Ферре модель воспаления-сенсибилизированных поздней преждевременных гипоксико-ишемической травмы головного мозга
Summary
Метод описывает воспаление-сенсибилизированных гипоксико-ишемической и гипероксической черепно-мозговой травмы в хорька P17 для моделирования сложного взаимодействия между длительным воспалением и окислительной травмы головного мозга опытных в ряде поздних недоношенных младенцев.
Abstract
Существует постоянная потребность в клинически значимых моделях перинатальной инфекции и гипоксии-ишемии (HI), в которых для тестирования терапевтических вмешательств для младенцев с неврологической сиквелой недоношенных. Хорьки являются идеальными кандидатами для моделирования недоношенного человеческого мозга, так как они рождаются лиссенцефалическими и развивают гиренцефалический мозг послеродового. При рождении, развитие мозга хорька похож на 13 недель человеческого плода, с послеродового дня (P) 17 комплектов считается эквивалентным младенца на 32-36 недель беременности. Мы описываем модель травмы в хорьке P17, где за липополисахаридом следует двусторонняя ишемия головного мозга, гипоксия и гипероксия. Это имитирует сложное взаимодействие длительного воспаления, ишемии, гипоксии и окислительного стресса, испытываемого у ряда новорожденных, у которых развивается черепно-мозговая травма. Раненые животные отображают ряд грубых тяжестей травмы, с морфологическими изменениями в головном мозге, включая сужение нескольких корковых гиров и связанных с ними сульци. Травмированные животные также показывают замедление рефлекторной разработки, более медленный и более переменной скорости передвижения в автоматизированном подиуме, а также снижение разведки в открытом поле. Эта модель обеспечивает платформу, в которой для тестирования putative терапии для младенцев с неонатальной энцефалопатии, связанные с воспалением и HI, изучение механизмов травмы, которые влияют на развитие корки, и исследовать пути, которые обеспечивают устойчивость в не затронутых животных.
Introduction
Существует постоянная потребность в крупных животных моделей, которые отражают патофизиологию недоношенных и перинатальной гипоксии-ишемии, в которой терапевтические вмешательства для младенцев могут быть проверены. В 2017 году 9,93% из 382 726 младенцев, родившихся в Соединенных Штатах, родились недоношенными, и 84% из этих детей родились между 32 и 36 неделями беременности1. У недоношенных детей, перинатальное воздействие инфекции или воспаления является общим, где материнская иммунная активация из-за вирусных или бактериальных патогенов может инициировать преждевременные роды. Послеродовой, недоношенные дети подвергаются высокому риску раннего или позднего начала сепсиса2. Недоношенные младенцы также часто испытывают периоды гипоксии, гипотонии и гипероксии из-за их незрелой кардиореспираторной системы, повышенного кислородного напряжения в атмосфере по сравнению с теми, которые испытывают внутриутробно, и ятрогенных воздействий. Кроме того, у недоношенных детей антиоксидантная защита незрелая3, а проапоптотические факторы естественным образом регулируются4. Оксидативный стресс и клеточная смерть приводят к активации иммунной системы и нейровоспаления. Эти комбинированные факторы, как полагают, способствуют развитию и физиологической уязвимости мозга, и привести или усугубить энцефалопатию, связанную с плохими исходами развития у недоношенных детей5,6,7.
Из-за физического и развития сходства, что хорек мозга разделяет с человеческим мозгом, хорек является привлекательным видом, в котором моделировать черепно-мозговую травму8,9,10,11,12. Хорьки также являются идеальными кандидатами для моделирования недоношенного человеческого мозга, так как они рождаются лиссенцефалическими и развивают гиренцефалический мозг послеродового, что обеспечивает окно, в котором подвергать развивающийся мозг оскорблениям, которые имитируют те, с которыми сталкиваются младенцы, рожденные недоношенными. При рождении, развитие мозга хорька похож на 13 недель плода человека, с послеродового дня (P) 17 комплекты считаются эквивалентными младенцу на 32-36 недель беременности13.
Наша группа недавно опубликовала модель чрезвычайно преждевременных (Злт;28 недель беременности) черепно-мозговой травмы в P10 хорька путем объединения воспалительных сенсибилизации с Escherichia coli липополисахарида (LPS) с последующим воздействием гипоксии и гипероксии12. В следующем протоколе мы описываем позднюю преждевременную модель в хорьке P17, где за сенсибилизацизацией ЛПС следует двусторонняя церебральная ишемия, гипоксия и гипероксия. Это приводит к более тяжелой травмы в подмножество животных, и более тесно модели сложного взаимодействия длительного воспаления, ишемии, гипоксии и окислительного стресса опытных в ряде недоношенных младенцев, которые развиваются черепно-мозговой травмы.
Protocol
Representative Results
Discussion
Из-за физического и развития сходства разделяют между хорька мозга и человеческого мозга, хорек все чаще используется для моделирования как взрослых, так и развития мозга травмы. 8,9,10,11,12. Тем не мен?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Разработка модели финансировалась Фондом Билла и Мелинды Гейтс, а также грантом NIH 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 |
Riferimenti
- 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).
