نموذج النمس من التهاب-حساسة في وقت متاخر الخدج-أصابه الدماغ الدماغية
Summary
يصف الأسلوب التهاب–حساسية نقص الأكسجين–الدماغية وإصابات الدماغ فرط الاكسده في النمس P17 لنمذجة التفاعل المعقد بين التهاب المطول وإصابات المخ المؤكسدة التي تعاني منها في عدد من الرضع الخدج الراحل.
Abstract
هناك حاجه مستمرة للنماذج ذات الصلة سريريا من العدوى في فتره ما قبل الولادة ونقص الأكسجين-نقص التروية (HI) التي لاختبار التدخلات العلاجية للرضع مع المضاعفات العصبية من قبل النضج. وتعد الشركات المرشحة المثالية لنمذجة الدماغ البشري قبل الأوان ، لأنها تولد العقول الحية وتطور الادمغه المهبلية بعد الولادة. عند الولادة ، ونمو الدماغ النمس يشبه الجنين 13 أسبوعا الإنسان ، مع يوم بعد الولادة (P) 17 مجموعات تعتبر مساويه للرضع في الحمل 32-36 أسبوعا. نحن وصف نموذج الاصابه في النمس P17 ، حيث يتبع أداره عديد السكاريد الثنائية نقص التروية الدماغية ، نقص الأكسجين ، و hyperoxia. يحاكي هذا التفاعل المعقد بين التهابات المطولة ، ونقص التروية ، ونقص الأكسجين ، والاكسده التي يعاني منها عدد من الولدان الذين يصابون بإصابات دماغيه. تعرض الماشية المصابة مجموعه من شده الاصابه الاجماليه ، مع التغيرات المورفولوجية في الدماغ بما في ذلك تضييق الجيروسكوبات القشرية المتعددة والكبريت المصاحب. كما تظهر الإصابات التي أصيب بها المصابون تباطؤ النمو المنعكس ، وسرعه إبطا وأكثر تنوعا في التنقل في المنصة اليه ، وانخفاض الاستكشاف في حقل مفتوح. يوفر هذا النموذج منصة لاختبار العلاجات المفترضة للرضع المصابين باعتلال الدماغ حديثي الولادة المرتبطة بالتهاب ومرحبا ، ودراسة أليات الاصابه التي تؤثر علي التنمية القشرية ، والتحقيق في المسارات التي توفر المرونة في غير متاثر الحيوانية.
Introduction
هناك حاجه مستمرة لنماذج الحيوانية الكبيرة التي تعكس الفيزيولوجيا المرضية من قبل النضج ونقص الأكسجين في فتره ما قبل الولادة-نقص التروية التي يمكن اختبار التدخلات العلاجية للرضع. في 2017 ، 9.93 ٪ من الرضع 382,726 ولدوا في الولايات المتحدة ولدوا الخدج ، و 84 ٪ من هؤلاء الرضع ولدوا بين 32 و 36 أسابيع من الحمل1. في الأطفال الخدج ، يكون التعرض للعدوى أو التهابات في الولادة أمرا شائعا ، حيث يمكن للتنشيط المناعي للأمهات بسبب مسببات الامراض الفيروسية أو البكتيرية ان يبدا المخاض قبل الأوان. بعد الولادة ، يتعرض الرضع الخدج لخطر الاصابه بالإنتان المبكر أو المتاخر2. وكثيرا ما يعاني الأطفال الخدج أيضا فترات من نقص الأكسجين ، وانخفاض ضغط الدم ، وفرط الأكسجين بسبب نظامهم القلبي الرئوي غير الناضج ، وارتفاع توتر الأوكسجين في الجو بالنسبة لأولئك الذين يعانون من الرحم ، والتعرض الضموري. بالاضافه إلى ذلك ، في الخدج ، الدفاعات المضادة للاكسده غير ناضجه3 والعوامل الموالية لابوتوتيك طبيعيا اوبريجولاتيد4. يؤدي الاكسده وموت الخلايا إلى تنشيط الجهاز المناعي والتهاب العصبي. ويعتقد ان هذه العوامل مجتمعه للمساهمة في النمو والضعف الفسيولوجي للدماغ, ويؤدي إلى أو تفاقم اعتلال الدماغ المرتبطة بالنتائج التنموية الفقيرة في الخدج5,6,7.
