We thank Maria Jepson, Dr. Paivi Jordan, and Dr. Linda Callahan at the University of Rochester Multiphoton Core for technical advice throughout the completion of this protocol. We also thank Dr. Changyong Feng for expert statistical advice, and Dr. Maiken Nedergaard at the University of Rochester Medical Center for the headplate design used in this paper. This work was supported in part by grants T32GM007356 and R01DA026325 from the National Institutes of Health (NIH); and by the University of Rochester Center for AIDS Research grant P30AI078498 (NIH).

동물 자원에 로체스터 대학위원회의 대학은이 논문에서 수행되는 모든 절차를 승인했다. 1. 수술 전 준비 (쥐) <ol><li> 필요한 모든 장비와 수술 영역을 준비합니다. 미리 70 % 에탄올을 사용하여 절차를 수행하는 동안 사용되는 모든 도구를 살균. 선택적으로, 유리 구슬 살균기를 사용하거나 도구를 소독하기 위해 압력솥. </li><li> 이소 플루 란 기화기에 연결 이소 플루 란 유도 챔버에 마우스를 놓습니다. 1 L / min의 속도로 4 %에 이소 플루 란 수준을 설정합니다. 주 : 성상 세포 특이 신경교 섬유 성 단백질 (GFAP) 프로모터 (HIV 두드리는의 Tg 생쥐)에 의해 구동 독시사이클린 (DOX) 유도 성 HIV-1 타트 트랜스와 여기에보고 된 실험 쥐 10 HIV의 효과를 조사하기 위해 사용 하였다 이전에 7,10 설명 된대로 -1, 뇌 혈관 구조에 신경 염증을 유도. </li><li> 부드럽게 및 마우스를 관찰 유도 챔버 팁# 39;의 복원 정 반사. 복원력 반사가 억제되면, 2 % 이소 플루 레벨을 설정하고 수술 벤치 노즈콘을 유도 챔버로부터 공기 흐름을 재. </li><li> 빨리 물을 주입 가열 패드로 유도 챔버에서 마우스를 이동합니다. 코 콘을 통해 이소 플루 란 (1.5 %)을 계속 적용. 호흡 수 (RR) 모니터링을 통해 평가 개별 마우스 허용 오차에 따라 마취를 조정합니다. 주 : RR의 우울증은 뇌 혈류 및 혈관 직경의 평가를 변경하는 가스 생리적 파라미터를 교란 할 수있다. 분당 55-65 숨 사이 RR을 유지하기 위해 시도합니다. 심장 박동수 (HR)도 마취 깊이를 평가할 수있다; 혈관 직경에 대한 생리 학적 변화를 방지하기 위해 분당 300-450 박동 사이에 인사를 유지한다. 일반적으로 마취는 주어진 마우스 1 L / 분에서 1.5-2.0 %의 이소 플루 란 사이에 충분한 것입니다. </li><li> 또한 마취의 깊이를 확인하는 발가락 핀치를 수행합니다. 마우스는, 통신을 응답하지 않으면수술을 줬어. </li></ol> 얇은 두개골 두개골 창 2. 준비 <ol><li> 마우스의 눈에 인공 눈물 젤을 적용합니다. 완전히 가위 전기 면도기를 사용하여 마우스의 두피에서 머리카락을 제거합니다. </li><li> 포비돈 요오드 용액을 도포하여 두피 살균; 건조 할 수 있습니다. 그 후, 광학 현미경 하에서 완전히 두정골 마킹, 꼬리 정면 뼈 및 브레 그마 노출 마우스의 두피로부터 피부를 제거한다. </li><li> 쉬운 제거를위한 멤브레인을 건조시키기 위해 두개골에 10 % 염화 제이철 용액의 소량을 적용한다. 부드럽게 두개골을 긁어 # 45분의 5 집게로 건조 된 세포막을 제거합니다. </li><li> headplate 창 주위에 접착제의 얇은 층을 적용합니다. 부드럽게 윈도우의 중심에있는 관심 영역을 유지하는 마우스의 두개골에 대하여 headplate를 누른다. 접착제를 중합 headplate에 치과 용 시멘트의 드롭을 적용합니다. </li><li> 얇은 층을 적용headplate 윈도우의 가장자리를 따라 접착제의 식염수를 개최하여 저수지를 만들 수 있습니다. 접착제가 건조되면, 마우스 headplate 하네스에 headplate 나사. 참고 :이 절차에 사용되는 마우스 headplate 하네스는 금속베이스와 2 개의 금속 열이있는 구조입니다. 각 열에서 하나의 봄과 하나의 날개 너트가있다. headplate는 스프링의 위쪽에 배치되고, 헤드 레벨이며 움직이지 않을 때까지 날개 너트가 체결된다. </li><li> 6,000 rpm으로 설정 microtorque 드릴에 부착 된 드릴 비트를 사용하여 headplate 창에서 어떤 접착제를 제거합니다. 선박의 구조가 손상 될 수 있습니다 마우스 두개골의 과열을 방지하기 위해 모든 10 ~ 15 초를 중지합니다. <ol><li> 새로운 드릴 비트를 사용하여, 중간 선 (headplate 윈도우의 지름의 3 분의 1)에서 측면 microtorque 드릴 1.5 mm를 놓습니다. 4,000 rpm에서 얇은에이 위치 주변의 두개골을 시작합니다. 직접적인 하락 압력으로 두개골을 부드럽게 드릴을 이동합니다. </li><li> 중지의 DRIL링 모든 10 ~ 15 초 마우스 두개골의 과열을 방지합니다. 이 시간 동안 압축 공기 용기를 사용하여 축적 된 두개골 먼지를 제거합니다. </li><li> 5 ~ 10 초 동안 두개의 온도를 실온 식염수 방울을 사용합니다. 