Os autores gostariam de agradecer ao Dr., Robert Bloch por sua generosa doação de laboratório espacial e instalações e Rao Dr. Gullapalli e Shi Da no Núcleo for Imaging translacional em Maryland (C-TRIM) ea Ressonância Magnética Research Center (MRRC) para suporte técnico. Este trabalho foi suportado por concessões para RML do National Institutes of Health (K01AR053235 e 1R01AR059179) e da Muscular Dystrophy Association (# 4278), e por uma doação para JAR da Fundação Jain.

1. Lesão no modelo vivo e medição de torque isométrico. <ol><li> Estes procedimentos podem ser usados ​​para ratos ou camundongos 7,17,18. Para começar, coloque o supino animais sob anestesia inalatória (~ 4-5% isoflurano para indução em uma câmara de indução, então ~ isoflurano a 2% através de um cone de nariz para manutenção), utilizando um vaporizador de precisão (cat # 91103, Vet Equip, Inc, Pleasanton , CA). Aplicar pomada oftálmica estéril (Paralube Pomada Vet, PharmaDerm, Floham Park, NJ) para cada olho para proteger as córneas de secagem. Durante o procedimento, o animal é mantido quente pelo uso de uma lâmpada de calor colocado fora da gaiola e mantidos pelo menos 6 polegadas do animal em todos os momentos. </li><li> Prep a pele, removendo o cabelo e com a limpeza com a alternância de scrubs de betadine e álcool 70% para evitar que bactérias da pele semear para o tecido mole ou osso. Confirmar a anestesia adequada por falta de um reflexo tendinosos profundos (sem a retirada do pé em resposta a beliscar a pé). Uma agulha é colocada manualmente através da tíbia proximal, a fim de estabilizar o membro sobre a plataforma (25G ou 27G para mouse). A agulha não deve entrar no compartimento anterior da perna. </li><li> Bloqueio da agulha em uma posição fixa, de modo que o animal está em decúbito dorsal e os dedos estão enfrentando para cima. Um dispositivo feito sob medida é usada para proteger a agulha e, assim, estabilizar a perna. </li><li> Coloque o pé do membro em uma platina custom-usinadas (Figura 1). O eixo da platina está ligado a um motor de passo (modelo T8904, NMB Technologies, Chatsworth, CA) e um sensor de torque (modelo QWFK-8M, Sensotec, Columbus, OH). O pé deve inicialmente ser alinhadas de modo que é ortogonal à tíbia, como na Figura 1. </li><li> Use eletrodos transcutânea (723.742, Harvard Apparatus, Cambridge, MA) ou eletrodos subcutâneos (J05 Agulhas Needle Electrode, 36BTP, Jari Abastecimento Electrode, Gilroy, CA) para estimular o nervo fibular perto do colo da fíbula, onde o nervo encontra-se em um posição superficial. Confirmar visualmente dorsiflexão isolados realizando uma série de contrações musculares (0,1 ms de pulso para o mouse e 1 ms de pulso para o rato) antes do pé é garantido. Uma vez que o pé está garantido para a platina com fita adesiva, um aumento na amplitude contração em resposta a um aumento na tensão confirma que os músculos opostos (plantares) não estão sendo estimulados simultaneamente. </li><li> Antes da lesão, e em pontos de tempo selecionado após uma lesão, a força máxima capacidade produtiva dos dorsiflexores é registrado como o &quot;torque máximo isométrico&quot; (torque sem uma mudança no comprimento do músculo). Medições de torque são executadas na plataforma mesmo que é usado para induzir a lesão. Antes de gravar torque isométrica máxima, a amplitude do pulso é ajustada para otimizar a contração e tensão a posição ideal do tornozelo é determinada dando contrações musculares em diferentes comprimentos dos dorsiflexores. Depois de obter uma curva de torque-ângulo para determinar o comprimento ideal do dorsiflexores (comprimento de repouso, também conhecido como Lo), um gráfico de freqüência torque é obtido aumentando progressivamente a freqüência de pulsos durante um trem de pulsos 200 ms. A contração tetânica máxima fundido é obtido normalmente a 90-100 Hz. Três contrações em separado e contrações tetânicas são gravadas e guardadas para posterior análise. </li><li> Use um software comercial para (Labview versão 8.5, National Instruments, Austin, TX) para sincronizar a ativação contrátil, o início da rotação do tornozelo, e coleta de dados torque. Estimulação dos músculos dorsiflexor ocorre enquanto o motor