著者は、メリーランド州でのトランスレーショナルイメージング（C - TRIM）と磁気共鳴研究センター（MRRC）のためのコアで博士、実験スペースや設備の彼の寛大な寄付のためのロバートBlochと博士ラオGullapalliと大十に感謝します技術サポートのため。この作品は、国立衛生研究所（K01AR053235と1R01AR059179）からと筋ジストロフィー協会（＃4278）からRMLへの補助金によって支え、そしてジャイナ教の財団からJARへの助成金によっていた。

（1） 生体傷害モデルと等尺性トルクの測定インチ <ol><li>これらの手順は、ラットやマウス7,17,18に使用することができます。開始するには、精度の気化器を（猫＃91103、獣医装備、株式会社、プレザントンを使用して（誘導チャンバ内の誘導のためのイソフルラン4〜5％が、その後のメンテナンスのためノーズコーンを介してイソフルランを2％〜に）吸入麻酔下で動物の仰臥位を配置、CA）。乾燥から角膜を保護するために各眼に無菌眼科用クリーム（Paralube獣医軟膏、PharmaDerm、Flohamパーク、ニュージャージー州）を適用します。作業中は、動物がケージの外に置かれた加熱ランプの使用により保温されており、常に動物から6インチ以上を保った。 </li><li>毛を除去することにより、軟組織や骨にシード皮膚の細菌を防ぐためにbetadineの交互スクラブと70％アルコールで洗浄して準備が肌。深部腱反射の欠如（足をつまんへの応答がない足の撤退）によって適切な麻酔を確認してください。針は、手動でリグ（マウス用25Gまたは27G）に手足を安定させるために近位脛骨を通して配置されます。針は足の前部コンパートメントを入力しないでください。 </li><li> 、固定位置に針をロックする動物が仰臥位になるようにし、つま先はまっすぐに直面している。カスタムメイドの装置は、針を固定し、それによって足を安定させるために使用されます。 </li><li>カスタム加工のフットプレート（図1）に四肢の足を置きます。フットプレートの軸はステッピングモータ（モデルT8904、NMB Technologies社、チャッツワース、カリフォルニア州）およびトルクセンサ（モデルQWFK - 8M、Sensotec、コロンブス、オハイオ州）に添付されます。足は、最初にそれは図1のように、脛骨と直交するように調整する必要があります。 </li><li>神経の中にある腓骨、の首付近に腓骨神経を刺激するために経皮電極（723742、ハーバード装置、ケンブリッジ、MA）または皮下電極を（J05針電極針、36BTP、ヤリの電極供給、ギルロイ、カリフォルニア州）を使用してください表面的な位置。視覚的に足が確保される前に、痙攣（マウス、ラットで1 msのパルスを0.1ミリ秒のパルス）のシリーズを実行することによって、孤立した背屈を確認してください。足を粘着テープで底板に固定されると、電圧の増加に応じて単収縮の振幅の増加は、反対の筋肉（plantarflexors）が同時に刺激されていないことを確認します。 </li><li>負傷前、および損傷後の選択された時点で、dorsiflexorsの容量を生産する最大の力は、&quot;最大等尺性トルク&quot;（筋肉の長さの変化のないトルク）として記録されます。トルクの測定は、傷害を誘発するために使用されているのと同じリグ上で実行されます。最大等尺性トルクを記録する前に、パルスの振幅は、単収縮張力と足首の最適な位置がdorsiflexorsの異なる長さでけいれんを与えることによって決定される最適化するように調整されます。 dorsiflexors（静止長、別名ロー）の最適な長さを決定するためにトルク角カーブを取得した後、トルクの周波数のプロットは、徐々に200 msのパルス列中のパルスの頻度を増やすことによって得られる。最大融合テタニー収縮は通常90〜100 Hzで得られる。 3つの別々のけいれんと強直性収縮を記録し、さらなる分析のために保存されます。 </li><li>収縮活性化、足首の回転の開始、およびトルクのデータ収集を同期する（LabVIEWバージョン8.5、ナショナルインスツルメンツ、オースティン、テキサス州）に商用ソフトウェアを使用してください。