부드럽게 두개골의 숱을 계속 부드러운 티슈로 모든 유체를 제거합니다. </li></ol></li><li> 두개골의 최종 박형화를 들어, 저장소 내에 headplate 식염수 소량을 넣고 가볍게 작은 혈관을 명확하게 보일 때까지 관심 영역 위에 치과 microblade 스윕. </li></ol> 생리 학적 매개 변수 3. 모니터링 <ol><li> 두개골이 완전히 희석되면, 홀더에서 마우스를 분리하고 다시에 놓습니다. 부드럽게 명확하게 내측 허벅지를 노출 모두 뒷다리를 테이프. </li><li> 가위 전기 면도기와 모두 중간 허벅지 위에 머리를 제거합니다. 포비돈 - 요오드와 허벅지를 커버하여 수술 부위를 소독. </li><li> 대퇴 정맥 위의 중간 오른쪽 허벅지에 피부를 꼬집어및 동맥 # 5 집게를 사용. 부드럽게 위쪽으로 피부를 당겨 잘라 피부를 제거하기 위해 가위를 사용합니다. 참고 : 왼쪽 허벅지가 수술 합병증 (혈관 기형, 파열 된 선박)의 경우에 예약되어 있습니다. </li><li> 수술 부위에 0.9 %의 식염수를 약 3 ~ 5 방울을 적용합니다. 이것은 혈관의 큰 확대율뿐 아니라 혈관의 수분 사이트를 유지하고 건조 방지 가능하다. 퉁명스럽게 두 #에게 45분의 5 집게를 사용하여 대퇴 신경 혈관 다발로 해부에 의해 동맥에서 대퇴 정맥을 분리합니다. </li><li> 약 1cm 간격 대퇴 동맥 아래 수술 봉합의 두 3cm 조각을 놓습니다. 카테터 삽입시 과도한 혈액 손실을 방지하는 데 도움이됩니다 혈관 지혈대를 만들 수있는 상부 봉합 시계 방향으로 돌립니다. </li><li> 봄 가위를 사용하여 대퇴 동맥에 작은 절개를합니다. 카테터는 동맥 내에서 안전하게 될 때까지 절개 사전을 통해 동맥에 카테터를 놓습니다. </li><l난&gt; 누출 적절한 카테터 배치를 평가하기 위해 상부 봉합 (지혈대를) 꼬인 것이 풀리다. 봉합사를 이용하여 혈관 내 카테터 주위에 두 개의 매듭을 묶는하여 대퇴 동맥에 카테터를 고정합니다. </li><li> 혈액 응고를 방지하기 위해 카테터를 통해 헤파린 10 μL (100 IU / ㎖)을 주입한다. 그런 다음, 수술 간단한 중단 패턴에서 4-0 봉합과 함께 피부를 바느질로 오른쪽 허벅지를 닫습니다. </li><li> 복강 오른쪽 하복부에 우레탄을 50 μL (1.2 밀리그램 / g)을 주입한다. 5 분 후 복강 우레탄 100 ㎕의 총 왼쪽 하단 사분면에 다른 50 μL 주입으로 반복합니다. 병용 마취의 깊이을 위해 마우스를 다시 검사하는 동안 천천히 약 0.25 %로 이소 플루 란 수준을 줄일 수 있습니다. 참고 :이 장을 관통하지 않도록 후방 복부 벽을 따라 복강 내 표면 바늘을 유지합니다. 이것은 복부 직근 (μ)를 협지함으로써 달성 될 수있다멀리 내장에서 다음 주입 scles. </li><li> 모세관을 사용하여 카테터의 동맥 혈액 40 μL 샘플을 수집한다. 염수로 채워진 네 방향 스톱 콕과 헤파린 채워진 주사기 장착 혈압 변환기에 카테터를 연결. </li><li> 카테터의 의도하지 않은 제거를 방지하기 위해 수술 장치 혈압 변환기를 테이프. 평균 동맥압의 모니터링을 시작합니다. </li><li> 혈액 가스 분석기 입력 포트에 혈액 채워진 모세관 튜브를 삽입합니다. 모든 혈액이 추출되면, 진입 포트로부터 모세관을 제거한다. O 2, CO 2 혈액 가스 농도는 혈액 가스 분석 장치에서 인쇄 용지에 나타날 것이다. </li></ol> 형광 염료 4. 주입 <ol><li> # 5 집게를 사용하여 중간 왼쪽 허벅지에 피부를 꼬집어. 부드럽게 위쪽으로 피부를 당겨 잘라 피부를 제거하기 위해 가위를 사용합니다. 덱스 트란 복합 빨간색 발광 로다 민 염료를 준비(70 kDa의) (생리 식염수에 녹인 10 ㎎ / ㎏). </li><li> 대퇴가 부착 된 30 G 바늘 1 ML의 주사기를 vein.Using 찾아 주사기의 130 μL 라인에 영상에 적합한 형광 염료의 이전에 제조 된 솔루션을 그립니다. 주사기에 완전히 염료를 그리기 단단히 주사기 벽을 쓸어 넘겨 모든 기포를 제거합니다. <ol><li> 벤드 딱딱한 표면 베벨면이 위로에 대해 그것을 누르면 약 30도 각도로 30 G 바늘. 염료와 바늘을 작성하고 100 μL 샘플을 떠나, 초과 액체를 폐기합니다. </li></ol></li><li> 천천히 대퇴 정맥 내로 염료의 100 μL 샘플을 주입한다. 바늘을 제거한 후, 어떤 출혈을 멈추게하는 주사 부위에 안정적으로 부드럽게 압력을 적용합니다. 염료가 5 분 동안 순환하도록 허용합니다. 주 : 대안 적으로, 오른쪽 대퇴부 정맥 다른 수술 부위의 생성을 통해 상기 혈액 손실을 방지하기 위해, 형광 염료의 주입 대신에 사용될 수있다. 또한, 만약동물은 수술 부위에서 미친 듯이 출혈이 너무 많은 헤파린이 카테터를 세척하기 위해 주어진 것을 표시 할 수있다. 이 10-15 분 내에 응고가없는 마우스가 여전히 출혈의 경우, 새로운 마우스로 실험을 재시작 고려한다. </li><li> 조심스럽게 그 위에 마우스를 뒤집어 4-0 봉합과 함께 피부를 바느질하여 왼쪽 허벅지를 닫고 마우스 headplate 하네스에 배치합니다. </li></ol> 생체 내 두 광자 이미징 5. <ol><li> 연속 마취 수준을 유지 확인한 이광자 현미경 수술기구를 이동. headplate 저장조에 0.9 % 식염수의 소량을 배치하고 식염수에 접촉되도록 현미경 대물 저하. 브라이트 감상 목표를 사용하여 관심 영역을 찾습니다 </li><li> 형광 염료에 적합한 파장에 두 광자 레이저 여기를 설정합니다. 