ヘモグロビンの脳室内注射による新生児脳室内出血のモデリング
Summary
ラットの仔を用いた新生児脳室内出血のモデルを提示し、ヒトに見られる病態を模倣した。
Abstract
新生児脳室内出血(IVH)は早産の一般的な結果であり、脳損傷、出血後水頭症(PHH)、および生涯にわたる神経学的欠損につながります。PHHは一時的および恒久的な脳脊髄液(CSF)の迂回手順(それぞれ心室リザーバーと心室腹腔シャント)で治療できますが、IVH誘発性脳損傷と水頭症を予防または治療するための薬理学的戦略はありません。IVHの病態生理学をよりよく理解し、薬理学的治療をテストするには、動物モデルが必要です。新生児IVHの既存のモデルがありますが、水頭症を確実にもたらすモデルは、大量の注射の必要性によって制限されることが多く、病状のモデリングを複雑にしたり、観察される臨床表現型の変動を引き起こしたりする可能性があります。
最近の臨床研究では、ヘモグロビンとフェリチンがIVH後の心室肥大を引き起こすことが示唆されています。ここでは、血液破壊産物ヘモグロビンの少量の脳室内注射を利用して、PHHの臨床表現型を模倣した簡単な動物モデルを開発します。このモデルは、心室肥大と水頭症を確実に誘発することに加えて、脳室周囲および白質領域に白質損傷、炎症、および免疫細胞浸潤をもたらします。この論文では、脳室内注射を使用して新生児ラットのIVH-PHHをモデル化するためのこの臨床的に関連する簡単な方法について説明し、注射後の心室サイズを定量化する方法を示します。
Introduction
新生児IVHは、発達中の脳の側脳室に隣接する急速な細胞分裂の部位である胚マトリックスに由来します。この高度に血管構造は、早産に関連する血行動態不安定性に対して脆弱である。胚基質出血(GMH)-IVHでは、胚基質内の脆弱な血管が破裂すると、血液が側脳室に放出されます。グレードIVのIVHの場合、脳室周囲出血性梗塞も脳内の血液製剤の放出に寄与する可能性があります。1 GMH-IVHの組み合わせは、特に高悪性度出血(グレードIIIおよびIV)1の後にPHHを引き起こす可能性があります。PHHは心室腹腔シャントの留置で治療できますが、シャントの留置はIVHから発生する可能性のある脳損傷を元に戻すものではありません。現代の新生児集中治療室ではIVH 2,3の発生率が低下していますが、一度発生したIVHによって引き起こされる脳損傷や水頭症に対する特定の治療法はありません。IVH誘発性脳損傷およびPHHの予防的治療法の開発における重大な制限は、IVH病態生理学の不完全な理解である。
最近、主要な血液分解産物ヘモグロビンの初期CSFレベルは、高悪性度のIVH4を有する新生児におけるPHHの後期発症と関連していることが示されている。さらに、鉄処理経路タンパク質(ヘモグロビン、フェリチン、ビリルビン)のCSFレベルは、新生児IVHの心室サイズに関連しています。これは、早産PHHの乳児の多施設コホートでも示され、フェリチンの心室CSFレベルが高いほど、心室サイズが大きくなりました5。
本研究では、脳室へのヘモグロビン注入を利用したIVH誘発性脳損傷と水頭症の臨床的関連モデルを開発し、脳損傷とPHHの定量化と新しい治療戦略の検証を可能にしました(図1)6、 7。このIVHモデルは、処置期間中全身麻酔下に置かれる新生児ラットの子犬を利用します。頭皮に正中線切開を行い、頭蓋骨のランドマーク(ブレグマまたはラムダ)に由来する座標を使用して、側脳室を注射の対象にします。輸液ポンプを使用したゆっくりとした注射は、ヘモグロビンを心室に送達します。このプロトコルは使いやすく、用途が広く、PHHをもたらすIVHのさまざまなコンポーネントをモデル化できます。
Protocol
Representative Results
Discussion
ヘモグロビン注射を利用するこのIVHモデルは、ヘモグロビンによって特異的に媒介されるIVHの病理学の研究を可能にする。補完的な研究のために、ヘモグロビンは in vitro でも簡単に送達することができ、全血中に存在するミクログリア/マクロファージによって作られたタンパク質の生化学的アッセイを混乱させません。
IVH-PHHの主要な理論には、CSF循環の機械的?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
JMSは、NIH/NINDS R01 NS110793およびK12(脳神経外科医研究キャリア開発プログラム)から資金提供を受けました。BAMは、NIH / NINDS K08 NS112580-01A1、ケンタッキー大学神経科学研究優先地域賞、および 水頭症協会 イノベーター賞から資金提供を受けました。
Materials
| 0.3 mL insulin syringe | BD Microfine + Insulin Syringe | 230-4533 | 0.3-0.5 mL synringes will work |
| 1.5 mL microtube | USA Scientific | 1615-5500 | Lot No. K194642H -3 511 |
| 4.7T MRI | Agilent/Varian | 4.7T/33 cm | Agilent/Varian DirectDrive 4.7-T (200-MHz) MRI system |
| 6-0 monofilament suture | ETHICON | 667G | |
| 9.4T MRI | Bruker | BioSpec 94/20 | Used in this protocol without the cryoprobe |
| Analytical balance | CCURIS Instruments | W3200-320 | |
| Artificial CSF (aCSF) | Tocris Bioscience | 3525 | Batch No: 72A |
| Betadine | Purdue Products L.P. | 301005-00 | NDC 67618-150-09 |
| Carprofen (injectable) | Zoetis Inc. | PI 4019448 | Rimadyl |
| Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | |
| Heating pad | Sunbeam | E12107-819 | UL 612A, Z-1228-001 |
| Hemoglobin | MP Biomedicals | 100714 | LOT NO. SR02321 |
| Isoflurane | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | |
| Isoflurane vaporizer | VETEQUIP | 911103 | |
| Light for stereotactic insturment | Dolan-Jenner industries | Fiber-Lite MI-150 | |
| Microinjection syringe pump | World Precision Instruments | MICRO21 | Serial 184034 T08K |
| MRI software | Bruker BioSpin | Paravision 360 3.2 | |
| Oxygen | Airgas Healthcare | UN1072 | LOT NUMBER S1432080XA02 |
| Sprague Dawley rats | Charles River Laboratories | Strain code: 001 | |
| Stereotactic instrument | KOPF Instuments | Model 900LS Lazy Susan | |
| Sterile cotton tipped applicator | Fischerbrand | 23-400-118 | |
| Surgical blade | covetrus | #10 | |
| Topical triple antibiotic | Triple Antibiotic Ointment | NDC 51672-2120-1 | |
| Ventricle volume quantification software | ITK-SNAP | ITK-SNAP 4.0.0 beta |
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