著者は、カリフォルニア大学デ​​ービス校とジェネンテックで医学科での分子とゲノムイメージングセンターを承認したいと思います。この作品は、国立衛生研究所のバイオエンジニアリング研究パートナーシップ助成金番号R01 EB00993によってサポートされていました。

全ての動物取り扱い及び手順は、本明細書に記載されており、動物実験によると：実験動物管理認定の評価のための協会によって承認されたプロトコルに従って行われた、in vivo実験（ARRIVE）のガイドラインでの報告（AAALAC）インターナショナルは、施設内動物実験を認定しましたそして、カリフォルニア大学デ​​ービス校で使用委員会。適切な手術は動物の任意の痛みや不快感の兆候が生じてはならず、適切な手順は、これらの兆候は、安楽死、鎮痛剤のまたはいくつかの場合には投与を含む、認められた場合取られるべきです。動物の右側を説明一方的な手順については、任意に選ばれました。 1.片側総頸動脈（CCA）連結<ol><li>便利な立地の滅菌手術道具や材料を滅菌フィールドを準備します。確実加熱パッドは、パッド上にしっかりと配置された温度プローブを37℃に加温します。 ＆＃160;手術部位をカバーするために滅菌ドレープを使用してください。 </li><li> （0.5〜1リットル/分でイソフルラン、空気中の1〜3％）、動物を麻酔し、尾は反対側と仰臥位で動物を配置します。つま先をつまんで麻酔を確認します - 動物を適切に麻酔されている場合、これは何の反応を誘発してはなりません。目に眼軟膏を適用します。 </li><li> 1-2綿棒を使って上部の胸の部分に下の首に脱毛クリームを適用します。 1-3分待ってから、濡れたガーゼやアルコール綿棒を使用して髪やクリームを削除します。その後、綿棒切開の内部から外部への循環方法でベタジンの領域、および無菌手術用手袋に変更。 </li><li>手術用ハサミを使用して、下の首の正中線に沿って約1センチの切開を行います。慎重に手術用はさみを使用して筋膜を囲むから外皮を分離します。 </li><li> 2マクファーソンマイクロアイリス縫合鉗子を使用して、損傷静脈またはdisturを避けるように注意しながら、筋膜から右総頸動脈を分離迷走神経をビンビン。 </li><li>右側の鉗子を使用して、安定した位置に右CCAを体外に出します。乾燥を防ぐために生理食塩水を数滴を適用します。二重の正方形の結び目を用いて適切な右CCAの下に6-0絹縫合糸の長さ（2-3センチ）、およびライゲートを渡します。必要に応じて、再度、6-0絹縫合糸の第二の長さを使用して連結します。 </li><li>右CCAを再配置し、滅菌スポンジチップを渡した綿棒を使用して開くから過剰な流体を清掃してください。 6-0絹縫合糸で切開を閉じます。 7ミリグラム/キログラムまでの局所リドカインを適用します。 </li><li>動物が歩行（約30分）まで、麻酔から回復し、動物がイメージングのための準備ができるまで術後のモニタリングを行うことができます。 </li></ol>イメージング用2.準備：システムとハードウェアのチェック<ol><li> MRIとPETシステム用のハードウェアとソフトウェアをセットアップし、次のようにその機能を確認してください。すべての物理的な接続が確実に行われていることを確認し、ソフトウェアの設定が適切に選択されています。 <ol><li&gt; PETシステムは、空気冷却システムを使用して、5°Cの所定の動作温度であることを確認します。 </li><li>ビュー（FOV）のPETやMRIのフィールドを揃えるのMRIボアの内部マウントPETシステムは、既知の軸方向のオフセットを使用して中央に配置されます。 PETシステムのボア内部のMRIコイルをマウントし、PETシステムとMRI磁石センターとコイルを中央に配置します。 </li><li>パワーとバイアス電圧用PETエレクトロニクスをオンにします（注：手順は機器によって異なります）。 68 Geのシリンダーを使用してクイック（5分）スキャンを実行し、すべての検出器が動作している保証するために、得られたサイノグラムを確認してください。 </li><li>必要に応じて同時登録目的のためのPET / MRIの変換行列に使用するデータを取得：18 F水溶液200μCiので三次元ファントム（例えば、3満たさ球）を記入し、PETとの15分間獲得。スキャンコントロールウィンドウで、マルチスライスマルチエコー（MSME）シーケンスを選択します（ 表1を参照してください ：解剖学的MRIデータを取得</stronG&gt;）。軸方向、矢状および冠状：すべての3つの主要な方向性について、この手順を繰り返します。 </li></ol></li><li>輸液ポンプの設定と動作を確認してください。一定注入の45分で総容量200μlを実現し、毎分4.44マイクロリットル、20gの動物における静脈内注射のための典型的な推奨限度にポンプを設定します。 </li><li>ヒーター動作を確認し、温度出力は、動物温かい（37℃）を維持するのに十分であることを確認します。温度および呼吸モニタリングは、動物のベッドの上で動物の配​​置の準備のために動作していることを確認してください。 </li><li> （0.5 L /分：O 2を 57.2ミリグラム/分および0.575グラム/分でN 2で）O 2とN 2流量計の動作を確認した圧縮空気をオフ源とO 2とN 2との両方の電源を入れることにより、ソースの。流量計を損傷する危険性を回避するために、十分な入力圧力なして、電源を入れないでください。 </li><li>そのイソフルランvを確認aporizerは十分に満たされています。イメージングの前に、1〜2％でイソフルラン麻酔の流れを開始し、0.5〜1リットル/分。 </li><li>麻酔、呼吸パッド、およびヒーターシステムがしっかりと機能的に配置されていることを確実にすることにより、動物のベッドを準備します。追加のPET / MRI共同合わせ精度、基準マーカー（例えば、画像化のために注入されたのと同様の濃度で放射性トレーサーで満たされたキャピラリーチューブ）は、視野内の動物のベッドに取り付けることができます。 </li></ol> 3.イメージングワークフローすべての必要な機器のチェックが完了した後、以下のように、画像に進みます。 <ol><li>イソフルランで動物を麻酔し、（5cm未満チューブ28 G針、PE-10）尾静脈カテーテルを挿入し、ヘパリン化生理食塩水（10 mlの生理食塩水0.5 mlのヘパリン、千USP / mlの）を充填しました。動物および/または尾部を加温すると、カテーテル挿入の精度を向上させることができます。必要に応じて挿入部位にシアノアクリレート接着剤のドロップを置きますIVラインを確保します。 </li><li>準備された動物のベッドに動物を転送します。動物の頭部が使用されている場合は代わりに、歯のバーや耳の棒で固定上顎切歯で、安全であることを確認してください。 </li><li>乾燥を防ぐために、目に眼軟膏を適用します。直腸プローブ温度計を挿入します。温度と呼吸測定値が機能していることを確認してください。 </li><li> PE-10チューブと200μlのボリュームを構成するために約3メートル - 適切な長さのヘパリン処理したPE-10チューブに注入する（200μl中μCiの600の周りに）放射性トレーサーの投与量を描画します。輸液ポンプシリンジにこのチューブの一端を接続し、尾静脈カテーテルラインに他の、チューブにパンクを作成しないように注意して。 </li><li>必ずMRIコイルの位置および任意の線やケーブル、特に麻酔チューブを乱さないようになって、磁石のボア内に前方に動物のベッドをスライドさせます。脳の中心がMの中心と整列していることを確認してくださいRIコイル、PETシステム、及びMRI磁石。 </li><li>ハイパワープリアンプの表示を観察することにより、インピーダンス（コイルの仕様を確認してください）と周波数（7テスラで 1時間、300 MHz）のミスマッチを最小限に抑え、コイルに調整ノブを回転させることにより、MRIコイルのチューニングとマッチングを行います。 </li><li>チューニングとマッチングした後（MRI）、スカウト画像を取得：RARE tripilotシーケンスを選択して、スキャンコントロールウィンドウからシーケンスを実行します。ステップ3.5と3.6、必要に応じて繰り返し、動物の位置を確認してください。ゼロ値にシムをリセットします。 </li><li> （MRI）は、脳内のボリュームにローカライズされた、ポイント分解分光スキャン（プレス）を取得するには：寸法3.9ミリメートル×6ミリメートル×9 mmの長方形の体積である （表1を参照）を押しシーケンスを実行します。 CalcLineWidthマクロコマンドを使用して、水の線幅を確認してください。半最大（FWHM）値全幅が許容範囲内にある場合（例えば、0.2 ppm）で、3.10に進みます。ない場合は、ステップ3に進みます。9。 </li><li> （ 表1参照 ）のFieldMapシーケンスを実行します（MRI）は、フィールドマップを取得します。 MAPSHIMマクロコマンドを実行し、線形及び二次（Z 2）ローカル調整を選択することで、多角度投影シム（MAPSHIM）について得られたデータを使用してください。手順を繰り返し3.8。 </li><li> （MRI）のDWIスキャン（ 表1参照 ）ためのスライス計画の位置：ジオメトリエディタを使用して、取得FOVは脳内の関心の所望の体積を取得するように配置されていることを確認。必要に応じて、結果として得られるスライスプランが整列されている場合は、それ以降のすべてのDWIスキャンのスキャンコントロールウィンドウでこのスライスプランをコピーします。取得を開始します。 </li><li> PET収集を調製し、開始する準備で（PET）、注入ポンプを起動します。カテーテルからの生理食塩水が注入された予め決定された遅延の後、放射性トレーサーのエントリを捕捉するために、（ 表1参照）PET収集を開始します。計数率を監視し、緩やかな増加を見て成功注入を示すカウントインチ</li><li> 10〜15分後に、ステップ3.12と低酸素チャレンジ同時を開始します。低酸素チャレンジを開始するには、8％の酸素と92％の窒素を提供し、0.8％にイソフルランを減らすために所定の設定で、O 2とN 2の流量計に医療空気の流れと、すぐに電源を切ってください。入力圧力なしに流量計の電源は入れないでください。 </li><li> （MRI）ステップ3.12と同時に、ステップ3.10（「H1」をスキャン）で調製したDWI取得を開始します。 </li><li> （MRI）スキャンH1が完了した直後に、ステップ3.10で製造し、DWI取得は（「H2」をスキャン）を開始します。 、流量計の電源をオフに医療空気の流れを回復し、生理学的モニタリングに基づいて、適切な値にイソフルラン濃度を返すことによって、低酸素の挑戦を終了します。 </li><li> （MRI）後低酸素症DWIスキャンステップ3.10で製造し取得します。このスキャンが完了した後に輸液ポンプの電源を切ります。 </li><li> （MRI）はアナトを買収軸と矢状面でomical画像。スキャンコントロールウィンドウで- MSMEシーケンスを（ 表1を参照）を選択します。ジオメトリエディタを使用して、取得FOVは脳をカバーしていることを確認してください。 </li><li> 、動物を削除する際に歩行ケージに戻り、罹患の兆候を監視し、必要に応じて二次方法として頸椎脱臼に続いてCO 2の投与と安楽死。 </li></ol>