25X O를 사용하여 두 개의 광자 영상화를 시작bjective. 이 실험에서 우리는 780 nm의 파장에서 흥분했다 적색 발광 로다 민 염료에 접합 된 덱스 트란을 사용합니다. 발광 36분의 607 대역 통과 필터는 염료로부터의 형광을 검출하고, 발광 대역 통과 필터를 20분의 480 동맥자가 형광을 검출하기 위해 사용 된 </li><li> 보기 화면 베드 모세관을 찾은 두 광자 이미징 소프트웨어를 사용하여 모세관 광학 줌 2. 획득 된 이미지를 사용하여이 영역을 확대. </li><li> 이미지가 완료되면, 참수 하였다 경추 탈구하여 마우스를 희생. </li></ol> 6. 예 생체 내 두 광자 이미징 <ol><li> 극세 가위를 사용하여, 마우스의 정면 뼈 interparietal 뼈 두피 절개를. 포인터 손가락과 엄지 손가락으로 두개골의 측면에 피부를 보호합니다. </li><li> 중간 interparietal 뼈 아래에있는 여분의 미세 가위를 놓고 시상 봉합 따라 두개골을 잘라. 브레 그마 마킹 후 약 3 mm의 두개골을 절단 중지합니다. 참고 : 뇌를 절단 방지하기 위해 두개골을 절단 할 때 상승 압력을 적용합니다. </li><li> # 5 포셉 사용하여 뇌에서 두개골을 분리하고 조심스럽게 뇌의 표면에서 모든 수막을 제거합니다. 남은 수막 실수로 뇌를 가르기 수 있습니다 극도의주의는 이러한 문제를 방지하기 위해주의해야한다. 뇌가 두개골에서 분리 될 때까지 조심스럽게 천천히 앞으로 전진 뇌에서 # 5 집게를 밀어 넣습니다. 주 : 하향 압력이 뇌 천공 피하기 위하여 사용되어야한다는 것을. </li><li> 생쥐의 특정 뇌 절편 도구에서 뇌를 놓습니다. 뇌를 통해 인공 뇌척수액의 방울을 적용하여 뇌를 씻으십시오. </li><li> 브레 그마에 브레 그마 0에서 뇌의 2mm 코로나 부분을 제거 -2. 위쪽으로 향하게 0 브레 그마 인공 뇌척수액을 포함하는 오목 유리 슬라이드에 관상 섹션 (섹션의 가장 두개골 부분)을 놓습니다. 조심스럽게 뇌 SL을 커버유리 커버 슬립 얼음. 참고 :이 혈관 구조를 변형 수 있으므로 한 번 뇌 섹션에 배치 된 유리를 눌러 피하십시오. </li><li> 현미경 스테이지를 이동시켜 슬라이드 및 커버 슬립에 0.9 % 식염수의 소량을 배치. 이 식염수와 접촉 할 때까지 현미경 목표를 낮 춥니 다. 시야 목표를 사용하여 뇌의 중간 선을 찾습니다. </li><li> 이광자 촬상을 시작하고 다시 25X 대물를 사용 정중선을 찾아. 관상 부분의 피질 표면에서의 종 방향 균열에 대해보고이 작업을 수행. 중간 선에 영상 화면의 오른쪽 가장자리를 놓고 옆으로 세 개의 완전한 프레임 (중간 선에서 약 1.5 mm)를 뷰어 화면을 통해 이동합니다. 이 실험에서, 촬상 파라미터 단계 5.2 주에 언급 된 것과 동일 하였다 참고. </li><li> 모세 혈관이보기 화면에서 거의 볼 수있는 깊이를 찾습니다. 초점 추가 (20)의 평면을 낮 춥니 다μm의 Z는 스택의 탑을 결정한다. </li><li> 1 μm의 이미지 두께를 설정합니다. 100 ㎛에 대한보기 화면을 내리고 화소의 1 % 미만이되도록 과포화 걸쳐 레이저 파워를 조정한다. 참고 : Z - 스택 이미지가 100 연속 500x500x1 μm의 일련의 이미지에서 컴파일됩니다. 보다 정확한 후 처리 계산 될 것이다 Z 스택 크다. 일반적으로 100 ㎛ 이상의 Z - 스택을 수집하기 위해 시도합니다. </li><li> 인접 XY 아이콘 다음 XY 반복 아이콘을 누릅니다. Z-스택이 완료되면, 완료 아이콘 시리즈를 눌러 파일을 저장한다. </li></ol> 7. 데이터 처리 <ol><li> ImageJ에 소프트웨어에서 생체 모세관 이미지를 엽니 다. 수동 이광자 소프트웨어로부터 얻어지는 값에 기초하여 거리 비율에 픽셀을 설정한다. <ol><li> 도구 메뉴에서 * 바로 * 아이콘을 선택합니다. OPPO 한 모세관 벽으로부터 연장되는 선을 그립니다사이트 모세관 벽과 ImageJ에 의해 제공되는 길이를 기록한다. 명확 모세관 벽의 모서리를 시각화하기 위해 이미지를 확대 할 필요가있을 수 있으므로주의. </li><li> 모세관을 따라 다른 위치에서 단계를 반복 7.1.1뿐만 아니라에 대한 이미지에 여러 개의 모세 혈관. </li></ol></li><li> 이러한 아미라으로 분석 소프트웨어에 Z-스택 파일을 엽니 다. 하위 응용 프로그램 도구 모음에서 필라멘트 편집기 아이콘을 선택 <ol><li> 상단 또는 Z-스택의 하단을 약 20 이동할 수있는 뷰어를 시청 두께를 설정합니다. </li><li> 추적 아이콘을 선택하고로드 된 이미지 위로 커서를 이동합니다. 도 2c에 설명 된 위치에서 모세 혈관에 배치 노드; 세그먼트는 자동으로 인접한 노드 사이에 나타납니다. 전체 Z - 스택을 통해 모세 혈관을 추적합니다. 주 : THR 모세관을 추적하기 위해 엔드 포인트와 분기점 사이의 노드를 배치 할 필요가있다Z-스택 oughout. </li><li> 이러한 노드를 제거하려면, 중급 제거 아이콘을 클릭합니다. 참고 :이 제거 선택한 아이콘을 선택하고 선택 단일 아이콘을 사용하여 루프를 선택하고 수동으로 제거해야합니다 잘못된 루프 세그먼트를 만들 수 있습니다. 루프를 추적하는 동안, 같은 지역에 계속 표시하면, 노드가 다른 모세 혈관에 배치했다 가능성이 높습니다. </li><li> 추적이 완료되면, 자동적으로 추출 된 파라미터를 포함한 혈관 스프레드 시트를 열 그래프 정보 아이콘을 선택한다. 노드와 세그먼트의 수는 기본보기 화면에서 사용할 수 있습니다. </li></ol></li></ol>

