著者は、Buckwalter ラボ (特に博士トッド ・ ピーターソン) マウス モデルを提供する dMCAO と偽の手術を実行するために感謝したいと思います。さらに、我々 は VivoQuant 画像解析ソフトウェア、博士ティム ・ ドイル、博士ローラ ピザーニ、スタンフォード大学で彼らのアドバイスのための施設を画像 SCi3 小動物から博士 Frezghi Habte と彼のテクニカル サポートに Invicro からトーマス · リグオーリを感謝申し上げますとこのイメージングのプロトコルや [11C] の合成に彼らの助けのための放射化学設備 (特に博士 6 月公園) の開発に援助 DPA 713。

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著者は利益相反行為を宣言しません。

提示プロトコル [11C] を使用して dMCAO と偽のマウス neuroinflammation 定量化の方法を記述する DPA-713-ペットボトルTSPO ペットは可視化・測定 neuroinflammation体内まで最も広く調査のイメージング バイオ マーカーです。TSPO 式は炎症の非侵襲的検出および定量化 neuroinflammation を許可中に脳のグリア細胞の誘導です。また、臨床および前臨床研究で貴重なツールとなって、高い翻訳技術です。このプロトコルと代表的な結果を強調 [11C] を使用しての適性 DPA 713 ペット検出およびアミロイド ストロークと他の神経疾患で体内の変化を監視します。
本研究では dMCAO の手術を行った 3 ヶ C57BL/6 雌マウスを使用しています。このモデルは、体性感覚皮質、ストローク (例えば、中大脳動脈の他のモデルと比較して変動の少ないを恒久的な虚血モデルを提供することに制限された再現性の高い梗塞を生じさせるそれとして選ばれました。咬合 (MCAO) フィラメント法)14。脳卒中モデルの PET イメージングには、対側の半球内・ ロワを使用してそれぞれの動物の脳の内部の参照領域を含むという利点があります。以来、単独での手術の結果、開頭術というの研究デザインでは、偽手術を受けたマウスを含めることが重要だし、髄膜動脈閉塞症なしの操作が行われたいくつかの炎症があります。開頭手術だけでは根本的な神経組織やストローク20の独立した免疫応答につながる病原体の導入の混乱につながります。偽手術後いくつかの炎症が期待され、手術単独による信号の可能性を除外する dMCAO を並列で評価する必要があります。DMCAO コホート分析でストロークせず手術に起因する炎症を含むように MRI 確認成功した脳卒中手術と梗塞開発実施しなければなりません。MRI は、梗塞と対側の Roi を正確に描画に必要不可欠な構造参照フレームを提供します。また、正確な画像処理画像の登録と投資収益率の定義を含む、信頼性の高い数量を確保する必要。
C-11 ペットおよびオートラジオグラフィーによる研究ラジオト レーサーをラベルを操作するとき、追加の制限事項を念頭に保たれなければなりません。研究所敷地内のサイクロトロン アクセスに一般に制限され、使用に、C-11 の半減期が短い (20.33 分) を考慮することが不可欠です。適切な放射能輸送ルート、線量管理、および買収時点必要があります事前に決定実験のワークフローの事前準備の詳細な計画でチームが迅速かつ効率的に作業することができますので。C-11 トレーサーを使用する際に得られるデータの出力を高める同時に 4 匹のイメージングに対応するデザインと本研究のセットアップに概説されています。可能であれば、cannulated すべてのマウスを持っていることをお勧めだし、時間によって、CT スキャンの途中で C-11 トレーサー注入前に最小限ルコース崩壊ようにイメージング施設に到着します。このステップ バイ ステップのプロトコルも最高を可能にするクイック カニュレーション、線量測定、トレーサー注入法、ペット スキャンおよび脳断面重要な放射性崩壊前に少なくとも 3 研究者を含むチームによって実行されます。二人ペット スキャンの開始とすべての 4 匹の注入を同時に行うことが必要です。注入直前にペット獲得を開始するため確実に体内動態と血液中のトレーサー分布のダイナミクスと関心領域が正確かつ完全にキャプチャです。多くの手順は、積極的な訓練と実践、実験の円滑な運営を確保するために必要があります。特に、このプロトコルは c57bl/6 マウスを黒髪のツインテールに存在のために困難にすることができますし、ストロークが発生した後、または複数の時点で同じマウスを画像により挑戦的になることがありますの成功の尾静脈穿刺に依存.
Pet の別の考察には、ルコース線量および残留活性の測定、測定の正確な時刻を含む慎重な記録が含まれています。これはスキャンの時に注入された線量の正確な減衰補正に欠かせない、各 ROI のトレーサーの取り込み (すなわち、 %id/g) の正確な測定を取得するために使用します。正確な分析を確保するためにスキャンの時に各マウスに存在していた放射能の正確な量を知ることが不可欠です。したがって、スキャナー コンピューター キュリーメータ C-11 など短命の同位体を使用する場合、エラーを避けるために、時計を同期することをお勧めします。
ペット画像定量の正確さは、スキャナーとセットアップの精度によって制限できます。したがってペット/CT 画像の定量の正確さを確保するため、スキャナーの ct 像と PET の両方のコンポーネントの品質管理チェックを行う重要です。CT 品質管理チェックには、x 線ソース、エアコン、光と闇、オフ設定のキャリブレーション センターが含まれて。これらの校正は、測定し、取得する前に実行するシステムの異音のする必要があります正しいスキャナー製造元の推奨どおり。校正は、PET 装置に対しても実行する必要があります。これは通常知られている放射能濃度を含む「標準/ペット ファントム」スキャンのスキャンを含みます。標準を準備しているとき、それに匹敵する線量の投与がマウスと同じ獲得の本体に似たボリュームに単一のマウスにパラメーター動物イメージングとして、研究で使用される同じ放射性同位元素を使用することをお勧めします。水で希釈したルコースでいっぱい 20 mL シリンジはこのプロトコルの標準校正検出器によって測定される実際の線量に基づいて補正係数を計算するために使用その後ペット イメージング結果で使用されます。補正率は、PET 画像における領域におけるトレーサー吸収量の定量の正確さを確保するための実験で取得した画像データに適用できます。これは、スキャンの日に現在の任意のバック グラウンド アクティビティを考慮に加えて核種陽電子範囲を占めています。線量校正器は、この補正係数の世代の不可欠な部分は、この機器は製造元のガイドラインに従って定期的に校正してもことが不可欠です。
前のヴィヴォオートラジオグラフィーを行う際、関心の領域での高い信号背景を確保するため、注射後の安楽死のための最適な時点を選択する重要です。投与 30 分後生体内で[11C] DPA 713 放射線写真法動的 pet -すなわち、中に取得したデータを使用しての選ばれた C-11 と時間の短い半減期も考慮しながら、ガイドとして動的 TACsセクションし、抽出後に脳組織を公開します。これを考慮し、[11C] DPA 713 服用と 30 分の注入を可能にするをマウスの別コホートに [11C] DPA 713 放射線写真法を行う必要があります血流と麻酔下で安楽死の時点。体内の小さな実行前のヴィヴォオートラジオグラフィーを行う前に 3-4 マウスのペット パイロット研究は、放射線写真法の最適な時点を決定するため参考になります。前のヴィヴォ放射線写真法のための追加の考慮事項は、注射後マウスを回復したり、安楽死まで麻酔に保管するかどうかです。維持麻酔しスキャンの条件を模倣、ルコース分布または排泄動態の回復により改変されないように。さらに、これは回復、その後誘導を回避することによってマウスの付加的な圧力を防ぎます。最後に前のヴィヴォのプロトコルに有用な付加は梗塞場所の高解像度画像を生成する (放射性崩壊) 染色免疫を介してオートラジオグラフィー用脳スライスにおける地域の損傷を評価するだろうとボリューム。
基づく C-11 トレーサーの使用制限があります、このプロトコルは、F-18 (109.77 分の半減期) と活用いただけたトレーサーより敷地内のサイクロトロンのない場所に適用される簡単に変更できます。さらに、このプロトコルは 4 マウス イメージング セットアップの使用について説明します。この高スループット方法は、C-11 トレーサーを使用する場合に最適ですが、このプロトコルは、これらのマウスのシングル ベッドをイメージングを使用しても修正されるかもしれません。慎重な計画とこのプロトコルで説明されている技術の一貫性のあるトレーニング [11C] を使用してデータの富の世代につながる DPA-713、病気症状 neuroinflammation の役割を調査する簡単に適用することができ、神経疾患の他の齧歯動物モデルで進行。さらに、この手法は免疫調節療法ミクログリア/マクロファージの機能を対象とする生体の応答を評価するために使用できます。

