JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neuroscienze

Neurologiskt betingade bedömningar i en musmodell av Neonatal hypoxisk-ischemisk hjärnskada

Published: November 24, 2017
doi:
10.3791/55838
, , , , , , ,
1Department and Research Institute of Rehabilitation Medicine,Yonsei University College of Medicine, 2Brain Korea 21 PLUS Project for Medical Science,Yonsei University, 3Department of Rehabilitation Medicine,Yonsei University Wonju College of Medicine, 4Rehabilitation Institute of Neuromuscular Disease,Yonsei University College of Medicine, 5Graduate Program of NanoScience and Technology,Yonsei University

Summary

Vi utförde ensidiga halspulsådern ocklusion postnatal dag 7-10 CD-1 mus pups att skapa en neonatal hypoxisk-ischemisk (HI) modell och undersökt effekterna av HI hjärnskada. Vi studerade neurologiskt betingade funktioner hos dessa möss jämfört med icke-operatör normala möss.

Abstract

Vi utförde ensidiga halspulsådern ocklusion på CD-1 möss att skapa en neonatal hypoxisk-ischemisk (HI) modell och undersökt effekterna av neonatal HI hjärnskada genom att studera neurologiskt betingade funktioner hos dessa möss jämfört med icke-operatör (dvs. normala) möss. Under studien användes ris-Vannuccis metod att inducera neonatal HI hjärnskador i postnatal dag 7-10 (P7-10) möss. HI operationen utfördes på valparna av ensidiga halspulsådern ligering och exponering till hypoxi (8% O2 och 92% N2 för 90 min). En vecka efter operationen, skadade hjärnor utvärderades med blotta ögat genom halvtransparent skallen och var kategoriseras in i undergrupper baserat på frånvaro (”inga kortikala skadan” grupp) eller närvaro (”kortikala skadan” grupp) av kortikala skadan, till exempel en skada i höger hjärnhalva. På vecka 6, följande neurologiskt betingade tester utfördes för att utvärdera de kognitiva och motoriska funktionerna: passivt undvikande uppgift (PAT), stege walking test och grepp hållfasthetsprovningen. Dessa beteendemässiga tester är bra att fastställa effekterna av neonatal HI hjärnskada och används i andra musmodeller av neurodegenerativa sjukdomar. I denna studie visade neonatal HI hjärnan skada möss motoriska brister som motsvarade högra hjärnhalvan skador. Beteendemässiga resultaten är relevanta för de brister som observerats hos neonatala HI patienter, såsom cerebral pares eller neonatal strokepatienter. I denna studie en musmodell av neonatal HI hjärnskada inrättades och visade olika grader av motor underskott och kognitiv försämring jämfört med icke-operatör möss. Detta arbete ger grundläggande information om HI musmodell. MRI-bilder visar de olika fenotyperna, åtskilda enligt svårighetsgraden av hjärnskador av motoriska och kognitiva tester.

Introduction

Neonatal HI hjärnskada uppstår under tidig barndom (cirka två patienter per 1 000 barn)1,2,3,4,5. Studier om neonatal HI hjärnskada är viktigt, och med hjälp av en etablerad musmodell för neonatal HI hjärnan skada kan underlätta i vivo preklinisk forskning på HI hjärnskada.

Traditionella HI modeller används på vuxna råttor6. För den nyfödda modellen används ofta metoden ris-Vannucci på P7 råttor7,8. Men eftersom råttor och möss är något annorlunda9,10, trots att de båda gnagare, vi utfört en modifierat ris-Vannucci metod på CD-1 valpar på P7-10, baserat på tidigare studier som visade att P7-10 är perioden med omogna oligodendrocyter, motsvarar mänskliga termen P011,12. Neonatal HI musmodell etableras genom både ligering av den ensidiga halspulsådern och mössen exponering för hypoxi med 8% syre i P7-10 ungar.

Mössen utsättas för det förfarande som visade olika grader av hjärnskador i området posterolateral i höger hjärnhalva. För att identifiera den kognitiva och motoriska brister, neurologiskt betingade bedömningar baserade på PAT, utfördes stege walking test, och grepp styrka test. Skillnaderna mellan icke-operatör (dvs. normalt) och HI möss analyserades. Detta arbete presenteras grundläggande information om HI musmodell. MRI bilderna visar de olika fenotyperna, skilda enligt svårighetsgraden av hjärnan skador med hjälp av motoriska och kognitiva tester.