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E., 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=Region-specific+and+agent-specific+dilation+of+intracerebral+microvessels+by+volatile+anesthetics+in+rat+brain+slices.">Region-specific and agent-specific dilation of intracerebral microvessels by volatile anesthetics in rat brain slices.</a> Anesthesiology. 87 (5), 1191-1198 (1997).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

여기에 기재된 방법은 실험 모델 / 설정 광범위한 뇌 미세 혈관 구조를 분석에 적용 할 수있다. 이 방법의 성공을 위해, 세 가지 중요한 단계를 마스터해야합니다. 첫째, 얇은 두개골 창은 두개골 또는 기본 뇌에 손상을주지해야합니다. 그것은 숱이 중 두개골에 구멍을 내거나, 또는 열 유도 혈관 누설의 원인이 쉽다. 형광 염료의 초점이 비행기로 누출과 모세 혈관을 모호하므로이 영상을 방해 할 수 있습니다. 두개골 자주 얇은 두개골 준비하는 동안 휴식 경우, 가장 가능성이 너무 큰 하향 압력에 의해 발생합니다. 버에 최대한 가깝게 microtorque 드릴을 잡고 두개골에 하향 압력을 감소 더 촉각 제어 할 수 있습니다. 둘째, 동맥 카테터 최대한 빨리 동맥이 절단 된 후 발생한다. 빨리 카테터를 삽입하지 않으면 COMP 것이다 과도한 혈액 손실이 발생할 수 있습니다마우스의 생리 무결성 romise. 카테터를 삽입하는 어려움으로 인해 대퇴 동맥 카테터에 비해 상대적으로 큰 크기로 보통이다. 그것의 직경을 감소시키기 위해 카테터를 늘릴 필요가있다. 또한, # 5 포셉 팁 카테터의 배치를 쉽게하기 동맥 만든 개구를 잡고 확대하기 위해 사용될 수있다. 우레탄 마취가 가능한 한 빨리 투여 될 수 있도록 제, 생체 내 수술 절차의 기간은 최소화되어야한다. 이소 플루 란 마취 따라서 모세관 직경 데이터를 기울일, 대뇌 혈관의 혈관 확장 (13)을 일으킬 수있다. 그것은 아미라 분석 소프트웨어가 자동으로 수동 추적 혈관의 반경을 추출 할 수 있음을 인정해야한다; 생체의 뇌에서 Z 스택 이미지를 분석하기 위해이 기능을 사용하는 경우에는, 값이 부정확하다. 이 AF 때문이다뇌를 제거 터가 뇌 모세 혈관은 더 이상 가압없고, 형태 학적으로 왜곡 될 수 있습니다. 모세 혈관은 정상적인 생리 조건 하에서 가압되기 때문에 생체 내 모세 혈관 직경의 측정은이 문제를 회피. 또한이 방법은 제한되지 않고되는 것에 유의하지 않으면 안된다. 첫째, 중요한 훈련은 생체 내 이미징 준비를 마스터해야합니다. 연구원은 효율적이 기술적으로 어려운 기술 (얇은 두개골 대뇌 피질의 창 및 동맥 카테터)을 수행하는 것을 배워야한다; 어느 기술에 오류가 실험을 손상시키고 데이터를 무효화 할 수있다. 둘째, 생체 Z - 스택의 분석은 시간 집약적이다. 하나의 Z 스택 이미지의 골격 화는 2.5 시간까지 걸릴 수 있습니다. 이 분석은주의 서를 포함 TR 골격 화 공정의 일관성 (있도록 숙련 연구원에 의해 완성되는 것이 또한, 바람직하다혈관의 acing). 일단이 프로토콜의 모든 측면을 수득 데이터 시야 당 단위 부피당 모세관 또는 모세관과 같은 모세관 밀도를 보여 다른 전통적으로 사용되는 방법에 비해 더욱 깊이있는 혈관 파라미터 생리 정확한 정량을 제공 지배된다. 생체 내 이미징 기법을 포함하는 다른 파라미터에 대한 연구를 허용 할뿐만 아니라 길이 연구에서 검사 할 수있다, 적혈구 속도, 세동맥 팽창 및 적혈구 플럭스 7,12, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 용이하게 적응 뇌 미세 혈관 구조에 관한 연구 문제를 연구하기 위해 수정 될 수있다. 이러한 연구는 다른 신경인지 질병에 모세관 형태의 병원성 변화를 정량, 또는 모세 혈관 밀도의 나이와 관련된 변화를 측정 포함 할 수있다. 따라서, 본 논문에서 제시 한 방법은 quantitat을위한 다양하고 강력한 도구입니다뇌 혈관 구조의 필자의 분석.

인간 면역 결핍 바이러스 1 (HIV-1) 바이러스 감염의 급성 단계에서 뇌를 침범하고, 생산적으로 자신의 활성화로 이어지는, 미세 아교 세포 및 뇌 상주 식세포 모두 감염 - 두 호스트 유래 염증 매개과 가용성 HIV-1 출시 이러한 문신과 (1,2 검토) gp120의 같은 virotoxins. 그 결과, 만성 신경 염증성 상태는 HIV-1 관련 신경인지 장애 (HAND) 3-5의 발병에 기여하는 것으로 생각된다 CNS에서 설립된다. HIV-1 문신 또는 마우스의 중추 신경계 내에서 인터루킨 (IL) -17A의 만성 과발현은 미세 혈관 진공 6,7 발생하는 것으로 나타났다. 이것은 만성 신경 염증은 뇌 혈관계에 영향을 HAND의 병인에 기여할 수있는 가능성을 제기한다. 또한이 문제를 조사하기 위해, 우리는 뇌 혈관의 struc을 정량화하는 방법을 개발했다투 레스. 이 논문은, 세그먼트 길이, 총 세그먼트 길이를 의미 모세관 직경 및 얇은 스컬 피질 창을 통해 모세관 네트워크의 생체 내 이미징에 사용한 총 모세관 체적 평균 모세관 노드 모세관 세그먼트 수를 정량하는 방법을 설명한다 (전술로부터 개질 프로토콜) -8,9-뿐만 아니라 이광자 현미경을 사용하여 뇌 부분의 생체 촬상. 생체 얇은 스컬 피질 창이 대뇌 환경의 보존을 가능하게 때문에 뇌 조각 모세관 네트워크의 생체 촬상의 재구성을 가능하게하면서,이 결합 방법은, 뇌 혈관 파라미터 론적 정량 제공 입체 완료 모세관 네트워크 - 후 상용 소프트웨어를 사용하여 정량화 할 수있다.