ストロークは、5 番目の主要な死因と1アメリカ合衆国における障害の主要な原因です。虚血性脳卒中は、(例えば血栓や脂肪沈着物によって) 脳への血流のローカライズされた中断がある場合に発生するような場合 (~ 87%) の圧倒的多数を表します。被災地へ酸素と栄養の供給がその後減少し、周辺地域だけでなくストローク コア (梗塞) 内で神経細胞死で、その結果複雑な病理学的カスケードが開始されます。この被害、両方の居住者脳免疫細胞 (ミクログリア) に至る経路で重要なコンポーネントであり、末梢の免疫細胞 (好中球、T 細胞、B 細胞、単球/マクロファージ) を浸透させるこれに貢献すると考え Neuroinflammation破壊的なカスケード2,3。活性化ミクログリアと大食細胞が虚血性脳卒中2劇物で有益な効果のレポートでこのアミロイド応答の中心。したがって、これらのセルは、次のストロークの生体内での貢献を評価することが不可欠です。
ペットは生体内で陽電子 (β +) 11C、 13N、などの放射性核種が付いた特定の分子を使用してプロセスは強力な 3 次元分子イメージング手法を生物学の可視化15O と18f.この非侵襲的な方法は、それはそのまま被験者の生活でリアルタイムに分子情報の取得を許可し、縦断的調査を可能にex vivo法 (免疫組織化学など) に比べて多くの利点。いただけた、活性化ミクログリアと周辺の骨髄系細胞のマーカーの PET イメージング定量化し、本体内で、生得の免疫細胞の応答を追跡する手段を提供、脳卒中に対する治療後の炎症を評価するために利用することができます。介入。末梢型ベンゾジアゼピン受容体として以前知られている TSPO ニューロステロイド4の合成とコレステロールの輸送の役割を担うと考えられている 18 kDa 蛋白質であります。また、証拠は、TSPO neuroinflammation とニューロン生存5,6ストローク7を含む炎症を含む多くの神経疾患の発現の増加の報告と関与していることを示唆しています。認知症8、9パーキンソン病、多発性硬化症10。TSPO ミトコンドリア膜の外側にある、周囲、特にステロイド関連組織 (例えば腺) と心臓、腎臓、肺および10で見られる中間のレベルで高度に発現します。しかし健康な脳 TSPO レベルが低いとグリア6,11に主に制限されてです。ストロークで観察するなどの神経細胞傷害時に中枢神経系 (CNS) における TSPO レベルが大幅に増加します。この観測のアップレギュレーションいただけたは、炎症の重症度の正確な指標を提供する式レベルでイメージ neuroinflammation体内に悪用できます。それ故、このメソッドの目的は正確に neuroinflammation TSPO PET を用いた虚血性脳卒中のマウスモデルでの生体内での貢献を定量化するには
複数いただけたトレーサーを開発されている neuroinflammation のペット用。TSPO pet は [11C] DPA 71312を使用して記載されてここでは、有望な第二世代より歴史的に使われる [11C] よりも非特異的結合を上下ノイズ信号を示している TSPO トレーサー PK11195 13.たとえば、ストロークの dMCAO マウス モデルはこの方法14に選ばれました。このモデルには、側頭開頭と体性感覚皮質の局所虚血の結果、遠位の中大脳動脈の永久的な結紮が含まれます。これは、虚血性損傷とこのモデルに関連付けられている低死亡率の高い再現性によりストローク前臨床研究に有益です。これまでいただけた PET イメージング研究を dMCAO 齧歯動物モデルで報告されるようにあります。ただし、以前ペット イメージング中大脳動脈閉塞 (MCAO) モデルを使用して、マウスとラットの両方より厳しいと可変ストローク モデルが報告されて 3 日目から約 7 日後のストローク15、ピークから増加する TSPO 式 16,17,18。したがって、TSPO 発現に合わせてペット 6 日ポスト dMCAO をイメージングを行った。[11C]脳内 DPA 713 吸収 (梗塞) 同側で評価されたと対側半球。TSPO ペットは、梗塞の正確な描写と関心 (ROIs) の反対側の領域を可能にする構造の MRI と結合されました。ここでアトラス ベースと [11C] DPA 713 摂取量を計算する MRI 駆動 ROI アプローチについて述べる。脾臓のラジオト レーサー吸収もグループ間の炎症の末梢レベルを調査して検討した.このメソッドには、時空間ダイナミクスと脳卒中と他の神経疾患における特定の neuroimmune 相互作用の役割に重要な洞察を提供する可能性があります。