<ol>
	<li>Donnan, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Lancet. 371, 1614-1623 (2008).</li><li>Turner, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+science+of+cerebral+ischemia+and+the+quest+for+neuroprotection+navigating+past+failure+to+future+success+A+review.">The science of cerebral ischemia and the quest for neuroprotection navigating past failure to future success A review.</a> Journal of Neurosurgery. 118, 1072-1085 (2013).</li><li>Vannucci, R. C., Perlman, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interventions+for+perinatal+hypoxic+ischemic+encephalopathy.">Interventions for perinatal hypoxic ischemic encephalopathy.</a> Pediatrics. 100, 1004-1014 (1997).</li><li>Chicha, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cells+for+brain+repair+in+neonatal+hypoxia&#8211;ischemia.">Stem cells for brain repair in neonatal hypoxia&#8211;ischemia.</a> Childs Nervous System. 30, 37-46 (2014).</li><li>Barks, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+controversies+in+hypothermic+neuroprotection.">Current controversies in hypothermic neuroprotection.</a> Seminars in Fetal and Neonatal. 13 (1), 30-34 (2008).</li><li>Jantzie, L. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+ischemic+stroke+a+hypoxic+ischemic+injury+to+the+developing+brain.">Neonatal ischemic stroke a hypoxic ischemic injury to the developing brain.</a> Future Neurology. 3, 99-102 (2008).</li><li>James, A., Patel, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypoxic+ischaemic+encephalopathy.">Hypoxic ischaemic encephalopathy.</a> Paediatrics and Child Health. 24 (9), (2014).</li><li>Levine, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anoxic+ischemic+encephalopathy+in+rats.">Anoxic ischemic encephalopathy in rats.</a> The American Journal of Pathology. 36 (1), (1960).</li><li>Vannucci, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+stroke+in+the+female+diabetic+db+db+mouse.">Experimental stroke in the female diabetic db db mouse.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 21, 52-60 (2001).</li><li>Sheldon, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+related+brain+injury+in+neonatal+mice+subjected+to+hypoxia+ischemia.">Strain related brain injury in neonatal mice subjected to hypoxia ischemia.</a> Brain Research. 810, 114-122 (1998).</li><li>Adhami, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+ischemia+hypoxia+induces+intravascular+coagulation+and+autophagy.">Cerebral ischemia hypoxia induces intravascular coagulation and autophagy.</a> American Journal of Pathology. 169 (2), 566-583 (2006).</li><li>Catana, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+in+vivo+positron+emission+tomography+and+magnetic+resonance+imaging.">Simultaneous in vivo positron emission tomography and magnetic resonance imaging.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 105, 3705-3710 (2008).</li><li>Judenhofer, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+PET+MRI+a+new+approach+for+functional+and+morphological+imaging.">Simultaneous PET MRI a new approach for functional and morphological imaging.</a> Nature Medicine. 14, 459-465 (2008).</li><li>Wehrl, H. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+PET+MRI+reveals+brain+function+in+activated+and+resting+state+on+metabolic+hemodynamic+and+multiple+temporal+scales.">Simultaneous PET MRI reveals brain function in activated and resting state on metabolic hemodynamic and multiple temporal scales.</a> Nature Medicine. 19, 1184-1189 (2013).</li><li>Judenhofer, M. S., Cherry, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+for+preclinical+PET+MRI.">Applications for preclinical PET MRI.</a> Seminars in Nuclear Medicine. 43 (1), 19-29 (2013).</li><li>Wehrl, H. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preclinical+and+Translational+PET/MR+Imaging.">Preclinical and Translational PET/MR Imaging.</a> Journal of Nuclear Medicine. 55, 11S-18S (2014).</li><li>Heiland, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+and+Perfusion+Weighted+MR+Imaging+in+Acute+Stroke+Principles+Methods+and+Applications.">Diffusion and Perfusion Weighted MR Imaging in Acute Stroke Principles Methods and Applications.</a> Imaging Decisions MRI. 7, 4-12 (2003).</li><li>Loubinoux, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spreading+of+vasogenic+edema+and+cytotoxic+edema+assessed+by+quantitative+diffusion+and+T2+magnetic+resonance+imaging.">Spreading of vasogenic edema and cytotoxic edema assessed by quantitative diffusion and T2 magnetic resonance imaging.</a> Stroke. 28, 419-427 (1997).</li><li>Ouyang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+2+[18F]fluoroacetate+kinetics+in+rodent+models+of+cerebral+hypoxia&#8211;ischemia.">Evaluation of 2 [18F]fluoroacetate kinetics in rodent models of cerebral hypoxia&#8211;ischemia.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 34 (5), 836-844 (2014).</li><li>Kuhl, D. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+stroke+on+local+cerebral+metabolism+and+perfusion+mapping+by+emission+computed+tomography+of+18FDG+and+13NH3.">Effects of stroke on local cerebral metabolism and perfusion mapping by emission computed tomography of 18FDG and 13NH3.</a> Annals of Neurology. 8, 47-60 (1980).</li><li>Planas, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+Brain+Imaging+in+Small+Animal+Stroke+Models+MRI+and+PET.">Noninvasive Brain Imaging in Small Animal Stroke Models MRI and PET.</a> Neuromethods. 47, 139-165 (2010).</li><li>Marik, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PET+of+glial+metabolism+using+2-18F-fluoroacetate.">PET of glial metabolism using 2-18F-fluoroacetate.</a> Journal of Nuclear Medicine. 50 (6), 982-990 (2009).</li><li>Mart&#237;n, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depressed+glucose+consumption+at+reperfusion+following+brain+ischemia+does+not+correlate+with+mitochondrial+dysfunction+and+development+of+infarction:+an+in+vivo+positron+emission+tomography+study.">Depressed glucose consumption at reperfusion following brain ischemia does not correlate with mitochondrial dysfunction and development of infarction: an in vivo positron emission tomography study.</a> Current Neurovascular Research. 6, 82-88 (2009).</li><li>Carson, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PET+physiological+measurements+using+constant+infusion.">PET physiological measurements using constant infusion.</a> Nuclear Medicine and Biology. 27, 657-660 (2000).</li><li>Greve, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+BOLD+effect.">The BOLD effect.</a> Methods in Molecular Biology. 771, 153-159 (2011).</li><li>Flores, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+anesthetic+agent+and+carrier+gas+on+blood+glucose+and+tissue+uptake+in+mice+undergoing+dynamic+FDG-PET+imaging+sevoflurane+and+isoflurane+compared+in+air+and+in+oxygen.">The effects of anesthetic agent and carrier gas on blood glucose and tissue uptake in mice undergoing dynamic FDG-PET imaging sevoflurane and isoflurane compared in air and in oxygen.</a> Molecular Imaging and Biology. 10, 192-200 (2008).</li><li>Delso, G., Ziegler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PET+MRI+system+design.">PET MRI system design.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 36, 86-92 (2009).</li></ol>