<table><tbody><tr><td>Leica Microscope</td><td>Leica Inc.</td><td>MZ8</td><td></td></tr><tr><td>High Intensity Illuminator</td><td>Dolan-Jenner</td><td>180</td><td></td></tr><tr><td>Heating Pad</td><td>Stryker&amp;nbsp;</td><td>TP3E</td><td></td></tr><tr><td>T/PUMP</td><td>Gaymar Industries, Inc.</td><td>TP-500</td><td></td></tr><tr><td>TEC-4 Isoflurane Vaporizer</td><td>Datex Ohmeda</td><td>447</td><td></td></tr><tr><td>Artificial Tear Gel</td><td>Butler AHS</td><td>7312</td><td></td></tr><tr><td>Povidone-Iodine solution&amp;nbsp;</td><td>Aplicare</td><td>52380-1855-9</td><td></td></tr><tr><td>Extra Fine Bonn Scissors</td><td>Fine Science Tools</td><td>14084-08</td><td></td></tr><tr><td>Dumot #5 Forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11295-10</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5/45 Forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-35</td><td></td></tr><tr><td>Ferric Chloride Solution</td><td>Ricca Chemical Company</td><td>3120-16</td><td></td></tr><tr><td>Loctite 454 Prism Instant Adhesive Gel</td><td>Henkel</td><td>45404</td><td></td></tr><tr><td>Dental Cement</td><td>Stoelting</td><td>51459</td><td></td></tr><tr><td>Microtoruqe II Handpiece Kit</td><td>Pearson Dental</td><td>R14-0002</td><td></td></tr><tr><td>005 Burr for Micro Drill</td><td>Fine Science Tools</td><td>19007-05</td><td></td></tr><tr><td>Norland Blade (Dental Microblade)</td><td>Salvin Dental</td><td>6900</td><td></td></tr><tr><td>Urethane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>U2500</td><td>Group 2B Carcinogen</td></tr><tr><td>Braided Suture</td><td>Ethicon</td><td>735G</td><td></td></tr><tr><td>Vannas Spring Scissors</td><td>Fine Science Tools</td><td>15000-03</td><td></td></tr><tr><td>&amp;nbsp;Arterial Catheter</td><td>SAI Infusion Technologies</td><td>MAC-01</td><td>The end of the catheter was manually stretched out in order to decrease its diameter.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Blood Pressure Moniter</td><td>World Precision Intruments</td><td>SYS-BP1</td><td></td></tr><tr><td>Blood Pressure Transducer and Cable</td><td>World Precision Intruments</td><td>BLPR2</td><td></td></tr><tr><td>RAPIDLab Blood Gas Analyzer&amp;nbsp;</td><td>Siemens&amp;nbsp;</td><td>248</td><td></td></tr><tr><td>40 &amp;mu;l Capillary Tube</td><td>VWR</td><td>15401-413</td><td></td></tr><tr><td>Texas Red-dextran (70,000 MW, 10 mg/kg dissolved in saline)</td><td>Invitrogen</td><td>D-1830</td><td></td></tr><tr><td>Adult Mouse Brain Slicer Matrix</td><td>Zivic Instruments</td><td>BSMAS001-1</td><td></td></tr><tr><td>Olympus Fluoview 1000 AOM-MPM Multiphoton Microscope</td><td>Olypmus</td><td>FV-1000 MPE</td><td></td></tr><tr><td>MaiTai HP DeepSee Ti:Sa laser</td><td>Spectra-Physics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ImageJ Software</td><td>National Institutes of Health (NIH)</td><td></td><td>Available at http://rsb.info.nih.gov/ij/download.html</td></tr><tr><td>Amira Software</td><td>Visage Imaging&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

quantification of cerebral vascular architecture using two-photon microscopy in a mouse model of hiv-induced neuroinflammation

Human Immunodeficiency Virus 1 (HIV-1) infection frequently results in HIV-1 Associated Neurocognitive Disorders (HAND), and is characterized by a chronic neuroinflammatory state within the central nervous system (CNS), thought to be driven principally by virally-mediated activation of microglia and brain resident macrophages. HIV-1 infection is also accompanied by changes in cerebrovascular blood flow (CBF), raising the possibility that HIV-associated chronic neuroinflammation may lead to changes in CBF and/or in cerebral vascular architecture. To address this question, we have used a mouse model for HIV-induced neuroinflammation, and we have tested whether long-term exposure to this inflammatory environment may damage brain vasculature and result in rarefaction of capillary networks. In this paper we describe a method to quantify changes in cortical capillary density in a mouse model of neuroinflammatory disease (HIV-1 Tat transgenic mice). This generalizable approach employs in vivo two-photon imaging of cortical capillaries through a thin-skull cortical window, as well as ex vivo two-photon imaging of cortical capillaries in mouse brain sections. These procedures produce images and z-stack files of capillary networks, respectively, which can be then subjected to quantitative analysis in order to assess changes in cerebral vascular architecture.

얇은 두개골 대뇌 피질의 창은 대뇌 피질의 모세 혈관의 생체 내 두 광자 이미징 (그림 1)을 허용한다. 이미지에 적합한 지역은 수많은, 별개의 모세 혈관 (그림 1A)를 보여줍니다. 한 시야에서 더 동맥 세포벽 형광도 존재하지 않으며, 11 번째 고조파 발생량 (도 1b)에 의해 유도 된 이러한 콜라겐과 같은 다른 형광 형광 신호가있을 수있다. 뇌 슬라이스의 준비가 완료되면, 약 1.5mm의 정중선이 위치하고 이미징 영역 (도 2a). 100 ㎛ Z-스택 아미라 분석 소프트웨어 (도 2B)에서 분석에 사용되는 입체 화상을 생성한다. 모세관 네트워크는 수동으로 시작 및 모세관의 단부, 또는 임의의 위치에 하나의 모세관 B에서 노드를 배치함으로써 추적된다다른 (그림 2C)에 목장. 이 형태 학적 매개 변수를 자동으로 추출하는 완전 골격 화 이미지 (그림 2D)를 생성한다. 모세관 노드, 세그먼트의 개수는 세그먼트 길이, 총 세그먼트 길이, 및 마우스 뇌 조각의 이광자 생체 외 이미징을 사용하여 추출 될 수 총 모세관 체적 (도 2)를 의미한다. 그림 3은 본 논문에서 제시 한 방법을 사용하여 얻은 대표적인 결과를 보여줍니다. 이 실험에서, HIV의 신경 염증의 트랜스 제닉 마우스 모델 (10)을 사용 하였다. 문신 virotoxin HIV의 생산은 12 주 독시 싸이클린 풍의 음식으로 문신 + 마우스에서 유도되었다. 대조군은 동일한 음식을 공급 TAT- 한배 새끼 이루어져 있었다. 측정 모세관 파라미터 중 어느 문신 + 및 TAT- 마우스 간에는 유의 한 차이가 없었다. 따라서, 뇌 12 주 &#39;노출 TISHIV-1 문신에 고소 뇌의 미세 혈관의 진공 원인이 부족하다. 대조적으로, 우리의 이전에 게시 된 데이터는 더 뇌 혈관 7의 진공에 문신 결과 만성 CNS 식을 연장 (20주)을 보여준다. 따라서, 여기에 표시된 데이터 (그림 3) 마우스의 중추 신경계 내에서 문신 유도 혈관 재 형성의 반응 속도에 관해서 중요한 새로운 정보를 제공합니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53582/53582fig1.jpg" /> 피질 모세관 직경도 1 취득. (A) 얇은 스컬 피질 윈도우 준비 및 형광 염료 정맥 주입에이어서, 이광자 현미경 영상 대뇌 혈관계에 사용 하였다. 실험에서는, 780 nm에서 흥분 적색 발광 색소 로다 민 접합 된 덱스 트란을 사용하고, 형광 발광 36분의 607 대역 통과 필터를 통해 가시화 하였다. <stronG&gt; (B)보기의 동일한 필드 방출 필터를 대역 통과 20분의 480를 통해 감지 어떠한 동맥 형광도를 보여주지해야한다. 두 번째 고조파 발생이 다른 형광 신호가 필터 (11)를 통해 표시 유발할 수 있습니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53582/53582fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53582/53582fig2.jpg" /> 골격 화 모세관 네트워크도 2 세대. (A) 마우스를 정맥 내 주사 한 형광 염료 및 희생시켰다. 뇌 2mm 관상 섹션은 브레 그마 0 브레 그마 -2 사이 촬영하고, 영상은 정중선 0 브레 그마로부터 약 1.5 mm로 하였다. 에이 C57BL / 6 마​​우스에서 영상 (블랙 박스)에 대한 선택 대뇌 피질의 위치의 대표 이미지가 표시됩니다. 이 지역, SOM우리가 이전에 문신 + 마우스 (12)이 사이트에서 발생할 수있는 뇌 혈액의 조절 곤란을 보여 주었다 때문에 atosensory 피질이 선택되었다. (B) 모세관 네트워크 인 Representational 세 가지 차원 Z 스택 이미지. (C)도이 방법을 수동으로 추적하는 데 사용 혈관 정량화하는 동안 모세 혈관. (D) 골격 화 Z 스택 이미지의 대표 이미지입니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53582/53582fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53582/53582fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53582/53582fig3.jpg" /> 문신의 FO virotoxin 후보 HIV에 노출 된 마우스 대 TAT- 마우스의 뇌 혈관 구조의 그림 3. 정량R 12주. 성상 세포 고유의 아교 섬유 성 단백질 (GFAP) 프로모터 (HIV 문신-Tg가 마우스)에 의해 구동되는 독시 싸이클린 (DOX) 유도 HIV-1 문신의 형질 전환 유전자를 가진 쥐에 HIV-1에 의한 신경 염증의 효과를 조사하기 위해 사용되었다 뇌 혈관 구조는 7로서 설명했다. 이 마우스 (문신 +, N = 3) 문신 유도의 만성 (12주) 요법에 노출 된 (DOX의 예., 12 주). TAT- 마우스 (N = 4) (이 마우스는 HIV-1 문신을 표명하지 아니하므로 문신 + 마우스의 비 형질 전환 한배 새끼에 대응하고) 나이 대조군으로 사용 하였다. 문신 + 마우스처럼 TAT- 마우스는 또한 DOX 노출 12 주를 받았다. 사람들은 문신 (TAT-)에 노출되지 않은 대 12주 (TAT +)에 대한 타트에 노출 된 마우스에서, 노드 (A)의 수가 통계적으로 유의 한 차이는, 세그먼트의 수 (B)는, 세그먼트 길이를 의미 없었다 (C), 또는 모세관 전체 길이 (D), 모세관 직경 (대문신 + 마우스, 우리는 6 촬상 영역에서 모세관 (14)을 분석 하였다; TAT- 쥐), 우리는 (4) 화상 영역에서 모세관 7) (E)를 분석하거나, 총 모세관 체적 (F. 데이터가 정상적으로 (샤피로-Wilk 시험에 의해 결정) 배포되지 않은 때문에, 정확한 윌 콕슨 순위 합 시험 (P &lt;0.05이 경우 결정) 통계적 유의성. 계산하는 데 사용되었다 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53582/53582fig3large.jpg" target="_blank">의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하세요 이 그림은.</a> <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53582/53582fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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Quantification of Cerebral Vascular Architecture using Two-photon Microscopy in a Mouse Model of HIV-induced Neuroinflammation