<table><tbody><tr><td>Inveon PET/CT scanner</td><td>Siemens</td><td>Version 4.2</td><td></td></tr><tr><td>MRI scanner</td><td>Varian</td><td></td><td>7 Telsa</td></tr><tr><td>ParaVision software</td><td>Bruker</td><td>Version 6.0.1</td><td>MRI operating software</td></tr><tr><td>VivoQuant software</td><td>InVicro</td><td>Version 2.5</td><td>Image analysis software</td></tr><tr><td>Inveon Research Workspace software</td><td>Siemens</td><td>Version 4.2</td><td>Scanner operating software. Includes microQView, the post-processing managing software</td></tr><tr><td>Dose calibrator</td><td>Capintech</td><td></td><td>CRC-15 PET</td></tr><tr><td>Typhoon phosphor imager 9410</td><td>GE Healthcare</td><td>8149-30-9410</td><td></td></tr><tr><td>Butterfly catheters</td><td>SAI Infusion Technologies</td><td>BFL-24</td><td>27.5 G needle</td></tr><tr><td>1 mL syringes</td><td>BD</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Insulin syringes</td><td>BD</td><td>329461</td><td>0.5 mL insulin syringes with needle</td></tr><tr><td>20 mL syringe&amp;nbsp;</td><td>VWR</td><td>BD302831</td><td>BD Syringe Slip Tip Graduated</td></tr><tr><td>Tissue glue</td><td>Santa Cruz Animal Health</td><td>sc-361931</td><td>3 mL</td></tr><tr><td>Heat lamp</td><td>Fluker</td><td>27002</td><td>5.5&quot; reptile heat lamp with clamp and switch</td></tr><tr><td>0.9% sterile saline</td><td>Pfizer</td><td>00409-4888-10</td><td>0.9% sodium chloride for injection, 10 mL</td></tr><tr><td>Eye lubricant</td><td>Watson Rugby</td><td>PV926977</td><td>Artificial Tears Lubricant Eye Ointment, 1/8 oz</td></tr><tr><td>Chux absorbent sheets</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>1420662</td><td>Disposable absorbent padding</td></tr><tr><td>Iris scissors</td><td>World Precision Instruments</td><td>503708-12</td><td>11.5 cm, Straight, 12-pack</td></tr><tr><td>Surgical tape</td><td>3M Durapore</td><td>1538-0</td><td>1/2&quot; x 10 yard roll, silk, hypoallergenic</td></tr><tr><td>Mouse PET bed</td><td>In house</td><td></td><td>4 mouse PET bed</td></tr><tr><td>Lighter</td><td>Bic</td><td>UDP2WMDC</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Henry Schein</td><td>NDC 11695-6776-2</td><td>Isothesia, inhalation anesthetic, 250 mL</td></tr><tr><td>Oxygen</td><td>Praxiar</td><td>UN1072</td><td>Compressed gas</td></tr><tr><td>Autoradiography cassette</td><td>Cole Palmer</td><td>EW-21700-34</td><td>Aluminum, 8&quot; x 10&quot;</td></tr><tr><td>Autoradiography film</td><td>GE Life Sciences</td><td>28-9564-78</td><td>Storage Phosphor Screen BAS-IP SR 2025 E Super Resolution, 20 &amp;times; 25 cm, screen only</td></tr><tr><td>Microtome blades</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>30-508-35</td><td>MB35 Premier Disposable, 34&amp;deg; cutting angle</td></tr><tr><td>Microtome</td><td>Microm</td><td></td><td>HM 550</td></tr><tr><td>Microscope slides</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550-15</td><td>Superfrost&amp;trade; Plus Microscope Slides</td></tr><tr><td>OCT liquid</td><td>VWR</td><td>25608-930</td><td>Formulation of water-soluble glycols and resins for cryostat sectioning at temperatures of -10&amp;deg;C (14&amp;deg;F) and below</td></tr><tr><td>Freezing molds</td><td>Poly sciences</td><td>18646A-1</td><td>Disposable paraffin molds</td></tr><tr><td>Saran wrap</td><td>Saran</td><td>25700001300</td><td></td></tr><tr><td>Disinfectant</td><td>Virkon S</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

pet imaging of neuroinflammation using [11c]dpa-713 in a mouse model of ischemic stroke

