Modelado Encefalopatía del Prematuro El uso prenatal hipoxia-isquemia con lipopolisacárido intraamniótica en ratas
Summary
Encephalopathy of prematurity encompasses the central nervous system abnormalities associated with injury from preterm birth. This report describes a clinically relevant rat model of in utero transient systemic hypoxia-ischemia and intra-amniotic lipopolysaccharide administration (LPS) that mimics chorioamnionitis, and the related impact of infectious stimuli and placental underperfusion on CNS development.
Abstract
Encefalopatía del prematuro (EOP) es un término que abarca el sistema nervioso central (SNC) anormalidades asociadas con el parto prematuro. Para mejores objetivos de traslación antelación y descubrir nuevas estrategias terapéuticas para la lesión cerebral asociada con el parto prematuro, modelos preclínicos de EOP deben incluir mecanismos similares de lesión mundial prenatal observado en los seres humanos y la participación de múltiples componentes del sistema materno-placentaria-fetal. Idealmente, los modelos deben producir un espectro similar de déficit funcional en el animal maduro y recapitular los múltiples aspectos de la fisiopatología. Para imitar los defectos humanos sistémicas placentarios perfusión, hipoperfusión placentaria y / o corioamnionitis asociados con la inflamación inducida por patógenos en el parto prematuro temprano, hemos desarrollado un modelo de prenatal transitoria hipoxia-isquemia sistémica (Tshi) combinado con lipopolisacárido intra-amniótica (LPS). En embarazadas ratas Sprague Dawley, Tshi través de oclusión de la arteria uterina on día embrionario 18 (E18) induce un defecto hipoperfusión placentaria graduada asociada con el aumento de daño en el SNC en el feto. Cuando se combina con inyecciones de LPS intra-amniótico, la placenta se incrementa la inflamación y daño en el SNC se ve agravado con la materia, de la marcha y de imagen anomalías blancos asociados. Prenatal Tshi y Tshi + LPS insultos prenatales cumplen varios de los criterios de un modelo de EOP incluyendo recapitulando el insulto intrauterino, causando la pérdida de neuronas, oligodendrocitos y los axones, la pérdida de la placa de conexión, y los déficits funcionales en animales adultos que imitan a los observados en los niños nacidos extremadamente prematuro. Además, este modelo permite la disección de la inflamación inducida por los tipos de lesiones divergentes.
Introduction
Con más del 12% de los bebés nacidos en los Estados Unidos antes de la edad de las 37 semanas de gestación estimada 1, lesión cerebral perinatal (PBI) de la prematuridad es una causa importante de discapacidad permanente. PBI de la prematuridad, la encefalopatía también denominado del prematuro (EOP), afecta a todo el sistema nervioso central (SNC). Lesión del SNC a menudo comienza en el útero, y se ve exacerbada por procesos prenatales incluyendo corioamnionitis y las complicaciones postnatales tales como la hipoxia y sepsis. PBI de insultos sistémicos altera el desarrollo neurológico y conduce a la parálisis cerebral, epilepsia, retraso cognitivo y numerosos trastornos neuropsiquiátricos que afecta a la regulación emocional, la memoria y la función ejecutiva 1,2. Aunque se ha avanzado mucho, una comprensión limitada sigue siendo cómo las consecuencias celulares y moleculares de la lesión del SNC desde el nacimiento prematuro se traducen en la multitud de secuelas neurológicas en los niños que nacen prematuros. Esta falta de conocimiento traserares diagnóstico en tiempo real de la gravedad de la lesión del SNC y la dosificación informado de las intervenciones emergentes. Además, las estrategias terapéuticas apropiadas a su edad para esta población de pacientes vulnerables siguen siendo difícil de alcanzar.
Inflamación intrauterina es muy común en la prematuridad extrema e implica una compleja cascada inflamatoria fetal-materno-placentaria 3. La infección intrauterina suele ser subclínica. Hallazgos placentarios específicos consistentes con la inflamación aguda o corioamnionitis histológica, son los principales determinantes de la respuesta inflamatoria fetal y son coincidentes con lesión cerebral asociada con el parto prematuro 3-5. De hecho, la respuesta inflamatoria fetal tiene implicaciones clínicas distintas de resultados a largo plazo desde el nacimiento prematuro. Los bebés que son pequeños para la edad gestacional (PEG) o que experimentar la infección son excepcionalmente vulnerables a los déficit neurológico 3,4. La corioamnionitis es un diagnóstico típico patológica tras el parto prematuro <sup> 6,7, y el examen histológico revela signos de inflamación en el 70% de las placentas de los bebés nacidos muy prematuros 4. Además, la corioamnionitis se asocia con deterioro cognitivo a los dos años de 8. La evidencia de hipoperfusión vascular materna en la placenta de los recién nacidos extremadamente prematuros también se asocia con parálisis cerebral en la infancia 9. El impacto sinérgico de defectos de perfusión corioamnionitis y la placenta está bien ilustrado por el notable alto riesgo de resultados neurológicos anormales en esta población de pacientes a los dos años de 10,11 años.