HIV 유도 된 신경 염증의 마우스 모델에서 이광자 현미경을 사용하여 뇌 혈관 구조의 정량

This paper describes a method by which the vascular architecture in the brain can be quantified using in vivo and ex vivo two-photon microscopy.

Human Immunodeficiency Virus 1 (HIV-1) infection frequently results in HIV-1 Associated Neurocognitive Disorders (HAND), and is characterized by a chronic ...

quantification-cerebral-vascular-architecture-using-two-photon

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

9.2K 조회수.  University of Rochester Medical Center. This paper describes a method by which the vascular architecture in the brain can be quantified using in vivo and ex vivo two-photon microscopy.

비디오: Quantification of Cerebral Vascular Architecture using Two-photon Microscopy in a Mouse Model of HIV-induced Neuroinflammation

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

Traditionally in neuroscience, in vivo two photon imaging of the murine central nervous system has either involved the use of open-skull1,2 or thinned-skull 3 preparations. While the open-skull technique is very versatile, it is not optimal for studying microglia because it is invasive and can cause microglial activation. Even though the thinned-skull approach is minimally invasive, the repeated re-thinning of skull required for chronic imaging increases the risks of tissue injury and microglial activation and allows for a limited number of imaging sessions. Here we present a chronic thin-skull window method for monitoring murine microglia in vivo over an extended period of time using two-photon microscopy. We demonstrate how to prepare a stable, accessible, thinned-skull cortical window (TSCW) with an apposed glass coverslip that remains translucent over the course of three weeks of intermittent observation. This TSCW preparation is far more immunologically inert with respect to microglial activation than open craniotomy or repeated skull thinning and allows an arbitrary number of imaging sessions during a time period of weeks. We prepare TSCW in CX3CR1 GFP/+ mice 4 to visualize microglia with enhanced green fluorescent protein to &le;150 &mu;m beneath the pial surface. We also show that this preparation can be used in conjunction with stereotactic brain injections of the HIV-1 neurotoxic protein Tat, adjacent to the TSCW, which is capable of inducing durable microgliosis. Therefore, this method is extremely useful for examining changes in microglial morphology and motility over time in the living brain in models of HIV Associated Neurocognitive Disorder (HAND) and other neurodegenerative diseases with a neuroinflammatory component.

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

We describe a method for repeatedly visualizing murine microglia and circulating monocytes in vivo over hours, days or weeks using transcranial two-photon microscopy. We demonstrate how to prepare a thinned-skull window that allows intermittent observation of quiescent microglia that can be activated by adjacent stereotactic injection of the HIV-1 regulatory protein Tat.

만성 두 광자를위한 박막 해골 창 기법 생체내에서</emNeuroinflammation의 모델 Murine Microglia의> 이미징

Traditionally in neuroscience, in vivo two photon imaging of the murine central nervous system has either involved the use of open-skull1,2 or ...

연구

신경과학

Intravital Microscopy of the Mouse Brain Microcirculation using a Closed Cranial Window

This experimental model was designed to assess the mouse pial microcirculation during acute and chronic, physiological and pathophysiological hemodynamic, inflammatory and metabolic conditions, using in vivo fluorescence microscopy. A closed cranial window is placed over the left parieto-occipital cortex of the mice. Local microcirculation is recorded in real time through the window using epi and fluorescence illumination, and measurements of vessels diameters and red blood cell (RBC) velocities are performed. RBC velocity is measured using real-time cross-correlation and/or fluorescent-labeled erythrocytes. Leukocyte and platelet adherence to pial vessels and assessment of perfusion and vascular leakage are made with the help of fluorescence-labeled markers such as Albumin-FITC and anti-CD45-TxR antibodies. Microcirculation can be repeatedly video-recorded over several days. We used for the first time the close window brain intravital microscopy to study the pial microcirculation to follow dynamic changes during the course of Plasmodium berghei ANKA infection in mice and show that expression of CM is associated with microcirculatory dysfunctions characterized by vasoconstriction, profound decrease in blood flow and eventually vascular collapse.