controlado por computador ao mesmo tempo se move a platina em flexão plantar, levando a uma contração de alongamento (também chamado de contração &quot;excêntrico&quot;, que causa lesão do músculo). O protocolo específico depende da magnitude desejada de lesão desejada pelo investigador. A magnitude da lesão ou dano ao tecido, pode ser regulada pela manipulação de variáveis ​​como velocidade angular, tempo de ativação muscular, amplitude de movimento, eo número de contrações alongamento. </li><li> Para induzir a lesão, sobrepor uma contração de alongamento em uma contração isométrica máxima, variando a amplitude de movimento, a velocidade de alongamento, e tempo de estimulação, conforme necessário. Por exemplo, uma contração isométrica máxima é obtida na dorsiflexores e após 200 ms são alongadas com uma velocidade selecionada para o movimento normal aproximada (900 ° / seg). Nós temos mostrado previamente que a ativação antes do movimento eo grau de alongamento são fatores importantes na obtenção de uma lesão 14. A maioria das torque produzido pelo dorsiflexores é do TA 11 e temos mostrado previamente que este modelo resulta em prejuízo para este músculo 5,13-15. O TA permanece estimulado em todo o alongamento. </li><li> Após a lesão, o animal é retirado do aparelho. O pino é tibialremovido, a perna é limpo de novo, eo animal é devolvido para a jaula (colocados em um bloco de aquecimento com temperatura controlada a 37 ° C) e monitorado até a recuperação. Isto inclui esperando até que o animal está acordado e móveis. Os animais não sofrem dor observáveis ​​durante o procedimento e não há alterações visíveis na marcha (manqueira, por exemplo) após a lesão induzida por contrações alongamento. No entanto, o tratamento anti-dor apropriado é administrada posteriormente (buprenorfina 0,05-0,1 mg / kg a cada 12 horas para 48 horas após a cirurgia). </li></ol> 2. Medição in situ de toda a tensão muscular. <ol><li> O animal é preparado e da tíbia é estabilizada como descrito acima na seção 1.1 através de 1.3. Toda a instrumentação é ligado pelo menos 30 min antes do teste para a calibração adequada e minimizar drift térmico do transdutor de força. </li><li> Inciso anterior a pele até o tornozelo e cortar o tendão do músculo tibial anterior (TA). Cuidadosamente tie 4,0 Ethicon de seda de sutura não absorvível ao tendão e anexar a sutura vicryl à célula de carga através do gancho desde S-RI (peso = 0,1 g), modelo FT03, Instrumentos Grass, Warwick). Alternativamente, uma braçadeira personalizada (peso = 0,5 g) pode ser utilizado para fixar o tendão à sutura vicryl (Figura 2). </li><li> A célula de carga é montado em um micromanipulador (Kite Manipulator, World Precision Instruments Inc, Sarasota, FL) para que o TA pode ser ajustado para comprimento de repouso e alinhada corretamente (uma linha reta de atração entre a origem e inserção). O TA está protegido de resfriamento por uma lâmpada de calor e da desidratação por óleo mineral. Os sinais da célula de carga (calibrado antes de cada teste) são alimentados através de um amplificador DC (modelo P122, Instrumentos Grass, Warwick, RI) para uma placa A / D a ser coletados e armazenados pelo software de aquisição (PolyView versão 2.1, Instrumentos Grama , Warwick, RI). </li><li> Anexar o TA à célula de carga e aplicar twitches único (pulso retangular de 1 ms) em diferentes comprimentos musculares, a fim de determinar L 0. Comprimento do músculo em repouso, medidos com paquímetro, é definido como a distância entre a tuberosidade tibial ea junção miotendínea. Neste período, aumente gradualmente a amplitude de pulso e, em seguida, a freqüência de pulso para estabelecer uma relação força-freqüência. A contração máxima fundidos tetânica é obtida em cerca de 90-100Hz (300 ms duração trem composto de 0,1 ms ou ms 1 pulsos). Use 150% da intensidade máxima estimulação para ativar a TA, a fim de induzir a ativação contrátil máxima (P 0). Máxima contrações tetânicas pode ser realizada repetidamente e expresso em percentagem de P 0, fornecendo um índice de fadiga em qualquer ponto desejado no tempo. </li></ol> 3. In vivo ressonância magnética e / ou espectroscopia de músculos esqueléticos de roedores. Todos os MRI e