Protokoll wird genehmigt durch und folgt den Richtlinien der Ohio State University Institutional Review Board für den Menschen Forschung. Es ist sehr wichtig , dass alle Verfahren beteiligt MR Ausrüstung durch ausreichend geschultes Personal zu den höchsten Standards der MR - Sicherheit 59 Einhaltung durchgeführt werden. 1. Material und Vorbereitung <ol><li> Stellen Sie sicher , dass alle notwendigen Materialien vor dem Experiment zur Verfügung stehen (Abbildung 2). </li><li> Stecken Sie das 31 P Spule in die in-Tabelle Spulenverbinder am Ende des Untersuchungstisch am nächsten an der Bohrung. Legen Sie ein großes Dreieck Schaumpolster in der Nähe der Spitze der MR - Untersuchungstisch, aber nicht direkt an der 31 P Spule. Legen Sie ein Kopfkissen am anderen Ende des MR-Untersuchungstisch, der am weitesten von der Bohrung, für Thema Komfort. </li></ol> 2. Gegenstand Positionierung (Abbildung 3a) <ol><li> Weisen Sie den Gegenstand zu liegen dem Rücken, Füßezuerst auf dem MR-Tabelle. Legen Sie ein Schaumstoffkissen unter dem Knie das Bein in einer teilweise gebogenen Position zu unterstützen. </li><li> Positionieren Sie das Motiv nahe an der rechten Seite des Tisches (des Subjekts rechts), um den linken Oberschenkel so nah an den Magneten Isozentrum wie möglich zu zentrieren, damit eine optimale B0 Homogenität in den Oberschenkelmuskel unter Prüfung zu gewährleisten. Geben Sie das Thema mit Ohrstöpsel und / oder Kopfhörer. </li><li> Positionieren Sie die 31 P - HF - Spule auf der linken Quadrizeps etwa in der Mitte zwischen der Patella und der Hüftkopf und sichern die Beingurte verwenden. Legen Sie die Spule über den seitlichen Teil des Beines, über den vastus lateralis. </li><li> Sichern Sie das Baby-Öl auf der medialen Seite des Oberschenkels mit den gleichen Riemen verwendet, um die Spule, um das Bein zu sichern. Dies erleichtert die Scan-Lokalisierung. </li><li> Binden Sie das Thema der Beine zusammen mit einem Band unter der Spule platziert und oberhalb des Knies. Sichern Sie sich die Beine des Patienten mit dem MR-Tisch mit zusätzlichen straps, eine über das Knie und einen auf halbem Weg zwischen dem Knie und Knöchel. </li><li> Verwenden Sie den Laserlichtleiter in der Mitte der Spule zu umreißen und die Tabelle zum Magneten Isozentrum mit dieser Zentrierung Wahrzeichen bewegen. </li></ol> 3. Übung Protokoll <ol><li> Erklären Sie das Thema, das die Ausübung Protokoll besteht aus drei Phasen: einer anfänglichen Basisphase; eine kurze, intensive Übungsphase; und eine Erholungsphase. </li><li> Weisen Sie das Thema zu liegen still und entspannen ihre Beinmuskeln während der Baseline-und Erholungsphasen der Spektroskopie Akquisition, um Bewegungsartefakte zu minimieren. </li><li> Geben Sie einen Countdown zum Thema den Beginn der Übung angibt. An diesem Punkt haben das Thema Knie Extension / Flexion so kräftig und so schnell wie möglich gegen den Widerstand der Bänder initiieren. HINWEIS: Die Quadrizeps-Muskeln werden verwendet, um den linken Unterschenkel nach oben und unten zu bewegen, bis angewiesen zu stoppen. </li><li> Beenden der Übung nach einer 30% igen Rückgangin den pCR Peakhöhe. <ol><li> Beachten Sie die PCr Spitzenhöhe in dem Erwerb Viewer-Fenster, und es auch nach Abschluss der Übungsabfolge anzuzeigen. ANMERKUNG: Eine allgemeine Richtlinie ist, dass eine ca. 30% igen Abfall in PCr Peakhöhe auf einen Pi Peak entspricht, die 50% der Höhe des PCr Spitze ist. Wenn PCr Erschöpfung auftritt, wird nicht schnell genug, um einen 30% igen Rückgang während der Übungsphase der Prüfung zu erreichen, fördern das Thema stärker oder schneller zu treten während des Trainings. HINWEIS: Beendigung der Übung bestimmt wird durch die Spitzenhöhe und Dauer der Übung PCr Überwachung. Dies kann in leicht unterschiedlicher Dauer der Übung bei verschiedenen Patienten zur Folge haben und kann in der Analyse berücksichtigt werden. </li></ol></li></ol> 4. Scan-Protokoll <ol><li> Erwerben Sie eine Localizer tri-Ebene richtige Thema Positionierung zu überprüfen und die Lage der 31 P Spule identifizieren. HINWEIS: Die Localizer-Sequenz beginnt automatisch und zentriert an der indicated Position der Laserlichtführung mit (Schritt 2.9) </li><li> Erwerben Sie eine zweite Tri-Ebene Localizer. <ol><li> Öffnen Sie die Scheibe Blick auf die erste Tri-Ebene Localizer Bilder. Hinweis: Dieser Vorgang kann für verschiedene Software- und Hardwaresysteme unterschiedlich sein. </li><li> Center und drehen Sie die Schichtorientierung durch Linksklick und Halten auf der Slice-Gruppe. Drehen Sie den Slice-Gruppe. Stellen Sie sicher, dass die endgültige Ausrichtung der Scheiben mit der Position des Babyöl entspricht. </li><li> In der Ablaufroutine Fenster, erhöhen die Anzahl der Scheiben das gesamte Bein in axialer und sagittaler Bilder (Abbildung 3b) zu decken. </li></ol></li><li> 31 P - Spektroskopie - Sequenz: <ol><li> Verwenden Sie die folgenden nicht lokalisierten Puls-acquire Sequenzparameter: TR: 1000 ms; TE: 0,34 ms; spektrale Breite: 2000 Hz; Flip-Winkel: 90 Grad; erfassten Datenpunkte: 1.024; 4 Mittelwerte in einer zeitlichen Auflösung von 1 Spektrum alle 6 Sekunden ergibt. </li></ol></li><li> 31 P Shim box Platzierung: <ol><li> Mit Hilfe einer Maus, ziehen Sie die zweite Dreideckers Localizer Bilder in das Sichtfenster am oberen Rand des Bildschirms. Ziehen Sie die Spektroskopie-Sequenz in das Protokollfenster und doppelklicken Sie auf zu öffnen. </li><li> Verwenden Sie die Position Werkzeugleiste, um das Shim Voxel visualisieren (wählen Sie das schwarze Rechteck mit horizontalen Linien). ein grünes Feld auf den Localizer-Bildern Nach der Auswahl dieser Option beobachten. ANMERKUNG: Dies ist die shim Voxel. </li><li> Bewegen Sie den Voxel mit einem Linksklick und das Voxel in der Mitte zu halten. Ändern Sie die Größe und drehen Sie die Ausrichtung des Voxel durch Linksklick und Halten des Voxel an der Ecke der Box. Legen Sie die Shim-Box, um B0 Feldhomogenität direkt unterhalb der Spule und parallel zur Ebene des Quadrizeps zu gewährleisten. Hinweis: Dies ist die richtige Shimming im sensitiven Bereich unter der Spule zu gewährleisten, die das Volumen des Gewebes direkt unter der Mitte der Spule. </li><li> Verwenden Sie die Tri-Ebene Localizer Bilder, die sensitiv zu identifizierene Bereich der Spule und stellen Sie die Shim Kästchen, um diese Region innerhalb des Quadrizeps zu umfassen. HINWEIS: Die Shim - Box kann größer sein als die wahre Reichweite der Oberflächenspule , um B0 Homogenität innerhalb des Datenerfassungs Voxel (Abbildung 3c) zu gewährleisten. </li><li> 31 P Testerfassung: <ol><li> Öffnen Sie den Erwerb Viewer-Fenster und wählen Sie den Kopf-Symbol in der Akquisition Werkzeugleiste. Dies wird zum Betrachten der Spektroskopie Erfassung in Echtzeit ermöglichen. </li><li> Nach dem Einsetzen des Keils Voxel 31P, führen Sie die Sequenz, die ein einzelnes Spektrum zu erhalten, indem die Schaltfläche &quot;Ausführen&quot; an der Spitze des Protokollfensters klicken. </li><li> Prüfen Sie die Qualität von B0 Shim. Beobachten Sie das resultierende Spektrum in dem Erfassungsfenster. Beachten Sie einen prominenten PCr Peak bei 0 ppm zentriert und keine wesentlichen Rauschen (4a, links). HINWEIS: Fehlerbehebung: Wenn das Spektrum laut erscheint, stellen Sie sicher, dass die Shim-Box im Muskel