JMとSWはジェネンテックの従業員です。

同時解剖学的MRI、ダイナミックDWI-MRIおよび[18 F] FDG PETデータが正常に総頸動脈結紮後低酸素チャレンジの間に実験動物から取得しました。これは、脳内の虚血発作に関連する急速に進化する病態生理のマルチモーダルイメージングのための強力な実験パラダイムを表し、容易に他のPETやMRIシーケンス（神経炎症の例マーカー用）の放射性トレーサー、ならびに介入戦略の影響を研究?...

世界的に、脳卒中は、死亡原因の第2位と障害1の主要な原因です。中に発生し、急性脳卒中イベントを以下の生化学的および生理学的事象のカスケードを迅速かつ組織の生存率と最終的な結果2への影響で発生します。低酸素性虚血性脳症（HIE）につながる脳低酸素虚血は、（HI）、最大0.3％、フル用語や早産出生、それぞれ3,4の4％に影響を与えると推定されます。 HIEを有する乳幼児の死亡率は20％、約15％です。 HIE生存者の25％は、恒久的な合併症は、精神遅滞、運動障害、脳性麻痺、てんかん3,4を含む傷害の結果として生じます。過去の治療的介入は、ケアの標準として採用の価値が証明されていないと、低体温に基づいて、最も高度な方法は、効果的に罹患率3,5を削減していることをコンセンサスがまだ到達しなければなりません。その他の問題OFの競合は、低体温と患者の選択6の投与方法が含まれます。したがって、神経保護および神経修復のための戦略は、まだ研究のために7肥沃な地域です。 脳HIのラットモデルは、1960年代から利用されてきたし、その後マウス8,9に適応させました。これにより、モデルの性質および連結の場所に、固有の変動が原因の動物10の間の側副流の違いの結果であります。結果として、これらのモデルは、中大脳動脈閉塞（MCAO）と同様のモデルに比べて、より可変である傾向があります。生理学的変化のリアルタイム測定は、レーザードップラー流量計ならびに拡散強調MRI 11で実証されています。中に、すぐに低酸素症の後、ならびに梗塞体積および神経などの急性転帰における脳の流れ、血液中の観察イントラ動物変動赤字は、マルチモーダルデータの同時取得と相関が有益であろうことを示唆しています。 同時陽電子放出断層撮影（PET）及び磁気共鳴イメージング（MRI）における最近の進歩は、前臨床イメージング12-14に新しい可能性を可能にしました。これらのハイブリッドの潜在的な利点は、前臨床用途のための組み合わせたシステムは、文献15,16に記載されています。多くの臨床前の質問は個々の動物を順次撮像することにより、または別個の動物群を画像化することによって対処することができますが、特定の状況 - 例えば、このようなイベントの各インスタンスは、ストロークが急激に病態生理を進化させると、独自に現れとして - それが望ましいとしても必要な作ります同時測定を使用しています。脳機能イメージングこのような一例を提供し、同時に2-デオキシ-2-（18 F）フルオロᴅグルコース（[18 F] FDG）PETとblooD-酸素レベル依存（BOLD）MRIは、最近、ラットウィスカ刺激試験14において示されています。 ここでは、低酸素性虚血性脳卒中における脳生理学の発症時に同時PET / MRI画像を立証することは定常状態ではありませんが、代わりに、迅速かつ不可逆的に低酸素チャレンジの間に変化しています。水拡散の変化は、MRIによって測定され、拡散強調画像（DWI）に由来する見かけの拡散係数（ADC）によって定量化として、臨床および前臨床データ17,18に脳卒中のためによく特徴づけられています。このようにMCAoなどの動物モデルでは、影響を受けた脳組織中の水の拡散が原因で、細胞傷害性浮腫18につながる生体エネルギーカスケードに急速に低下します。 ADCにおけるこれらの変化はまた、急性脳低酸素虚血11,19の齧歯類モデルにおいて観察されます。 [18 F] FDG PET画像化は、ローカルGLの変化を評価するために、脳卒中患者において使用されていますucose代謝20、及びインビボでの動物試験の小さい数は、脳低酸素虚血モデル22を含む、[18 F] FDG 21を使用しています 。再灌流でモデルを用いた研究では、後に梗塞開発23これらの代謝変化の相関は認められなかったが、一般的に、これらの研究は、虚血性の地域で減少したグルコース利用を示しています。これは不可逆的に損傷を受けたコア21と関連している拡散変化とは対照的です。これは、損傷の進行とのインパクトについて意味のある情報をもたらす可能性があるようにこのように、ストロークの進化中に同時の様式で、[18 F] FDG PETおよびDWIに由来する相補的な情報を得ることができることが重要です治療的介入。私たちはここで説明する方法は、PETトレーサーおよびMRIシーケンスの様々な使用することが容易に適しています。たとえば、[15 O] H 2 O PETDWIおよびMRIから灌流強調画像（PWI）と一緒にイメージングは​​さらに、虚血性半影の開発を模索し、ストロークイメージングフィールド内の現在の技術を検証するために使用することができます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Surgery</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissors</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-5852</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-5237</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hartman mosquito forceps</td>
			<td>Miltex</td>
			<td>7-26</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2x McPherson suturing forceps, 8.5 cm</td>
			<td>Accurate Surgical &#38; Scientific Instruments</td>
			<td>4473</td>
			<td>It is useful to reduce the opening width with a band on the forceps used to hold the carotid artery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-0 silicone coated braided silk suture with 3/8 C-1 needle</td>
			<td>Covidien Sofsilk</td>
			<td>S-1172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Homeothermic blanket system</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>507220F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super glue</td>
			<td>(Generic)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypoxia</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flowmeter for O2</td>
			<td>Alicat Scientific</td>
			<td>MC-500SCCM-D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flometer for N2</td>
			<td>Alicat Scientific</td>
			<td>MC-5SLPM-D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O2 meter</td>
			<td>MSA</td>
			<td>Altair Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7.05 Tesla MRI System</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>BioSpec</td>
			<td>20 cm inner bore diameter with gradient set. Paravision 5.1 software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Volume Tx/Rx 1H Coil, 35mm ID</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>T8100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET system</td>
			<td>(In-house)</td>
			<td></td>
			<td>4x24 LSO-PSAPD detectors, 
			10x10 LSO array per detector, 
			1.2mm crystal pitch and 14mm depth. 14 x 14 mm PSAPD. FOV: 60x35mm. 350-650 keV energy window. 16 ns timing window.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vessel cannulation Dumont forceps</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-4991</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE-10 polyethylene tubing</td>
			<td>BD Intramedic</td>
			<td>427401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusion pump</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>BS-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal monitoring &#38; gating equipment</td>
			<td>Small Animal Instruments Inc.</td>
			<td>Model 1025</td>
			<td>Only respiration monitoring used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal bed with temperature regulation</td>
			<td>(In-house)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simultaneous pet/mri imaging during mouse cerebral hypoxia-ischemia