MRS é executada em um BioSpin Bruker (Billerica, MA) 7.0 Tesla sistema MR equipado com um gradiente de inserir 12 cm (660 mT / m máximo gradiente, 4570 T / m / s taxa de variação máxima) rodando software Paravision 5.0. <ol><li> O animal é anestesiado com isoflurano vaporizado, como descrito acima no ponto 1.1. Um sistema de monitoramento MR-compatível pequenos animais e gating (SA Instruments, Inc.) é usado para monitorar a taxa de respiração e temperatura corporal. Temperatura do corpo do mouse é mantida a 36-37 ° C usando um circulador de água morna. Um porta-custom-made é usado para posicionar o mouse na posição supina com as duas pernas paralelas ao furo do ímã do joelho ao pé. A quatro canais bobina de superfície receber somente é colocado dentro de um 1 º semestre de 72 milímetros linear ressonador. A bobina ressonador é sintonizado e combinados para a amostra. </li><li> RM: Depois de localizadores, os exames são realizados seguindo MR: T1-weighted com realce aquisição rápida de relaxamento (RARE) com os seguintes parâmetros: TE = 9,52 ms, TR = 1800, comprimento do comboio echo = 4, no plano de resolução 100x100 mM e espessura de corte = 750 mM. Dual-echo PD/T2 RARE: TE = 19.0/57.1 ms, TR = 5000 ms, echo comprimento do comboio = 4, no plano mícrons de resolução 100x100, e espessura de corte = 750 mM. Spin-echo (SE) tensor de difusão de dados de imagem a partir de 12 não-colinear direções: b-valor = 350 s / mm -2, TE = 26 ms, TR = 4.500 ms, no plano de resolução 150x150 micrômetros, espessura de corte = 750 mM . Multi-slice multi-echo (MPME) T2 mapeamento de dados paramétricos utilizando TEs 16 = 11,4 ms para 182,5 ms com ΔTE = espessura 11,4 ms, TR = 10000 ms, resolução de 150x150 no plano-M, e fatia = 750 mM. </li><li> Processamento de imagem: a reconstrução e difusão tensor tractography é realizada utilizando TrackVis (Center for Biomedical Martinos imagem; Massachusetts General Hospital, Boston, MA) para criar difusividade média (MD), anisotropia fracionada (FA) imagens, bem como mapas tractography. Mapeamento T2 é realizada utilizando software personalizado escrito em MAT<html> LAB (The Mathworks, Natick, MA), usando não-linear de mínimos quadrados para ajustar os dados medidos em cada pixel para a equação canônica de sinal T2. Regiões de interesse medições são realizadas para avaliar os valores dos parâmetros dentro do TA. </li><li> Espectroscopia 1H: shimming automatizada é realizada em um x 1 x 1 4 3 mm voxel no TA. Um ponto-resolved spectroscopy (PRESS) seqüência de pulsos (TR / TE = 2000/18 ms) é usado para adquirir espectros do voxel mesmo com 1024 médias. Aquisição de dados é de 34 minutos em cada perna. Dados espectrais são processados ​​usando o pacote de 16 LCModel. 31P espectroscopia: Uma dupla afinada bobina de superfície (1H, 31P) é usado para executar não localizada (usando um experimento de pulso único) ou espectroscopia localizada usando a imagem selecionada in vivo espectroscopia (ISIS) seqüência de pulsos. </li></ol> 4. Colheita e armazenamento de músculos. TAs são colhidas depois, no final dos experimentos, pesado, snap congelados em nitrogênio líquido e armazenadas a -80 ° C. Isto pode ser feito em qualquer ponto do tempo após a experimentos in vivo. Músculos são colhidas imediatamente após a experimentos in situ, já que este é um procedimento terminal. Detalhada para estudos morfológicos, o animal é fixado com paraformaldeído 4% por meio de perfusão através do ventrículo esquerdo. 5. Resultados representativos. A Figura 3 mostra dados representativos de um rato no no aparelho O vivo em aparelhos vivo é usado para obter torque máximo gerado pelos músculos dorsiflexor;. Também é usado para induzir a lesão a estes mesmos músculos. Devido à relação comprimento-tensão do músculo, torque isométrica máxima normalmente ocorre quando a articulação do tornozelo é posicionado em aproximadamente 20 ° de flexão plantar (com o pé posicionado ortogonais à tíbia considerada 0 °). Depois de torque isométrico máximo é obtido, o pé pode ser colocado em qualquer posição para iniciar o protocolo de lesão. A Figura 3 representa um protocolo de lesão de 30 repetições com um arco de movimento de 0 ° - 70 °. Observe o constante