platziert wird. Anzeigenur die Größe und die Position des shim Feld, das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern. Wiederholen Sie den Test Erwerb nach Bedarf. </li><li> Um die PCr Peakhöhe, öffnen Sie das Spektrum in der Spektroskopie-Werkzeug ( &quot;Anwendungen&quot; → &quot;Spectroscopy&quot;) zu sehen. Öffnen Sie den Patientenordner (Ordner-Struktur-Symbol), wählen Sie die entsprechende Scan, und doppelklicken Sie auf das Spektrum zu laden. </li></ol></li></ol></li><li> Pre-Übung T1 Bild: <ol><li> Besorgen Sie sich eine Einzelschicht axiale T1-gewichteten Bild in der Mitte einer Spule. </li></ol></li><li> 31 P Vorübung Erwerb: <ol><li> Kopieren Sie die Sequenz aus Schritt 4.4 (, die die beste spektrale Qualität produziert) durch Linksklick und Ziehen mit der Sequenz im Protokollfenster. Verwenden Sie diese Sequenz für alle folgenden Messungen. </li><li> In der Ablaufroutine Fenster, erhöhen Sie die Anzahl der Messungen von 1 bis 10. Wählen Sie laufen 10 Messungen zu erwerben, während das Thema in Ruhe ist. </li></ol></li><li> 31 &lt;/ Sup&gt; P Übung Erwerb: HINWEIS: Stellen Sie aufmerksam die Start- und End-Trainingszeiten, da dies für die Analyse wichtig sein wird. <ol><li> Rest: Übernehmen Sie die Shim-Einstellungen aus dem vorherigen Scan und stellen Sie die Sequenz 20 Messungen zu erwerben. Weisen Sie den Gegenstand nach einem Countdown beginnen zu treten. Weisen Sie den Gegenstand in Ruhe für zwei Messungen zu bleiben. </li><li> Übung: Stellen Sie das Thema Übung, um die Kniestreckung für ~ 30 Sekunden auszuführen (oder die Zeit benötigt, um eine 30% ige Abnahme der PCr Spitzenamplitude zu erreichen). Nachdem das Thema ausreichend PCr Erschöpfung erreicht, fragen Sie sie, um auszuruhen. </li></ol></li><li> 31 P post-exercise Akquisitionen: <ol><li> Erwerben Sie weitere 20 Messungen in Ruhe. Stellen Sie sicher , dass die post-exercise Akquisitionen beginnen unmittelbar nach der Übungsabfolge, ohne Pause oder Shim (4a, rechts). HINWEIS: Die Unterteilung dieser Erholungsphase in zwei separate Akquisitionen ermöglicht die Analyse des initial 20 dynamische Spektren während der Erfassung der zweiten 20 dynamischen Spektren, so dass der Anwender Erwerb des vollen Erholungsphase zu vermeiden, wenn die Übung wiederholt werden muss. </li></ol></li><li> Die Sicherstellung Übung Qualität: <ol><li> Vergleichen die PCr Peakhöhen am Anfang und am Ende der Bewegung. Hochwertige Trainingseinheiten führen zu einer ~ 30% ige Abnahme der PCr Konzentration. </li><li> Stellen Sie sicher, dass die Spitzenhöhe PCr die gleichen zu Beginn der Rest ist und am Ende der Wiederherstellung (in der Regel &lt;10% Unterschied gewünscht wird). Dadurch wird sichergestellt, dass es vernachlässigbaren Verlust von Feldhomogenität während der Akquisition war. HINWEIS: Wenn der PCr Abbau nicht ausreichend ist, oder wenn es einen Verlust von Feldhomogenität gefallen hat, dann wiederholen Sie die Übung / Recovery-Teil der Prüfung (darauf achten, Ermüdung zu vermeiden), stellen Sie sicher, dass die Spule und Riemen sicher befestigt sind, und erweitern die Dauer der Übung und / oder Förderung der kräftigere Übung (Abbildung 4b). NICHTE: Ein Vergleich der erhaltenen Bilder in den Schritten 6 und 11 ermöglicht eine zusätzliche Qualitätskontrollschritt jede Verschiebung des Oberschenkels und der Spule aufgrund der Bewegung zu visualisieren, wodurch sichergestellt wird, dass minimale Bewegung während des Protokolls aufgetreten, die signifikant die erfassten Daten beeinflussen könnten . </li></ol></li><li> Im Anschluss an post-exercise T1 Bildgebung, wiederholen Sie die Vorübung axialen T1-Bildgebung (Schritt 4.5) mit den gleichen Erfassungsparameter. <ol><li> Neben ausreichende Abreicherung von PCr, messen die Bewegung pH Ende um sicherzustellen, dass die Übung nicht Azidose des Muskels induzierte. </li><li> Führen Sie dies durch die chemische Verschiebung zwischen Pi Messung und PCr (&amp; delta; P i) und unter Verwendung der folgenden Gleichung 60: pH = 6,77 + log [(&amp; delta; P i -3,29) / (5,68-&amp; delta; P i)] HINWEIS: Der pH - Wert sollte bleiben mehr als 6,8 61. Wenn der PCr Abbau ausreichend ist, aber der pH-Wert zu niedrig ist, wiederholen Sie die Übung Kampf für eine kurzeer die Dauer und / oder mit einer verringerten Intensität. </li></ol></li><li> Speichern von Daten: <ol><li> Speichern Sie alle aufgenommenen Spektren als DICOM-Dateien und exportieren, um sie für die Verarbeitung mit JMRUI. </li><li> Wenn Sie einen Scanner verwenden, wählen Sie alle Spektroskopie Akquisitionen im Fenster &quot;Navigator&quot;. </li><li> Unter &quot;Anwendungen&quot; die Option &quot;Dicom Tools&quot; → &quot;Export MR-Spektroskopie&quot;, und die DICOM (* .dcm) Dateien zu C speichern: / Benutzer / MedCom / temp / CDROFFLINE (Das Werkzeug wählt automatisch diese Position). </li><li> Unter &quot;Transfer&quot; die Option &quot;Export in den Offline.&quot; Sparen Sie an die gewünschte Stelle. </li></ol></li></ol> 5. Datenverarbeitung und -analyse 62 <ol><li> Analysieren Sie den MR-Spektren mit frei verfügbaren JMRUI-Software (Version 5.2; http://www.jmrui.eu/). </li><li> Apodize und der Phasenverschiebung der Spektren Gleichförmigkeit über alle erfassten Zeitpunkte (5) zu gewährleisten. Die PCR-Spitze zentriert wird eint 0 ppm in den Spektren. </li><li> Verwenden Sie die integrierte in AMARES Algorithmus, um die Amplitude des PCr Maximum in jedem erworbenen Spektrum zu quantifizieren. Die Spitzenamplitude repräsentiert die Konzentration von PCr innerhalb des sensitiven Bereichs der Oberflächenspule zu diesem bestimmten Zeitpunkt. </li><li> In der Rechensoftware, zeichnen Sie die PCr Konzentrationen als Funktion der Erfassungszeit. Mit Hilfe der eingebauten in Rechensoftware Kurvenanpassung Werkzeug, passen 52 die PCR - Erholungszeit Daten an die folgende Gleichung, 63: <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/54977/54977eq1.jpg" /></li><li> Notieren Sie sich die Werte der Basislinie PCr ( <img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/54977/54977eq2.jpg" /> ), Die niedrigste PCr ( <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/54977/54977eq3.jpg" /> ) Und die Wiederherstellungszeit ( <img alt="Gleichung 4" src="/files/ftp_upload/54977/54977eq4.jpg" /> . </li><li> Stellen Sie sicher, dass die entsprechenden Bedingungen während der exer erfüllt sindzise Sitzung durch den pCR Verarmungs Berechnung der prozentualen Differenz zwischen dem Basislinien PCr und dem niedrigsten PCr. Ideal Trainingseinheiten führen zu einer 20-50% Erschöpfung. HINWEIS: Die Qualität der Kurvenanpassung kann durch die Überprüfung sichergestellt werden , dass der R 2 -Wert größer als 0,75. R 2 -Werte werden automatisch von der Anpass - Software berechnet. </li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Dieses Dokument beschreibt ein Standardprotokoll für 31 PMRS Prüfung , die serielle und nicht - invasive in vivo - Messung der Skelettmuskulatur Mitochondrienfunktion bietet. Das Protokoll hält große Attraktivität, wenn die Bandbreite der Untersuchungen gezielt die wachsende Belastung des metabolischen Syndroms und der daraus resultierenden Morbidität und Mortalität berücksichtigen. Dieses 31 PMRS Protokoll erfordert eine minimale Menge an Scanner Zeit und kann mit handelsüblichen...

Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein reproduzierbares Verfahren zu umreißen nichtinvasiv in vivo die Funktion der Mitochondrien Skelettmuskel bei Patienten besitzen ein breites Spektrum an Fähigkeiten zu messen. Aberrant mitochondrialer Beeinträchtigung ist ein Markenzeichen von einer Vielzahl von metabolischen Syndromen und genetischen Erkrankungen, von gemeinsamen Bedingungen wie Alterung und Diabetes zu seltenen Erkrankungen wie Friedreich-Ataxie. Metabolisches Syndrom und mitochondriale Dysfunktion Das metabolische Syndrom ist die Funktion der Mitochondrien gezeigt zu stören, Skelettmuskel OXPHOS drücken, und in der Skelettmuskulatur 1, 2 ektoper Lipideinlagerung führen. Als kritische Organellen metabolischen Homöostase und Energieregelungs, Mitochondrien sind in der Pathophysiologie von Fettleibigkeit 3, 4, Insulin Resistenz eine Rolle 5 </sup&gt;, Typ - 2 - Diabetes mellitus (T2DM) 6, 7, im Zusammenhang mit Diabetes Mikro- 8, 9, 10, 11 und makrovaskulärer Komplikationen 12, 13, und nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) 14, 15, 16, unter anderem O 2 Oxidoreduktaseaktivität 5: .Insulin Widerstand wird durch tiefgreifende Veränderungen in der Skelettmuskulatur mitochondriale Aktivität, einschließlich verminderte mitochondriale Tricarbonsäure (TCA) Flussrate, ATP - Syntheserate und Citrat - Synthase und NADH charakterisiert. Eine Hypothese ist, dass diese Veränderungen auf die Ansammlung von freien Fettsäuren (FFA) Stoffwechselprodukte in den Muskel zurückzuführen sein könnte, die während der Adipositas und anderen Adipositas-r deutlich erweitert werdenbeschwingt Krankheiten 2, 17. Die Exposition von Muskel erhöht FFAs und Lipid - Zwischenprodukte kann die Expression von Genen in der Lipid oxidative Stoffwechselweg verringern sowie den TCA - Zyklus und Elektronentransportkette (ETC) 18. Diese Verringerung der mitochondrialen Skelettmuskel OXPHOS Kapazität in der Einstellung einer Lipid Überlastung wird durch einen Rückgang bei der quantitativen (Gehalt und Biogenese der Mitochondrien) 19 und qualitative Funktion der Skelettmuskulatur Mitochondrien 20 begleitet. Aussetzen der Skelettmuskulatur und Myozyten zu FFAs führt zu schweren Insulinresistenz und erhöhte FFA - Aufnahme im Muskel ist mit einer Insulinresistenz assoziiert sowohl bei Menschen und Nagetieren 21. Die Lipidzwischenprodukte Ceramid und Diacylglycerol (DAG) wurden durch Veränderung der Aktivität von Kinasen, wie beispielsweise Proteinkinase C und prot gezeigt, direkt auf die Insulin-Signalweg hemmenein Kinase B 21. Daher Lipid-abgeleitete Moleküle scheinen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Skelettmuskulatur Insulinresistenz und T2DM zu spielen. Es bleibt jedoch unklar , ob Änderungen in der mitochondrialen Kapazität eine Ursache oder eine Folge der Insulin - Resistenz 22 sind. Friedrich Ataxie und mitochondriale Dysfunktion Verminderte OXPHOS kann auch von genetischen Defekten entstehen. Friedrich Ataxie (FA), die häufigste Form der erblichen Ataxie, ist eine genetische durch eine Mutation verursachte Störung im Frataxin (FXN) Gen, was zu intra mitochondrialen Eisenakkumulation, Produktion reaktiver Sauerstoffspezies und Anomalien der oxidativen Phosphorylierung 23, 24, 25, 26. Diese wichtige Entdeckung hat zur Entwicklung von gezielten Therapien geführt, which Ziel Funktion der Mitochondrien auf subzellulärer Ebene zu verbessern. Trotz dieses Verständnis hat es begrenzte Entwicklung von in - vivo, reproduzierbare Biomarker für die FA klinischen Forschung. In der Tat ist ein kritisches Hindernis bei der effektiven Auswertung der Targeted Therapies in FA die Unfähigkeit, Veränderungen in der mitochondrialen Funktion zu verfolgen. Strom funktionelle Maßnahmen können beispielsweise die Herzleistung verringert identifizieren; jedoch sind sie unfähig , den Pegel des Bestimmens , bei der die Fehlfunktion auftritt (Bild 1). Die Entwicklung eines zuverlässigen Marker für die Funktion der Mitochondrien, die verwendet werden können, zu erkennen und den Krankheitsverlauf in Friedrich Ataxie bewerten, ist entscheidend, um die relevanten mechanistischen Auswirkungen der gezielten Therapien zu messen. Beeinträchtigte OXPHOS und kardiale Dysfunktion Aberrant mitochondrialen Funktion, entweder oder genetische erworben, konnte mit der Entwicklung oder Progression von cardi beitragenac Dysfunktion. Unter den Bedingungen des Drucküberlastung und Herzinsuffizienz, Glucose die primären Energiesubstrat Vorzugsschalter von FFA auf. Dies wird mit einer verminderten Aktivität und ETC oxidative Phosphorylierung 27. Die Pathophysiologie der mitochondrialen bioenergetischen in kardialen Dysfunktion kann in Abhängigkeit von dem primären Ursprung des mitochondrialen Defekt verschieden sein. Diabetes und metabolischem Syndrom führt zu mitochondrialen Anomalien im Myokard, wie beeinträchtigte Biogenese und Fettsäuremetabolismus, die zu einer verminderten Substratflexibilität, Energieeffizienz führen, und schließlich, diastolische Dysfunktion 28, 29. In FA, auf der anderen Seite, ein Frataxin - Mangel führt zu einer signifikanten Häufung mitochondrialer Eisen in Kardiomyozyten 30, 31. Eisenakkumulation führt zur Produktion von freien Radikalen über die Fenton - Reaktion 32 &lt;/ Sup&gt; und erhöht die Chance des freien Kardiomyozyten Schaden Radikale induzierte. Intra-mitochondrialen Eisenspeicherung ist auch mit einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber oxidativem Stress und einer verringerten oxidativen Kapazität 30, 31 verbunden. Eisen - Akkumulation und anschließenden anomale Funktion der Mitochondrien durch den Frataxin - Mangel kann daher für die beeinträchtigten kardialen Energetik und Kardiomyopathie bei FA 34 33, beobachtet verantwortlich. Es ist auch interessant zu bemerken , dass die reduzierte oxidative Kapazität in der Skelettmuskulatur Mitochondrien die Belastungsintoleranz Parallelen und metabolische Kapazität bei Herzinsuffizienz (HF) 35 reduziert. Die Messung der Skelettmuskulatur OXPHOS Kapazität, wie hier detailliert, ist leicht implementierbar und robust; mit der Bedeutung der Skelettmuskel OXPHOS in HF gekoppelt sind, machen diese Features es eine ansprechende Biomarker in umfassenden Studien von hörent Krankheit 36. Beeinträchtigte OXPHOS und die begleitende kardiale Dysfunktion ist keine belanglose Aspekt der metabolischen und mitochondrialen Erkrankungen. Patienten mit Diabetes und Stoffwechselerkrankungen sind ein höheres Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen zu entwickeln und erhöhte Mortalität nach Myokardinfarkt (MI) 37, 38, 39, 40, 41; mehr als die Hälfte der FA Themen haben Kardiomyopathie, und viele sterben an Herzrhythmusstörungen oder Herzversagen 42. Daher Quantifizierung reduziert OXPHOS könnte nicht nur für die Früherkennung und Behandlung von Herzfunktionsstörungen ermöglichen, aber es könnte auch eine wichtige klinische Belastung in diesen Krankheiten lindern. Gezielte Therapien direkt OXPHOS Kapazität erhöhen, ist ein viel versprechendes Gebiet der Behandlung von Patienten zu verbessern, whether die Ursache der metabolischen Dysfunktion ist genetisch bedingt oder erworben werden. Derzeit 44 die Entwicklung neuartiger Medikamente gezielt die entweder abnormale Funktion der Mitochondrien 43 oder korrigieren Sie den primären genetischen Defekt lindern können die verwirrte Bioenergetik charakteristisch für FA verbessern. Im Falle der erworbenen mitochondriale Dysfunktion kann eine erhöhte körperliche Aktivität der mitochondrialen Funktion 45, 46, 47 zu verbessern. 