Protocol

Alla djur var inrymt i en standard bur (27 × 22,5 × 14 cm-3) i en anläggning ackrediterade av föreningen för bedömning och ackreditering av Laboratory Animal Care (AAALAC) och får mat och vatten ad libitum under omväxlande 12-h ljus/mörk cykler. Författarna följde djurskyddsbestämmelserna, och de experimentella rutiner godkändes av den institutionella djur vård och användning kommittén av Yonsei University College of Medicine (IACUC nr 2010-0252; 2013-0220). 1…

Representative Results

Alla data är uttryckta som medelvärde ± standardavvikelsen för medelvärdet (SEM). Jämförelse av variabler mellan de två grupperna genomfördes med hjälp av en oberoende eller Parade t-test på SPSS statistikprogram. En p-värdet < 0.05 ansågs statistiskt signifikant. Hjärnor med neonatal HI skada visade olika svårighetsgrad av skada och var kategoriseras med detta (figur 1 c</st…

Discussion

I denna studie vi inducerad HI hjärnskada i en neonatal P7-10 CD-1 mus och identifierade hjärnskador med relevanta kognitiva och motoriska brister. Under detta förfarande var ocklusion av den ensidiga rätt halspulsådern kritisk. I det här steget kan artären vara skadad och slits. De flesta valpar som upplevt en artär tår dog. Omvänt, om forskare sammanskrivna en annan blod ven i stället för den ensidiga rätt halspulsådern, hjärnan av pup skadades endast lindrigt och inga betydande fenotyp kunde observeras<…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denna studie stöddes av bidrag från National Research Foundation (NRF-2014R1A2A1A11052042; 2015M3A9B4067068), ministeriet för vetenskap och teknik, Republiken Korea, koreanska hälsa teknik R & D projekt (HI16C1012), hälsoministeriet & Välfärd, Republiken Korea och programmet ”Dongwha” fakulteten forskning bistånd av Yonsei University College of Medicine (6-2016-0126).