コンピュータ制御のモーターが同時にこうして長く収縮（また、筋肉の損傷を引き起こす&quot;偏心&quot;収縮と呼ばれる）につながる、底屈にフットプレートを移動しながら背屈筋の筋肉の刺激が発生します。特定のプロトコルは、調査員が希望する傷害の所望の大きさに依存します。傷害の大きさ、または組織損傷は、そのような角速度、筋活動のタイミング、動きの範囲、そして長く収縮の数などの変数の操作によって調整することができます。 </li><li>怪我を誘発するために、動きの範囲、延長の速度、および必要に応じて刺激のタイミングを変化させる、最大等尺性収縮に長く収縮を重ね合わせる。例えば、最大等尺性収縮はdorsiflexorsで取得され、200ミリ秒後にそれらはおおよその通常の動き（900 ° /秒）に、選択した速度で長くされています。我々は以前に運動の前に活性化し、延長の程度が負傷14を得る上で重要な要因であることが示されている。 dorsiflexorsによって生成されるトルクの大半は、TA 11からであり、我々はこの筋肉5,13-15に傷害のこのモデルは、結果という以前に示されている。 TAは、延長を通して刺激されたまま。 </li><li>負傷した後、動物を装置から削除されます。脛骨ピンは削除された、足は再び洗浄され、そして動物がケージに戻った（37 ° Cでの温度制御加熱ブロックに配置）と回復するまで監視されます。これは、動物が目を覚まし、携帯になるまで待機が含まれています。動物が手術中に観察可能な痛みに苦しんでいないし、長く収縮により誘発される損傷後の歩行には目に見える変化は（例：跛行）は​​ありません。しかし、適切な抗痛みの治療は、（ - 手術後48時間で0.1 mg / kgを12時間ごとにブプレノルフィン0.05）、その後に投与される。 </li></ol> （2）全体の筋肉の緊張のその場測定において 。 <ol><li>動物が用意され、1.3を通じて1.1節で説明したように脛骨を安定化されている。すべてのインストゥルメンテーションは、適切なキャリブレーションのために試験前に少なくとも30分の電源が入っていて、力変換器の温度ドリフトを最小限に抑えます。 </li><li>足首に皮膚の前方を切開すると前脛骨筋（TA）の腱を切断。慎重に腱に4.0エチコンシルク非吸収性縫合糸を束ね、付属のS -フック（重量= 0.1グラム）、モデルFT03、グラスの楽器、ワーウィック、ロードアイランド）を介して負荷のセルにvicryl縫合糸を取り付けます。また、カスタムクランプ（重み= 0.5グラム）がvicryl縫合（図2）に腱を添付するために使用することができます。 </li><li>ロードセルは、TAが安静時の長さに調整し、（原点と挿入の間にプルの直線）が正しく整列させることができるように（カイトのマニピュレータ、世界精密機器株式会社、サラソタ、フロリダ州）マイクロマニピュレータに取り付けられている。 TAは、熱のランプで、鉱物油による脱水から冷却から保護されます。ロードセル（各試験の前にキャリブレーション）からの信号を集録ソフトウェア（PolyVIEWバージョン2.1、グラスの楽器によって収集して格納されるA / DボードにDCアンプ（モデルP122、グラスの楽器、ワーウィック、ロードアイランド）を介して供給されています、ワーウィック、ロードアイランド）。 </li><li>ロードセルにTAを接続し、L 0を決定するために、異なる筋肉の長さで、単一の痙攣（1ミリ秒の矩形パルス）適用されます。ノギスを用いて測定した筋肉静止長は、、脛骨粗面とmyotendinous接合間の距離として定義されます。この長さで、徐々に力周波数の関係を確立するためにパルス振幅し、パルス周波数を増加させる。最大限に融合強直性攣縮は約90 - 100Hzの（0.1ミリ秒または1 msのパルスで構成される300ミリ秒の電車の期間）で得られる。最大収縮活性化（P 0）を誘導するためにTAをアクティブにする最大の刺激強度の150％を使用してください。最大強縮性収縮を繰り返し行うとP 0の割合で表現、任意の時点で疲労のインデックスを提供することができます。 </li></ol> （3）in vivoでのMR イメージングおよび/ ​​または齧歯類の骨格筋の分光。 すべてのMRIとMRSはParavision 5.0ソフトウェアを実行している12cmの勾配のインサート（660 mTの/ mの最大勾配、4570 T / m / sの最大スルーレート）を備えたBruker Biospin（ビルリカ、MA）7.0テスラMR装置で実行されます。 <ol><li> 1.1で上記のようイソフルラン気化した動物は麻酔です。 MR -互換性のある小動物のモニタリングとゲーティングシステム（SAインスツルメンツ社）は、呼吸数、体温を監視するために使用されます。マウスの体温は36〜37℃の温水循環装置を使用してに維持されている。カスタムメイドのホルダーは、膝から足に磁石のボアと平行に両足と仰臥位でマウスを配置するために使用されます。 4チャンネルの受信専用表面コイルが共振器72ミリメートルの線形1H内に配置されます。共振コイルをチューニングし、試料にマッチングされています。 </li><li> MRイメージング：ローカライザ後、以下のMRスキャンが実行されます：次のパラメータを持つ緩和の強化によるT1強調高速収集（RARE）：TE = 9.52ミリ秒、TR = 1800、エコートレインの長さ= 4、面内分解能100 × 100μmの、およびスライス厚さ= 750ミクロン。デュアルエコーPD/T2 RARE：TE = 19.0/57.1ミリ、TR = 5000ミリ秒、エコートレインの長さ= 4、面内分解能100 × 100μmであり、スライス厚= 750μmの。 b値= 350秒/ MM -2、TE = 26ミリ秒、TR = 4500ミリ秒、面内分解能150 × 150μmであり、スライス厚= 750μmの12の非共線的な方向性を用いてスピンエコー（SE）拡散テンソル画像データ。 16 TESのΔTEで182.5ミリまで= 11.4ミリ= 11.4ミリ秒、TR = 10000ミリ秒、面内分解能150 × 150μmであり、スライス厚さ= 750μmのを使用して、マルチスライス、マルチエコー（MSME）T2パラメトリックマッピングデータ。 </li><li>画像処理：平均拡散係数（MD）、小数異方性（FA）画像だけでなく、ラクトマップを作成するための拡散テンソル再建とラクトはTrackVis（ボストン、マサチューセッツ;マサチューセッツ総合病院医学のためのMartinosセンター）を使用して実行されます。 T2マッピングをMATで記述されたカスタムソフトウェアを使用して実行されます<html>正規のT2信号の方程式に、各ピクセルで測定されたデータに合わせて非線形最小二乗法を用いて、LAB（ナティック、マサチューセッツMathworks社）。関心の測定の領域は、TA内のパラメータの値を評価するために実行されます。 </li><li> 1H分光法：自動化されたシミングはTAの1 × 1 × 4 mm 3のボクセル上で実行されます。ポイント分解分光法（PRESS）パルスシーケンスは、（TR / TE = 18分の2000ミリ秒）1024の平均値と同じボクセルからスペクトルを取得するために使われます。データ収集は、各脚で34分です。スペクトルデータは、LCModelパッケージ16を使用して処理されます。 31P分光法：デュアルチューン（1H、31P）表面コイルが生体分光法（ISIS）パルスシーケンスで選択されている画像を使ったり、ローカライズされた分光法（単一パルスの実験を使用して）非ローカライズを行うために使用されます。 </li></ol> 4。収穫と筋肉を保存。 TASは、実験の最後に後に回収秤量し、液体窒素で凍結スナップし、-80℃で保存されていますこれは、in vivo実験の後、任意の時点で行うことができます。筋肉は、これは端末の手続きであるとして、即座にその場実験の後に収穫されています。詳細な形態学的研究のために、動物は、左心室を介して血流を介して4％パラホルムアルデヒドで固定されています。 5。代表的な結果。 図3は、 生体内での装置でのラットから代表的なデータを示してin vivoでの装置の背屈筋の筋によって生成される最大トルクを取得するために使用される;それはまた、これらの同じ筋肉に損傷を誘導するために使用されます。足関節が底屈の約20 °（0​​ °を考慮脛骨に直交配置さ足付き）に配置されているときに筋肉の長さ張力関係に起因する、最大等尺性トルクは一般的に発生します。最大等尺性トルクが得られた後、足は、傷害のプロトコルを開始する任意の位置に配置することができます。 