31 Phosphor- Magnetische Resonanzspektroskopie als Nicht-invasive Biomarker der mitochondrialen Funktion Unabhängig von der getesteten Therapie eine integrierte In - vivo - Beurteilung der Skelettmuskulatur Bioenergetik ist ein wichtiges Instrument , die Auswirkungen der gezielten Interventionen, vor allem bei Patienten mit schwerer Belastungsintoleranz oder der Unfähigkeit zu unterziehen konventionellen metabo zu beurteilenlic Tests. Magnetische Resonanzspektroskopie auf Phosphor abgestimmt (31 PMRS), einem endogenen Kern in verschiedenen Hochenergiesubstrate innerhalb der Zellen im ganzen Körper, verwendet wurde , mitochondriale oxidative Kapazität unter Verwendung einer Vielzahl von Ansätzen zu quantifizieren, einschließlich in-Magnet exercise-Recovery - Protokolle und Muskelstimulationsprotokolle 48. Die Übungs-Recovery-Protokolle beruhen auf einer Vielzahl von Geräten in die Komplexität im Bereich von MRI-kompatiblen Ergometer, die zu regulieren und zu messen Arbeitsbelastung zu einfachen Konfigurationen von Schlaufen und Pads so dass für Burst-Typ resistive und quasistatische Bewegung. Eines der primären Ziele von jedem dieser Protokolle ist ein Energieungleichgewicht für die der Bedarf an Adenosintriphosphat (ATP) zu erzeugen , wird zunächst durch den enzymatischen Abbau von Phosphokreatin (PCr) durch die Kreatinkinasereaktion 49 erfüllt. Nach Beendigung der Übung, wird die Geschwindigkeit der ATP-Produktion durch oxidative pho dominiertsphorylation und stellt die maximale in vivo Kapazität der Mitochondrien 50. Darüber hinaus OXPHOS während Regeneration nach dem Sport kann 51 durch eine erste Ordnung Geschwindigkeitsreaktion beschrieben. Die Regeneration nach dem Sport von PCr kann daher durch den Einbau von einer exponentiellen Zeitkonstante (τ PCR), mit kleineren Werten von τ PCr repräsentieren größere Kapazitäten für die oxidative ATP - Synthese quantifiziert werden. Erhebliche Anstrengungen wurden gegen ex vivo und mehr direkte Maßnahmen von OXPHOS zu validieren 31 PMRS gemacht und zeigen die potenzielle klinische Anwendbarkeit dieser Technik 52, 53, 54, 55. Bemerkenswert ist, kann das Protokoll in dieser Arbeit beschrieben auf klinisch verfügbaren Scanner implementiert werden und es als eine nicht-invasive Biomarker o weit validiert wurdef mitochondrialen Funktion 56. Jedoch mit unterschiedlichen Schweregraden der neuromuskulären Beeinträchtigung oder Mobilität eine Übung 31 PMRS Protokoll für Einzelpersonen für die Anwendung optimiert ist nicht gut wurde 57 gegründet. Ein gut definiert, breit anwendbare Übung Protokoll und 31 PMRS Technik würde bei der Beurteilung von Krankheiten , die mit grundlegenden Anomalien in der mitochondrialen Funktion besonders nützlich sein. Verschiedene frühere Studien haben die Anwendungen der nicht-invasiven Techniken erforscht die Funktion der Mitochondrien in den Fächern zu quantifizieren. Zum Beispiel haben diese Techniken mit Typ - 2 - Diabetes 36 beeinträchtigt OXPHOS bei Patienten gezeigt. Lodi et al. zuerst getestet, um die Durchführbarkeit der PMRS Techniken in Probanden mit FA und festgestellt, dass 1) die Grund genetischen Defekt in FA OXPHOS Skelettmuskel beeinträchtigt, und 2) die Anzahl der GAA Triplett wiederholt ist umgekehrt proportional zu der Skelettmuskulatur OXPhos 33. In jüngerer Zeit Nachbauer et al. gebrauchte PMRS als sekundärer Endpunkt in einem FA Arzneimittelstudie mit 7 Fächern. PCr Erholungszeiten waren signifikant länger bei Patienten im Vergleich zu Kontrollen, bekräftigend früheren Arbeiten Lodi und darauf hinweist , dass die Auswirkungen von anomalen Frataxin - Expression in FA in einem Rückgang der mitochondrialen Kapazität zur Folge haben kann , die nachweisbar mit Hilfe von Techniken PMRS 58 ist. Zuverlässige Methoden angemessen in vivo - Funktion der Skelettmuskulatur in einem brauchbares, kostengünstiger zu definieren, und reproduzierbar sind kritisch Gegenstand Ergebnisse in einer Reihe von Krankheiten zu verbessern , die mitochondriale Funktion beeinflussen. Diese Arbeit beschreibt ein robustes Verfahren für die in - vivo - maximale oxidative Kapazität der Skelettmuskulatur zu erhalten 31 PMRS verwenden. Die in-Magnet Übung Protokoll wird auch von Einzelpersonen toleriert eine breite Palette von physikalischen Spanning und functional Fähigkeiten und bietet eine vereinfachte Thema Einrichtung mit preiswerten und gut verfügbaren Geräte.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="883">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:331px;">1.5 T MR Scanner</td>
			<td style="width:165px;">Siemens</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:251px;">manufacturer will not affect results</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:331px;">10 cm 31P transmit-receive coil, 1.5T compatible</td>
			<td style="width:165px;">PulseTeq</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>manufacturer will not affect results</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:331px;">3 fl oz Baby Oil</td>
			<td style="width:165px;">Johnson &#38; Johnson</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>manufacturer will not affect results</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:331px;">Foam triangle cushion (Knee)</td>
			<td style="width:165px;">Siemens</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>manufacturer will not affect results</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:331px;">(3) plastic buckle resistive straps; table to table</td>
			<td style="width:165px;">Siemens</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>manufacturer will not affect results</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:331px;">(1) plastic buckle resistive strap; self-connecting</td>
			<td style="width:165px;">Siemens</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy: a tool for measuring in vivo mitochondrial oxidative phosphorylation capacity in human skeletal muscle

