Three-Dimensional In vivo Magnetic Resonance Imaging (MRI) of Mouse Facial Nerve Regeneration

doi:10.3389/fneur.2019.00310

.2019年4月2日10:310。

doi:10.3389/fneur.2019.00310。 2019年电子采集。

三维体内小鼠面神经再生的磁共振成像（MRI）研究

雷娜特·瓦纳¹, 阿里雷扎·阿拜², 沃尔克·拉什^2 三, 伯恩德·克诺尔¹

附属公司

¹德国乌尔姆大学生理化学研究所。
²德国乌尔姆大学医学院小动物MRI核心设施。
^三德国乌尔姆大学医院内科II。

PMID： 31001195
预防性维修识别码： PMC6454117型
内政部： 10.3389/fneur.2019.00310

三维体内小鼠面神经再生的磁共振成像（MRI）研究

雷娜特·瓦纳等。前Neurol. 2019.

.2019年4月2日10:310。

doi:10.3389/fneur.2019.00310。 2019年电子采集。

作者

雷娜特·瓦纳¹, 阿里雷扎·阿拜², 沃尔克·拉什^2 三, 伯恩德·克诺尔¹

附属公司

¹德国乌尔姆乌尔姆大学生理化学研究所。
²德国乌尔姆大学医学院小动物MRI核心设施。
^三德国乌尔姆大学医院内科II。

PMID： 31001195
预防性维修识别码：第454117页
内政部： 10.3389/fneur.2019.00310

摘要

MRI（磁共振成像）是诊断中枢神经系统疾病（如脊髓损伤和多发性硬化症（MS））不可或缺的工具。相反，周围神经损伤的诊断在很大程度上取决于临床和电生理参数。因此，目前MRI不经常使用，部分原因是神经管径小，与周围组织（如肌肉）强度相等。在这项研究中，我们对小鼠进行了平移MRI研究，以建立一种新的MRI协议，在无对比剂的情况下以无创方式显示完整和受损的周围神经。通过该方案，我们甚至能够以最高的空间分辨率成像非常小的神经和神经分支，例如小鼠面部神经（直径100-300μm）。在受伤后3周的纵向研究中，对同一只动物进行分析。神经损伤引起T区高信号₂-观察到近端和远端神经残端的加权图像和神经大小增加。在病变部位的球状结构中观察到进一步的高信号，这在组织学上与纤维化组织的产生和免疫细胞浸润有关。面部神经损伤的纵向MR表现通过量化胡须运动与神经功能的生理恢复密切相关。总之，我们为啮齿动物提供了一种新的方案，允许在数周内对小的周围神经进行非侵入性、非侵入性药物增强的高分辨率MR成像。该协议可能进一步有助于将MRI确立为监测人类周围神经损伤的重要诊断和术后随访工具。

关键词：MRI；轴突再生；面神经；小鼠；周围神经。

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数字

图1
动物定位概述和最终扫描体积规划。**（A）**将动物放置在专用的冷冻线圈动物支架中的横向位置。麻醉气体通过面罩提供，呼吸频率由压力传感器监测，体温由嵌入式水加热系统控制。**（B，C）**轴上完成了感兴趣体积（VOI，黄色条纹）的最终规划**（B）**和冠状的**（C）**基于解剖标志（咬肌、下颌骨）的FLASH图像，确保覆盖面神经的两个分支。

图2
完整小鼠面神经的MR成像。**（A）**成年小鼠的面神经分支图，包括颊（b）支和边缘（m）支。**（B）**MR成像前颊部和边缘面神经分支的光学显微镜照片。两条神经都是位于咬肌顶部的白色结构。**（C）**脂肪抑制，T₂-加权MR图像描绘了口腔和边缘支的口-尾层切片方向。图片的方向与中的方案相同**（A）**与周围的肌肉组织相比，两个神经分支都是高信号的。边缘分支分为较厚和较薄的分支（箭头），厚度约为100μm或更小。红色虚线表示神经横截面的四个位置**（F–I）**.（D、E）口腔代表**（D）**和边缘**（E）**纵向分支，清晰显示各神经沿其行程的厚度变化。**（F–I）**边缘支不同头端位置的四个横截面**（C）**边缘枝的几个较小分支可见于**（一）**.标尺=1 mm（B–E），0.5毫米**（F–I）**.

