Neurocomportamentais avaliações em um modelo do rato de lesão cerebral hipóxica-isquêmica Neonatal
Summary
Realizamos a oclusão da artéria carótida unilateral no pós-Natal dia 7-10 CD-1 mouse filhotes para criar um modelo de (HI) hipóxico-isquêmica neonatal e investigaram os efeitos da lesão cerebral de HI. Nós estudamos funções Neurocomportamentais nestes ratos em comparação com camundongos normais não operado.
Abstract
Realizamos a oclusão da artéria carótida unilateral em ratos CD-1 para criar um modelo de (HI) hipóxico-isquêmica neonatal e investigou os efeitos de uma lesão cerebral neonatal HI estudando funções Neurocomportamentais nestes ratos em comparação com não-operados (i.e., ratos normais). Durante o estudo, método do arroz-Vannucci foi usado para induzir dano de cérebro HI neonatal em ratos de 7-10 (P7-10) dia pós-natal. A operação de HI foi executada sobre os filhotes por ligadura da artéria carótida unilateral e exposição à hipoxia (8% O2 e 92% N2 para 90 min). Uma semana após a operação, os cérebros danificados foram avaliados com o olho nu através do crânio semi-transparente e foram divididos em subgrupos baseados na ausência (grupo “nenhuma lesão cortical”) ou presença (grupo de “lesão cortical”) da lesão cortical, como uma lesão no hemisfério direito. Na semana 6, os seguintes testes Neurocomportamentais foram realizados para avaliar as funções cognitivas e motoras: escada de (PAT), vacância passiva tarefa andando de teste e teste de força de aperto. Estes testes comportamentais são úteis para determinar os efeitos de uma lesão cerebral neonatal HI e são utilizados em outros modelos de rato de doenças neurodegenerativas. Neste estudo, os ratos da lesão cerebral de HI neonatais mostraram déficit motor que correspondessem aos danos do hemisfério direito. Os resultados do teste comportamental são relevantes para os déficits observados em pacientes humanos de HI neonatais, tais como paralisia cerebral ou pacientes com AVC neonatal. Neste estudo, um modelo do rato de uma lesão cerebral neonatal HI foi estabelecido e mostraram diferentes graus de déficits motor e comprometimento cognitivo comparado com ratos não operado. Este trabalho fornece informações básicas sobre o modelo do rato do HI. Imagens de MRI demonstram os fenótipos diferentes, separados de acordo com a gravidade da lesão cerebral por testes de motor e cognitivos.
Introduction
Uma lesão cerebral neonatal HI ocorre durante a primeira infância (aproximadamente dois pacientes por cada 1.000 crianças)1,2,3,4,5. Estudos sobre uma lesão cerebral neonatal HI são importantes, e usar um neonatal HI cérebro lesão do mouse modelo estabelecido pode facilitar na vivo pesquisas pré-clínicas na lesão cerebral de HI.
Os modelos tradicionais de HI são usados em ratos adultos6. Para o modelo em recém-nascidos, o método de arroz-Vannucci é comumente usado em P7 ratos7,8. No entanto, como ratos e camundongos são ligeiramente diferentes9,10, mesmo que eles são ambos os roedores, realizamos um método modificado de arroz-Vannucci na CD-1 filhotes no P7-10, com base em estudos anteriores que mostraram que o P7-10 é o período com oligodendrócitos imaturos, correspondente ao termo humano P011,12. O modelo de rato HI neonatal é estabelecido através de ambos a ligadura da artéria carótida unilateral e a exposição dos ratos a hipóxia com 8% de oxigênio em P7-10 filhotes.
Os ratos submetido ao procedimento mostrou vários graus de lesões cerebrais na área póstero-lateral do hemisfério direito. Para identificar os déficits cognitivos e motor, Neurocomportamentais avaliações com base no PAT, realizaram-se escada curta teste e teste de força de aperto. Analisaram-se as diferenças entre não-operados (isto é, normal) e ratos HI. Este trabalho apresenta informações básicas sobre o modelo do rato do HI. As imagens de MRI demonstram os fenótipos diferentes, separados de acordo com a gravidade dos danos de cérebro usando testes de motor e cognitivos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Neste estudo, nós induzido por lesão cerebral de HI em um rato P7-10 CD-1 neonatal e identificado a lesão cerebral com relevantes déficits cognitivos e motor. Durante este procedimento, oclusão da artéria carótida direita unilateral foi crítico. Nesta etapa, a artéria pode ser danificada e rasgada. A maioria dos filhotes que experimentaram uma lágrima de artéria morreram. Por outro lado, se pesquisadores ligados a outra veia de sangue em vez da artéria carótida direita unilateral, o cérebro do filhote foi a…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi suportado por doações da Fundação Nacional de pesquisa (NRF-2014R1A2A1A11052042; 2015M3A9B4067068), do Ministério da ciência e tecnologia, República da Coreia, o coreano saúde tecnologia R & D Project (HI16C1012), Ministério da saúde & Bem-estar, República da Coreia e o programa de assistência de pesquisa da faculdade “Dongwha” do Yonsei University College de medicina (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).