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo and noninvasively in humans via phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS). However, the approach has not been widely adopted in translational and clinical research, with variations in methodology and limited guidance from the literature. Increased optimization, standardization, and dissemination of methods for in vivo 31PMRS would facilitate the development of targeted therapies to improve OXPHOS capacity and could ultimately favorably impact cardiovascular health. 31PMRS produces a noninvasive, in vivo measure of OXPHOS capacity in human skeletal muscle, as opposed to alternative measures obtained from explanted and potentially altered mitochondria via muscle biopsy. It relies upon only modest additional instrumentation beyond what is already in place on magnetic resonance scanners available for clinical and translational research at most institutions. In this work, we outline a method to measure in vivo skeletal muscle OXPHOS. The technique is demonstrated using a 1.5 Tesla whole-body MR scanner equipped with the suitable hardware and software for 31PMRS, and we explain a simple and robust protocol for in-magnet resistive exercise to rapidly fatigue the quadriceps muscle. Reproducibility and feasibility are demonstrated in volunteers as well as subjects over a wide range of functional capacities.

Reproduzierbarkeit Studie Sechs Freiwillige (4 Männer und 2 Frauen, mittleres Alter: 24,5 ± 6,2 Jahre), ohne selbst berichteten Herz, Stoffwechsel- oder mitochondriale Krankheit unterzog Sitzungen der beschriebenen 31 PMRS Übung und Imaging - Technik , die auf 2 verschiedenen Tagen innerhalb von 1 Woche Technik zu bewerten Reproduzierbarkeit (Abbildung 6a). Die Studien an gesunde...

