Name: induction and micro-ct imaging of cerebral cavernous malformations in mouse model
Uploaded: 2017-09-04T15:00:00
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Die Autoren erkennen die Einrichtungen und die wissenschaftliche und technische Unterstützung Sydney Mikroskopie &amp; Mikroanalyse Research Facility (AMMRF) und das australische Zentrum für Mikroskopie und Mikroanalyse (ACMM) an der University of Sydney. Diese Studien wurden unterstützt von Australian National Health und Medical Research Council (NHMRC) Projekt zu gewähren, 161558 und APP1124011 (XZ).

alle Tierethik und Protokolle wurden von The Sydney lokale Gesundheit Bezirk Animal Welfare Committee und institutionellen Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) der medizinischen Universität Tianjin genehmigt. Alle Experimente wurden nach den Richtlinien/Verordnungen der Hundertjahrfeier Institute, University of Sydney und Tianjin Medical University 1. Induktion von zerebralen höhlenartigen Fehlbildungen in Mausmodellen <ol><li>Kreuz Cdh5-CreErt2; Ccm2 fl/fl Mäus...

<ol>
	<li>Fischer, A., Zalvide, J., Faurobert, E., Albiges-Rizo, C., Tournier-Lasserve, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+cavernous+malformations:+from+CCM+genes+to+endothelial+cell+homeostasis.">Cerebral cavernous malformations: from CCM genes to endothelial cell homeostasis.</a> Trends Mol Med. 19 (5), 302-308 (2013).</li><li>Liquori, C. 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=Mutations+in+a+gene+encoding+a+novel+protein+containing+a+phosphotyrosine-binding+domain+cause+type+2+cerebral+cavernous+malformations.">Mutations in a gene encoding a novel protein containing a phosphotyrosine-binding domain cause type 2 cerebral cavernous malformations.</a> Am J Hum Genet. 73 (6), 1459-1464 (2003).</li><li>Laberge-le Couteulx, 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=Truncating+mutations+in+CCM1,+encoding+KRIT1,+cause+hereditary+cavernous+angiomas.">Truncating mutations in CCM1, encoding KRIT1, cause hereditary cavernous angiomas.</a> Nat Genet. 23 (2), 189-193 (1999).</li><li>Sahoo, T., 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=Mutations+in+the+gene+encoding+KRIT1,+a+Krev-1/rap1a+binding+protein,+cause+cerebral+cavernous+malformations+(CCM1).">Mutations in the gene encoding KRIT1, a Krev-1/rap1a binding protein, cause cerebral cavernous malformations (CCM1).</a> Hum Mol Genet. 8 (12), 2325-2333 (1999).</li><li>Denier, 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=Mutations+within+the+MGC4607+gene+cause+cerebral+cavernous+malformations.">Mutations within the MGC4607 gene cause cerebral cavernous malformations.</a> Am J Hum Genet. 74 (2), 326-337 (2004).</li><li>Bergametti, 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=Mutations+within+the+programmed+cell+death+10+gene+cause+cerebral+cavernous+malformations.">Mutations within the programmed cell death 10 gene cause cerebral cavernous malformations.</a> Am J Hum Genet. 76 (1), 42-51 (2005).</li><li>McDonald, D. 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+novel+mouse+model+of+cerebral+cavernous+malformations+based+on+the+two-hit+mutation+hypothesis+recapitulates+the+human+disease.">A novel mouse model of cerebral cavernous malformations based on the two-hit mutation hypothesis recapitulates the human disease.</a> Hum Mol Genet. 20 (2), 211-222 (2011).</li><li>Boulday, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+timing+of+CCM2+loss+influences+cerebral+cavernous+malformations+in+mice.">Developmental timing of CCM2 loss influences cerebral cavernous malformations in mice.