70 ° - 図3は、0 °から動きの円弧の30繰り返しの傷害のプロトコルを表します。等尺性相（塗りつぶされた矢印）と収縮で誘起された傷害のプロトコル中に長く相（オープン矢印）から生成されたトルクで安定した低下に注意してください。トルクは、NMMの単位で記録されますが、絶対値は、動物の大きさとその条件（例えば、損傷した筋肉、疲労筋肉、または相同組換えに起因する特定のタンパク質を欠く筋肉）に依存している。 図4は、 その場装置でのラットから代表的なデータを示しています。私たちはその場装置に延長収縮が関与するのではなく、それは私たちは、隔離が適切に整列し、既知の長さで、個々の筋肉によって生成される最大張力を測定することができます。図4は、ラットの前脛骨筋の疲労試験中に発生する力の漸進的な損失を示しています。この特定の例では、巨大な収縮が5分、1秒毎に1回行った。テンション（力）は、通常、ニュートン（またはグラム）に記録しますが、トルクと同様に、絶対値は、動物の大きさと状態に依存している。筋肉の重さがすぐにこの手順の後に得られるので、力は筋肉の断面積に（&quot;特定の力&quot;と呼ばれる）正規化することができる。 図5は、T1加重とT2パラメトリックマッピングなどのマウスのin vivoイメージングの代表的なデータを、（）、拡散テンソル画像（B）、1 H分光法（C）、および31 P分光法から3Dラクトを示しています。詳細は、図の凡例に記載されています。 <img src="/files/ftp_upload/2782/2782fig1.jpg" alt="図1" /> 図1： 生体内での装置で .*けがを生成するには、脛骨が安定化し、足はモーター駆動のプレートに取り付けられている。踏み板は底屈（点線矢印）に足を強制しながら足首のdorsiflexorsは、腓骨神経を介して刺激される。 * ラバリング＆デデイン、許可を得て使用してJのバイオメカニクス、2005年。 <img src="/files/ftp_upload/2782/2782fig2.jpg" alt="図2" /> 図2： 現場装置でロードセルは、TAが安静時の長さに調整し、X、Y、およびZの方向に適切に配置することができるように、マイクロマニピュレータに取り付けられている。 TAの遠位腱は、ロードセルに接続されていると、単一のけいれんは、L 0を決定するために、異なる筋肉の長さで誘導されています。最大強直性収縮は、最大収縮活性化（P 0）を決定するために取得されます。最大強縮張力を繰り返し行うとP 0の割合で表現、目的の時点で疲労のインデックスを提供することができます。 782/2782fig3.jpg&quot;ALT =&quot;図3&quot;/&gt; 図3：ラットの収縮を長くするからトルクの生体装置の代表的なトレースの録音でのトルクのデータ 。この特定の例では、筋肉、900の角速度で運動の70 °の円弧によって踏み板が（開いている矢印）の延長前にピーク等尺性収縮（塗りつぶされた矢印）を誘導するために200ミリ秒刺激した° /秒<img src="/files/ftp_upload/2782/2782fig4.jpg" alt="図4" /> 図4：ラットの前脛骨筋（TA）の反復刺激の間の最大等尺性強縮張力の減少を示す場装置の代表的なデータでからテンションデータ 。この例では、TAは、単離された最適な長さ（L 0）に調整し、5分間、1秒毎に1回200ミリテタニー収縮で刺激。 <img src="/files/ftp_upload/2782/2782fig5.jpg" alt="図5" /> 図5：in vivoイメージング ：画像は前脛骨筋（TA）からT1加重とT2パラメトリックマッピングの横（軸方向）のセクションを示す。点線の赤いボックスは、対無傷（右側）の増加負傷者（左側）にT2の増加を示すためにTAを囲んB：拡散テンソル画像（DTI）からの代表的な3DラクトC：マウスTAの1 Hのスペクトルが示すいくつかの検出可能な脂質の共鳴、筋肉細胞内の（IMCL）とextramyocellular脂質（EMCL）ピーク間の分化は、このメソッドを使用して取得されたD：ラットのTAの31 P MRスペクトルは、ホスホクレアチン（PCR）、無機リン酸塩（Pi）、三を示しています。アデノシン5&#39; -三リン酸（ATP）の共鳴（α、β、γ）。