組織の水の拡散およびグルコース代謝の動的変化は、影響を受けた細胞内の生体エネルギーの乱れを反映して、脳低酸素虚血に低酸素症の間と後に発生します。拡散強調磁気共鳴画像法（MRI）は、低酸素性虚血によって、潜在的に不可逆的に、破損している領域を特定します。影響を受けた組織は、2-デオキシ-2-（18 F）フルオロᴅグルコース（[18 F] FDG）取り込みの陽電子放射断層撮影（PET）画像化によって検出可能でグルコース利用の変化。これによって動物モデルにおける傷害の迅速かつ可変性のために、データの両方のモードの取得は意味のあるPETやMRIのデータを相関させるために、同時に実行する必要があります。また、血管の違いによる低酸素性虚血性損傷における動物間変動は、マルチモーダルデータを分析し、データが個々の被験者に同時に取得されていない場合に、グループごとのアプローチの変化を観察する能力を制限します。メソッドのPここに憤慨中、1は前に同じ動物で拡散強調MRI及び[18 F] FDGの取り込みデータの両方を取得することを可能にし、低酸素チャレンジ後即時生理学的変化を調べるためです。

図1は、6-0絹縫合糸で創傷を閉鎖する前に、総頚動脈の適切なライゲーションの結果を示しています。 この方法では、イメージングから得られるデータは、順番に指示し、また、画像取得方式や機器の設定を含む実験的な制限によって決定され、実験の時間的な配置に大きく依存します。これらおよびその他の考慮事項は、さらなる議論のセクションで検討?...

Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia at JoVE.com

Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

ここに提示された方法は、同時陽電子放出断層撮影法および磁気共鳴イメージングを使用します。脳低酸素虚血モデルでは、拡散およびグルコース代謝の動的変化は、負傷中および後に発生します。意味のあるマルチモーダルイメージングデータを取得する場合は、このモデルにおける進化と再生不可能な損傷が同時取得を必要とします。

マウス脳低酸素性虚血の間に同時PET / MRIイメージング

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics ...

simultaneous-petmri-imaging-during-mouse-cerebral-hypoxia-ischemia

Research

JoVE Journal

Medicine

12.2K ビュー.  University of California, Davis. ここに提示された方法は、同時陽電子放出断層撮影法および磁気共鳴イメージングを使用します。脳低酸素虚血モデルでは、拡散およびグルコース代謝の動的変化は、負傷中および後に発生します。意味のあるマルチモーダルイメージングデータを取得する場合は、このモデルにおける進化と再生不可能な損傷が同時取得を必要とします。 

ビデオ: Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Mouse Model of Middle Cerebral Artery Occlusion

Stroke is the most common fatal neurological disease in the United States 1. The majority of strokes (88%) result from blockage of blood vessels in the brain (ischemic stroke) 2. Since most ischemic strokes (~80%) occur in the territory of middle cerebral artery (MCA) 3, many animal stroke models that have been developed have focused on this artery. The intraluminal monofilament model of middle cerebral artery occlusion (MCAO) involves the insertion of a surgical filament into the external carotid artery and threading it forward into the internal carotid artery (ICA) until the tip occludes the origin of the MCA, resulting in a cessation of blood flow and subsequent brain infarction in the MCA territory 4. The technique can be used to model permanent or transient occlusion 5. If the suture is removed after a certain interval (30 min, 1 h, or 2 h), reperfusion is achieved (transient MCAO); if the filament is left in place (24 h) the procedure is suitable as a model of permanent MCAO. This technique does not require craniectomy, a neurosurgical procedure to remove a portion of skull, which may affect intracranial pressure and temperature 6. It has become the most frequently used method to mimic permanent and transient focal cerebral ischemia in rats and mice 7,8. To evaluate the extent of cerebral infarction, we stain brain slices with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) to identify ischemic brain tissue 9. In this video, we demonstrate the MCAO method and the determination of infarct size by TTC staining.

