Neuro evaluaties in een muismodel van neonatale hypoxische ischemische hersenletsel
Summary
Wij unilaterale halsslagader occlusie uitgevoerd op postnatale dag 7-10 CD-1 pups om een neonatale hypoxische ischemische (HI) model te maken van de muis en onderzocht de effecten van HI hersenletsel. We studeerde neuro functies in deze muizen in vergelijking met normale muizen niet bediende.
Abstract
Wij unilaterale halsslagader occlusie uitgevoerd op CD-1 mice maken een neonatale hypoxische ischemische (HI) model en onderzocht de effecten van neonatale HI hersenletsel door het bestuderen van de neuro-functies in deze muizen in vergelijking met niet-bediende (dat wil zeggen, normale) muizen. Tijdens de studie, was Rice-Vannucci methode gebruikt voor het opwekken van neonatale HI hersenenschade postnatale dag 7-10 (P7-10) muizen. De HI-operatie werd uitgevoerd op de pups door eenzijdige halsslagader afbinding en blootstelling aan hypoxie (8% O2 en 92% N2 voor 90 min). Een week na de operatie het beschadigde brein werden geëvalueerd met het blote oog door de semi-transparante schedel en werden ingedeeld in subgroepen op basis van de afwezigheid (“geen corticale schade” groep) of aanwezigheid (“corticale schade” groep) van de corticale schade, zoals een laesie in de rechter hersenhelft. Op week 6, de volgende neuro-tests werden uitgevoerd om te evalueren van de cognitieve en motorische functies: passieve vermijden taak (PAT), ladder lopen, en greep kracht test. Deze gedrags tests zijn nuttig bij het bepalen van de effecten van neonatale HI hersenletsel en worden gebruikt in andere Muismodellen van neurodegeneratieve ziekten. In deze studie toonde neonatale HI hersenen letsel muizen motor tekorten die overeenkwam met de rechter hersenhelft schade. De gedrags testresultaten zijn relevant voor de tekortkomingen die waargenomen in menselijke neonatale HI patiënten, zoals cerebrale parese of neonatale beroerte-patiënten. In deze studie was een muismodel van neonatale HI hersenenverwonding opgericht en toonde verschillende graden van motorische tekorten en cognitieve stoornissen in vergelijking met niet-bediende muizen. Dit werk geeft basisinformatie op de HI muismodel. MRI beelden tonen de verschillende fenotypes, gescheiden naargelang van de ernst van de schade aan de hersenen door motorische en cognitieve testen.
Introduction
Neonatale HI hersenletsel optreedt tijdens de vroege kinderjaren (ongeveer twee patiënten per 1000 kinderen)1,2,3,4,5. Studies over neonatale HI hersenletsel zijn belangrijk, en met behulp van een gevestigde neonatale HI hersenen letsel muismodel in vivo preklinisch onderzoek naar HI hersenletsel kan vergemakkelijken.
Traditionele HI modellen worden op volwassen ratten6gebruikt. Voor het model van de pasgeborene, is de rijst-Vannucci-methode gebruikte P7 ratten7,en8. Echter, aangezien ratten en muizen iets anders9,10, zijn ook al zijn ze beide knaagdieren, wij uitgevoerd een gemodificeerde rijst-Vannucci methode op CD-1 pups op P7-10, op basis van eerdere studies die hebben aangetoond dat P7-10 de periode is met onrijpe oligodendrocyten, overeenkomt met menselijke term P011,12. De neonatale muismodel van HI is opgericht door zowel de afbinding van de unilaterale halsslagader en de blootstelling van de muizen aan hypoxie met 8% zuurstof in P7-10 pups.
De muizen onderworpen aan de procedure verschillende graden van hersenletsels toonde op het gebied van de posterolateral van de rechter hersenhelft. Ter identificatie van de cognitieve en motorische tekorten, neuro-beoordeling op basis van de PAT, werden ladder lopen, en greep kracht test uitgevoerd. De verschillen tussen niet-bediende (dat wil zeggen, normale) en HI muizen werden geanalyseerd. Dit werk bevat basisinformatie over de muismodel van HI. De MRI-beelden tonen de verschillende fenotypes, gescheiden naargelang van de ernst van hersenbeschadigingen met behulp van motorische en cognitieve testen.
Protocol
Representative Results
Discussion
In deze studie, we geïnduceerde HI hersenletsel in een neonatale P7-10 CD-1 muis en geïdentificeerd de laesie van de hersenen met relevante cognitieve en motorische tekorten. Tijdens deze procedure was occlusie van de eenzijdige recht halsslagader kritisch. In deze stap kan de slagader worden beschadigd en gescheurd. De meeste pups die een slagader traan ervaren stierf. Omgekeerd, als onderzoekers een ander bloed ader in plaats van de eenzijdige recht halsslagader afgebonden, de hersenen van de pup was slechts licht be…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door subsidies van de National Research Foundation (NRF-2014R1A2A1A11052042; 2015M3A9B4067068), het ministerie van wetenschap en technologie, Republiek Korea, het Koreaanse Health Technology R & D Project (HI16C1012), ministerie van volksgezondheid & Welzijn, Republiek Korea, en de “Dongwha” faculteit onderzoek Assistance Program van 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 | |
References
- Yager, J. Y. Animal models of hypoxic-ischemic brain damage in the newborn. Semin Pediatr Neurol. 11 (1), 31-46 (2004).
- Vannucci, R. C., et al. Rat model of perinatal hypoxic-ischemic brain damage. J Neurosci Res. 55 (2), 158-163 (1999).
- Im, S. H., et al. Induction of striatal neurogenesis enhances functional recovery in an adult animal model of neonatal hypoxic-ischemic brain injury. 신경과학. 169 (1), 259-268 (2010).
- 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).
- Colver, A., Fairhurst, C., Pharoah, P. O. Cerebral palsy. Lancet. 383 (9924), 1240-1249 (2014).
- Levine, S. Anoxic-ischemic encephalopathy in rats. Am J Pathol. 36, 1-17 (1960).
- 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).
- 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).
- 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).
- Buono, K. D., et al. Mechanisms of mouse neural precursor expansion after neonatal hypoxia-ischemia. J Neurosci. 35 (23), 8855-8865 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Manabe, T., et al. Facilitation of long-term potentiation and memory in mice lacking nociceptin receptors. Nature. 394 (6693), 577-581 (1998).
- 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).
- Seo, J. H., et al. In Situ Pluripotency Factor Expression Promotes Functional Recovery From Cerebral Ischemia. Mol Ther. 24 (9), 1538-1549 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