Neuroinflammation は虚血性脳卒中病態カスケードの中心です。非侵襲的分子イメージング法には、ダイナミクスとストロークで特定の neuroimmune の相互作用の役割に重要な洞察を提供する可能性があります。具体的には、形質タンパク質 18 kDa (TSPO) 活性化ミクログリアと周辺の骨髄系細胞のマーカーの陽電子放射断層撮影 (PET) 画像処理は、検出および neuroinflammation in vivoを追跡する手段を提供します。ここ、neuroinflammation を使用して正確に定量化する方法を提案する [11C]N,N-Diethyl-2-[2-(4-methoxyphenyl)-5,7-dimethylpyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl]acetamide ([11C] DPA 713)、有望な第二世代 TSPO ペットルコース、sham 群と比較して遠位の中大脳動脈閉塞 (dMCAO)。MRI は、ストロークを確認し、梗塞場所と容量を定義する実行 2 日ポスト dMCAO 手術でした。ペット/計算断層レントゲン写真撮影 (ct) は、脳卒中 TSPO レベルのピークの増加をキャプチャする 6 日間のポスト dMCAO を行った。PET 画像の定量は、[11C] の摂取量を評価するために実施した脳と炎症の中央および周辺のレベルを評価するために dMCAO と偽のマウス脾臓の DPA 713。生体内で[11C]前のヴィヴォオートラジオグラフィーを使用して DPA 713 脳の吸収が確認されました。

マウスは成功したストロークと [11C] を確認する MRI を施行した DPA 713 ペット 4 匹を同時にスキャンすることによって実施されました。PET、CT および MR 画像から手動で脳・ ロワを描画し、同側および対側の地域 (図 2) でトレーサーの通風管を調査するため、半自動分割脳アトラス解析を実行する前に共同登録されました。
ペット/CT 画像と時間活動曲線 (時間の関数として TACs ラジオト レーサー活動) は、同側と対側半球 (図 3A) で増加 [11C] DPA 713 吸収を表示します。50-60 分の合計を使用して、動的の PET 脳画像の定量化データ明らかにトレーサーの摂取量 (%id/g) 同 (梗塞) 対側半球 dMCAO ではなく、手動で描画を使用して偽のマウスと比較して大幅に増加投資収益率のアプローチ (図 3B)。DMCAO と偽のマウスと同側の半球の増加の取り込みが認められました。アトラス ・ ロワ (通常は体性感覚野に限定) 梗塞のサイズよりも大きいため希釈の可能性が高いため、アトラスのアプローチを使用して同側および対側の半球間に有意差は認められなかった、信号。しかし、シャムと比較して dMCAO の全体的な増加の取り込みは梗塞19以外の地域でいただけた発現の増加を示す MCAO モデルマウスを使用して前のレポートは位置合わせすべて・ ロワの観察されました。両方のアプローチを使用して偽マウス対 dMCAO で同側・対側比が増加しました。しかし、この違いは、ROI アプローチにおける変動の大きいため脳アトラス アプローチを用いた皮質で重要なものだった。これは各グループのマウスの数を増やすことによって克服することがあります。脾臓の [11C] DPA 713 摂取量の定量化 (図 4) のグループ間に有意差を認めなかった.
脳 dMCAO マウス ペット画像処理の結果は、前のヴィヴォ高解像度デジタル オートラジオグラフィー (図 5) によって確認されました。増加 [11C] DPA 713 取り込みは、周囲の正常な脳組織にごくわずかな信号梗塞組織で観察されました。これらの画像の定量は同側対側比 1.4 から 2.09 dMCAO マウスに至るまで明らかにしました。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig1.jpg"> 図 1:Pet とワークスペースのセットアップ。すべてのワークスペースは、無菌環境を作成する保護吸収パッドで覆われていた。(A)校正後 4 匹を同時にイメージングのための装備、3 D プリントされたマウス ベッドはスキャナーと麻酔に接続されているすべての 4 匹のノーズコーンが確保されました。(B) PET 画像診断に必要な機器は事前に生理食塩水で満たされた 27.5 G カテーテル、目潤滑油、エタノール綿棒、熱ランプ、サージカル テープ、組織接着剤、0.5 mL 用量注射器、ハサミ、ライターを含む準備されました。(C)ラジオト レーサー インジェクション生理食塩水フラッシュ注射器やスキャナーの背面にあるはさみを配置します。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig2.jpg"> 図 2:同側・対側の投資収益率と右/左-分割半球脳アトラス PET 画像解析プロセス。画像解析ソフトウェアは、手動でを使用して興味 (ROIs) の同側および対側の地域におけるトレーサー吸収を決定に使用された描画・ ロワと半自動 3 D ブレイン アトラス アプローチ。自動 3 D ペット/CT の登録は、CT 画像で定義されている対応するマウス頭蓋骨内の脳 mri 像の手動登録に続いて実施されました。3 D の ROI ツールを使用して手動で同側 (赤) を描画と対側 (緑) ・ ロワの MRI では梗塞を参照として使用します。ブレインのアプローチでは、3 D マウスの左/右-分割脳アトラスがロードされ、CT 画像で定義された頭蓋骨内に装着。この 3 D マウスの脳アトラスの定量化に使用される脳・ ロワは、左皮質 (ダークグレー)、左の海馬 (コーンフラワー ブルー)、左線条体 (ディープ ピンク)、右皮質 (赤いトマト)、右海馬 (緑) と右 Striatium (シアン) に含まれています。[11C] の取り込み各地域の DPA 713 nCi/cc で得られた、その後それぞれのマウスのスキャンの時に減衰補正量を正規化することで %ID/g に変換されました。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig3.jpg"> 図 3: DMCAO および偽マウスにおける DPA 713 脳吸収量の代表的な生体内で[11C]。(A)ペット/CT 画像と TACs 増加 [11C] DMCAO を受けたマウスの同側の皮質 DPA 713 吸収を示す (n = 3) と偽のわずかな増加 (n = 3) マウスで有意を示す DMCAO マウスを運営注入量を百分率で梗塞と脳 (%ID/g) の側との間のコントラスト。(B)ペットの定量化 (50-60 分の合計) は、同側の投資収益率 ROI のアプローチを使用して、皮質 (Ctx) ブレイン アトラス アプローチを使用して大幅に増加した吸収を明らかにしました。海馬 (HC) や線条体 (Str) の重要な相違点が見つかりませんでした。両方の解析を用いたアプローチしますが、のみ脳アトラスのアプローチを使用して Ctx で統計的に有意な増加対側と同側の比率が見られました。* (p < 0.05)、* * * (p < 0.001)<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig4v2.jpg"> 図 4:DMCAO における代表的なIn Vivo [11C] DPA 713 脾臓吸収と偽マウス。(A) [11C] DPA 713 動的 PET/CT 画像の dMCAO の脾臓・ ロワを示す (n = 3) と偽 (n = 3) マウス。(B)量的な結果は dMCAO と偽のマウス脾臓吸収で重要な結果を示します。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig4v2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig5v2.jpg"> 図 5: 代表オートラジオグラフィーの結果。デジタル放射線画像は、対側半球と比較して増加 [11C] DPA 713 取り込み側を示しています。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig5v2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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PET Imaging of Neuroinflammation Using [11C]DPA-713 in a Mouse Model of Ischemic Stroke