We demonstrate in the video a method for producing a middle cerebral artery occlusion in adult mice using an intraluminal monofilament. We also show how to evaluate the extent of cerebral infarction by 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining.

中大脳動脈閉塞のマウスモデル

Stroke is the most common fatal neurological disease in the United States 1. The majority of strokes (88%) result from blockage of blood vessels in the ...

医学

The Application Of Permanent Middle Cerebral Artery Ligation in the Mouse

Focal cerebral ischemia is among the most common type of stroke seen in patients. Due to the clinical significance there has been a prolonged effort to develop suitable animal models to study the events that unfold during ischemic insult. These techniques include transient or permanent, focal or global ischemia models using many different animal models, with the most common being rodents.
The permanent MCA ligation method which is also referred as pMCAo in the literature is used extensively as a focal ischemia model in rodents 1-6. This method was originally described for rats by Tamura et al. in 1981 7. In this protocol a craniotomy was used to access the MCA and the proximal regions were occluded by electrocoagulation. The infarcts involve mostly cortical and sometimes striatal regions depending on the location of the occlusion. This technique is now well established and used in many laboratories 8-13. Early use of this technique led to the definition and description of &#x201C;infarct core&#x201D; and &#x201C;penumbra&#x201D; 14-16, and it is often used to evaluate potential neuroprotective compounds 10, 12, 13, 17. Although the initial studies were performed in rats, permanent MCA ligation has been used successfully in mice with slight modifications 18-20 .
This model yields reproducible infarcts and increased post-survival rates. Approximately 80% of the ischemic strokes in humans happen in the MCA area 21 and thus this is a very relevant model for stroke studies. Currently, there is a paucity of effective treatments available to stroke patients, and thus there is a need for good models to test potential pharmacological compounds and evaluate physiological outcomes. This method can also be used for studying intracellular hypoxia response mechanisms in vivo. 
Here, we present the MCA ligation surgery in a C57/BL6 mouse. We describe the pre-surgical preparation, MCA ligation surgery and 2,3,5 Triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining for quantification of infarct volumes.

Middle cerebral artery (MCA) ligation is a technique to study focal cerebral ischemia in animal models. In this method, the middle cerebral artery is exposed by craniotomy and ligated by cauterization. This method gives highly reproducible infarct volumes and increased post-operative survival rates compared to other methods available.

マウスの永久中大脳動脈結紮の応用

Focal cerebral ischemia is among the most common type of stroke seen in patients. Due to the clinical significance there has been a prolonged effort to ...

Non-invasive Optical Measurement of Cerebral Metabolism and Hemodynamics in Infants

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can accurately screen for brain injury, monitor injury evolution, or assess response to therapy. The energy used by neurons is derived largely from tissue oxidative metabolism, and neural hyperactivity and cell death are reflected by corresponding changes in cerebral oxygen metabolism (CMRO2). Thus, measures of CMRO2 are reflective of neuronal viability and provide critical diagnostic information, making CMRO2 an ideal target for bedside measurement of brain health.
Brain-imaging techniques such as positron emission tomography (PET) and single-photon emission computed tomography (SPECT) yield measures of cerebral glucose and oxygen metabolism, but these techniques require the administration of radionucleotides, so they are used in only the most acute cases.
Continuous-wave near-infrared spectroscopy (CWNIRS) provides non-invasive and non-ionizing radiation measures of hemoglobin oxygen saturation (SO2) as a surrogate for cerebral oxygen consumption. However, SO2 is less than ideal as a surrogate for cerebral oxygen metabolism as it is influenced by both oxygen delivery and consumption. Furthermore, measurements of SO2 are not sensitive enough to detect brain injury hours after the insult 1,2, because oxygen consumption and delivery reach equilibrium after acute transients 3. We investigated the possibility of using more sophisticated NIRS optical methods to quantify cerebral oxygen metabolism at the bedside in healthy and brain-injured newborns. More specifically, we combined the frequency-domain NIRS (FDNIRS) measure of SO2 with the diffuse correlation spectroscopy (DCS) measure of blood flow index (CBFi) to yield an index of CMRO2 (CMRO2i) 4,5.
With the combined FDNIRS/DCS system we are able to quantify cerebral metabolism and hemodynamics. This represents an improvement over CWNIRS for detecting brain health, brain development, and response to therapy in neonates. Moreover, this method adheres to all neonatal intensive care unit (NICU) policies on infection control and institutional policies on laser safety. Future work will seek to integrate the two instruments to reduce acquisition time at the bedside and to implement real-time feedback on data quality to reduce the rate of data rejection.

We combined frequency-domain near-infrared spectroscopy measures of cerebral hemoglobin oxygenation with diffuse correlation spectroscopy measures of cerebral blood flow index to estimate an index of oxygen metabolism. We tested the utility of this measure as a bedside screening tool to evaluate the health and development of the newborn brain.

乳幼児の脳代謝と血行動態の非侵襲的光計測

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality  and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can  accurately ...

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.

エンドセリン-1誘発性中大脳動脈閉塞中大脳動脈を可視化するために頭蓋窓を利用

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 ...

