İnflamasyon duyarlıgeç Preterm Hipoksik-iskemik Beyin Hasarı Bir Gelincik Modeli
Summary
Yöntem, p17 gelincik iltihabı duyarlı hipoksik-iskemik ve hiperoksik beyin hasarı uzun süreli inflamasyon ve oksidatif beyin hasarı geç preterm bebeklerin bir dizi deneyimli arasındaki karmaşık etkileşimi modellemek için açıklar.
Abstract
Prematüritenin nörolojik sekeli olan bebeklerde terapötik müdahalelerin test edilebilen perinatal enfeksiyon ve hipoksi-iskemi (HI) klinik olarak ilgili modellere ihtiyaç vardır. Gelincikler erken insan beynini modellemek için ideal adaylardır, çünkü lissensefalik olarak doğarlar ve doğum sonrası jirensefalik beyinler geliştirirler. Doğumda gelincik beyin gelişimi 13 haftalık insan fetüsine benzer, doğum sonrası gün (P) 17 kitleri 32-36 haftalık gebelikte bir bebeğe eşdeğer olduğu kabul edilir. Biz P17 gelincik bir yaralanma modeli tarif, lipopolisakkarit uygulaması ikili serebral iskemi takip nerede, hipoksi, ve hiperoksi. Bu uzun süreli inflamasyon karmaşık etkileşimi simüle, iskemi, hipoksi, ve oksidatif stres beyin hasarı geliştirmek neonates bir dizi deneyimli. Yaralı hayvanlar, birden fazla kortikal jirik ve ilişkili sulci daralma da dahil olmak üzere beyinde morfolojik değişiklikler ile, brüt yaralanma şiddeti bir dizi görüntüler. Yaralı hayvanlar da otomatik bir podyumda yavaş refleks gelişimi, yavaş ve daha değişken hareket hızı göstermek ve açık bir alanda keşif azalmış. Bu model, inflamasyon ve HI ile ilişkili neonatal ensefalopatisi olan bebekler için putatif tedavileri test etmek, kortikal gelişimi etkileyen yaralanma mekanizmaları çalışma ve esneklik sağlayan yolları araştırmak için bir platform sağlar etkilenmemiş hayvanlar.
Introduction
Bebekleriçin terapötik müdahalelerin test edilebildiği prematürite ve perinatal hipoksi-iskemi patofizyolojisini yansıtan büyük hayvan modellerine ihtiyaç vardır. 2017 yılında, ABD’de doğan 382.726 bebeğin %9.93’ü preterm, bu bebeklerin %84’ü ise 32-36 haftalık gebelik1. Prematüre bebeklerde, viral veya bakteriyel patojenlere bağlı maternal immün aktivasyonun erken doğumu başlatabildiği, enfeksiyon veya inflamasyona perinatal maruziyet yaygındır. Postnatal olarak, preterm bebekler erken veya geç başlangıçlı sepsis yüksek risk altındadır2. Preterm bebekler de sık sık hipoksi dönemleri deneyim, hipotansiyon, ve hiperoksi onların olgunlaşmamış kardiyorespiratuar sistem nedeniyle, rahim deneyimli olanlara göre atmosferde yüksek oksijen gerginliği, ve iyatrojenik maruzkalma. Ayrıca, preterm bebeklerde, antioksidan savunma olgunlaşmamış3 ve pro-apoptotic faktörler doğal olarak upregulated4. Oksidatif stres ve hücre ölümü bağışıklık sistemi ve nöroinflamasyon aktivasyonuyol açar. Bu kombine faktörler beynin gelişimsel ve fizyolojik kırılganlık katkıda bulunduğu düşünülmektedir, ve sonuç veya preterm bebeklerde kötü gelişimsel sonuçlar ile ilişkili ensefalopati şiddetlendirmek5,6,7.
Gelincik beyninin insan beyniyle paylaştığı fiziksel ve gelişimsel benzerlikler nedeniyle gelincik, beyin hasarı nın8,9, 10,11,12modelini modellediği çekici bir türdür. Gelincikler aynı zamanda preterm insan beynini modellemek için ideal adaylardır, çünkü lissensefalik olarak doğarlar ve doğum sonrası jirensefalik beyinler geliştirirler, bu da gelişmekte olan beyni erken doğan bebeklerin yaşadıklarını taklit eden hakaretlere maruz bırakmak için bir pencere sağlar. Doğumda, gelincik beyin gelişimi 13 haftalık insan fetusbenzer, doğum sonrası gün ile (P) 17 kitleri gebelik 32-36 hafta bir bebeğe eşdeğer olarak kabul13.
Grubumuz son derece erken bir model yayınladı (<28 hafta' gebelik) P10 gelincik beyin hasarı escherichia coli lipokolokarit ile inflamatuar sensitizasyon birleştirerek (LPS) hipoksi ve hiperoksia sonraki maruz kalma ile12. Aşağıdaki protokolde, LPS sensitizasyonunun bilateral serebral iskemi, hipoksi ve hiperoksia tarafından takip edildiği P17 gelinciğinde geç bir preterm modeli tanımladık. Bu hayvanların bir alt kümesinde daha ciddi yaralanma ile sonuçlanır, ve daha yakından uzun süreli inflamasyon karmaşık etkileşimmodelleri, iskemi, hipoksi, ve oksidatif stres beyin hasarı geliştirmek preterm bebeklerin bir dizi deneyimli.
Protocol
Representative Results
Discussion
Gelincik beyni ve insan beyni arasında paylaşılan fiziksel ve gelişimsel benzerlikler nedeniyle, gelincik giderek hem yetişkin hem de gelişimsel beyin hasarı modellemek için kullanılmaktadır. 8,9,10,11,12. Ancak, bugüne kadar yapılan araştırmalar gelincik beyninin hem ilk yaralanmaya hem de yüksek plastiklere karşı dirençli olduğunu ve davra…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Modelin geliştirilmesi Bill ve Melinda Gates Vakfı yanı sıra NIH hibe 5R21NS093154-02 (NICHD) tarafından finanse edildi.
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).