</a> J Exp Med. 208 (9), 1835-1847 (2011).</li><li>Chan, A. 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=Mutations+in+2+distinct+genetic+pathways+result+in+cerebral+cavernous+malformations+in+mice.">Mutations in 2 distinct genetic pathways result in cerebral cavernous malformations in mice.</a> J Clin Invest. 121 (5), 1871-1881 (2011).</li><li>Zheng, X., 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+cavernous+malformations+arise+independent+of+the+heart+of+glass+receptor.">Cerebral cavernous malformations arise independent of the heart of glass receptor.</a> Stroke. 45 (5), 1505-1509 (2014).</li><li>McDonald, D. 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=Fasudil+decreases+lesion+burden+in+a+murine+model+of+cerebral+cavernous+malformation+disease.">Fasudil decreases lesion burden in a murine model of cerebral cavernous malformation disease.</a> Stroke. 43 (2), 571-574 (2012).</li><li>Maddaluno, 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=EndMT+contributes+to+the+onset+and+progression+of+cerebral+cavernous+malformations.">EndMT contributes to the onset and progression of cerebral cavernous malformations.</a> Nature. 498 (7455), 492-496 (2013).</li><li>Gibson, C. 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=Strategy+for+identifying+repurposed+drugs+for+the+treatment+of+cerebral+cavernous+malformation.">Strategy for identifying repurposed drugs for the treatment of cerebral cavernous malformation.</a> Circulation. 131 (3), 289-299 (2015).</li><li>Choi, J. P., 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=Micro-CT+Imaging+Reveals+Mekk3+Heterozygosity+Prevents+Cerebral+Cavernous+Malformations+in+Ccm2-Deficient+Mice.">Micro-CT Imaging Reveals Mekk3 Heterozygosity Prevents Cerebral Cavernous Malformations in Ccm2-Deficient Mice.</a> PLoS One. 11 (8), 0160833 (2016).</li><li>Zhou, Z., 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+cavernous+malformations+arise+from+endothelial+gain+of+MEKK3-KLF2/4+signalling.">Cerebral cavernous malformations arise from endothelial gain of MEKK3-KLF2/4 signalling.</a> Nature. 532 (7597), 122-126 (2016).</li><li>Metscher, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroCT+for+comparative+morphology:+simple+staining+methods+allow+high-contrast+3D+imaging+of+diverse+non-mineralized+animal+tissues.">MicroCT for comparative morphology: simple staining methods allow high-contrast 3D imaging of diverse non-mineralized animal tissues.</a> BMC Physiol. 9, 11 (2009).</li><li>Johnson, J. T., 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=Virtual+histology+of+transgenic+mouse+embryos+for+high-throughput+phenotyping.">Virtual histology of transgenic mouse embryos for high-throughput phenotyping.</a> PLoS Genet. 2 (4), 61 (2006).</li><li>Anderson, R., Maga, 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=A+Novel+Procedure+for+Rapid+Imaging+of+Adult+Mouse+Brains+with+MicroCT+Using+Iodine-Based+Contrast.">A Novel Procedure for Rapid Imaging of Adult Mouse Brains with MicroCT Using Iodine-Based Contrast.</a> PLoS One. 10 (11), 0142974 (2015).</li><li>Zheng, X., 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=Dynamic+regulation+of+the+cerebral+cavernous+malformation+pathway+controls+vascular+stability+and+growth.">Dynamic regulation of the cerebral cavernous malformation pathway controls vascular stability and growth.</a> Dev Cell. 23 (2), 342-355 (2012).</li></ol>