形質タンパク質 18 kDa (TSPO) の陽電子放射断層撮影 (PET) 画像処理開発 neuroinflammation の動的役割と脳疾患の進行を可視化する非侵襲的な手段を提供します。このプロトコルでは、虚血性脳卒中のマウスモデルで neuroinflammation を検出する TSPO ペットと体外放射線写真法について説明します。

虚血性脳卒中のマウス モデルで [11C] DPA-713 Neuroinflammation のイメージングをペットします。

Neuroinflammation is central to the pathological cascade following ischemic stroke. Non-invasive molecular imaging methods have the potential to provide ...

pet-imaging-neuroinflammation-using-11cdpa-713-mouse-model-ischemic

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Medicine

PET Imaging of Neuroinflammation Using [11C]DPA-713 in a Mouse Model of Ischemic Stroke

12.5K ビュー.  Stanford University. 形質タンパク質 18 kDa (TSPO) の陽電子放射断層撮影 (PET) 画像処理開発 neuroinflammation の動的役割と脳疾患の進行を可視化する非侵襲的な手段を提供します。このプロトコルでは、虚血性脳卒中のマウスモデルで neuroinflammation を検出する TSPO ペットと体外放射線写真法について説明します。

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MRI and PET in Mouse Models of Myocardial Infarction

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ideal model for testing novel therapeutic strategies.
In vivo magnetic resonance imaging (MRI) gives excellent views of the heart noninvasively with clear anatomical detail, which can be used for accurate functional assessment. Contrast agents can provide basic measures of tissue viability but these are nonspecific. Positron emission tomography (PET) is a complementary technique that is highly specific for molecular imaging, but lacks the anatomical detail of MRI. Used together, these techniques offer a sensitive, specific and quantitative tool for the assessment of the heart in disease and recovery following treatment.
In this paper we explain how these methods are carried out in mouse models of acute myocardial infarction. The procedures described here were designed for the assessment of putative protective drug treatments. We used MRI to measure systolic function and infarct size with late gadolinium enhancement, and PET with fluorodeoxyglucose (FDG) to assess metabolic function in the infarcted region. The paper focuses on practical aspects such as slice planning, accurate gating, drug delivery, segmentation of images, and multimodal coregistration. The methods presented here achieve good repeatability and accuracy maintaining a high throughput.

We describe how to perform MRI and PET imaging of the mouse heart. The protocol is tailored to assess treatment efficacy in models of myocardial infarction and heart failure.

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ...

医学

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to return to normal in a large majority of patients2, which is mainly due to current lack of clinical treatment for acute stroke. This necessitates understanding the physiological effects of cerebral ischemia on brain tissue over time and is a major area of active research. Towards this end, experimental progress has been made using rats as a preclinical model for stroke, particularly, using non-invasive methods such as 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) coupled with Positron Emission Tomography (PET) imaging3,10,17. Here we present a strategy for inducing cerebral ischemia in rats by middle cerebral artery occlusion (MCAO) that mimics focal cerebral ischemia in humans, and imaging its effects over 24 hr using FDG-PET coupled with X-ray computed tomography (CT) with an Albira PET-CT instrument. A VOI template atlas was subsequently fused to the cerebral rat data to enable a unbiased analysis of the brain and its sub-regions4. In addition, a method for 3D visualization of the FDG-PET-CT time course is presented. In summary, we present a detailed protocol for initiating, quantifying, and visualizing an induced ischemic stroke event in a living Sprague-Dawley rat in three dimensions using FDG-PET.