declínio no torque gerado a partir da fase isométrica (seta cheia) e fase de alongamento (seta aberta) durante a contração induzida pelo protocolo de lesão. Torque é registrado em unidades de Nmm, mas o valor absoluto depende do tamanho do animal e sua condição (por exemplo, músculo lesionado, o músculo fatigado, ou músculo falta de uma determinada proteína, devido à recombinação homóloga). A Figura 4 mostra dados representativos de um rato no aparelho em situ. Nosso aparato em situ não envolve contrações alongamento, mas sim, permite-nos isolar, alinhar corretamente, e medir a tensão máxima produzida por um músculo individual em um comprimento conhecido. A Figura 4 mostra a perda gradual da força que ocorre durante um teste de fadiga no músculo tibial anterior de um rato. Neste exemplo em particular, as contrações titanic foram realizadas uma vez por segundo durante 5 minutos. Tensão (força) é normalmente registrado em Newtons (ou gramas), mas como torque, o valor absoluto depende do tamanho e da condição do animal. Porque o peso muscular é obtido imediatamente após este procedimento, a força pode ser normalizada (chamados de &quot;força específica&quot;) a área seccional muscular. A Figura 5 mostra dados representativos de imagem in vivo de um rato, como T1 e T2 Parametric Mapping (A), tractography 3D a partir de imagens de tensor de difusão (B), espectroscopia 1 H (C), e 31 de espectroscopia P. Detalhes são fornecidos na legenda da figura. <img src="/files/ftp_upload/2782/2782fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1: em aparelhos vivo .* Para produzir a lesão, a tíbia está estabilizada e os pés ligados a uma placa de motor. O dorsiflexores do tornozelo são estimulados através do nervo fibular, enquanto a platina força o pé em flexão plantar (seta pontilhada). * Lovering &amp; De Deyne, Biomecânica J 2005, usada com permissão. <img src="/files/ftp_upload/2782/2782fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2: Em aparelho situ A célula de carga é montado em um micromanipulador para que o TA pode ser ajustado para comprimento de repouso e alinhados corretamente no X, Y e Z. O tendão distal do TA está ligado à célula de carga e contrações musculares são induzidas a única comprimentos musculares diferentes, a fim de determinar L 0. A contração tetânica máxima é obtida para determinar a activação contrátil máxima (P 0). Tensão tetânica máxima pode ser realizada repetidamente e expresso em percentagem de P 0, fornecendo um índice de fadiga em um ponto desejado no tempo. 782/2782fig3.jpg &quot;alt =&quot; Figura 3 &quot;/&gt; Figura 3: Torque de dados em aparelhos vivo gravações Representante traço de torque de alongamento contrações no rato. Neste exemplo em particular, os músculos foram estimulados por 200 milissegundos para induzir uma contração isométrica máxima (seta cheia) antes de alongamento (seta aberta) por a platina através de um arco de 70 ° de movimento em uma velocidade angular de 900 ° / s. <img src="/files/ftp_upload/2782/2782fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4: Tensão de dados a partir de dados in situ Representante aparelho mostrando o declínio da tensão tetânica isométrica máxima durante a estimulação repetida do músculo tibial anterior (TA) em um rato. Neste exemplo, o TA foi isolado, ajustado ao comprimento ótimo (L 0), e então estimulados com uma contração tetânica 200 ms uma vez a cada segundo durante 5 minutos. <img src="/files/ftp_upload/2782/2782fig5.jpg" alt="Figura 5" /> Figura 5: in vivo de imagem A: As imagens mostram transversal (axial) seções de T1 e T2 mapeamento paramétrico do músculo tibial anterior (TA). A caixa pontilhada vermelha circunda o TA para mostrar maior aumento em T2 os feridos (lado esquerdo) versus (lado direito) uninjured B:.. Tractography 3D Representante do tensor de difusão de imagem (DTI) C: O espectro de 1 H de um TA do mouse mostra várias ressonâncias lipídica detectável; diferenciação entre intramiocelular (IMCL) e lipídios extramyocellular (EMCL) picos é obtida através deste método D: O espectro de 31 P MR do TA ratos mostra fosfocreatina (PCr), fosfato inorgânico (Pi), e os três. ressonâncias (α, β, γ) da adenosina 5&#39;-trifosfato (ATP).