Materials

Hypoxic chamber Jeung Do Bio & Plant Co Experimental Builder 
PAT apparatus  Jeung Do Bio & Plant Co Experimental Builder 
The ladder rung walking  Jeung Do Bio & Plant Co Experimental Builder 
SDI Grip Strength System  San Diego Instruments Inc.
Grip-Strength Meter Ugo Basile  47200
Harvard Apparatus Fluovac anesthetizing system  Harvard Apparatus
Anesthetizing box acryl box
I-Fran Liquid (Isofluorane) Hana Pharm. Co., Ltd. General Anesthetics ( isoflurane 100ml)
CD-1 mice Orient Co., Ltd.
Blue Nylon Mono Non-Absorbbable suture 5-0 50cm Ailee Co., Ltd. NB 521
IBM SPSS Statistics IBM Ver. 23
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. Yager, J. Y. Animal models of hypoxic-ischemic brain damage in the newborn. Semin Pediatr Neurol. 11 (1), 31-46 (2004).
  2. Vannucci, R. C., et al. Rat model of perinatal hypoxic-ischemic brain damage. J Neurosci Res. 55 (2), 158-163 (1999).
  3. Im, S. H., et al. Induction of striatal neurogenesis enhances functional recovery in an adult animal model of neonatal hypoxic-ischemic brain injury. Neuroscienze. 169 (1), 259-268 (2010).
  4. Clowry, G. J., Basuodan, R., Chan, F. What are the Best Animal Models for Testing Early Intervention in Cerebral Palsy?. Front Neurol. 5 (258), 1-17 (2014).
  5. Colver, A., Fairhurst, C., Pharoah, P. O. Cerebral palsy. Lancet. 383 (9924), 1240-1249 (2014).
  6. Levine, S. Anoxic-ischemic encephalopathy in rats. Am J Pathol. 36, 1-17 (1960).
  7. Rice 3rd, J. E., Vannucci, R. C., Brierley, J. B. The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Ann Neurol. 9 (2), 131-141 (1981).
  8. Lafemina, M. J., Sheldon, R. A., Ferriero, D. M. Acute hypoxia-ischemia results in hydrogen peroxide accumulation in neonatal but not adult mouse brain. Pediatr Res. 59 (5), 680-683 (2006).
  9. Brazel, C. Y., Rosti 3rd, R. T., Boyce, S., Rothstein, R. P., Levison, S. W. Perinatal hypoxia/ischemia damages and depletes progenitors from the mouse subventricular zone. Dev Neurosci. 26 (2-4), 266-274 (2004).
  10. Buono, K. D., et al. Mechanisms of mouse neural precursor expansion after neonatal hypoxia-ischemia. J Neurosci. 35 (23), 8855-8865 (2015).
  11. Rumajogee, P., Bregman, T., Miller, S. P., Yager, J. Y., Fehlings, M. G. Rodent Hypoxia-Ischemia Models for Cerebral Palsy Research: A Systematic Review. Front Neurol. 7 (57), 1-20 (2016).
  12. Hagberg, H., Peebles, D., Mallard, C. Models of white matter injury: comparison of infectious, hypoxic-ischemic, and excitotoxic insults. Ment Retard Dev Disabil Res Rev. 8 (1), 30-38 (2002).
  13. Wi, S., Yu, J. H., Kim, M., Cho, S. R. In Vivo Expression of Reprogramming Factors Increases Hippocampal Neurogenesis and Synaptic Plasticity in Chronic Hypoxic-Ischemic Brain Injury. Neural Plast. 2016 (2580837), 1-11 (2016).
  14. Lu, Y., Christian, K., Lu, B. BDNF: a key regulator for protein synthesis-dependent LTP and long-term memory?. Neurobiol Learn Mem. 89 (3), 312-323 (2008).
  15. Manabe, T., et al. Facilitation of long-term potentiation and memory in mice lacking nociceptin receptors. Nature. 394 (6693), 577-581 (1998).
  16. Alonso, M., et al. BDNF-triggered events in the rat hippocampus are required for both short- and long-term memory formation. Hippocampus. 12 (4), 551-560 (2002).
  17. Seo, J. H., et al. In Situ Pluripotency Factor Expression Promotes Functional Recovery From Cerebral Ischemia. Mol Ther. 24 (9), 1538-1549 (2016).
  18. Kim, M. S., et al. Environmental enrichment enhances synaptic plasticity by internalization of striatal dopamine transporters. J Cereb Blood Flow Metab. 36 (12), 2122-2133 (2015).
  19. Lee, M. Y., et al. Alteration of synaptic activity-regulating genes underlying functional improvement by long-term exposure to an enriched environment in the adult brain. Neurorehabil Neural Repair. 27 (6), 561-574 (2013).
  20. Rha, D. W., et al. Effects of constraint-induced movement therapy on neurogenesis and functional recovery after early hypoxic-ischemic injury in mice. Dev Med Child Neurol. 53 (4), 327-333 (2011).
  21. Chong, H. J., Cho, S. R., Jeong, E., Kim, S. J. Finger exercise with keyboard playing in adults with cerebral palsy: A preliminary study. J Exerc Rehabil. 9 (4), 420-425 (2013).
  22. Chong, H. J., Cho, S. R., Kim, S. J. Hand rehabilitation using MIDI keyboard playing in adolescents with brain damage: a preliminary study. NeuroRehabilitation. 34 (1), 147-155 (2014).
  23. Seo, J. H., Yu, J. H., Suh, H., Kim, M. S., Cho, S. R. Fibroblast growth factor-2 induced by enriched environment enhances angiogenesis and motor function in chronic hypoxic-ischemic brain injury. PLoS One. 8 (9), e74405 (2013).
  24. Washington, P. M., et al. The effect of injury severity on behavior: a phenotypic study of cognitive and emotional deficits after mild, moderate, and severe controlled cortical impact injury in mice. J Neurotrauma. 29 (13), 2283-2296 (2012).
  25. Cho, S. R., et al. Astroglial Activation by an Enriched Environment after Transplantation of Mesenchymal Stem Cells Enhances Angiogenesis after Hypoxic-Ischemic Brain Injury. Int J Mol Sci. 17 (9), 1-15 (2016).
  26. Tsuji, M., et al. A novel reproducible model of neonatal stroke in mice: comparison with a hypoxia-ischemia model. Exp Neurol. 247, 218-225 (2013).

Tags

Mouse ModelNeonatal Hypoxic-ischemic Brain InjuryNeurobehavioral AssessmentsCerebral PalsyNeonatal StrokesCarotid Artery LigationHypoxiaCortical InjuryHippocampal InjuryPassive Avoidance TaskMotor FunctionCognitive Function
check_url/it/55838?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Kim, M., Yu, J. H., Seo, J. H., Shin, Y., Wi, S., Baek, A., Song, S., Cho, S. Neurobehavioral Assessments in a Mouse Model of Neonatal Hypoxic-ischemic Brain Injury. J. Vis. Exp. (129), e55838, doi:10.3791/55838 (2017).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image