מודל של החמוס של דלקת-מארוי מאוחר לטווח קדם-הסכמי פגיעה במוח
Summary
השיטה מתארת דלקת-רגישות ארוי-איסכמי ופגיעה המוח hyperoxic ב P17 חמוס למודל האינטראקציה המורכבת בין דלקת ממושכת ופגיעה המוח חמצוני מנוסה במספר תינוקות טרום לטווח מאוחר.
Abstract
יש צורך מתמשך מודלים רלוונטיים קלינית של זיהום היפואטאטאל, hypoxia-איסכמיה (HI) שבו לבדוק התערבויות טיפוליות לתינוקות עם הרצף הנוירולוגי של טרום בגרות. חמוסים הם מועמדים אידיאליים למידול המוח האנושי הטרום-לטווח, כפי שהם נולדים lissencephalic ולפתח מוחות מוחיים באופן מוחי. בלידה, התפתחות המוח החמוס דומה לעובר האנושי של 13 שבועות, עם postnatal יום (P) 17 ערכות נחשב להיות שווה ערך לתינוק ב 32-36 שבועות הריון. אנו מתארים מודל פציעה ב P17 חמוס, שם הממשל ליפופוליל מלווה באיסכמיה מוחית דו צדדית, היפוקסיה, ו hyperoxia. זה מדמה את האינטראקציה המורכבת של דלקת ממושכת, איסכמיה, היפוקסיה, ומתח חמצוני מנוסים במספר neonates המפתחים פציעה במוח. בעלי חיים פצועים להציג מגוון של חומרת הפציעה ברוטו, עם שינויים מורפולוגיים במוח כולל היצרות של מספר מודורי הקורטיתיים ו sulci הקשורים. בעלי חיים פצועים גם מראים פיתוח רפלקס איטי, מהירות איטית יותר ומשתנה יותר של תנועה במסלול הדוגמנות אוטומטי, והירידה בחיפושי בשדה פתוח. מודל זה מספק פלטפורמה שבה לבחון את הטיפולים לתינוקות עם אנצפלופתיה התינוק הקשורים בדלקת ושלום, מנגנוני המחקר של פציעה המשפיעים על פיתוח קליפת הגוף, ולחקור מסלולים המספקים עמידות חיות לא מושפעות.
Introduction
יש צורך מתמשך של מודלים בעלי חיים גדולים המשקפים את הפתופסולוגיה של טרום בגרות ולאחר ההיפוקסיה-איסכמיה שבה התערבויות טיפוליות לתינוקות יכולים להיבדק. ב 2017, 9.93% מתוך 382,726 תינוקות שנולדו בארצות הברית נולדו לטווח, ו 84% של תינוקות אלה נולדו בין 32 ו-36 שבועות של הריון1. בזמן התינוקות מוקדם, החשיפה לזיהום או דלקת היא נפוצה, שם הפעלה החיסונית אימהית בשל פתוגנים נגיפי או חיידקי יכול ליזום העבודה טרום לטווח. Postnatally, תינוקות טרום לטווח נמצאים בסיכון גבוה של מוקדם או מאוחר התפרצות אלח דם2. תינוקות preterm גם לעתים קרובות חווים תקופות של היפוקסיה, לחץ דם, ו עידות בשל מערכת הקרדיוכלתית הילדותית שלהם, מתח חמצן מוגבר באטמוספירה יחסית לאלה מנוסים ברחם, והחשיפות האיגניים. בנוסף, בתינוקות טרום לטווח, הגנות נוגד חמצון הם בלתי בוגרים3 ו-pro-האפוטוטיים גורמים הם באופן טבעי upregulated4. מתח חמצוני ומוות תאים להוביל הפעלה של מערכת החיסון ודלקות ניווניות. גורמים אלה משולבים נחשבים לתרום לפגיעות התפתחותית ופיזיולוגית של המוח, ולגרום או להחריף את האנצפלופתיה הקשורים בתוצאות התפתחותיות עניות בתינוקות טרום לטווח5,6,7.
בשל הדמיון הפיזי וההתפתחותי כי המוח החמוס מניות עם המוח האנושי, החמוס הוא זן אטרקטיבי שבו למודל פגיעה במוח8,9,10,11,12. חמוסים הם גם מועמדים אידיאליים כדי לדגמן את המוח האנושי לטווח הארוך, כפי שהם נולדים lissencephalic ולפתח מוחות באופן שוטף, אשר מספק חלון שבו כדי לחשוף את המוח המתפתח עלבונות כי לחקות את אלה מנוסים על ידי תינוקות נולד לטווח. בלידה, התפתחות המוח החמוס דומה העובר 13 שבוע האדם, עם postnatal יום (P) 17 ערכות נחשב שווה ערך לתינוק ב 32 – 36 שבועות של ההריון13.
הקבוצה שלנו פרסמה לאחרונה מודל של טרום לטווח (< 28 שבועות הריון) פגיעה במוח P10 חמוס על ידי שילוב של רגישות דלקתית עם es chia coli ליפופוליד (lps) עם חשיפה בעקבות היפוקסיה ו עידות12. בפרוטוקול הבא, אנו מתארים כעת מודל טרום לטווח מאוחר ב P17 חמוס, שם הרגישות LPS הוא אחריו בעקבות איסכמיה מוחית דו צדדית, היפוקסיה, ו hyperoxia. התוצאה היא פציעה חמורה יותר בקבוצת משנה של בעלי חיים, ומודלים הדוק יותר את האינטראקציה המורכבת של דלקת ממושכת, איסכמיה, היפוקסיה, ומתח חמצוני מנוסים מספר תינוקות טרום לטווח המפתחים פציעה במוח.
Protocol
Representative Results
Discussion
בשל קווי הדמיון הפיזיים וההתפתחותיים בין המוח החמוס למוח האנושי, החמוס משמש יותר ויותר למודל של פגיעה מוחית מבוגרת והתפתחותית. . שמונה,תשע,עשר,11,12 עם זאת, מחקר עד היום מרמז כי המוח החמוס הוא גם עמיד בפנ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
פיתוח המודל היה ממומן על ידי ביל ומלינדה גייטס, כמו גם על ידי NIH גרנט 5R21NS093154-02.
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 |
References
- 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).