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Brain damage resulting from cerebral ischemia may be non-invasively imaged and studied in rats using pre-clinical positron emission tomography coupled with the injectable radioactive probe, 18F-fluorodeoxyglucose. Further, the use of modern software tools that include volume of interest (VOI) brain templates dramatically increase the quantitative information gleaned from these studies.

と陽電子放射断層撮影法を用いた非侵襲的イメージングとリビングラットにおける脳虚血の分析<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to ...

Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics disturbance in affected cells. Diffusion weighted magnetic resonance imaging (MRI) identifies regions that are damaged, potentially irreversibly, by hypoxia-ischemia. Alterations in glucose utilization in the affected tissue may be detectable by positron emission tomography (PET) imaging of 2-deoxy-2-(18F)fluoro-&#7429;-glucose ([18F]FDG) uptake. Due to the rapid and variable nature of injury in this animal model, acquisition of both modes of data must be performed simultaneously in order to meaningfully correlate PET and MRI data. In addition, inter-animal variability in the hypoxic-ischemic injury due to vascular differences limits the ability to analyze multi-modal data and observe changes to a group-wise approach if data is not acquired simultaneously in individual subjects. The method presented here allows one to acquire both diffusion-weighted MRI and [18F]FDG uptake data in the same animal before, during, and after the hypoxic challenge in order to interrogate immediate physiological changes.

The method presented here uses simultaneous positron emission tomography and magnetic resonance imaging. In the cerebral hypoxia-ischemia model, dynamic changes in diffusion and glucose metabolism occur during and after injury. The evolving and irreproducible damage in this model necessitates simultaneous acquisition if meaningful multi-modal imaging data are to be acquired.

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 ...

A Versatile Murine Model of Subcortical White Matter Stroke for the Study of Axonal Degeneration and White Matter Neurobiology

Stroke affecting white matter accounts for up to 25% of clinical stroke presentations, occurs silently at rates that may be 5-10 fold greater, and contributes significantly to the development of vascular dementia. Few models of focal white matter stroke exist and this lack of appropriate models has hampered understanding of the neurobiologic mechanisms involved in injury response and repair after this type of stroke. The main limitation of other subcortical stroke models is that they do not focally restrict the infarct to the white matter or have primarily been validated in non-murine species. This limits the ability to apply the wide variety of murine research tools to study the neurobiology of white matter stroke. Here we present a methodology for the reliable production of a focal stroke in murine white matter using a local injection of an irreversible eNOS inhibitor. We also present several variations on the general protocol including two unique stereotactic variations, retrograde neuronal tracing, as well as fresh tissue labeling and dissection that greatly expand the potential applications of this technique. These variations allow for multiple approaches to analyze the neurobiologic effects of this common and understudied form of stroke.

Here we present methodology for the production of a focal stroke in murine white matter by local injection of an irreversible endothelial nitric oxide synthase (eNOS) inhibitor (L-Nio). Presented are two stereotactic variations, retrograde neuronal tracing, and fresh tissue labeling and dissection that expand the potential applications of this technique.

軸索変性と白質神経生物学の研究のための皮質下白質ストロークの多彩なマウスモデル

Stroke affecting white matter accounts for up to 25% of clinical stroke presentations, occurs silently at rates that may be 5-10 fold greater, and ...

Autoradiographic Measurements of [14C]-Iodoantipyrine in Rat Brain Following Central Post-Stroke Pain

Approximately 8% of stroke patients present symptoms of central post-stroke pain (CPSP). CPSP is associated with allodynia and hypersensitivity to nociceptive stimuli. Although some studies have shown that neuropathic pain may involve the dorsolateral prefrontal cortex, rostral anterior cingulate cortex, amygdala, hippocampus, periaqueductal gray, rostral ventromedial medulla, and medial thalamus, the neural substrates and their connections that mediate CPSP remain unclear. [14C]-Iodoantipyrine (IAP) uptake can be measured to evaluate spontaneously active pain. It can be used to assess the activation of neural substrates that may be involved in CPSP in an animal model. The [14C]-IAP method in rats is less expensive to perform compared with other brain mapping techniques. The present [14C]-IAP protocol is used to measure the activation of neural substrates that are involved in CPSP that is induced by lesions of the ventral basal nucleus (VB) of the thalamus in a rodent model.

Autoradiographic Measurements of [14C]-Iodoantipyrine in Rat Brain Following Central Post-Stroke Pain

We present a protocol to measure [14C]-iodoantipyrine (IAP) uptake and assess the activation of neural substrates that are involved in central post-stroke pain (CPSP) in a rodent model.

[オートラジオグラフィー測定<sup&gt; 14</sup&gt; C]中央郵便ストローク痛みに続いてラット脳で-Iodoantipyrine

Approximately 8% of stroke patients present symptoms of central post-stroke pain (CPSP). CPSP is associated with allodynia and hypersensitivity to ...

Induction of Ischemic Stroke and Ischemia-reperfusion in Mice Using the Middle Artery Occlusion Technique and Visualization of Infarct Area

Cerebrovascular disease is highly prevalent in the global population and encompasses several types of conditions, including stroke. To study the impact of stroke on tissue injury and to evaluate the effectiveness of therapeutic interventions, several experimental models in a variety of species were developed. They include complete global cerebral ischemia, incomplete global ischemia, focal cerebral ischemia, and multifocal cerebral ischemia. The model described in this protocol is based on the middle cerebral artery occlusion (MCAO) and is related to the focal ischemia category. This technique produces consistent focal ischemia in a strictly defined region of the hemisphere and is less invasive than other methods. The procedure described is performed on mice, given the availability of several genetic variants and the high number of tests standardized for mice to aid in the behavioral and neurodeficit evaluation.