CCM ist eine gemeinsame vaskulären Fehlbildung, die bis zu 0,5 % von Einzelpersonen1betrifft. CCM kann in sporadischen oder familiäre Form auftreten. Die Prognose der Patienten ist oft unklar, da CCM Läsionen unerwartet Bruch können, Schlaganfall und anderen neurologischen Folgen verursachen. Derzeit ist die einzige Behandlungsmöglichkeit Läsionen, chirurgisch zu entfernen, die mit hohem Risiko einhergehen.
Menschlichen CCM Bedingungen haben vor kurzem reproduzier...

CCM sind dünn eingemauert, Gefäßmissbildungen im Gehirn mit Prävalenz von bis zu 0,5 % in der menschlichen Bevölkerung1geweitet. CCM kann als dominante Erkrankung aufgrund von Verlust der Funktion Mutationen in einem der drei Gene vererbt werden: CCM1 (aka Krit1), CCM2und CCM3 (auch genannt PDCD10)2,3,4 ,5,6. Diese Gene sind in einer einzigen komplexen Signalisierung.
Verschiedene Modelle wurden entwickelt, Modell CCM Krankheiten und die nachgeschalteten Bahnen CCM Gene zu verstehen, die verantwortlich sind für CCM7,8,9,10. Das robusteste Modell ist, bedingt eine der Ccm -Gene mit Tamoxifen-induzierbaren Cdh5-CreERT2 auf P1 in neugeborenen Welpen8,10löschen. Diese Welpen CCM Läsionen im Gehirn von P6 weiter zu entwickeln und werden voraussichtlich ein ideales Modell für prä-klinischen Studien auf der Suche nach Mechanismen und therapeutische Wirkstoffe bei der Behandlung von Krankheiten CCM.
CCM Läsion Belastung im Gehirn der Maus wurde in erster Linie durch Histologie-basierte Methoden, ein Konzept, das sehr zeitaufwändig ist gemessen und je nach Prüfer bias10,11,12. MRT-basierte Methoden wurden zur CCM Läsion Belastung in der erwachsenen Maus Modell9,13zu bewerten. Eine hoch spezialisierte kleine Tier MRI-Instrument und lange Scan-Zeit von mehreren Stunden, über Nacht ist jedoch erforderlich, eine zufrieden stellende Lösung zur Identifizierung von CCM Läsionen zu erreichen. Auch, ob MRI verwendet werden kann, um CCM Läsionen bei neugeborenen Mäusen zu erkennen nicht gemeldet und Auflösung kann Empfindlichkeit einschränken.
Vor kurzem haben wir eine Mikro-CT-Technik, um Bild und analysieren CCM Läsion14,15. Dieser hochauflösenden, Zeit- und kosteneffektive Methode verstärkt drastisch den Wert des Modells CCM Krankheit in mechanistischen und therapeutische Studien. Kontrast steigernde, ganze Berg Färbung Methoden wurden für die Mikro-CT-Bildgebung der Weichteile und Maus Embryonen16,17verwendet. Haben wir früher eine Osmium-basierte Färbung um Kontrast für die Mikro-CT-Bildgebung CCM Läsionen im Gehirn14zu erhöhen. In diesem Papier wir haben einen weniger toxisch, nicht-destruktiv, und kostengünstige Reagens ein Jod Basis Lugolsche Lösung, um Kontrast für die Mikro-CT-Bildgebung zu verbessern. Jod kann im gesamten Gehirn diffundieren und hat eine hohe Affinität für Blut18.
Das ausführliche Protokoll wird hier für die Induktion von CCM Läsionen in einem Neugeborenen Maus-Modell zusammen mit der Bildgebung und Analyse von CCM Läsionen mit einem Kontrast-basierten Mikro-CT dargestellt. Diese Mikro-CT basierte Methode liefert quantitative globale Messung von CCM Läsion Volumen, genau die Anzahl und die 3-d-Position der CCM Läsionen im Gehirn Maus identifiziert und reduziert die Kosten und Zeit erforderlich, um Phänotyp dieser Tiere.

<table >
	
		
		
		
		
	
	<tbody>
		<tr >
			<td >4-hydroxy tamoxifen</td>
			<td >Sigma-Aldrich</td>
			<td >H6278</td>
			<td >To activate Cdh5-CreErt2</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Corn oil</td>
			<td >Sigma-Aldrich</td>
			<td >C8267-500ML</td>
			<td >To dilute 4-hydroxy tamoxifen</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Stereomicroscope</td>
			<td >Leica</td>
			<td >M205FA</td>
			<td >To take macroscopic images</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Lugol&#39;s Iodine solution</td>
			<td >Sigma-Aldrich</td>
			<td >L6146</td>
			<td >To stain samples for contrast micro-CT</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Plastic paraffin film</td>
			<td >Parafilm</td>
			<td >PM992</td>
			<td >To package samples</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Micro-CT</td>
			<td >Xradia</td>
			<td >MicroXCT-400</td>
			<td >Micro-CT</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >3D rendering software</td>
			<td >FEI Visualization Science group</td>
			<td >Avizo 3D image processing software</td>
			<td >To analyse micro-CT scans</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

induction and micro-ct imaging of cerebral cavernous malformations in mouse model

Mutationen in den CCM1 (aka KRIT1), CCM2, oder CCM3 (aka PDCD10) gen zerebralen höhlenartigen Fehlbildung (CCM) beim Menschen verursachen. Maus-Modellen der CCM Krankheit wurden durch Tamoxifen induziert Löschung von Ccm -Genen in postnatale Tiere eingerichtet. Diese Mausmodelle bieten wertvolle Werkzeuge zur Untersuchung von molekularen Mechanismen und therapeutische Ansätze für CCM-Krankheit. Eine genaue und quantitative Methode zur Bewertung der Läsion Belastung und Progression ist wichtig, den vollen Nutzen aus diesen Tiermodellen nutzbar zu machen. Hier zeigen wir die Induktion von CCM Krankheit in einem Maus-Modell und die Verwendung der Kontrast verbessert Röntgen Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) Methode zur Maßnahme CCM Läsion Belastung in Mäusegehirnen. Postnatale Tag 1 (P1) haben wir 4-Hydroxytamoxifen (4HT) um Kre Rekombinase Aktivität aus der Cdh5-CreErt2 Transgen, das Floxed Allel des Ccm2Spalten zu aktivieren. CCM-Läsionen im Gehirn der Maus wurden bei P8 analysiert. Für Mikro-CT wurde Jod Basis Lugolsche Lösung verwendet, um Kontrast im Gehirngewebe zu verbessern. Wir haben die Scan-Parameter optimiert und verwendet eine Voxel-Dimension von 9,5 µm führen zu eine minimale Strukturgröße von etwa 25 µm. Diese Auflösung ist ausreichend, um CCM Läsion Volumen und Anzahl weltweit und genau zu messen, und bieten qualitativ hochwertige 3D Mapping CCM Läsionen im Gehirn der Maus. Diese Methode erhöht den Wert der etablierten Mausmodelle zur Untersuchung der molekularen Grundlagen und mögliche Therapien für CCM und zerebrovaskulären Erkrankungen.