<ol>
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Não há conflitos de interesse declarados.

&quot;A lesão muscular&quot; foi definido e medido de várias maneiras. Dano estrutural é evidente em achados histológicos 6,9, mas um problema com muitos dos marcadores biológicos utilizados para avaliar lesão muscular, incluindo aqueles usados ​​em estudos com animais, é que eles normalmente não se correlacionam com a perda de força. Lesão muscular é geralmente definido dentro do contexto do ensaio utilizado para examiná-lo e não encontrar alguém pode explicar as alterações da contratilid...

(Todo o equipamento é o mesmo para camundongos e ratos, exceto para a platina) <ul><li> Valor BUD Linha gabinete (Newark, 06M4718) </li><li> Multifunções l / O USB-6221M (National Instruments, 779808-01) </li><li> Controlador de motor de passo (Newark, 16M4189) </li><li> Motor de passo (Newark, 16M4198) </li><li> Amplificador Strain Gauge (Honeywell, Sensotec, DV-05) </li><li> Torque Sensor (Honeywell, QWLC-8M) </li><li> Placa de pé e um dispositivo de estabilização (custom made, patente pendente) </li></ul>

an in vivo rodent model of contraction-induced injury and non-invasive monitoring of recovery

Tensões musculares são uma das queixas mais comuns tratados por médicos. A lesão muscular é tipicamente diagnosticada a partir do histórico do paciente e exame físico sozinho, porém a apresentação clínica pode variar muito, dependendo da extensão da lesão, a tolerância do paciente a dor, etc Em pacientes com lesão muscular ou doença muscular, a avaliação de lesão muscular é normalmente limitada a sinais clínicos, tais como a ternura, força, amplitude de movimento e, mais recentemente estudos, de imagem. Marcadores biológicos, tais como níveis séricos de creatina quinase, são normalmente elevados com lesão muscular, mas seus níveis nem sempre se correlacionam com a perda de produção de força. Isto é mesmo verdade dos achados histológicos de animais, que fornecem uma &quot;medida direta&quot; de danos, mas não conta por todas as perdas de função. Alguns argumentaram que a medida mais abrangente da saúde geral do músculo da força contrátil. Porque lesão muscular é um evento aleatório que ocorre sob uma variedade de condições biomecânicas, é difícil de estudar. Aqui, descrevemos um modelo animal in vivo para medir torque e produzir uma lesão muscular confiável. Descrevemos também o nosso modelo de medição de força de um músculo isolado in situ. Além disso, descrevemos o nosso procedimento de pequenos animais de ressonância magnética.

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An in vivo Rodent Model of Contraction-induced Injury and Non-invasive Monitoring of Recovery

Um<em&gt; In vivo</em&gt; Modelo animal de lesão é descrita. O método aproveita a posição subcutânea do nervo fibular. Tempo, velocidade da ativação muscular, e arco de movimento são todos os pré-determinada e sincronizados usando software comercial. Alterações pós-lesão são monitorados<em&gt; In vivo</em&gt; Usando RM / espectroscopia.

Um In vivo Modelo de Contração de roedores induzida por lesões e não-invasivos acompanhamento da recuperação

Muscle strains are one of the most  common complaints treated by physicians. A muscle injury is typically diagnosed from the patient history and  physical ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

An in vivo Rodent Model of Contraction-induced Injury and Non-invasive Monitoring of Recovery

13.7K visualizações.  University of Maryland School of Medicine. Um In vivo Modelo animal de lesão é descrita. O método aproveita a posição subcutânea do nervo fibular. Tempo, velocidade da ativação muscular, e arco de movimento são todos os pré-determinada e sincronizados usando software comercial. Alterações pós-lesão são monitorados In vivo Usando RM / espectroscopia.

