3D脳血管の視覚化と、白質損傷を引き起こす慢性低灌流モデルにおける血管病理の定量化

慢性脳低灌流は、脳小血管疾患（CSVD）など、多くの神経変性疾患の重要な病理学的因子です。慢性脳低灌流で最も使用される動物モデルの1つは、両側頸動脈狭窄（BCAS）マウスです。CSVDおよび他の疾患の治療では、BCASマウスの病理学的変化、特に血管の病理学的変化を理解することは有益です。BCASのマウスモデルを使用し、8週間後にマウスの認知機能を検査し、新しいオブジェクト認識テストと8アームラジアルゼテストを使用して調べました。11.7 T磁気共鳴画像法（MRI）およびluxol高速青色染色を使用して、脳梁（CC）、前列（AC）、内部カプセル（IC）、および視神経骨（OPT）の損傷を評価しました。マウスの。マウスの脳全体の3次元血管画像は、0.32×0.32×1.00μM3の高解像度で蛍光微小光断層断層撮影（FOST）を使用して獲得されました。次に、損傷した白質領域をさらに抽出して、血管の長さ密度、体積分率、拷問、および異なる内径の血管の数を分析しました。この研究では、マウス脳尾根静脈も抽出され、分岐数と発散角について分析されました。8週間のBCASモデリングは、空間作業記憶障害、脳の白質の完全性の低下、およびマウスのミエリン分解をもたらし、CCは最も重度の白質損傷を示しました。マウス全体の脳全体の3D血管新生は、BCASマウスでは大きな血管の数が減少し、小さな血管の数が増加したことを示しました。さらなる分析により、BCASマウスの損傷した白質領域の血管長密度と体積分率が大幅に減少し、血管病変がCCで最も顕著であることが明らかになりました。同時に、上記の白質領域の小さな血管の数は大幅に減少しましたが、BCASマウスでは微小血管の数が大幅に増加し、血管漫画も大幅に増加しました。さらに、尾側rhinal静脈抽出の分析により、BCASマウスの枝の数と平均的な発散角が大幅に減少したことが明らかになりました。8週間のBCASモデリングはマウスの脳全体の血管病変につながり、尾側鼻静脈も損傷しましたが、BCASマウスは主に微小血管を増やすことで損傷を軽減しました。さらに、マウス脳の白質の血管病変は、白質損傷と空間的作業記憶欠損を引き起こす可能性があります。これらの結果は、慢性的灌流によって引き起こされる血管の病理学的変化の証拠を提供します。

Chronic cerebral hypoperfusion is an important pathological factor in many neurodegenerative diseases, such as cerebral small vessel disease (CSVD). One of the most used animal models for chronic cerebral hypoperfusion is the bilateral common carotid artery stenosis (BCAS) mouse. For the therapy of CSVD and other diseases, it will be beneficial to understand the pathological alterations of the BCAS mouse, particularly vascular pathological changes. A mouse model of BCAS was used, and 8 weeks later, cognitive function of the mice was examined by using novel object recognition test and eight-arm radial maze test. 11.7 T magnetic resonance imaging (MRI) and luxol fast blue staining were used to evaluate the injury of the corpus callosum (CC), anterior commissure (AC), internal capsule (IC), and optic tract (Opt) in the cerebral white matter of mice. Three-dimensional vascular images of the whole brain of mice were acquired using fluorescence micro-optical sectioning tomography (fMOST) with a high resolution of 0.32 × 0.32 × 1.00 μm3. Then, the damaged white matter regions were further extracted to analyze the vessel length density, volume fraction, tortuosity, and the number of vessels of different internal diameters. The mouse cerebral caudal rhinal vein was also extracted and analyzed for its branch number and divergent angle in this study. BCAS modeling for 8 weeks resulted in impaired spatial working memory, reduced brain white matter integrity, and myelin degradation in mice, and CC showed the most severe white matter damage. 3D revascularization of the whole mouse brain showed that the number of large vessels was reduced and the number of small vessels was increased in BCAS mice. Further analysis revealed that the vessel length density and volume fraction in the damaged white matter region of BCAS mice were significantly reduced, and the vascular lesions were most noticeable in the CC. At the same time, the number of small vessels in the above white matter regions was significantly reduced, while the number of microvessels was significantly increased in BCAS mice, and the vascular tortuosity was also significantly increased. In addition, the analysis of caudal rhinal vein extraction revealed that the number of branches and the average divergent angle in BCAS mice were significantly reduced. The BCAS modeling for 8 weeks will lead to vascular lesions in whole brain of mice, and the caudal nasal vein was also damaged, while BCAS mice mainly mitigated the damages by increasing microvessels. What is more, the vascular lesions in white matter of mouse brain can cause white matter damage and spatial working memory deficit. These results provide evidence for the vascular pathological alterations caused by chronic hypoperfusion.