Eine einmalige Injektion von 4HT im P1 reichte aus, um CCM Läsionen im Kleinhirn zu induzieren. Lugol Jod kontrastiert Mikro-CT ausreichend CCM Läsionen erkannt und konnte sein Volumen und seine Nummer zu quantifizieren. Nutzen die optimierte Mikro-CT, abgebildet wir CCM Läsionen in der Hindbrains von Ccm2iECKO Mäusen. Gescannte Röntgenbilder wurden rekonstruiert, um 3-d-Bilder des Mausgehirns,, die Visualisierung der gesamten Läsionen im Gehirn Parenchym in ver...

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

Dieses Protokoll zeigt die Induktion der zerebralen höhlenartigen Fehlbildung Krankheit in einem Mausmodell und Verwendungen Kontrast verstärkt Mikro-Computertomographie um Läsion Belastung zu messen. Diese Methode steigert den Wert der etablierten Mausmodelle, die molekularen Grundlagen und mögliche Therapien für zerebrale höhlenartigen Missbildungen und anderen zerebrovaskulären Krankheiten zu studieren.

Induktion und Mikro-CT-Bildgebung des zerebralen höhlenartigen Fehlbildungen im Mausmodell

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 ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Mouse Model of Middle Cerebral Artery Occlusion

Mouse Model of Middle Zerebralarterie

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 ...

Forschung

Medizin

Monitoring Tumor Metastases and Osteolytic Lesions with Bioluminescence and Micro CT Imaging

Überwachung Tumormetastasen und Osteolysen mit Biolumineszenz und Micro-CT Imaging

Following intracardiac delivery of MDA-MB-231-luc-D3H2LN cells to Nu/Nu mice, systemic metastases developed in the injected animals. Bioluminescence ...

Multi-photon Imaging of Tumor Cell Invasion in an Orthotopic Mouse Model of Oral Squamous Cell Carcinoma

Multi-Photonen-Imaging der Tumorzellinvasion in einem orthotopen Mausmodell des oralen Plattenepithelkarzinoms

Loco-regional invasion of head and neck cancer is linked to metastatic risk and presents a difficult challenge in designing and implementing patient ...

The Application Of Permanent Middle Cerebral Artery Ligation in the Mouse

Die Anwendung des dauerhaften mittleren Hirnarterie Ligation in der Maus

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 ...

Mouse Model of Intraluminal MCAO: Cerebral Infarct Evaluation by Cresyl Violet Staining

Maus-Modell der Intraluminal MCAO: Hirninfarkt Evaluation durch Cresylviolett Staining

Stroke is the third  cause of mortality and the leading cause of disability in the World. Ischemic  stroke accounts for approximately 80% of all strokes. ...

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

Non-invasive optische Messung des zerebralen Metabolismus und Hämodynamik bei Säuglingen

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

Pharmacologic Induction of Epidermal Melanin and Protection Against Sunburn in a Humanized Mouse Model

Pharmakologische Induktion der epidermalen Melanin und Schutz vor Sonnenbrand in einem humanisierten Mausmodell

Fairness of skin, UV sensitivity and skin cancer  risk all correlate with the physiologic function of the melanocortin 1  receptor, a Gs-coupled signaling ...

Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Gleichzeitige PET / MRT-Bildgebung während Maus zerebrale Hypoxie-Ischämie

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

A Battery of Motor Tests in a Neonatal Mouse Model of Cerebral Palsy

Eine Batterie von Motortests in einer Neugeborenen-Maus-Modell der Zerebralparese

As the sheer number of transgenic mice strains grow and rodent models of pediatric disease increase, there is an expanding need for a comprehensive, ...

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

In Vivo Tracking of Edema Development and Microvascular Pathology in a Model of Experimental Cerebral Malaria 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 ...