Intravital microscopy to follow temporal and spatial hemodynamic and inflammatory events in the pial microcirculation.

휴일 두개골 윈도우를 사용하여 마우스 뇌 엑기스의 Intravital 현미경

This experimental model was designed to assess the mouse pial microcirculation during acute and chronic, physiological and pathophysiological hemodynamic, ...

Detection of Microregional Hypoxia in Mouse Cerebral Cortex by Two-photon Imaging of Endogenous NADH Fluorescence

The brain's ability to function at high levels of metabolic demand depends on continuous oxygen supply through blood flow and tissue oxygen diffusion. Here we present a visualized experimental and methodological protocol to directly visualize microregional tissue hypoxia and to infer perivascular oxygen gradients in the mouse cortex. It is based on the non-linear relationship between nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) endogenous fluorescence intensity and oxygen partial pressure in the tissue, where observed tissue NADH fluorescence abruptly increases at tissue oxygen levels below 10 mmHg1. We use two-photon excitation at 740 nm which allows for concurrent excitation of intrinsic NADH tissue fluorescence and blood plasma contrasted with Texas-Red dextran. The advantages of this method over existing approaches include the following: it takes advantage of an intrinsic tissue signal and can be performed using standard two-photon in vivo imaging equipment; it permits continuous monitoring in the whole field of view with a depth resolution of ~50 &mu;m. We demonstrate that brain tissue areas furthest from cerebral blood vessels correspond to vulnerable watershed areas which are the first to become functionally hypoxic following a decline in vascular oxygen supply. This method allows one to image microregional cortical oxygenation and is therefore useful for examining the role of inadequate or restricted tissue oxygen supply in neurovascular diseases and stroke.

Here we describe a method to directly visualize microregional tissue hypoxia in the mouse cortex in vivo. It is based on concurrent two-photon imaging of nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) and the cortical microcirculation. This method is useful for high resolution analysis of tissue oxygen supply.

내생 NADH 형광의 2 광자 이미징에 의한 마우스 대뇌 피질의 Microregional Hypoxia의 탐지

The brain's ability to function at high levels of metabolic demand depends on continuous oxygen supply through blood flow and tissue oxygen diffusion. ...

Quantification of Neurovascular Protection Following Repetitive Hypoxic Preconditioning and Transient Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Experimental animal models of stroke are invaluable tools for understanding stroke pathology and developing more effective treatment strategies. A 2 week protocol for repetitive hypoxic preconditioning (RHP) induces long-term protection against central nervous system (CNS) injury in a mouse model of focal ischemic stroke. RHP consists of 9 stochastic exposures to hypoxia that vary in both duration (2 or 4 hr) and intensity (8% and 11% O2). RHP reduces infarct volumes, blood-brain barrier (BBB) disruption, and the post-stroke inflammatory response for weeks following the last exposure to hypoxia, suggesting a long-term induction of an endogenous CNS-protective phenotype. The methodology for the dual quantification of infarct volume and BBB disruption is effective in assessing neurovascular protection in mice with RHP or other putative neuroprotectants. Adult male Swiss Webster mice were preconditioned by RHP or duration-equivalent exposures to 21% O2 (i.e. room air). A 60 min transient middle cerebral artery occlusion (tMCAo) was induced 2 weeks following the last hypoxic exposure. Both the occlusion and reperfusion were confirmed by transcranial laser Doppler flowmetry. Twenty-two hr after reperfusion, Evans Blue (EB) was intravenously administered through a tail vein injection. 2 hr later, animals were sacrificed by isoflurane overdose and brain sections were stained with 2,3,5- triphenyltetrazolium chloride (TTC). Infarcts volumes were then quantified. Next, EB was extracted from the tissue over 48 hr to determine BBB disruption after tMCAo. In summary, RHP is a simple protocol that can be replicated, with minimal cost, to induce long-term endogenous neurovascular protection from stroke injury in mice, with the translational potential for other CNS-based and systemic pro-inflammatory disease states.

This protocol describes repetitive hypoxic preconditioning, or brief exposures to systemic hypoxia that reduce infarct volumes and blood-brain barrier disruption following transient middle cerebral artery occlusion in mice. It also details dual quantification of infarct volume and blood-brain barrier disruption after stroke to assess the efficacy of neurovascular protection.

마우스의 반복 저산소 전처리 및 과도 중간 대뇌 동맥 폐쇄 후 신경 혈관 보호의 정량화

Experimental animal models of stroke are invaluable tools for understanding stroke pathology and developing more effective treatment strategies. A 2 week ...

의학

Longitudinal In Vivo Imaging of the Cerebrovasculature: Relevance to CNS Diseases

Remodeling of the brain vasculature is a common trait of brain pathologies. In vivo imaging techniques are fundamental to detect cerebrovascular plasticity or damage occurring overtime and in relation to neuronal activity or blood flow. In vivo two-photon microscopy allows the study of the structural and functional plasticity of large cellular units in the living brain. In particular, the thinned-skull window preparation allows the visualization of cortical regions of interest (ROI) without inducing significant brain inflammation. Repetitive imaging sessions of cortical ROI are feasible, providing the characterization of disease hallmarks over time during the progression of numerous CNS diseases. This technique accessing the pial structures within 250 &#956;m of the brain relies on the detection of fluorescent probes encoded by genetic cellular markers and/or vital dyes. The latter (e.g., fluorescent dextrans) are used to map the luminal compartment of cerebrovascular structures. Germane to the protocol described herein is the use of an in vivo marker of amyloid deposits, Methoxy-O4, to assess Alzheimer&#39;s disease (AD) progression. We also describe the post-acquisition image processing used to track vascular changes and amyloid depositions. While focusing presently on a model of AD, the described protocol is relevant to other CNS disorders where pathological cerebrovascular changes occur.

Longitudinal In Vivo Imaging of the Cerebrovasculature: Relevance to CNS Diseases

This manuscript describes a procedure to track the remodeling of the cerebrovasculature during amyloid plaque accumulation in vivo using longitudinal two-photon microscopy. A thinned-skull preparation enables the visualization of fluorescent dyes to assess the progression of cerebrovascular damage in a mouse model of Alzheimer&#39;s disease.

종<em&gt; 생체</em&gt;은 Cerebrovasculature의 이미징 : CNS 질환에 관련성

Remodeling of the brain vasculature is a common trait of brain pathologies. In vivo imaging techniques are fundamental to detect cerebrovascular ...

