Modellazione Encefalopatia di prematurità Utilizzando prenatale ipossia-ischemia con Lipopolisaccaride intra-amniotico in ratti
Summary
Encephalopathy of prematurity encompasses the central nervous system abnormalities associated with injury from preterm birth. This report describes a clinically relevant rat model of in utero transient systemic hypoxia-ischemia and intra-amniotic lipopolysaccharide administration (LPS) that mimics chorioamnionitis, and the related impact of infectious stimuli and placental underperfusion on CNS development.
Abstract
Encefalopatia di prematurità (EOP) è un termine che comprende il sistema nervoso centrale (SNC) anomalie associate alla nascita pretermine. Per migliori obiettivi anticipo traslazionali e scoprire nuove strategie terapeutiche per le lesioni del cervello associata alla nascita pretermine, modelli preclinici di EoP devono includere meccanismi simili di lesioni globale prenatale osservato negli esseri umani e coinvolgere più componenti del sistema materno-placentare-fetale. Idealmente, i modelli dovrebbero produrre un simile spettro di deficit funzionali nell'animale maturo e ricapitolare molteplici aspetti della fisiopatologia. Per simulare difetti umani sistemici placentari perfusione placentare, ipoperfusione e / o corioamnionite associate a infiammazione patogeno-indotta nei primi mesi del parto pretermine, abbiamo sviluppato un modello di prenatale transitorio sistemica ipossia-ischemia (TSHI) in combinazione con lipopolisaccaride intra-amniotico (LPS). In gravidanza ratti Sprague Dawley, TSHI via uterina occlusione dell'arteria on giorno embrionale 18 (E18) induce un difetto ipoperfusione placentare graduata associata con l'aumento danno del sistema nervoso centrale del feto. Se combinato con iniezioni intra-LPS amniotico, infiammazione placentare è aumentata e il danno del sistema nervoso centrale è aggravato con associati materia, andatura e di imaging anomalie bianchi. Prenatale TSHI e TSHI + LPS insulti prenatali incontrano molti dei criteri di un modello EoP compreso ricapitolando l'insulto intrauterina, causando la perdita di neuroni, oligodendrociti e degli assoni, la perdita di piastra e deficit funzionali in animali adulti che imitano quelli osservati nei bambini nati estremamente pretermine. Inoltre, questo modello consente la dissezione di infiammazione indotta da tipi di lesioni divergenti.
Introduction
Con oltre il 12% dei bambini nati negli Stati Uniti prima di 37 settimane di età gestazionale stimata 1, danno cerebrale perinatale (PBI) da prematurità è una causa importante di invalidità permanente. PBI da prematurità, encefalopatia anche chiamato di prematurità (EOP), colpisce tutto il sistema nervoso centrale (SNC). Lesioni del sistema nervoso centrale spesso inizia in utero, ed è aggravata da processi prenatali tra cui corionamnionite e le complicanze post-natali, quali ipossia e sepsi. PBI da insulti sistemici altera neurosviluppo e porta alla paralisi cerebrale, epilessia, ritardo cognitivo e numerosi disturbi neuropsichiatrici che interessano la regolazione emotiva, la memoria e la funzione esecutiva 1,2. Anche se sono stati fatti molti progressi, una comprensione limitata rimane di come le conseguenze cellulari e molecolari delle lesioni del sistema nervoso centrale da parto pretermine traducono alla moltitudine di sequele neurologiche nei bambini che sono nati pretermine. Questa mancanza di conoscenze posterioriERS diagnosi in tempo reale del sistema nervoso centrale la gravità delle lesioni e il dosaggio informato degli interventi emergenti. Inoltre, adeguate all'età strategie terapeutiche per questa popolazione di pazienti vulnerabili rimangono elusivi.
Infiammazione intrauterina è molto comune in estrema prematurità e coinvolge una cascata infiammatoria materno-fetale-placentare complesso 3. Infezione intrauterina è spesso subclinica. Risultati placentari specifiche coerenti con infiammazione acuta, o corionamnionite istologico, sono i principali determinanti della risposta infiammatoria fetale e sono coincidenti con lesioni cerebrali associati alla nascita pretermine 3-5. In effetti, la risposta infiammatoria fetale ha implicazioni cliniche distinte per i risultati a lungo termine da parto pretermine. I bambini che sono piccoli per l'età gestazionale (SGA) o che sperimentano infezione sono particolarmente vulnerabili alle deficit neurologico 3,4. Corionamnionite è una diagnosi patologica tipica dopo la nascita pretermine <sup> 6,7, e l'esame istologico rivela segni di infiammazione nel 70% dei bambini nati da placente molto pretermine 4. Inoltre, corionamnionite è associato a deterioramento cognitivo a due anni 8. La prova di ipoperfusione vascolare materno nella placenta dei bambini nati estremamente pretermine è anche associata a paralisi cerebrale durante l'infanzia 9. L'impatto sinergica di corionamnionite e difetti di perfusione placentare è ben illustrato dal notevolmente alto rischio di esiti neurologici anormali in questa popolazione di pazienti in due anni di 10,11 anni.