In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma

Microglia, which are CNS-resident neuroimmune cells, transform their morphology and size in response to CNS damage, switching to an activated state with distinct functions and gene expression profiles. The roles of microglial activation in health, injury and disease remain incompletely understood due to their dynamic and complex regulation in response to changes in their microenvironment. Thus, it is critical to non-invasively monitor and analyze changes in microglial activation over time in the intact organism. In vivo studies of microglial activation have been delayed by technical limitations to tracking microglial behavior without altering the CNS environment. This has been particularly challenging during chronic neurodegeneration, where long-term changes must be tracked. The retina, a CNS organ amenable to non-invasive live imaging, offers a powerful system to visualize and characterize the dynamics of microglia activation during chronic disorders.
This protocol outlines methods for long-term, in vivo imaging of retinal microglia, using confocal ophthalmoscopy (cSLO) and CX3CR1GFP/+ reporter mice, to visualize microglia with cellular resolution. Also, we describe methods to quantify monthly changes in cell activation and density in large cell subsets (200-300 cells per retina). We confirm the use of somal area as a useful metric for live tracking of microglial activation in the retina by applying automated threshold-based morphometric analysis of in vivo images. We use these live image acquisition and analyses strategies to monitor the dynamic changes in microglial activation and microgliosis during early stages of retinal neurodegeneration in a mouse model of chronic glaucoma. This approach should be useful to investigate the contributions of microglia to neuronal and axonal decline in chronic CNS disorders that affect the retina and optic nerve.

In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma

Microglia activation and microgliosis are key responses to chronic neurodegeneration. Here, we present methods for in vivo, long-term visualization of retinal CX3CR1-GFP+ microglial cells by confocal ophthalmoscopy, and for threshold and morphometric analyses to identify and quantify their activation. We monitor microglial changes during early stages of age-related glaucoma.

共焦点検眼鏡イメージングとマウス緑内障における細胞の形態計測：神経変性中に網膜ミクログリアの活性化のインビボダイナミクス

Microglia, which are CNS-resident neuroimmune cells, transform their morphology and size in response to CNS damage, switching to an activated state with ...

A Thrombotic Stroke Model Based On Transient Cerebral Hypoxia-ischemia

Stroke research has endured many setbacks in translating neuroprotective therapies into clinical practice. In contrast, the real-world therapy (tPA thrombolysis) rarely produces benefits in mechanical occlusion-based experimental models, which dominate preclinical stroke research. This split between the bench and bedside suggests the need to employ tPA-responsive models in preclinical stroke research. To this end, a simple and tPA-reactive thrombotic stroke model is invented and described here. This model consists of transient occlusion of the unilateral common carotid artery and delivery of 7.5% oxygen through a face mask in adult mice for 30 min, while maintaining the animal rectal temperature at 37.5 &#177; 0.5 &#176;C. Although reversible ligation of the unilateral carotid artery or hypoxia each suppressed cerebral blood flow only transiently, the combination of both insults caused lasting reperfusion deficits, fibrin and platelet deposition, and large infarct in the middle cerebral artery-supplied territory. Importantly, tail-vein injection of recombinant tPA at 0.5, 1, or 4 hr post-tHI (10 mg/kg) provided time-dependent reduction of the mortality rate and infarct size. This new stroke model is simple and can be standardized across laboratories to compare experimental results. Further, it induces thrombosis without craniectomy or introducing pre-formed emboli. Given these unique merits, the tHI model is a useful addition to the repertoire of preclinical stroke research.

Thromboembolic stroke models are vital tools for optimizing the recanalization therapy. Here we report a murine thrombotic stroke model based on transient cerebral hypoxic-ischemic (tHI) insult, which triggers thrombosis and infarction, and responds favorably to tissue plasminogen activator (tPA)-mediated fibrinolysis in a therapeutic window similar to those in stroke patients.

一過性脳低酸素性虚血に基づく血栓性脳卒中モデル

Stroke research has endured many setbacks in translating neuroprotective therapies into clinical practice. In contrast, the real-world therapy (tPA ...

Modeling Encephalopathy of Prematurity Using Prenatal Hypoxia-ischemia with Intra-amniotic Lipopolysaccharide in Rats

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best advance translational objectives and uncover new therapeutic strategies for brain injury associated with preterm birth, preclinical models of EoP must include similar mechanisms of prenatal global injury observed in humans and involve multiple components of the maternal-placental-fetal system. Ideally, models should produce a similar spectrum of functional deficits in the mature animal and recapitulate multiple aspects of the pathophysiology. To mimic human systemic placental perfusion defects, placental underperfusion and/or chorioamnionitis associated with pathogen-induced inflammation in early preterm birth, we developed a model of prenatal transient systemic hypoxia-ischemia (TSHI) combined with intra-amniotic lipopolysaccharide (LPS). In pregnant Sprague Dawley rats, TSHI via uterine artery occlusion on embryonic day 18 (E18) induces a graded placental underperfusion defect associated with increasing CNS damage in the fetus. When combined with intra-amniotic LPS injections, placental inflammation is increased and CNS damage is compounded with associated white matter, gait and imaging abnormalities. Prenatal TSHI and TSHI+LPS prenatal insults meet several of the criteria of an EoP model including recapitulating the intrauterine insult, causing loss of neurons, oligodendrocytes and axons, loss of subplate, and functional deficits in adult animals that mimic those observed in children born extremely preterm. Moreover, this model allows for the dissection of inflammation induced by divergent injury types.

Encephalopathy of prematurity encompasses the central nervous system abnormalities associated with injury from preterm birth. This report describes a clinically relevant rat model of in utero transient systemic hypoxia-ischemia and intra-amniotic lipopolysaccharide administration (LPS) that mimics chorioamnionitis, and the related impact of infectious stimuli and placental underperfusion on CNS development.

ラットにおける羊膜内リポ多糖で出生前低酸素性虚血を使用した未熟児のモデル化脳症

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best ...

