Investigation of blood-brain barrier permeability by means of computerized image analysis

A. Bultmann, L. Schilling, A. Findling and M.Wahl

Summary

Intravital fluorescence microscopy has been widely used to study changes of blood-brain barrier (BBB) permeability in vivo. However, quantification of tracer extravasation by counting leaky spots provides only a rough estimate of permeability increase. We have therefore developed a new method for measurement of tracer extravasation from cerebral blood vessels by combining image analysis techniques with intravital fluorescence microscopy. This method is based on generation of subtraction images after shading and displacement correction. Subtraction images are further processed to eliminate noise and diminish artefacts due to vessel distortion and/or dilatation. The "degree of extravasation" (E(f) value) which is then calculated takes into account the number and size of leaky spots as well as their intensities. Examples are shown to illustrate that pure vasodilatation does not increase E(f) as long as the BBB-permeability is not disturbed. This newly developed method may prove helpful for comparison of tracer extravasation under different experimental conditions.

Zusammenfassung

Mit Hilfe der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie ist es möglich, Änderungen der Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke in vivo zu untersuchen. Die Quantifizierung des Traceraustrittes durch die Bestimmung von sog. "leaky spots" erlaubt jedoch keine exakte Quantifizierung der Permeabilitätszunahme. Wir haben daher eine neue Methode entwickelt, die es erlaubt, den Austritt eines fluoreszierenden Farbstoffs (Tracer) aus zerebralen Gefässen durch die Kombination von Bildverarbeitungstechniken mit der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie zu quantifizieren. Diese Methode beruht auf der Erstellung von Subtraktionsbildern nach Korrektur von Lichtinhomogenitäten und Lageverschiebungen. Die Subtraktionsbilder werden weiter bearbeitet, um Hintergrundrauschen zu eliminieren und Artefakte, die auf Gefässdilatation oder geringen Lageveränderungen der Gefässe beruhen, zu vermindern. Das Ergebnis der Bildverarbeitungsmethode liefert einen Wert (E(f), "Maß der Extravasation"), der sowohl die Zahl der "leaky spots" als auch deren Grösse und Intensität berücksichtigt. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass reine Vasodilatation den E(f) Wert nicht erhöht, solange die Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke ungestört ist. Diese neuentwickelte Methode sollte es erlauben, den Austritt von Tracern unter verschiedenen Bedingungen besser zu quantifizieren und zu vergleichen.


Zurück


Axel Findling, 19.2.1997
letzte Änderung: 19.2.1997