Per simulare difetti umani placentare perfusione sistemici e corionamnionite associati con l'infiammazione patogeno-indotta, abbiamo sviluppato un modello di prenatale transitorio sistemica ipossia-ischemia (TSHI) in combinazione con lipopolisaccaride intra-amniotico (LPS) nei ratti. Il nostro obiettivo era quello di adattare il nostro modello di TSHI solo nei ratti 12-16 per includere infiammazione intrauterina,per facilitare la modellazione preclinico di lesioni del sistema nervoso centrale associato a nascita pretermine. TSHI solo ha rivelato la perdita persistente di cellule lignaggio oligodendrogliali, neuroni corticali, aumento della morte cellulare, e elevati livelli di citochine pro-infiammatorie, con intervalli ischemici progressivi che portano a un modello graduato di lesioni compatibili con lesioni cerebrali prenatale 16. Le modifiche ai componenti ischemiche di questo modello hanno anche dimostrato deficit nella codifica della memoria, a breve e memoria a lungo termine e le alterazioni muscolo-scheletriche lievi nei ratti come 17-19 invecchiano. In effetti, abbiamo precedentemente dimostrato che la combinazione di TSHI + LPS ricapitola le caratteristiche fisiopatologiche della EoP, tra cui oligodendrociti e perdita neuronale, danno assonale, infiammazione cellulare e anomalie funzionali 20.
Protocol
Representative Results
Discussion
Encefalopatia di prematurità è difficile da modellare negli animali a causa della complessa interazione di eziologie, decorso dello sviluppo neurologico, complessità di formazione delle reti cerebrale umana, meccanismi di danno che si sovrappongono, e le diverse fenotipi di CNS insulti manifestano nei neonati prematuri umani. EoP è associato con specifiche vulnerabilità delle cellule di tipo (cioè oligodendrociti immaturi) 21, così come diversi percorsi evolutivamente regolamentati (cioè<…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori sono grati a Dan Firl, Chris Corbett e Jesse Denson, PhD. Il finanziamento è stato fornito dal NIH NINDS R01 NS060765 per SR, il P30 Cobre programma pilota di LJ e la firma del programma Child Health di LJ presso l'Università del New Mexico.
Materials
| Saline Solution, 0.9% | Sigma | S8776 | |
| LPS 011B4 | Sigma | L2630 | |
| Evan's Blue Dye | Sigma | E2129 | |
| Surgical gloves | Biogel | 40870 | |
| OR Towels | Cardinal Health | 287000-008 | Sterile |
| PDI Alcohol Prep Pads | Fisherbrand | 06-669-62 | |
| Mini Arco Rechargeable Clippers | Kent Scientific Corp. | CL8787 | |
| Betadine surgical scrub | Purdue Products L.P. | 67618-151-17 | |
| Eye Lubricant | Refresh Lacri Lube | 00023-0312 | |
| Blunt Forceps | Roboz | RS-8100 | |
| Scissors | Roboz | RS-6808 | |
| Surgical Scissors | Roboz | RS-5880 | |
| Surgical Scissors | F.S.T. | 14002-16 | |
| Syringe | BD | 309628 | 1 ml |
| Needle | BD | 305122 | 25G 5/8 |
| Needle | BD | 305128 | 30G 1 |
| Cotton-tipped Applicators | Fisherbrand | 23-400-114 | Small, 6 inch sterile |
| Cotton Gauze Sponge | Fisherbrand | 22-362-178 | |
| Needle Holders | Kent Scientific Corp. | INS600109 | 12.5 CM STR |
| Vessel Clips | Kent Scientific Corp. | INS600120 | 30G Pressure |
| 3-0 Perma Hand Silk Sutures | Ethicon | 1684G | Black braided, 3-0 (2 metric), 18", non-absorbable, PS-1 24mm needle, 3/8 circle |
| Insulin Syringes | BD | 328438 | 0.3cc 3mm 31G |
| Pentobarbital | |||
| Buprenorphine | |||
| Bupivacaine | |||
| Isoflurane | |||
| Lithium Carbonate | Acros Chemicals | 554-13-2 | |
| Superfrost Plus Microscope Slides | VWR | 48311-703 | |
| Hematoxylin | Leica | 3801521 | Surgipath Gill II Hematoxylin |
| Eosin | Leica | 3801601 | Surgipath Eosin |
| Xylenes | Fisherbrand | X3S-4 | Histological Grade |
| Permount | Fisherbrand | SP15-100 | |
| Coverglass | Fisherbrand | 12-548-5P | Fisher Finest Premium Coverglass |
Referências
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