Vídeo: An in vivo Rodent Model of Contraction-induced Injury and Non-invasive Monitoring of Recovery

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.

Não-invasivo de medição óptica do metabolismo cerebral e Hemodinâmica em Lactentes

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

Medicina

Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of cardiovascular disease. Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. Percent capillary recruitment is assessed by dividing the increase in capillary density induced by postocclusive reactive hyperemia (postocclusive reactive hyperemia capillary density minus baseline capillary density), by the maximal capillary density (observed during passive venous occlusion). Percent perfused capillaries represents the proportion of all capillaries present that are perfused (functionally active), and is calculated by dividing postocclusive reactive hyperemia capillary density by the maximal capillary density. Both percent capillary recruitment and percent perfused capillaries reflect the number of functional capillaries. The forearm blood flow (FBF) technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function: The ratio FBFmax/FBFbase is computed as an estimate of vasodilation, by dividing the mean of the four FBFmax values by the mean of the four FBFbase values. Forearm vascular resistance at maximal vasodilation (FVRmax) is calculated as the mean arterial pressure (MAP) divided by FBFmax. Both the capillaroscopy and forearm techniques are readily acceptable to patients and can be learned quickly.
The microvascular and endothelial function measures obtained using the methodologies described in this paper may have future utility in clinical patient cardiovascular risk-reduction strategies. As we have published reports demonstrating that microvascular and endothelial dysfunction are found in initial stages of hypertension including prehypertension, microvascular and endothelial function measures may eventually aid in early identification, risk-stratification and prevention of end-stage vascular pathology, with its potentially fatal consequences.

Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. The forearm blood flow technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function.

Avaliação não invasiva da função microvascular e endotelial

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of ...

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

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

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

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

Transplante para a câmara anterior do olho para longitudinal, não-invasivo<em&gt; Em vivo</em&gt; Imaging com uma única célula de resolução em tempo real

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

Ischemia-reperfusion Model of Acute Kidney Injury and Post Injury Fibrosis in Mice

Ischemia-reperfusion induced acute kidney injury (IR-AKI) is widely used as a model of AKI in mice, but results are often quite variable with high, often unreported mortality rates that may confound analyses. Bilateral renal pedicle clamping is commonly used to induce IR-AKI, but differences between effective clamp pressures and/or renal responses to ischemia between kidneys often lead to more variable results. In addition, shorter clamp times are known to induce more variable tubular injury, and while mice undergoing bilateral injury with longer clamp times develop more consistent tubular injury, they often die within the first 3 days after injury due to severe renal insufficiency. To improve post-injury survival and obtain more consistent and predictable results, we have developed two models of unilateral ischemia-reperfusion injury followed by contralateral nephrectomy. Both surgeries are performed using a dorsal approach, reducing surgical stress resulting from ventral laparotomy, commonly used for mouse IR-AKI surgeries. For induction of moderate injury BALB/c mice undergo unilateral clamping of the renal pedicle for 26 min and also undergo simultaneous contralateral nephrectomy. Using this approach, 50-60% of mice develop moderate AKI 24 hr after injury but 90-100% of mice survive. To induce more severe AKI, BALB/c mice undergo renal pedicle clamping for 30 min followed by contralateral nephrectomy 8 days after injury. This allows functional assessment of renal recovery after injury with 90-100% survival. Early post-injury tubular damage as well as post injury fibrosis are highly consistent using this model.

We describe models of moderate and severe ischemia-reperfusion-induced kidney injury in which the mice undergo unilateral renal pedicle clamping followed by simultaneous or delayed contralateral nephrectomy, respectively. These models consistently give rise to renal dysfunction and post-injury fibrosis, but injury severity and survival are dependent on mouse background, age and surgical equipment.

Isquemia-reperfusão modelo de lesão renal aguda e Pós Lesão fibrose em camundongos

Ischemia-reperfusion induced acute kidney injury (IR-AKI) is widely used as a model of AKI in mice, but results are often quite variable with high, often ...