We describe a mouse model of stroke induced by the occlusion of the middle cerebral artery using a silicone coated suture. The protocol can be applied to induce permanent occlusion or a temporary ischemia, followed by reperfusion.

梗塞エリアの中央動脈閉塞技術と可視化を使用したマウスにおける虚血性脳卒中および虚血 - 再灌流の誘導

Cerebrovascular disease is highly prevalent in the global population and encompasses several types of conditions, including stroke. To study the impact of ...

A Fibrin-Enriched and tPA-Sensitive Photothrombotic Stroke Model

An ideal thromboembolic stroke model requires certain properties, including relatively simple surgical procedures with low mortality, a consistent infarction size and location, precipitation of platelet:fibrin intermixed blood clots similar to those in patients, and an adequate sensitivity to fibrinolytic treatment. The rose bengal (RB) dye-based photothrombotic stroke model meets the first two requirements but is highly refractory to tPA-mediated lytic treatment, presumably due to its platelet-rich, but fibrin-poor clot composition. We reason that combination of RB dye (50 mg/kg) and a sub-thrombotic dose of thrombin (80 U/kg) for photoactivation aimed at the proximal branch of middle cerebral artery (MCA) may produce fibrin-enriched and tPA-sensitive clots. Indeed, the thrombin and RB (T+RB)-combined photothrombosis model triggered mixed platelet:fibrin blood clots, as shown by immunostaining and immunoblots, and maintained consistent infarct sizes and locations plus low mortality. Moreover, intravenous injection of tPA (Alteplase, 10 mg/kg) within 2 h post-photoactivation significantly decreased the infarct size in T+RB photothrombosis. Thus, the thrombin-enhanced photothrombotic stroke model may be a useful experimental model to test novel thrombolytic therapies.

Traditional photothrombotic stroke (PTS) models mainly induce dense platelet aggregates of a high resistance to tissue plasminogen activator (tPA)-lytic treatment. Here a modified murine PTS model is introduced by co-injecting thrombin and photosensitive dye for photoactivation. The thrombin-enhanced PTS model produces mixed platelet:fibrin clots and is highly sensitive to tPA-thrombolysis.

フィブリン富化およびtPA感受性光血栓性脳卒中モデル

An ideal thromboembolic stroke model requires certain properties, including relatively simple surgical procedures with low mortality, a consistent ...

神経科学

Positron Emission Tomography Imaging for In Vivo Measuring of Myelin Content in the Lysolecithin Rat Model of Multiple Sclerosis

Multiple sclerosis (MS) is a neuroinflammatory disease with expanding axonal and neuronal degeneration and demyelination in the central nervous system, leading to motor dysfunctions, psychical disability, and cognitive impairment during MS progression. Positron emission tomography (PET) is an imaging technique able to quantify in vivo cellular and molecular alterations.
Radiotracers with affinity to intact myelin can be used for in vivo imaging of myelin content changes over time. It is possible to detect either an increase or decrease in myelin content, what means this imaging technique can detect demyelination and remyelination processes of the central nervous system. In this protocol we demonstrate how to use PET imaging to detect myelin changes in the lysolecithin rat model, which is a model of focal demyelination lesion (induced by stereotactic injection) (i.e., a model of multiple sclerosis disease). 11C-PIB PET imaging was performed at baseline, and 1 week and 4 weeks after stereotaxic injection of lysolecithin 1% in the right striatum (4 &#181;L) and corpus callosum (3 &#181;L) of the rat brain, allowing quantification of focal demyelination (injection site after 1 week) and the remyelination process (injection site at 4 weeks).
Myelin PET imaging is an interesting tool for monitoring in vivo changes in myelin content which could be useful for monitoring demyelinating disease progression and therapeutic response.

Positron Emission Tomography Imaging for In Vivo Measuring of Myelin Content in the Lysolecithin Rat Model of Multiple Sclerosis

This protocol has the aim of monitoring in vivo myelin changes (demyelination and remyelination) by positron emission tomography (PET) imaging in an animal model of multiple sclerosis.

多発性硬化症のリゾレシチンラットモデルにおけるイン ビボ 含有量の測定のための陽電子放出断層撮影

Multiple sclerosis (MS) is a neuroinflammatory disease with expanding axonal and neuronal degeneration and demyelination in the central nervous system, ...

Imaging CD19+ B Cells in an Experimental Autoimmune Encephalomyelitis Mouse Model using Positron Emission Tomography

Multiple sclerosis (MS) is the most common demyelinating central nervous system (CNS) disease affecting young adults, often resulting in neurological deficits and disability as the disease progresses. B lymphocytes play a complex and critical role in MS pathology and are the target of several therapeutics in clinical trials. Currently, there is no way to accurately select patients for specific anti-B cell therapies or to non-invasively quantify the effects of these treatments on B cell load in the CNS and peripheral organs. Positron emission tomography (PET) imaging has enormous potential to provide highly specific, quantitative information regarding the in vivo spatiotemporal distribution and burden of B cells in living subjects.
This paper reports methods to synthesize and employ a PET tracer specific for human CD19+ B cells in a well-established B cell-driven mouse model of MS, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), which is induced with human recombinant myelin oligodendrocyte glycoprotein 1-125. Described here are optimized techniques to detect and quantify CD19+ B cells in the brain and spinal cord using in vivo PET imaging. Additionally, this paper reports streamlined methods for ex vivo gamma counting of disease-relevant organs, including bone marrow, spinal cord, and spleen, together with high-resolution autoradiography of CD19 tracer binding in CNS tissues.

