Name: induction and micro-ct imaging of cerebral cavernous malformations in mouse model
Uploaded: 2017-09-04T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Induction and Micro-CT Imaging of Cerebral Cavernous Malformations in Mouse Model at JoVE.com

Forfatterne bekrefter fasiliteter og vitenskapelig og teknisk assistanse av Sydney mikroskopi &amp; Microanalysis forskning anlegget (AMMRF) og australske sentrum mikroskopi &amp; Microanalysis (ACMM) på Universitetet i Sydney. Disse studiene ble støttet av Australian National Health og Medical Research Council (NHMRC) prosjektstøtte 161558 og APP1124011 (XZ).

alle dyreetikk og protokoller var godkjent av Sydney lokale helse distriktet dyr velferd komiteen og institusjonelle Animal Care og bruk Committee (IACUC) av Tianjin medisinske universitet. Alle eksperimentene ble utført under retningslinjer/regler hundreårsjubileum Institutt, Universitetet i Sydney og Tianjin medisinske universitet 1. Induksjon av Cerebral kavernøse misdannelser i musen modeller <ol><li>krysser Cdh5-CreErt2; Ccm2 fl/fl mus med Ccm2 fl/fl</s...

<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 er en vanlig vaskulær misdannelse som påvirker opptil 0,5% av personer1. CCM kan skje sporadisk eller familiær. Pasienten prognose er ofte uklare som CCM lesjoner kan brudd uventet for å forårsake slag og andre nevrologiske konsekvenser. Foreløpig er den eneste behandlingsalternativet å kirurgisk fjerne lesjoner, som er ledsaget av høy risiko.
Menneskelige CCM forhold har nylig blitt gjengitt i dyr modeller7,<sup class="xre...

CCM er tynne vegger, utvidet vaskulær Misdannelser i hjernen utbredelse av opp til 0,5% i befolkningen1. CCM kan arves som en dominerende lidelse på grunn av tap av funksjon mutasjoner i en av tre gener: CCM1 (aka Krit1), CCM2og CCM3 (også kalt PDCD10)2,3,4 ,5,6. Disse genene er tilstede i en enkelt signalering komplekse.
Ulike modeller er utviklet modellen menneskelig CCM sykdom og forstå nedstrøms veier av CCM gener som er ansvarlig for CCM7,8,9,10. Mest robuste modellen er betinget slette ett av Ccm genene med tamoxifen-induserbart Cdh5-CreERT2 på P1 i newborn pups8,10. Disse hvalpene utvikle CCM lesjoner i hjernen fra P6 videre og er forventet å være en ideell modell for pre kliniske studier i Søk etter mekanismer og terapeutiske agenter i behandling av CCM sykdommer.
CCM lesjon byrden i musen hjernen har blitt målt av histology-baserte metoder, en tilnærming som er svært tidkrevende og underlagt etterforsker skjevhet10,11,12. Mr basert metoder brukes til å vurdere CCM lesjon byrden i voksen mus modell9,13. Et høyt spesialiserte små dyr MRI instrument og skanning-lenge på flere timer natten er imidlertid nødvendig å oppnå en tilfredsstillende løsning å identifisere CCM lesjoner. Også om Mr kan brukes til å oppdage CCM lesjoner i neonatal mus er ikke rapportert og oppløsning kan begrense følsomhet.
Vi har nylig utviklet en mikro-CT teknikk for å image og analysere CCM lesjon14,15. Dette høy oppløsning, tid og kostnadseffektiv metode økt dramatisk verdien av CCM sykdom modellen i mekanistisk og terapeutiske studier. Kontrast-forsterke, hele mount flekker metoder brukes for mikro-CT avbildning av bløtvev og mus embryo16,17. Vi har tidligere brukt en osmium-basert flekker for å forbedre kontrasten for mikro-CT avbildning av CCM lesjoner i hjernen14. I dette papiret, vi brukte en mindre giftig, ikke-destruktiv, og kostnadseffektiv reagens, en jod basert Lugol løsning, for å forbedre kontrasten for mikro-CT bildebehandling. Jod kan diffus gjennom hjernen og har høy affinitet for blod18.
Detaljert protokollen er presentert her for induksjon av CCM lesjoner i en neonatal musemodell med avbilding og analyse av CCM lesjoner med en kontrast-baserte mikro-CT. Denne mikro-CT basert metoden gir kvantitative globale måling av CCM lesjon volum, nøyaktig identifiserer antall og 3D plassering av CCM lesjoner i musen hjernen og reduserer kostnadene og tiden som kreves fenotypen disse dyrene.