An Alkali-burn Injury Model of Corneal Neovascularization in the Mouse

Under normal conditions, the cornea is avascular, and this transparency is essential for maintaining good visual acuity. Neovascularization (NV) of the cornea, which can be caused by trauma, keratoplasty or infectious disease, breaks down the so called &lsquo;angiogenic privilege' of the cornea and forms the basis of multiple visual pathologies that may even lead to blindness. Although there are several treatment options available, the fundamental medical need presented by corneal neovascular pathologies remains unmet. In order to develop safe, effective, and targeted therapies, a reliable model of corneal NV and pharmacological intervention is required. Here, we describe an alkali-burn injury corneal neovascularization model in the mouse. This protocol provides a method for the application of a controlled alkali-burn injury to the cornea, administration of a pharmacological compound of interest, and visualization of the result. This method could prove instrumental for studying the mechanisms and opportunities for intervention in corneal NV and other neovascular disorders.

Neovascularization (NV) of the cornea can complicate multiple visual pathologies. Utilizing a controlled, alkali-burn injury model, a quantifiable level of corneal NV can be produced for mechanistic study of corneal NV and evaluation of potential therapies for neovascular disorders.

Um ferimento Modelo Alkali queima de córnea neovascularização no Rato

Under normal conditions, the cornea is avascular, and this transparency is essential for maintaining good visual acuity. Neovascularization (NV) of the ...

Murine Model for Non-invasive Imaging to Detect and Monitor Ovarian Cancer Recurrence

Epithelial ovarian cancer is the most lethal gynecologic malignancy in the United States. Although patients initially respond to the current standard of care consisting of surgical debulking and combination chemotherapy consisting of platinum and taxane compounds, almost 90% of patients recur within a few years. In these patients the development of chemoresistant disease limits the efficacy of currently available chemotherapy agents and therefore contributes to the high mortality. To discover novel therapy options that can target recurrent disease, appropriate animal models that closely mimic the clinical profile of patients with recurrent ovarian cancer are required. The challenge in monitoring intra-peritoneal (i.p.) disease limits the use of i.p. models and thus most xenografts are established subcutaneously. We have developed a sensitive optical imaging platform that allows the detection and anatomical location of i.p. tumor mass. The platform includes the use of optical reporters that extend from the visible light range to near infrared, which in combination with 2-dimensional X-ray co-registration can provide anatomical location of molecular signals. Detection is significantly improved by the use of a rotation system that drives the animal to multiple angular positions for 360 degree imaging, allowing the identification of tumors that are not visible in single orientation. This platform provides a unique model to non-invasively monitor tumor growth and evaluate the efficacy of new therapies for the prevention or treatment of recurrent ovarian cancer.

We describe a non-invasive animal imaging platform that allows the detection, quantification, and monitoring of ovarian cancer growth and recurrence. This intra-peritoneal xenograft model mimics the clinical profile of patients with ovarian cancer.

Modelo murino de imagem não invasivo para detectar e monitorar o cancro do ovário Recorrência

Epithelial ovarian cancer is the most lethal gynecologic malignancy in the United States. Although patients initially respond to the current standard of ...

Use of Ultra-high Field MRI in Small Rodent Models of Polycystic Kidney Disease for In Vivo Phenotyping and Drug Monitoring

Several in vivo pre-clinical studies in Polycystic Kidney Disease (PKD) utilize orthologous rodent models to identify and study the genetic and molecular mechanisms responsible for the disease, and are very convenient for rapid drug screening and testing of promising therapies. A limiting factor in these studies is often the lack of efficient non-invasive methods for sequentially analyzing the anatomical and functional changes in the kidney. Magnetic resonance imaging (MRI) is the current gold standard imaging technique to follow autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) patients, providing excellent soft tissue contrast and anatomic detail and allowing Total Kidney Volume (TKV) measurements.A major advantage of MRI in rodent models of PKD is the possibility for in vivo imaging allowing for longitudinal studies that use the same animal and therefore reducing the total number of animals required. In this manuscript, we will focus on using Ultra-high field (UHF) MRI to non-invasively acquire in vivo images of rodent models for PKD. The main goal of this work is to introduce the use of MRI as a tool for in vivo phenotypical characterization and drug monitoring in rodent models for PKD.