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of stroke than relying on indirect measurements, and will be a potent and robust vascular research tool. We use an optical imaging approach that labels thrombi with a molecular imaging thrombus marker&#160;&#8212; a Cy5.5 near-infrared fluorescent (NIRF) probe that is covalently linked to the fibrin strands of the thrombus by the fibrin-crosslinking enzymatic action of activated coagulation factor XIIIa during the process of clot maturation. A micro-computed tomography (microCT)-based approach uses thrombus-seeking gold nanoparticles (AuNPs) functionalized to target the major component of the clot: fibrin. This paper describes a detailed protocol for the combined in vivo microCT and ex vivo NIRF imaging of thromboemboli in a mouse model of embolic stroke. We show that in vivo microCT and fibrin-targeted glycol-chitosan AuNPs (fib-GC-AuNPs) can be used for visualizing both in situ thrombi and cerebral embolic thrombi. We also describe the use of in vivo microCT-based direct thrombus imaging to serially monitor the therapeutic effects of tissue plasminogen activator-mediated thrombolysis. After the last imaging session, we demonstrate by ex vivo NIRF imaging the extent and the distribution of residual thromboemboli in the brain. Finally, we describe quantitative image analyses of microCT and NIRF imaging data. The combined technique of direct thrombus imaging allows two independent methods of thrombus visualization to be compared: the area of thrombus-related fluorescent signal on ex vivo NIRF imaging vs. the volume of hyperdense microCT thrombi in vivo.

This protocol describes the application of combined near-infrared fluorescent (NIRF) imaging and micro-computed tomography (microCT) for visualizing cerebral thromboemboli. This technique allows the quantification of thrombus burden and evolution. The NIRF imaging technique visualizes fluorescently labeled thrombus in excised brain, while the microCT technique visualizes thrombus inside living animals using gold-nanoparticles.

直接脳血栓塞栓を可視化するための複合近赤外蛍光イメージングおよびマイクロコンピュータ断層撮影

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

Induction and Micro-CT Imaging of Cerebral Cavernous Malformations in Mouse Model

Mutations in the CCM1 (aka KRIT1), CCM2, or CCM3 (aka PDCD10) gene cause cerebral cavernous malformation (CCM) in humans. Mouse models of CCM disease have been established by tamoxifen induced deletion of Ccm genes in postnatal animals. These mouse models provide invaluable tools to investigate molecular mechanism and therapeutic approaches for CCM disease. An accurate and quantitative method to assess lesion burden and progression is essential to harness the full value of these animal models. Here, we demonstrate the induction of CCM disease in a mouse model and the use of the contrast enhanced X-ray micro computed tomography (micro-CT) method to measure CCM lesion burden in mouse brains. At postnatal day 1 (P1), we used 4-hydroxytamoxifen (4HT) to activate Cre recombinase activity from the Cdh5-CreErt2 transgene to cleave the floxed allele of Ccm2. CCM lesions in mouse brains were analyzed at P8. For micro-CT, iodine based Lugol&#39;s solution was used to enhance contrast in brain tissue. We have optimized the scan parameters and utilized a voxel dimension of 9.5 &#181;m, which lead to a minimum feature size of approximately 25 &#181;m. This resolution is sufficient to measure CCM lesion volume and number globally and accurately, and provide high-quality 3-D mapping of CCM lesions in mouse brains. This method enhances the value of the established mouse models to study the molecular basis and potential therapies for CCM and other cerebrovascular diseases.

This protocol demonstrates the induction of cerebral cavernous malformation disease in a mouse model and uses contrast enhanced micro computed tomography to measure lesion burden. This method enhances the value of established mouse models to study the molecular basis and potential therapies for cerebral cavernous malformation and other cerebrovascular diseases.

誘導およびマウス モデルにおける脳海綿静脈奇形のマイクロ CT イメージング

Mutations in the CCM1 (aka KRIT1), CCM2, or CCM3 (aka PDCD10) gene cause cerebral cavernous malformation (CCM) in humans. Mouse models of CCM disease have ...

Middle Cerebral Artery Occlusion Allowing Reperfusion via Common Carotid Artery Repair in Mice

The ischemic stroke is a major cause of adult long-term disability and death worldwide. The current treatments available are limited, with only tissue plasminogen activator (tPA) as an approved drug treatment to target ischemic strokes. Current research in the field of ischemic stroke focuses on better understanding the pathophysiology of stroke, to develop and investigate novel pharmaceutical targets. Reliable experimental stroke models are crucial for the progression of potential treatments. The middle cerebral artery occlusion (MCAO) model is clinically relevant and the most frequently used surgical model of ischemic stroke in rodents. However, the outcomes of this model, such as lesion volume, are associated with high levels of variability, particularly in mice. The alternative MCAO model described here allows the reperfusion of the common carotid artery (CCA) and the increased perfusion of the middle cerebral artery (MCA) territory, using a tissue pad with fibrinogen-based sealant to repair the vessel, and the improved welfare of the mice by avoiding external carotid artery (ECA) ligation. This reduces the reliance on the Circle of Willis, which is known to be highly anatomically variable in mice. Representative data show that using this alternative surgical approach decreases the variability in lesion volumes between the traditional MCAO approach and the alternative approach described here.

Intraluminal filament occlusion of the middle cerebral artery is the most frequently used in vivo model of experimental stroke in rodents. An alternative surgical approach to allow common carotid artery repair is performed here, which allows the reperfusion of the common carotid artery and a full reperfusion to the middle cerebral artery territory.

マウスにおける一般的な頸動脈の修理で再灌流を許可する中大脳動脈閉塞

The ischemic stroke is a major cause of adult long-term disability and death worldwide. The current treatments available are limited, with only tissue ...