<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

Mutasjoner i de CCM1 (aka KRIT1), CCM2, eller CCM3 (aka PDCD10) gene forårsaker cerebral kavernøse misdannelse (CCM) hos mennesker. Musen modeller av CCM sykdom er etablert av tamoxifen indusert sletting av Ccm gener i postnatal dyr. Disse musen modeller gir uvurderlig verktøy for å undersøke molekylær mekanisme og terapeutiske metoder for CCM sykdom. En nøyaktig og kvantitativ metode for å vurdere lesjon byrden og progresjon er viktig å utnytte den fulle verdien av disse dyremodeller. Her viser vi induksjon av CCM sykdom i en musemodell og bruk av kontrasten forbedret X-ray mikro beregnet tomografi (mikro-CT) metode for å måle CCM lesjon byrden i musen hjernen. På postnatal dag 1 (P1) brukte vi 4-hydroxytamoxifen (4HT) for å aktivere grobunn recombinase aktivitet fra Cdh5-CreErt2-transgene deler floxed allelet av Ccm2. CCM lesjoner i musen hjernen ble analysert på P8. For mikro-CT, ble jod basert Lugol løsning brukt til å forbedre kontrasten i hjernevev. Vi har optimalisert parametere for søk i og utnyttet en voxel dimensjon på 9,5 µm, som fører til en minste mønsterstørrelsen for ca 25 µm. Denne løsningen er tilstrekkelig å måle CCM lesjon volum og antall globalt og nøyaktig, og gir høy kvalitet 3D tilordning av CCM lesjoner i musen hjernen. Denne metoden øker verdien av de etablerte mus modellene å studere molekylære grunnlag og mulige behandlingsformer for CCM og andre cerebrovascular sykdommer.

En enkelt injeksjon av 4HT på P1 var tilstrekkelig til å indusere CCM lesjoner i lillehjernen. Lugol jod kontrast mikro-CT tilstrekkelig oppdaget CCM lesjoner og kunne kvantifisere volum og tall. Utnytte optimalisert mikro-CT, fotografert vi CCM lesjoner i hindbrains Ccm2iECKO mus. X-ray skannede ble ombygget for å produsere 3D-bilder av musen hjernen, som tillatt visualisering av hele lesjoner i hjernen parenchyma på ulike dybder og orientering og vurdering av st...

Watch this Scientific Journal Video about Induction and Micro-CT Imaging of Cerebral Cavernous Malformations in Mouse Model at JoVE.com

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

Denne protokollen demonstrerer induksjon av cerebral kavernøse misdannelse sykdom i en musemodell og bruker kontrast forbedret mikro beregnet tomografi for å måle lesjon byrden. Denne metoden øker verdien av etablerte musen modeller å studere molekylære grunnlag og mulige behandlingsformer for cerebral kavernøse misdannelse og andre cerebrovascular sykdommer.

Induksjon og mikro-CT avbilding av Cerebral kavernøse misdannelser i musemodell

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

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 ...

Monitoring Tumor Metastases and Osteolytic Lesions with Bioluminescence and 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

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

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

Mouse Modell av intraluminal MCAO: Cerebral infarct Evaluering av Cresyl Violet Farging

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

Ikke-invasiv optisk Måling av Cerebral Stoffskifte-og Hemodynamics hos spedbarn

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

Farmakologisk Induksjon av epidermal Melanin og beskyttelse mot solbrenthet i en humanisert Mouse Model

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

Samtidig PET / MR Imaging Under Mouse Cerebral Hypoksi-iskemi

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

Et batteri av Motor tester i en Neonatal Mouse Model of Cerebral Parese

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- sporing av ødemutvikling og mikrovaskulær patologi i en modell av eksperimentell cerebral malaria ved hjelp av magnetisk resonans-bildebehandling

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 ...