Use of Ultra-high Field MRI in Small Rodent Models of Polycystic Kidney Disease for In Vivo Phenotyping and Drug Monitoring

The use of ultra-high field MRI as a non-invasive way to obtain phenotypic information of rodent models for polycystic kidney disease and to monitor interventions is described. Compared with the traditional histological approach, MRI images can be acquired in vivo, allowing for longitudinal follow-up.

Uso de ultra-alta MRI campo em pequeno roedor modelos de doença renal policística para<em&gt; In Vivo</em&gt; Fenotipagem and Drug Monitoring

Several in vivo pre-clinical studies in Polycystic Kidney Disease (PKD) utilize orthologous rodent models to identify and study the genetic and molecular ...

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.

Depleção de células do rato de xenoenxertos de tumor humano Melhora Significativamente Análise Downstream de células alvo

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 ...

Non-invasive Assessments of Subjective and Objective Recovery Characteristics Following an Exhaustive Jump Protocol

Fast recovery after strenuous exercise is important in sports and is often studied via cryotherapy applications. Cryotherapy has a significant vasoconstrictive effect, which seems to be the leading factor in its effectiveness. The resulting enhanced recovery can be measured by using both objective and subjective parameters. Two commonly measured subjective characteristics of recovery are delayed-onset muscle soreness (DOMS) and ratings of perceived exertion (RPE). Two important objective recovery characteristics are countermovement jump (CMJ) performance and peak power output (PPO). Here, we provide a detailed protocol to induce muscular exhaustion of the frontal thighs with a self-paced, 3 x 30 countermovement jump protocol (30-s rest between each set). This randomized controlled trial protocol explains how to perform local cryotherapy cuff application (+ 8 &#176;C for 20 min) and thermoneutral cuff application (+ 32 &#176;C for 20 min) on both thighs as two possible post-exercise recovery modalities. Finally, we provide a non-invasive protocol to measure the effects of these two recovery modalities on subjective (i.e., DOMS of both frontal thighs and RPE) and objective recovery (i.e., CMJ and PPO) characteristics 24, 48, and 72 h post-application. The advantage of this method is that it provides a tool for researchers or coaches to induce muscular exhaustion, without using any expensive devices; to implement local cooling strategies; and to measure both subjective and objective recovery, without using invasive methods. Limitations of this protocol are that the 30 s rest period between sets is very short, and the cardiovascular demand is very high. Future studies may find the assessment of maximum voluntary contractions to be a more sensitive assessment of muscular exhaustion compared to CMJs.

This protocol describes the procedure for non-invasive recovery assessments during a 72 h recovery period. This protocol induces muscular exhaustion of the frontal thighs using countermovement jumps and uses either local cold-cuff or thermoneutral-cuff application as a recovery modality.

Avaliações não-invasivas de características subjetivas e objetivas de recuperação após um protocolo de salto exaustivo

Fast recovery after strenuous exercise is important in sports and is often studied via cryotherapy applications. Cryotherapy has a significant ...

Non-invasive Assessment of Dorsiflexor Muscle Function in Mice

Assessment of skeletal muscle contractile function is an important measurement for both clinical and research purposes. Numerous conditions can negatively affect skeletal muscle. This can result in a loss of muscle mass (atrophy) and/or loss of muscle quality (reduced force per unit of muscle mass), both of which are prevalent in chronic disease, muscle-specific disease, immobilization, and aging (sarcopenia). Skeletal muscle function in animals can be evaluated by a range of different tests. All tests have limitations related to the physiological testing environment, and the selection of a specific test often depends on the nature of the experiments. Here, we describe an in vivo, non-invasive technique involving a helpful and easy assessment of force frequency-curve (FFC) in mice that can be performed on the same animal over time. This permits monitoring of disease progression and/or efficacy&#160;of a potential therapeutic treatment.

Measurement of rodent skeletal muscle contractile function is a useful tool that can be used to track disease progression as well as efficacy of therapeutic intervention. We describe here the non-invasive, in vivo assessment of the dorsiflexor muscles that can be repeated over time in the same mouse.

Avaliação não-invasiva da função de músculos levantadores em ratos

Assessment of skeletal muscle contractile function is an important measurement for both clinical and research purposes. Numerous conditions can negatively ...