High-resolution Confocal Imaging of the Blood-brain Barrier: Imaging, 3D Reconstruction, and Quantification of Transcytosis

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic multicellular interface that regulates the transport of molecules between the circulation and the brain. Transcytosis across the BBB regulates the delivery of hormones, metabolites, and therapeutic antibodies to the brain parenchyma. Here, we present a protocol that combines immunofluorescence of free-floating sections with laser scanning confocal microscopy and image analysis to visualize subcellular organelles within endothelial cells at the BBB. Combining this data-set with 3D image analysis software allows for the semi-automated segmentation and quantification of capillary volume and surface area, as well as the number and intensity of intracellular organelles at the BBB. The detection of mouse endogenous immunoglobulin (IgG) within intracellular vesicles and their quantification at the BBB is used to illustrate the method. This protocol can potentially be applied to the investigation of the mechanisms controlling BBB transcytosis of different molecules in vivo.

Here we present a microscopy-based protocol for high-resolution imaging and a three-dimensional reconstruction of the mouse neurovascular unit and blood-brain barrier using brain free-floating sections. This method allows for the visualization, analysis, and quantification of intracellular organelles at the BBB.

혈액-뇌 장벽의 고해상도 Confocal 영상: 영상, 3 차원 재구성 및 Transcytosis의 정량화

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic multicellular interface that regulates the transport of molecules between the circulation and the brain. ...

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

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 cerebral malaria can be difficult. We present an experimental mouse model of cerebral malaria that shares multiple features of the human disease, including edema and microvascular pathology. Using magnetic resonance imaging (MRI), we can detect and track the blood-brain barrier disruption, edema development, and subsequent brain swelling. We describe multiple MRI techniques that can visualize these pertinent pathological changes. Thus, we show that MRI represents a valuable tool to visualize and track pathological changes, such as edema, brain swelling, and microvascular pathology, in vivo.

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

We describe a mouse model of experimental cerebral malaria and show how inflammatory and microvascular pathology can be tracked in vivo using magnetic resonance imaging.

자기 공명 영상을 이용한 실험용 뇌 말라리아 모델에서의 부종 발달 및 미세 혈관 병리학 적 추적

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 ...

A Volumetric Method for Quantification of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage

Subarachnoid hemorrhage (SAH) is a subtype of hemorrhagic stroke. Cerebral vasospasm that occurs in the aftermath of the bleeding is an important factor determining patient outcome and is therefore frequently taken as a study endpoint. However, in small animal studies on SAH, quantification of cerebral vasospasm is a major challenge. Here, an ex vivo method is presented that allows quantification of volumes of entire vessel segments, which can be used as an objective measure to quantify cerebral vasospasm. In a first step, endovascular casting of the cerebral vasculature is performed using a radiopaque casting agent. Then, cross-sectional imaging data are acquired by micro computed tomography. The final step involves 3-dimensional reconstruction of the virtual vascular tree, followed by an algorithm to calculate center lines and volumes of the selected vessel segments. The method resulted in a highly accurate virtual reconstruction of the cerebrovascular tree shown by a diameter-based comparison of anatomical samples with their virtual reconstructions. Compared with vessel diameters alone, the vessel volumes highlight the differences between vasospastic and non-vasospastic vessels shown in a series of SAH and sham-operated mice.

The goal of this article is to present a method that allows a 3-dimensional reconstruction of the cerebrovascular tree in mice after micro computed tomography and determination of volumes of entire vessel segments that can be used to quantify cerebral vasospasm in murine models of subarachnoid hemorrhage.

거미 막 밑 출혈의 Murine 모델에 대뇌 Vasospasm의 정량화에 대 한 체적 메서드

Subarachnoid hemorrhage (SAH) is a subtype of hemorrhagic stroke. Cerebral vasospasm that occurs in the aftermath of the bleeding is an important factor ...

In Vivo Three-Dimensional Two-Photon Microscopy to Study Conducted Vascular Responses by Local ATP Ejection Using a Glass Micro-Pipette

Maintenance of normal brain function requires a sufficient and efficient supply of oxygen and nutrition by a complex network of vessels. However, the regulation of cerebral blood flow (CBF) is incompletely understood, especially at the capillary level. Two-photon microscopy is a powerful tool widely used to study CBF and its regulation. Currently, this field is limited by the lack of in vivo two-photon microscopy studies examining (1) CBF responses in three-dimensions, (2) conducted vascular responses, and (3) localized interventions within the vascular network. Here, we describe a 3D in vivo method using two-photon microscopy to study conducted vascular responses elicited by&#160;local ejection of ATP with a glass micro-pipette. Our method uses fast and repetitive hyperstack two-photon imaging providing precise diameter measurements by maximal intensity projection of the obtained images. Furthermore, we show that this method can also be used to study 3D astrocytic calcium responses. We also discuss the advantages and limitations of glass micro-pipette insertion and two-photon hyperstack imaging.

We present an optimized local ejection procedure using a glass micro-pipette and a fast two-photon hyperstack imaging method, which allows precise measurement of capillary diameter changes and investigation of its regulation in three dimensions.

유리 마이크로 파이펫을 사용하여 국소 ATP 배출에 의한 혈관 반응을 연구하기 위한 Vivo 3차원 2차원 광자 현미경 검사법

Maintenance of normal brain function requires a sufficient and efficient supply of oxygen and nutrition by a complex network of vessels. However, the ...

Precise Brain Mapping to Perform Repetitive In Vivo Imaging of Neuro-Immune Dynamics in Mice

The central nervous system (CNS) is regulated by a complex interplay of neuronal, glial, stromal, and vascular cells that facilitate its proper function. Although studying these cells in isolation in vitro or together ex vivo provides useful physiological information; salient features of neural cell physiology will be missed in such contexts. Therefore, there is a need for studying neural cells in their native in vivo environment. The protocol detailed here describes repetitive in vivo two-photon imaging of neural cells in the rodent cortex as a tool to visualize and study specific cells over extended periods of time from hours to months. We describe in detail the use of the grossly stable brain vasculature as a coarse map or fluorescently labeled dendrites as a fine map of select brain regions of interest. Using these maps as a visual key, we show how neural cells can be precisely relocated for subsequent repetitive in vivo imaging. Using examples of in vivo imaging of fluorescently-labeled microglia, neurons, and NG2+ cells, this protocol demonstrates the ability of this technique to allow repetitive visualization of cellular dynamics in the same brain location over extended time periods, that can further aid in understanding the structural and functional responses of these cells in normal physiology or following pathological insults. Where necessary, this approach can be coupled to functional imaging of neural cells, e.g., with calcium imaging. This approach is especially a powerful technique to visualize the physical interaction between different cell types of the CNS in vivo when genetic mouse models or specific dyes with distinct fluorescent tags to label the cells of interest are available.

This protocol describes a chronic cranial window implantation technique that can be used for longitudinal imaging of neuro-glio-vascular structures, interactions, and function in both healthy and diseased conditions. It serves as a complementary alternative to the transcranial imaging approach that, while often preferred, possesses some critical limitations.

마우스에서 신경 면역 역학의 생체 내 이미징에서 반복적인 능력을 발휘하는 정밀한 두뇌 매핑

The central nervous system (CNS) is regulated by a complex interplay of neuronal, glial, stromal, and vascular cells that facilitate its proper function. ...