En oppspore modell av betennelse-sensibilisert late premature hypoxic-iskemiske hjerneskade

Summary

Metoden beskriver betennelse-sensibilisert hypoxic-iskemiske og hyperoxic hjerneskade i P17 Ferret å modellere komplekse samspillet mellom langvarig betennelse og oksidativt hjerneskade oppleves i en rekke sene premature spedbarn.

Abstract

Det er et pågående behov for klinisk relevante modeller av Perinatal infeksjon og hypoksi-iskemi (HI) der for å teste terapeutiske intervensjoner for spedbarn med nevrologiske sequela av prematurity. Oppspore er ideal søkerne for modellering det premature Human hjerne, idet de er født lissencephalic og utvikle gyrencephalic hjerne fødselen. For fødselen, oppspore hjerne utviklingen er analog med en 13 uke Human Foster, med postnatal-dag (pencen) 17 kits betraktet som å bli ekvivalent å en spedbarn for 32 – 36 ukens ‘ svangerskapet. Vi beskrive en skaden modell inne det P17 oppspore, der hvor lipopolysakkarid administrasjon er føle etter av bilateral cerebral iskemi, hypoksi, og hyperoxia. Dette simulerer kompleks interaksjon av langvarig betennelse, iskemi, hypoksi, og oksidativt stress oppleves i en rekke nyfødte som utvikler hjerneskade. Skadde dyr viser en rekke brutto skade alvorlighetsgrad, med morfologiske endringer i hjernen, inkludert innsnevring av flere kortikale Gyri og tilhørende sulci. Skadde dyr viser også redusert refleks utvikling, tregere og mer variabel hastighet på bevegelse i en automatisert catwalk, og redusert leting i et åpent felt. Denne modellen gir en plattform for å teste antatte behandling for spedbarn med nyfødt encefalopati forbundet med betennelser og HI, studere mekanismer for skade som påvirker kortikale utvikling, og undersøke trasé som gir elastisitet i upåvirket dyr.

Introduction

Det er et pågående behov for store dyremodeller som reflekterer patofysiologi av prematurity og Perinatal hypoksi-iskemi der terapeutiske intervensjoner for spedbarn kan testes. I 2017 ble 9,93% av de 382 726 spedbarn født i USA født premature, og 84% av disse spedbarna ble født mellom 32 og 36 uker av svangerskapet¹. Hos premature spedbarn, Perinatal eksponering for infeksjon eller betennelse er vanlig, der mors immun aktivering på grunn av viral eller bakterielle patogener kan initiere premature arbeidskraft. Fødselen, premature spedbarn har høy risiko for tidlig eller sen utbruddet sepsis². Premature spedbarn også ofte opplever perioder med hypoksi, hypotensjon, og hyperoxia på grunn av deres umodne cardiorespiratory system, forhøyet oksygen spenninger i atmosfæren i forhold til de som oppleves i Utero, og iatrogenic eksponeringer. I tillegg, i premature spedbarn, antioksidant forsvar er umodne³ og Pro-apoptotisk faktorer er naturlig upregulated⁴. Oksidativt stress og celle død fører til aktivering av immunsystemet og nevroinflammasjon. Disse kombinerte faktorene antas å bidra til utviklingsmessige og fysiologiske sårbarhet i hjernen, og føre til eller forverre encefalopati forbundet med dårlige utviklingsmessige utfall i premature spedbarn^5,6,7.

På grunn av det fysisk og utviklingen likheter det det oppspore hjerne aksjer med det Human hjerne, det oppspore er en attraktiv Art i hvilket å modell hjerne skaden^8,9,10,11,12. Oppspore er likeledes ideal søkerne å modell det premature Human hjerne, idet de er født lissencephalic og utvikle gyrencephalic hjerne fødselen, hvilke skaffer en vindu i hvilket å avsløre det utvikler hjerne å krenke det etterligne dem erfaring av spedbarn født premature. For fødselen, oppspore hjerne utviklingen er analog med en 13 uke Human Foster, med postnatal-dag (pencen) 17 kits betraktet som å bli ekvivalent å en spedbarn for 32 – 36 ukens av svangerskapet¹³.

Vår gruppe har nylig publisert en modell av ekstremt premature (< 28 ukers svangerskap) hjerneskade i P10 Ferret ved å kombinere inflammatorisk allergi med Escherichia COLI lipopolysakkarid (LPS) med påfølgende eksponering for hypoksi og hyperoxia¹². Inne det fulgte protokollen, vi nå beskrive en sen tidlig premature modell inne det P17 oppspore, der hvor LPS allergi er føle etter av bilateral cerebral iskemi, hypoksi, og hyperoxia. Dette resulterer i mer alvorlig skade i en undergruppe av dyr, og nærmere modeller den komplekse samspillet av langvarig betennelse, iskemi, hypoksi, og oksidativt stress oppleves i en rekke premature spedbarn som utvikler hjerneskade.

Protocol

Prosedyrer ble utført i samsvar med NIH guide for omsorg og bruk av laboratorium dyr og som en del av en godkjent protokoll ved University of Washington institusjonelle Animal Care og use Committee. 1. forberedelse og LPS administrasjon Merk: Se figur 1 for en tidslinje for prosedyrene. Før du starter prosedyren, forsegle, sterilisere og autoklav alle kirurgiske instrumenter og kirurgiske forheng. Forbered p…

Representative Results

Av 34 (n = 18 hanner, n = 16 kvinner) dyr fra seks kull eksponert for fornærmelse, åtte dyr (24%; n = 4 hanner, n = 4 kvinner) i den skadde gruppen døde under den andre hypoksi perioden (n = 5), under temperaturstyring (n = 2), eller over natten etter fornærmelse (n = 1). I den skadde gruppen, ni av 26 overlevende (35%) hadde synlig grov skade. Fem dyr (n = 5 hanner) hadde moderat skade, og fire dyr (n = 2 hanner, n = 2 kvinner) hadde alvorlige skader, definert som brutto patologi score på 2-5 og 6 – 9, henholdsvi…

Discussion

På grunn av det fysisk og utviklingsmessige likheter delt imellom det oppspore hjerne og Human hjerne, det oppspore er i stigende grad tilværelse pleide modell begge to voksen og utviklingsmessige hjerne skaden. ^8,9,10,11,12. Imidlertid, forskning inntil dato tyder på det det oppspore hjerne er begge to motstandsdyktig å Initial skaden likeledes idet høyl…

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