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利害の衝突は宣言されません。

&quot;筋肉の損傷は、&quot;多くの方法で定義されており、測定されている。構造上の損傷は、組織学的所見6,9で明らかですが、動物実験で使用されているものを含む筋肉の損傷を、評価するために使用される生物学的マーカーの多くを持つ一つの問題は、彼らは通常の力の喪失と相関しないということです。筋肉の損傷は、しばしばそれを調べるために使用されるアッセイのコンテキ?...

（全ての機器は、踏み板を除いてマウスとラットでも同じです） <ul><li> BUDバリューラインキャビネット（ニューアーク、06M4718） </li><li>多機能L / O USB - 6221M（ナショナルインスツルメンツ、779808〜01） </li><li>ステッピングモータコントローラ（ニューアーク、16M4189） </li><li>ステッピングモータ（ニューアーク、16M4198） </li><li> （ハネウェル、Sensotec、DV - 05）ゲージアンプの歪み</li><li>トルクセンサ（ハネウェル、QWLC - 8M） </li><li>フットプレートと安定化装置（カスタムが作った、特許出願中） </li></ul>

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

筋肉の菌株は、医師によって治療された最も一般的な苦情の一つです。筋肉の損傷は通常、単独で患者の病歴と身体検査から診断されている、しかし、臨床症状は、筋肉の損傷や筋肉の疾患を有する患者では傷害の程度、患者の痛みの公差等によって大幅に変動しますので、筋肉の損傷の評価は通常、このような動きの優しさ、強さ、範囲、そして最近では、画像検査などの臨床症状、に限定。このような血清クレアチンキナーゼのレベルのような生物学的マーカーが、、一般的に筋肉の傷害で上昇しているが、そのレベルは常に力の生産の損失と相関関係はありません。これは、被害の&quot;直接測定&quot;を提供するが、関数のすべての損失を計上していない動物は、からにも組織学的所見の真です。いくつかの収縮力で筋肉の全体的な健康の最も包括的な措置と主張してきた。筋肉の損傷は生体力学的条件の様々な環境下で発生するランダムイベントなので、勉強することは困難です。ここで、我々 は 、in vivo動物モデルでのトルクを測定することで信頼性の筋肉の損傷を生成するために説明します。我々はまた、 その場で分離された筋肉から力の測定のための我々のモデルについて説明します。さらに、我々は小動物MRIの手順を説明します。

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

アン<em&gt; in vivoで</emけがの&gt;動物モデルが記載されている。方法は、腓骨神経の皮下の位置を利用しています。速度、筋活動のタイミング、および動きの円弧は、すべての商用ソフトウェアを使用して事前に決定し、同期されます。損傷後の変更が監視されます<em&gt; in vivoで</em&gt; MRイメージング/分光法を用いた。

アン in vivoで</em収縮で誘起された損傷と回復の非侵襲的モニタリングの>齧歯類モデル

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

an-vivo-rodent-model-contraction-induced-injury-non-invasive

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Medicine

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

13.7K ビュー.  University of Maryland School of Medicine. アン in vivoで動物モデルが記載されている。方法は、腓骨神経の皮下の位置を利用しています。速度、筋活動のタイミング、および動きの円弧は、すべての商用ソフトウェアを使用して事前に決定し、同期されます。損傷後の変更が監視されます in vivoで MRイメージング/分光法を用いた。

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

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

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

乳幼児の脳代謝と血行動態の非侵襲的光計測

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

医学

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.

微小血管と内皮機能の非侵襲的評価

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.

縦用の眼の前房に移植、非侵襲<emインビボ&gt;</emリアルタイムでのシングルセル分解能&gt;イメージング

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.

マウスにおける急性腎障害とポスト傷害線維の虚血再灌流モデル

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.

マウス角膜血管新生のアルカリ熱傷損傷モデル

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.

卵巣がん再発を検出し、モニターするための非侵襲的イメージングのためのマウスモデル

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.

のための多発性嚢胞腎疾患の小齧歯類モデルにおける超高磁場MRIの使用<em&gt;インビボ</em&gt;表現型と薬物モニタリング

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.

ヒト腫瘍異種移植片からマウス細胞の枯渇は大幅に標的細胞の下流分析を向上させます

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.

完全なジャンププロトコルに従う主観的および客観的な回復特性の非侵襲的評価

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.

マウスで内がえし筋機能の非侵襲的評価

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

アン in vivoで齧歯類モデル