نظرا لأوجه التشابه المادية والتنموية ان الدماغ النمس سهم مع الدماغ البشري ، والنمس هو الأنواع الجذابة التي لنموذج أصابه الدماغ8،9،10،11،12. وكذلك المرشحون المثاليون لنمذجة الدماغ البشري قبل الأوان ، لأنهم يولدون العقول المصابة بالشيخوخة ويطورون الادمغه المهبلية ، والتي توفر نافذه لفضح الدماغ النامي إلى الإهانات التي تحاكي الأطفال الذين يولدون قبل الأوان. عند الولادة ، ونمو الدماغ النمس يشبه الجنين 13 أسبوعا الإنسان ، مع يوم بعد الولادة (P) 17 مجموعات تعتبر مساويه للرضع في 32-36 أسابيع من الحمل13.
وقد نشرت مجموعتنا مؤخرا نموذجا من الخدج للغاية (< 28 أسبوعا الحمل) أصابه في الدماغ النمس P10 من خلال الجمع بين الحساسية التهابيه مع القولونية الليبوكوليساكاريد (lps) مع التعرض اللاحق لنقص الأكسجين و فرط التاكسج 12. في البروتوكول التالي ، نقوم الآن بوصف نموذج الخداج المتاخر في النمس P17 ، حيث يتبع التحسس LPS بنقص التروية الدماغية الثنائية ، ونقص الأكسجين ، و hyperoxia. وهذا يؤدي إلى أصابه أكثر شده في مجموعه فرعيه من الكائنات ، وأكثر دقه نماذج التفاعل المعقد للالتهابات لفترات طويلة ، نقص التروية ، نقص الأكسجين ، والاكسده التي تعاني منها في عدد من الخدج الذين يصابون باصابه في الدماغ.
Protocol
Representative Results
Discussion
ونظرا لأوجه التشابه المادية والتنموية المشتركة بين الدماغ النمس والدماغ البشري ، فان النمس يستخدم بشكل متزايد لنمذجة إصابات الدماغ البالغة والتنموية. 8،9،10،11،12. ومع ذلك ، تشير البحوث حتى الآن إلى ان …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل تطوير النموذج بيل وميليندا غيتس المؤسسة ، فضلا عن المعاهد القومية للصحة منحه 5R21NS093154-02 (NICHD).
Materials
| 80% Oxygen | Praxair | ||
| 9% Oxygen | Praxair | ||
| Absorbent benchtop protector | Kimtech | 7546 | |
| Automated catwalk | Noldus | ||
| Betadine surgical scrub | |||
| Bupivacaine | Patterson Veterinary | 07-888-9382 | |
| Buprenorphine | |||
| Calipers | SRA Measurement Products | ME-CAL-FP-200 | 200mm range, .01 mm resolution |
| Cotton Gauze Sponge | Fisher Scientific | 22028556 | |
| Curved fine hemostat | Roboz | RS-7101 | |
| Curved forceps | World Precision Instruments | 501215 | |
| Curved suture-tying hemostat | Roboz | RS-7111 | |
| Ethovision tracking software | Noldus | ||
| Eye Lubricant | Rugby | NDC 0536-1970-72 | |
| Ferrets (Mustela putorius furo) | Marshall Biosciences | Outbred (no specific strain) | |
| Formalin | Fisher Scientific | SF100-4 | 10% (Phosphate Buffer/Certified) |
| Hair Clippers | Conair | GMT175N | |
| Insulin Syringes | BD | 329461 | 0.3 cc 3 mm 31G |
| Isoflurane | Piramal | 66794-017-25 | |
| Lidocaine | Patterson Veterinary | 07-808-8202 | |
| LPS | List Biological | LPS Ultrapure #423 | |
| Oxygen sensor | BW Gas Alert | GAXT-X-DL-2 | |
| Pentobarbital | |||
| Plastic chamber | Tellfresh | 1960 | 10L; 373x270x135mm |
| Saline Solution, 0.9% | Hospira | RL-4492 | |
| Scalpel blade | Integra Miltex | 297 | |
| Scalpel handle | World Precision Instruments | 500236 | #3, 13cm |
| Sterile suture | Fine Science Tools | 18020-50 | Braided Silk, 5/0 |
| Surgical clip applicator | Fine Science Tools | 12020-09 | |
| Surgical clip remover | Fine Science Tools | 12023-00 | |
| Surgical drapes | Medline Unidrape | VET3000 | |
| Surgical gloves | Ansell Perry Inc | 5785004 | |
| Surigical clips | Fine Science Tools | 12022-09 | |
| Thermometer (rectal) | YSI | Precision 4000A | |
| Thermometer (water) | Fisher Scientific | 14-648-26 | |
| Umbilical tape | Grafco | 3031 | Sterile |
| Water bath | Thermo Scientific | TSCOL19 | 19L |
References
- Martin, J. A., Hamilton, B. E., Osterman, M. J. K., Driscoll, A. K., Drake, P. Births: Final Data for 2017. National Vital Statistics Report. 67 (8), 1-49 (2018).