Imaging CD19+ B Cells in an Experimental Autoimmune Encephalomyelitis Mouse Model using Positron Emission Tomography

This paper details methodology for radiolabeling a human-specific anti-CD19 monoclonal antibody and how to use it to quantify B cells in the central nervous system and peripheral tissues of a mouse model of multiple sclerosis using in vivo PET imaging, ex vivo gamma counting, and autoradiography approaches.

陽電子放射断層撮影法を用いた実験的自己免疫性脳脊髄炎マウスモデルにおけるCD19+ B細胞のイメージング

Multiple sclerosis (MS) is the most common demyelinating central nervous system (CNS) disease affecting young adults, often resulting in neurological ...

虚血性脳卒中の非侵襲的統合PAUSAT全脳イメージング

Integrated Photoacoustic, Ultrasound, and Angiographic Tomography (PAUSAT) for NonInvasive Whole-Brain Imaging of Ischemic Stroke

Presented here is an experimental ischemic stroke study using our newly developed noninvasive imaging system that integrates three acoustic-based imaging technologies: photoacoustic, ultrasound, and angiographic tomography (PAUSAT). Combining these three modalities helps acquire multi-spectral photoacoustic tomography (PAT) of the brain blood oxygenation, high-frequency ultrasound imaging of the brain tissue, and acoustic angiography of the cerebral blood perfusion. The multi-modal imaging platform allows the study of cerebral perfusion and oxygenation changes in the whole mouse brain after stroke. Two commonly used ischemic stroke models were evaluated: the permanent middle cerebral artery occlusion (pMCAO) model and the photothrombotic (PT) model. PAUSAT was used to image the same mouse brains before and after a stroke and quantitatively analyze both stroke models. This imaging system was able to clearly show the brain vascular changes after ischemic stroke, including significantly reduced blood perfusion and oxygenation in the stroke infarct region (ipsilateral) compared to the uninjured tissue (contralateral). The results were confirmed by both laser speckle contrast imaging and triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining. Furthermore, stroke infarct volume in both stroke models was measured and validated by TTC staining as the ground truth. Through this study, we have demonstrated that PAUSAT can be a powerful tool in noninvasive and longitudinal preclinical studies of ischemic stroke.

著者スポットライト:虚血性脳卒中の非侵襲的全脳イメージングのための統合光音響、超音波、血管造影断層撮影法(PAUSAT)  

This work demonstrates the use of a multimodal ultrasound-based imaging platform for noninvasive imaging of ischemic stroke. This system allows for the quantification of blood oxygenation through photoacoustic imaging and impaired perfusion in the brain through acoustic angiography.

虚血性脳卒中の非侵襲的全脳イメージングのための統合光音響、超音波、および血管造影断層撮影(PAUSAT)

Presented here is an experimental ischemic stroke study using our newly developed noninvasive imaging system that integrates three acoustic-based imaging ...

虚血性脳卒中のマウスモデルで [¹¹C] DPA-713 Neuroinflammation のイメージングをペットします。

要約

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MRI and PET in Mouse Models of Myocardial Infarction

と陽電子放射断層撮影法を用いた非侵襲的イメージングとリビングラットにおける脳虚血の分析

マウス脳低酸素性虚血の間に同時PET / MRIイメージング

軸索変性と白質神経生物学の研究のための皮質下白質ストロークの多彩なマウスモデル

[オートラジオグラフィー測定

梗塞エリアの中央動脈閉塞技術と可視化を使用したマウスにおける虚血性脳卒中および虚血 - 再灌流の誘導

フィブリン富化およびtPA感受性光血栓性脳卒中モデル

多発性硬化症のリゾレシチンラットモデルにおけるインビボ含有量の測定のための陽電子放出断層撮影

陽電子放射断層撮影法を用いた実験的自己免疫性脳脊髄炎マウスモデルにおけるCD19⁺ B細胞のイメージング

虚血性脳卒中の非侵襲的全脳イメージングのための統合光音響、超音波、および血管造影断層撮影(PAUSAT)

虚血性脳卒中のマウス モデルで [11C] DPA-713 Neuroinflammation のイメージングをペットします。

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MRI and PET in Mouse Models of Myocardial Infarction

と陽電子放射断層撮影法を用いた非侵襲的イメージングとリビングラットにおける脳虚血の分析

マウス脳低酸素性虚血の間に同時PET / MRIイメージング

軸索変性と白質神経生物学の研究のための皮質下白質ストロークの多彩なマウスモデル

[オートラジオグラフィー測定

梗塞エリアの中央動脈閉塞技術と可視化を使用したマウスにおける虚血性脳卒中および虚血 - 再灌流の誘導

フィブリン富化およびtPA感受性光血栓性脳卒中モデル

多発性硬化症のリゾレシチンラットモデルにおけるイン ビボ 含有量の測定のための陽電子放出断層撮影

陽電子放射断層撮影法を用いた実験的自己免疫性脳脊髄炎マウスモデルにおけるCD19+ B細胞のイメージング

虚血性脳卒中の非侵襲的全脳イメージングのための統合光音響、超音波、および血管造影断層撮影(PAUSAT)

虚血性脳卒中のマウスモデルで [¹¹C] DPA-713 Neuroinflammation のイメージングをペットします。

多発性硬化症のリゾレシチンラットモデルにおけるインビボ含有量の測定のための陽電子放出断層撮影

陽電子放射断層撮影法を用いた実験的自己免疫性脳脊髄炎マウスモデルにおけるCD19⁺ B細胞のイメージング