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Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

This work demonstrates the feasibility of an in vivo phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS) technique to quantify mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity in human skeletal muscle.

Phosphor-31 Magnet-Resonanz-Spektroskopie: Ein Werkzeug zur Messung<em&gt; In Vivo</em&gt; Mitochondrial Oxidative Phosphorylierung Kapazität im menschlichen Skelettmuskel

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo ...

phosphorus-31-magnetic-resonance-spectroscopy-tool-for-measuring-vivo

Research

JoVE Journal

Medicine

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

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Serie: Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

In Vivo Canine Muscle Function Assay

We describe a minimally-invasive and reproducible method to measure canine pelvic limb muscle strength and muscle response to repeated eccentric 
contractions. The pelvic limb of an anesthetized dog is immobilized in a stereotactic frame to align the tibia at a right angle to the femur. Adhesive wrap affixes the 
paw to a pedal mounted on the shaft of a servomotor to measure torque. Percutaneous nerve stimulation activates pelvic limb muscles of the paw to either push (extend) or 
pull (flex) against the pedal to generate isometric torque. Percutaneous tibial nerve stimulation activates tibiotarsal extensor muscles. Repeated eccentric (lengthening) 
contractions are induced in the tibiotarsal flexor muscles by percutaneous peroneal nerve stimulation. The eccentric protocol consists of an initial isometric contraction 
followed by a forced stretch imposed by the servomotor. The rotation effectively lengthens the muscle while it contracts, e.g., an eccentric contraction. During 
stimulation flexor muscles are subjected to an 800 msec isometric and 200 msec eccentric contraction. This procedure is repeated every 5 sec. To avoid fatigue, 4 min rest 
follows every 10 contractions with a total of 30 contractions performed.

In Vivo Canine Muscle Function Assay

We describe a minimally-invasive and painless method to measure canine hindlimb muscle strength and muscle response to repeated eccentric contractions.