- Vanhaesebrouck, P., et al. The EPIBEL study: outcomes to discharge from hospital for extremely preterm infants in Belgium. Pediatrics. 114 (3), 663-675 (2004).
- Raju, T. N., et al. Long-Term Healthcare Outcomes of Preterm Birth: An Executive Summary of a Conference Sponsored by the National Institutes of Health. Journal of Pediatrics. , (2016).
- Raju, T. N. K., Buist, A. S., Blaisdell, C. J., Moxey-Mims, M., Saigal, S. Adults born preterm: a review of general health and system-specific outcomes. Acta Paediatrica. 106 (9), 1409-1437 (2017).
- Bennet, L., et al. Chronic inflammation and impaired development of the preterm brain. Journal of Reproductive Immunology. 125, 45-55 (2018).
- Reich, B., Hoeber, D., Bendix, I., Felderhoff-Mueser, U. Hyperoxia and the Immature Brain. Developmental Neuroscience. 38 (5), 311-330 (2016).
- Galinsky, R., et al. Complex interactions between hypoxia-ischemia and inflammation in preterm brain injury. Developmental Medicine & Child Neurology. 60 (2), 126-133 (2018).
- Empie, K., Rangarajan, V., Juul, S. E. Is the ferret a suitable species for studying perinatal brain injury. International Journal of Developlemental Neuroscience. 45, 2-10 (2015).
- Snyder, J. M., et al. Ontogeny of white matter, toll-like receptor expression, and motor skills in the neonatal ferret. International Journal of Developlemental Neuroscience. , (2018).
- Schwerin, S. C., et al. Progression of histopathological and behavioral abnormalities following mild traumatic brain injury in the male ferret. Journal of Neuroscience Research. 96 (4), 556-572 (2018).
- Rafaels, K. A., et al. Brain injury risk from primary blast. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 73 (4), 895-901 (2012).
- Wood, T., et al. A Ferret Model of Encephalopathy of Prematurity. Developlemental Neuroscience. , (2019).
- Barnette, A. R., et al. Characterization of Brain Development in the Ferret via Magnetic Resonance Imaging. Pediatric Research. 66 (1), 80-84 (2009).
- Kroenke, C. D., Mills, B. D., Olavarria, J. F., Neil, J. J. . Biology and Diseases of the Ferret. , (2014).
- Eklind, S., et al. Bacterial endotoxin sensitizes the immature brain to hypoxic–ischaemic injury. European Journal of Neuroscience. 13 (6), 1101-1106 (2001).
- Falck, M., et al. Neonatal Systemic Inflammation Induces Inflammatory Reactions and Brain Apoptosis in a Pathogen-Specific Manner. Neonatology. 113 (3), 212-220 (2018).
- Osredkar, D., et al. Hypothermia Does Not Reverse Cellular Responses Caused by Lipopolysaccharide in Neonatal Hypoxic-Ischaemic Brain Injury. Developmental Neuroscience. 37 (4-5), 390-397 (2015).
- Nakata, M., Itou, T., Sakai, T. Quantitative analysis of inflammatory cytokines expression in peripheral blood mononuclear cells of the ferret (Mustela putorius furo) using real-time PCR. Veterinary Immunology and Immunopathology. 130 (1-2), 88-91 (2009).
- Christensson, M., Garwicz, M. Time course of postnatal motor development in ferrets: ontogenetic and comparative perspectives. Behavioral Brain Research. 158 (2), 231-242 (2005).
- Li, Y., Dugyala, S. R., Ptacek, T. S., Gilmore, J. H., Frohlich, F. Maternal Immune Activation Alters Adult Behavior, Gut Microbiome and Juvenile Brain Oscillations in Ferrets. eNeuro. 5 (5), (2018).
- Rice, J. E., Vannucci, R. C., Brierley, J. B. The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Annals of Neurolology. 9 (2), 131-141 (1981).