图3
受损小鼠面神经的MR成像。**（A–F）**吨₂-显示面神经1的加权图像**（A）**, 5（B）, 9（C）, 13（D）, 16（E）、和21（F）伤后天数（dpi）。在**（A）**和**（F）**提供与MRI图像相对应的光学显微镜图像作为插件。远端（“dist.”）和近端（“prox.”）神经残端的位置如所示**（A）**所有图片都是相同的（方向见图1A）。白色箭头**（A、B）**指向两个神经部分之间病变间隙处的低强度。损伤后9天，损伤部位出现高强度[红色箭头**（C）**]这种情况在随后的受伤时间点也会持续[红色箭头所示**（D–F）]**。在一些图片中**（A、B、D、E）**颊支和边缘支可见。中的红色虚线**（A–F）**表示在每个矢状MRI图片下方提供的神经横截面的四个位置。箭头指向面神经在横截面上的位置**（A–F）**.N个=5只动物。比例尺=1mm(**A–F**，主图片），0.5 mm（插入**A–F**).

图4
小鼠面神经损伤后MR成像的量化。神经厚度的量化**（A、C、E）**或平均MRI信号强度**（B、D、F）**近端的**（A、B）**和远端**（C、D）**神经残端和损伤部位**（E、F）**在损伤中心测量强度，对于近端和远端神经，在距离损伤核心250μm处测量强度。时间点“0”表示受伤前的数值。此外，还显示了受伤后的几个时间点。从1dpi开始，近端和远端神经残端的神经厚度和MRI信号强度都增加了**（A–D）**.在损伤部位，神经厚度**（E）**和MRI信号**（F）**受伤后立即下降。然而，从9dpi开始观察到神经厚度增加和信号过强。使用单向方差分析测试统计显著性，除了**（C）**其中使用了Kruskal-Wallis测试。

图5
MR成像小鼠的相关组织学和功能分析。**（A–D）**完整的组织切片[(**A、 C）**;N个=3只动物]或受伤[22 dpi；**（B、D）**;N个=5只动物]对小鼠面神经进行S100β表达染色，以标记雪旺细胞（绿色**A、 B类**)βIII微管蛋白标记轴突（红色**A、 B类**)，CD45阳性免疫细胞（绿色**C、 D类**)或波形蛋白标记纤维化物质（红色**C、 D类**). DAPI染色（蓝色）标记所有细胞核**（A–D）**较小的图片表示主合并图片的单个通道。22 dpi时，神经显示球状增厚**（B、D）**不存在于完整的神经中**（A、C）**受伤后，施旺细胞**（B）**，CD45阳性免疫细胞**（D）**和更多的纤维材料**（D）**存在于这种球状结构中。**（E–G）**荧光示踪剂Ctx488、DiI和FG定位于脑干MN核（白色虚线）的逆行轴突运输(N个=5只动物）。没有受伤**（E）**相同连接性的MN按照相同颜色的MN分组显示的方式进行拓扑组织。22 dpi时，荧光标记的MN数量减少，表明再生不完全**（F）**此外，MN分布在MN核内（边界用白色虚线表示F类).（G）量化损伤前和22 dpi时每个荧光示踪剂阳性的绝对MN数。每个圆圈描述一只被分析的动物。采用单因素方差分析。**（H–J）**一次晶须运动分析**（H）**和22（一）dpi。在一次dpi时，胡须由受伤的神经连接（灰色线**H（H）**)当动物完整对侧的胡须显示有节奏的图案（H中的黑线）时，不要摆动。22 dpi时，受损神经触发胡须运动（灰色线我)已部分恢复**（J）**动物两侧的胡须之间有胡须移动的比率。在没有损伤的情况下，两个胡须移动相同，因此比率几乎接近1。在1 dpi时，该比率降至约0.1，在22 dpi时恢复至0.4。比例尺=100μm（A–D），100微米**（E-F）**.

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