Para imitar los defectos de perfusión placentaria sistémicos humanos y corioamnionitis asociados con la inflamación inducida por patógenos, hemos desarrollado un modelo de prenatal transitoria hipoxia-isquemia sistémica (Tshi) combinado con lipopolisacárido intra-amniótica (LPS) en ratas. Nuestro objetivo era adaptar nuestro modelo de Tshi solo en ratas 12-16 para incluir la inflamación intrauterina,para facilitar el modelado preclínica de lesión del SNC asociado con el parto prematuro. Tshi solo ha revelado pérdida persistente de células del linaje oligodendroglial, las neuronas corticales, el aumento de la muerte celular, y niveles elevados de citoquinas pro-inflamatorias, con intervalos de isquemia progresiva que conduce a un patrón graduada de la lesión consistente con lesión cerebral prenatal 16. Las modificaciones a los componentes isquémicos de este modelo han demostrado también déficits en la codificación de la memoria, y la memoria a corto a largo plazo y alteraciones musculoesqueléticas leves en ratas, ya que 17-19 de envejecen. De hecho, hemos demostrado previamente que la combinación de Tshi + LPS recapitula las características fisiopatológicas de la EOP, incluyendo los oligodendrocitos y la pérdida neuronal, lesión axonal, la inflamación celular y las anormalidades funcionales 20.
Protocol
Representative Results
Discussion
Encefalopatía del prematuro es difícil de modelar en los animales debido a la compleja interacción de causas, evolución en el tiempo del desarrollo neurológico, complejidad de la formación de la red cerebral humana, mecanismos de lesión se superponen, y los diversos fenotipos de SNC insulta manifiesta en los recién nacidos prematuros humanos. EOP se asocia con vulnerabilidades específicas de tipo celular (es decir, los oligodendrocitos inmaduros) 21, así como diversos caminos regulados por …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a Dan Firl, Chris Corbett y Jesse Denson, PhD. La financiación fue proporcionada por el NIH NINDS R01 NS060765 a SR, el P30 Programa Piloto de Cobre a LJ y el Programa de Salud Infantil Firma de LJ en la Universidad de Nuevo México.
Materials
| Saline Solution, 0.9% | Sigma | S8776 | |
| LPS 011B4 | Sigma | L2630 | |
| Evan's Blue Dye | Sigma | E2129 | |
| Surgical gloves | Biogel | 40870 | |
| OR Towels | Cardinal Health | 287000-008 | Sterile |
| PDI Alcohol Prep Pads | Fisherbrand | 06-669-62 | |
| Mini Arco Rechargeable Clippers | Kent Scientific Corp. | CL8787 | |
| Betadine surgical scrub | Purdue Products L.P. | 67618-151-17 | |
| Eye Lubricant | Refresh Lacri Lube | 00023-0312 | |
| Blunt Forceps | Roboz | RS-8100 | |
| Scissors | Roboz | RS-6808 | |
| Surgical Scissors | Roboz | RS-5880 | |
| Surgical Scissors | F.S.T. | 14002-16 | |
| Syringe | BD | 309628 | 1 ml |
| Needle | BD | 305122 | 25G 5/8 |
| Needle | BD | 305128 | 30G 1 |
| Cotton-tipped Applicators | Fisherbrand | 23-400-114 | Small, 6 inch sterile |
| Cotton Gauze Sponge | Fisherbrand | 22-362-178 | |
| Needle Holders | Kent Scientific Corp. | INS600109 | 12.5 CM STR |
| Vessel Clips | Kent Scientific Corp. | INS600120 | 30G Pressure |
| 3-0 Perma Hand Silk Sutures | Ethicon | 1684G | Black braided, 3-0 (2 metric), 18", non-absorbable, PS-1 24mm needle, 3/8 circle |
| Insulin Syringes | BD | 328438 | 0.3cc 3mm 31G |
| Pentobarbital | |||
| Buprenorphine | |||
| Bupivacaine | |||
| Isoflurane | |||
| Lithium Carbonate | Acros Chemicals | 554-13-2 | |
| Superfrost Plus Microscope Slides | VWR | 48311-703 | |
| Hematoxylin | Leica | 3801521 | Surgipath Gill II Hematoxylin |
| Eosin | Leica | 3801601 | Surgipath Eosin |
| Xylenes | Fisherbrand | X3S-4 | Histological Grade |
| Permount | Fisherbrand | SP15-100 | |
| Coverglass | Fisherbrand | 12-548-5P | Fisher Finest Premium Coverglass |
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