We describe a minimally-invasive and reproducible method to measure canine pelvic limb muscle strength and muscle response to repeated eccentric 
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Forschung

Medizin

Skeletal Muscle Gender Dimorphism from Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably adaptable to environmental factors1 such as hypertrophy by resistance exercise and atrophy by disuse. It thereby exhibits remodeling and adaptations to stressors (heat, ischemia, heavy metals, etc.)2,3. Damage can occur to muscle by a muscle exerting force while lengthening, the so-called eccentric contraction4. The contractile proteins can be damaged in such exertions and need to be repaired, degraded and/or resynthesized; these functions are not part of the contractile proteins, but of other much less abundant proteins in the cell. To determine what subset of proteins is involved in the amelioration of this type of damage, a global proteome must be established prior to exercise5 and then followed subsequent to the exercise to determine the differential protein expression and thereby highlight candidate proteins in the adaptations to damage and its repair. Furthermore, most studies of skeletal muscle have been conducted on the male of the species and hence may not be representative of female muscle. 
In this article we present a method for extracting proteins reproducibly from male and female muscles, and separating them by two-dimensional gel electrophoresis followed by high resolution digital imaging6. This provides a protocol for spots (and subsequently identified proteins) that show a statistically significant (p &lt; 0.05) two-fold increase or decrease, appear or disappear from the control state. These are then excised, digested with trypsin and separated by high-pressure liquid chromatography coupled to a mass spectrometer (LC/MS) for protein identification (LC/MS/MS)5. This methodology (Figure 1) can be used on many tissues with little to no modification (liver, brain, heart etc.).

A straight-forward set of methods to isolate and determine the identity of the most abundant proteins expressed in skeletal muscle. About 800 spots are discerned on a two-dimensional gel from 10 mg muscle; this allows for the determination of gender-specific protein expression. These methods will give equivalent results in most tissues.

Skeletal Muscle Gender Dimorphismus von Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably ...

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell proliferation in the bone marrow cavity as well as for interaction of tumor and bone cells resulting in local bone destruction. Our aim was to develop a model of experimental bone metastasis that allows in vivo assessment of angiogenesis in skeletal lesions using non-invasive imaging techniques.
For this purpose, we injected 105 MDA-MB-231 human breast cancer cells into the superficial epigastric artery, which precludes the growth of metastases in body areas other than the respective hind leg1. Following 25-30 days after tumor cell inoculation, site-specific bone metastases develop, restricted to the distal femur, proximal tibia and proximal fibula1. Morphological and functional aspects of angiogenesis can be investigated longitudinally in bone metastases using magnetic resonance imaging (MRI), volumetric computed tomography (VCT) and ultrasound (US).
MRI displays morphologic information on the soft tissue part of bone metastases that is initially confined to the bone marrow cavity and subsequently exceeds cortical bone while progressing. Using dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) functional data including regional blood volume, perfusion and vessel permeability can be obtained and quantified2-4. Bone destruction is captured in high resolution using morphological VCT imaging. Complementary to MRI findings, osteolytic lesions can be located adjacent to sites of intramedullary tumor growth. After contrast agent application, VCT angiography reveals the macrovessel architecture in bone metastases in high resolution, and DCE-VCT enables insight in the microcirculation of these lesions5,6. US is applicable to assess morphological and functional features from skeletal lesions due to local osteolysis of cortical bone. Using B-mode and Doppler techniques, structure and perfusion of the soft tissue metastases can be evaluated, respectively. DCE-US allows for real-time imaging of vascularization in bone metastases after injection of microbubbles7.
In conclusion, in a model of site-specific breast cancer bone metastases multi-modal imaging techniques including MRI, VCT and US offer complementary information on morphology and functional parameters of angiogenesis in these skeletal lesions.

In the pathogenesis of bone metastasis, angiogenesis is a crucial process and therefore represents a target for imaging and therapy. Here, we present a rat model of site-specific breast cancer bone metastasis and describe strategies to non-invasively image angiogenesis in vivo using magnetic resonance imaging, volumetric computed tomography and ultrasound.

Multimodale Bildgebung von Angiogenese in einem Nude Rattenmodell der Brustkrebs Knochenmetastasen mittels Magnetresonanztomographie, volumetrische Computertomographie und Ultraschall

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

Tibial Nerve Transection - A Standardized Model for Denervation-induced Skeletal Muscle Atrophy in Mice

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of denervation-induced skeletal muscle atrophy in rodents. Although originally developed and used extensively in the rat due to its larger size, the tibial nerve in mice is big enough that it can be easily manipulated with either crush or transection, leaving the peroneal and sural nerve branches of the sciatic nerve intact and thereby preserving their target muscles. Thus, this model offers the advantages of inducing less morbidity and impediment of ambulation than the sciatic nerve transection model and also allows investigators to study the physiologic, cellular and molecular biologic mechanisms regulating the process of muscle atrophy in genetically engineered mice. The tibial nerve supplies the gastrocnemius, soleus and plantaris muscles, so its transection permits the study of denervated skeletal muscle composed of fast twitch type II fibers and/or slow twitch type I fibers. Here we demonstrate the tibial nerve transection model in the C57Black6 mouse. We assess the atrophy of the gastrocnemius muscle, as a representative muscle, at 1, 2, and 4 weeks post-denervation by measuring muscle weights and fiber type specific cross-sectional area on paraffin-embedded histologic sections immunostained for fast twitch myosin.

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of skeletal muscle atrophy. The model surgical protocol is described and demonstrated in C57Black6 mice. &#160;

Tibialisnerv Durchtrennung - ein standardisiertes Modell für Denervation-induzierte Skelettmuskelatrophie in Mice

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of denervation-induced skeletal muscle atrophy in rodents. ...

Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified Bergstr&#246;m Technique

The percutaneous biopsy technique enables researchers and clinicians to collect skeletal muscle tissue samples. The technique is safe and highly effective. This video describes the percutaneous biopsy technique using a modified Bergstr&#246;m needle to obtain skeletal muscle tissue samples from the vastus lateralis of human subjects. The Bergstr&#246;m needle consists of an outer cannula with a small opening (&#8216;window&#8217;) at the side of the tip and an inner trocar with a cutting blade at the distal end. Under local anesthesia and aseptic conditions, the needle is advanced into the skeletal muscle through an incision in the skin, subcutaneous tissue, and fascia. Next, suction is applied to the inner trocar, the outer trocar is pulled back, skeletal muscle tissue is drawn into the window of the outer cannula by the suction, and the inner trocar is rapidly closed, thus cutting or clipping the skeletal muscle tissue sample. The needle is rotated 90&#176;&#160;and another cut is made. This process may be repeated three more times. This multiple cutting technique typically produces a sample of 100-200 mg or more in healthy subjects and can be done immediately before, during, and after a bout of exercise or other intervention. Following post-biopsy dressing of the incision site, subjects typically resume their activities of daily living right away and can fully participate in vigorous physical activity within 48-72 hr. Subjects should avoid heavy resistance exercise for 48 hr to reduce the risk of herniation of the muscle through the incision in the fascia.

The purpose of this video is to present the modified Bergstr&#246;m skeletal muscle biopsy technique on human subjects.

Menschlichen Skelettmuskelbiopsie Verfahren unter Verwendung der modifizierten Technik Bergström

The percutaneous biopsy technique enables researchers and clinicians to collect skeletal muscle tissue samples. The technique is safe and highly ...

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of living systems. Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using qMRI methods. The MRI acquisition protocol begins with localizer images (used to locate the position of the body and tissue of interest within the MRI system), quality control measurements of relevant magnetic field distributions, and structural imaging for general anatomical characterization. The qMRI portion of the protocol includes measurements of the longitudinal and transverse relaxation time constants (T1 and T2, respectively). Also acquired are diffusion-tensor MRI data, in which water diffusivity is measured and used to infer pathological processes such as edema. Quantitative magnetization transfer imaging is used to characterize the relative tissue content of macromolecular and free water protons. Lastly, fat-water MRI methods are used to characterize fibro-adipose tissue replacement of muscle. In addition to describing the data acquisition and analysis procedures, this paper also discusses the potential problems associated with these methods, the analysis and interpretation of the data, MRI safety, and strategies for artifact reduction and protocol optimization.

Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using non-invasive magnetic resonance imaging methods.

Quantitative Magnetresonanztomographie von Skelettmuskelerkrankung

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and well tolerated technique. The Weil-Blakesley conchotome has a sharp biting tip with a 4 - 6 mm wide hollow. It is inserted through a 5 - 10 mm skin incision and can be maneuvered for controlled tissue penetration. The tip is opened and closed within the tissue and then rotated through 90 -180&#176; to cut the muscle. The amount of muscle obtained following repeated sampling can vary from 20 mg to 290 mg which can be processed for both histology and molecular studies. The wound needs to be kept dry and vigorous physical activity kept to a minimum for approximately 72 hr although normal levels of activity can restart immediately following the procedure. This procedure is safe and effective when close attention is paid to the selection of subjects, full asepsis and post procedure care. &#160;Both right and left vastus lateralis are suitable for biopsy dependent on participant preference.

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

This video demonstrates the technique of percutaneous muscle biopsy of the human vastus lateralis using the Weil-Blakesley conchotome.

Mensch<em&gt; Vastus lateralis</em&gt; Skeletal Muscle Biopsy die Weil-Blakesley Conchotom Verwendung

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and ...

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 ...

In Vivo Tracking of Edema Development and Microvascular Pathology in a Model of Experimental Cerebral Malaria Using Magnetic Resonance Imaging

Cerebral malaria is a sign of severe malarial disease and is often a harbinger of death. While aggressive management can be life-saving, the detection of cerebral malaria can be difficult. We present an experimental mouse model of cerebral malaria that shares multiple features of the human disease, including edema and microvascular pathology. Using magnetic resonance imaging (MRI), we can detect and track the blood-brain barrier disruption, edema development, and subsequent brain swelling. We describe multiple MRI techniques that can visualize these pertinent pathological changes. Thus, we show that MRI represents a valuable tool to visualize and track pathological changes, such as edema, brain swelling, and microvascular pathology, in vivo.

In Vivo Tracking of Edema Development and Microvascular Pathology in a Model of Experimental Cerebral Malaria Using Magnetic Resonance Imaging

We describe a mouse model of experimental cerebral malaria and show how inflammatory and microvascular pathology can be tracked in vivo using magnetic resonance imaging.

In vivo Verfolgung von Ödementwicklung und mikrovaskulärer Pathologie in einem Modell der experimentellen zerebralen Malaria mit Magnetresonanztomographie

Cerebral malaria is a sign of severe malarial disease and is often a harbinger of death. While aggressive management can be life-saving, the detection of ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher magnetic field strengths and potentially provides improved signal contrast and spatial resolution. While promising results have been achieved, ultra-high field CMR is challenging due to energy deposition constraints and physical phenomena such as transmission field non-uniformities and magnetic field inhomogeneities. In addition, the magneto-hydrodynamic effect renders the synchronization of the data acquisition with the cardiac motion difficult. The challenges are currently addressed by explorations into novel magnetic resonance technology. If all impediments can be overcome, ultra-high field CMR may generate new opportunities for functional CMR, myocardial tissue characterization, microstructure imaging or metabolic imaging. Recognizing this potential, we show that multi-channel radio frequency (RF) coil technology tailored for CMR at 7 Tesla together with higher order B0 shimming and a backup signal for cardiac triggering facilitates high fidelity functional CMR. With the proposed setup, cardiac chamber quantification can be accomplished in examination times similar to those achieved at lower field strengths. To share this experience and to support the dissemination of this expertise, this work describes our setup and protocol tailored for functional CMR at 7 Tesla.

The sensitivity gain inherent to ultrahigh field magnetic resonance holds promise for high spatial resolution imaging of the heart. Here, we describe a protocol customized for functional cardiovascular magnetic resonance (CMR) at 7 Tesla using an advanced multi-channel radio-frequency coil, magnetic field shimming and a triggering concept.

Kardiale Magnetresonanztomographie bei 7 Tesla

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher ...