דוגמנות דימום תוך חדרי ילודים באמצעות הזרקה תוך-חדרית של המוגלובין
Summary
אנו מציגים מודל של דימום תוך חדרי ילודים באמצעות גורי חולדות המחקה את הפתולוגיה הנראית בבני אדם.
Abstract
דימום תוך-חדרי בילודים (IVH) הוא תוצאה שכיחה של לידה מוקדמת ומוביל לפגיעה מוחית, הידרוצפלוס פוסט-דימומי (PHH) וליקויים נוירולוגיים לכל החיים. בעוד שניתן לטפל ב- PHH על ידי הליכי הסחה זמניים וקבועים של נוזל מוחי (CSF) (מאגר חדרי ו- shunt ventriculoperitoneal, בהתאמה), אין אסטרטגיות פרמקולוגיות למניעה או לטיפול בפגיעה מוחית והידרוצפלוס הנגרמים על ידי IVH. מודלים של בעלי חיים נדרשים כדי להבין טוב יותר את הפתופיזיולוגיה של IVH ולבדוק טיפולים תרופתיים. אמנם ישנם מודלים קיימים של IVH ילודים, אלה המביאים באופן אמין הידרוצפלוס מוגבלים לעתים קרובות על ידי הצורך בזריקות בנפח גדול, אשר עלול לסבך את המידול של הפתולוגיה או להציג שונות הפנוטיפ הקליני שנצפה.
מחקרים קליניים אחרונים קשרו המוגלובין ופריטין בגרימת הגדלת חדר לאחר IVH. כאן, אנו מפתחים מודל חייתי פשוט המחקה את הפנוטיפ הקליני של PHH תוך שימוש בזריקות תוך-חדריות בנפח קטן של המוגלובין תוצר פירוק הדם. בנוסף לגרימת הגדלת חדר והידרוצפלוס באופן אמין, מודל זה גורם לפגיעה בחומר הלבן, דלקת וחדירת תאי מערכת החיסון באזורי החומר הלבן והחומר הלבן. מאמר זה מתאר שיטה פשוטה ורלוונטית קלינית זו למידול IVH-PHH בחולדות ילודים באמצעות הזרקה תוך-חדרית ומציג שיטות לכימות גודל החדר לאחר ההזרקה.
Introduction
IVH ילודים מקורו במטריצת הנבטה, אתר של חלוקת תאים מהירה הסמוכה לחדרים הצדדיים של המוח המתפתח. מבנה כלי דם זה פגיע לחוסר יציבות המודינמית הקשורה ללידה מוקדמת. הדם משתחרר לחדרים הצדדיים בדימום מטריצה נבטית (GMH)-IVH כאשר כלי דם שבירים בתוך המטריקס הנבט נקרעים. במקרה של דרגה IVH IVH, אוטם דימומי periventricular עשוי גם לתרום לשחרור של מוצרי דם בתוך המוח. 1 השילוב של GMH-IVH עלול לגרום ל-PHH, במיוחד לאחר דימום בדרגה גבוהה (דרגות III ו-IV)1. ניתן לטפל ב- PHH עם מיקום של shunt חדרי, אך מיקום shunt אינו הופך את הפגיעה המוחית שעלולה להתרחש מ- IVH. למרות שטיפול נמרץ יילודים מודרני הוריד את שיעורי IVH2, 3, אין טיפולים ספציפיים לפגיעה מוחית או הידרוצפלוס הנגרמת על ידי IVH לאחר התרחשותה. מגבלה משמעותית בפיתוח טיפולים מונעים לפגיעה מוחית הנגרמת על ידי IVH ו- PHH היא ההבנה החלקית של פתופיזיולוגיה של IVH.
לאחרונה, רמות CSF מוקדמות של המוגלובין תוצר פירוק דם מרכזי הוכחו כקשורות להתפתחות מאוחרת יותר של PHH בילודים עם IVH4 בדרגה גבוהה. יתר על כן, רמות CSF של חלבונים במסלול הטיפול בברזל – המוגלובין, פריטין ובילירובין – נקשרות לגודל החדר בהפריה חוץ גופית בילודים. זה הוכח גם בקבוצה רב-מרכזית של תינוקות עם PHH פג, שם רמות גבוהות יותר של פריטין CSF בחדר נקשרו לגודל חדר גדוליותר 5.
במחקר זה פיתחנו מודל רלוונטי מבחינה קלינית של פגיעה מוחית הנגרמת על ידי IVH והידרוצפלוס באמצעות הזרקת המוגלובין לחדרי המוח, המאפשר כימות של פגיעה מוחית ו-PHH ובדיקת אסטרטגיות טיפוליות חדשות (איור 1)6, 7. מודל IVH זה משתמש בגורי חולדות ילודים, אשר ממוקמים תחת הרדמה כללית למשך ההליך. חתך בקו האמצע נעשה בקרקפת, וקואורדינטות הנגזרות מציוני דרך בגולגולת – ברגמה או למבדה – משמשות למיקוד החדרים הצדדיים להזרקה. הזרקה איטית באמצעות משאבת עירוי מעבירה המוגלובין לחדר. פרוטוקול זה קל לשימוש, רב-תכליתי ויכול ליצור מודלים של רכיבים שונים של IVH שמביאים ל-PHH.
Protocol
Representative Results
Discussion
מודל IVH זה המשתמש בהזרקת המוגלובין מאפשר לחקור את הפתולוגיה של IVH בתיווך ספציפי על ידי המוגלובין. עבור מחקרים משלימים, המוגלובין יכול גם להיות מועבר בקלות במבחנה ואינו מבלבל בדיקות ביוכימיות עבור חלבונים המיוצרים על ידי microglia / מקרופאגים הנמצאים בדם שלם.
התיאוריות המוב?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
JMS קיבלה מימון מ-NIH/NINDS R01 NS110793 ו-K12 (תוכנית לפיתוח קריירה במחקר נוירוכירורגי). BAM קיבל מימון מ- NIH / NINDS K08 NS112580-01A1, פרס אזור עדיפות למחקר במדעי המוח של אוניברסיטת קנטקי, ופרס חדשני של איגוד הידרוצפלוס .
Materials
| 0.3 mL insulin syringe | BD Microfine + Insulin Syringe | 230-4533 | 0.3-0.5 mL synringes will work |
| 1.5 mL microtube | USA Scientific | 1615-5500 | Lot No. K194642H -3 511 |
| 4.7T MRI | Agilent/Varian | 4.7T/33 cm | Agilent/Varian DirectDrive 4.7-T (200-MHz) MRI system |
| 6-0 monofilament suture | ETHICON | 667G | |
| 9.4T MRI | Bruker | BioSpec 94/20 | Used in this protocol without the cryoprobe |
| Analytical balance | CCURIS Instruments | W3200-320 | |
| Artificial CSF (aCSF) | Tocris Bioscience | 3525 | Batch No: 72A |
| Betadine | Purdue Products L.P. | 301005-00 | NDC 67618-150-09 |
| Carprofen (injectable) | Zoetis Inc. | PI 4019448 | Rimadyl |
| Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | |
| Heating pad | Sunbeam | E12107-819 | UL 612A, Z-1228-001 |
| Hemoglobin | MP Biomedicals | 100714 | LOT NO. SR02321 |
| Isoflurane | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | |
| Isoflurane vaporizer | VETEQUIP | 911103 | |
| Light for stereotactic insturment | Dolan-Jenner industries | Fiber-Lite MI-150 | |
| Microinjection syringe pump | World Precision Instruments | MICRO21 | Serial 184034 T08K |
| MRI software | Bruker BioSpin | Paravision 360 3.2 | |
| Oxygen | Airgas Healthcare | UN1072 | LOT NUMBER S1432080XA02 |
| Sprague Dawley rats | Charles River Laboratories | Strain code: 001 | |
| Stereotactic instrument | KOPF Instuments | Model 900LS Lazy Susan | |
| Sterile cotton tipped applicator | Fischerbrand | 23-400-118 | |
| Surgical blade | covetrus | #10 | |
| Topical triple antibiotic | Triple Antibiotic Ointment | NDC 51672-2120-1 | |
| Ventricle volume quantification software | ITK-SNAP | ITK-SNAP 4.0.0 beta |
Referências
- Robinson, S. Neonatal posthemorrhagic hydrocephalus from prematurity: Pathophysiology and current treatment concepts: A review. Journal of Neurosurgery: Pediatrics. 9 (3), (2012).
- Hasselager, A. B., Børch, K., Pryds, O. A. Improvement in perinatal care for extremely premature infants in Denmark from. Danish Medical Journal. 63 (1), (1994).
- Johnston, P. G., Gillam-Krakauer, M., Fuller, M. P., Reese, J. Evidence-Based Use of Indomethacin and Ibuprofen in the Neonatal Intensive Care Unit. Clinics in Perinatology. 39 (1), (2012).
- Mahaney, K. B., Buddhala, C., Paturu, M., Morales, D., Limbrick, D. D., Strahle, J. M. Intraventricular Hemorrhage Clearance in Human Neonatal Cerebrospinal Fluid: Associations with Hydrocephalus. Stroke. , (2020).
- Strahle, J. M., et al. Longitudinal CSF Iron Pathway Proteins in Posthemorrhagic Hydrocephalus: Associations with Ventricle Size and Neurodevelopmental Outcomes. Annals of Neurology. 90 (2), (2021).
- Strahle, J. M., et al. Role of Hemoglobin and Iron in hydrocephalus after neonatal intraventricular hemorrhage. Neurosurgery. 75 (6), (2014).
- Garton, T. P., He, Y., Garton, H. J. L., Keep, R. F., Xi, G., Strahle, J. M. Hemoglobin-induced neuronal degeneration in the hippocampus after neonatal intraventricular hemorrhage. Brain Research. 1635, (2016).
- Goulding, D. S., Caleb Vogel, ., Gensel, R., Morganti, J. C., Stromberg, J. M., Miller, A. J., A, B. Acute brain inflammation, white matter oxidative stress, and myelin deficiency in a model of neonatal intraventricular hemorrhage. Journal of Neurosurgery: Pediatrics. 26 (6), (2020).
- Strahle, J., Garton, H. J. L., Maher, C. O., Muraszko, K. M., Keep, R. F., Xi, G. Mechanisms of Hydrocephalus After Neonatal and Adult Intraventricular Hemorrhage. Translational Stroke Research. 3, (2012).
- Jinnai, M., et al. A Model of Germinal Matrix Hemorrhage in Preterm Rat Pups. Frontiers in Cellular Neuroscience. 14, (2020).
- Georgiadis, P., et al. Characterization of acute brain injuries and neurobehavioral profiles in a rabbit model of germinal matrix hemorrhage. Stroke. 39 (12), (2008).
- Cherian, S. S., Love, S., Silver, I. A., Porter, H. J., Whitelaw, A. G. L., Thoresen, M. Posthemorrhagic ventricular dilation in the neonate: Development and characterization of a rat model. Journal of Neuropathology and Experimental Neurology. 62 (3), (2003).
- Balasubramaniam, J., Xue, M., Buist, R. J., Ivanco, T. L., Natuik, S., del Bigio, ., R, M. Persistent motor deficit following infusion of autologous blood into the periventricular region of neonatal rats. Experimental Neurology. (1), (2006).
- Volpe, J. J. Brain injury in premature infants: a complex amalgam of destructive and developmental disturbances. The Lancet Neurology. 8 (1), (2009).
- Dobbing, J., Sands, J. Comparative aspects of the brain growth spurt. Early Human Development. 3 (1), (1979).
- Craig, A., et al. Quantitative analysis of perinatal rodent oligodendrocyte lineage progression and its correlation with human. Experimental Neurology. 181 (2), (2003).
- Lodygensky, G. A., Vasung, L., Sv Sizonenko, ., Hüppi, P. S. Neuroimaging of cortical development and brain connectivity in human newborns and animal models. Journal of Anatomy. 217 (4), (2010).
- Dean, J. M., et al. Strain-specific differences in perinatal rodent oligodendrocyte lineage progression and its correlation with human. Developmental Neuroscience. 33 (34), (2011).
- Engelhardt, B. Development of the blood-brain barrier. Cell and Tissue Research. 314 (1), (2003).
- Daneman, R., Zhou, L., Kebede, A. A., Barres, B. A. Pericytes are required for bloodĝ€"brain barrier integrity during embryogenesis. Nature. 468 (7323), (2010).
- Alles, Y. C. J., Greggio, S., Alles, R. M., Azevedo, P. N., Xavier, L. L., DaCosta, J. C. A novel preclinical rodent model of collagenase-induced germinal matrix/intraventricular hemorrhage. Brain Research. 1356, (2010).
- Christian, E. A., et al. Trends in hospitalization of preterm infants with intraventricular hemorrhage and hydrocephalus in the United States. Journal of Neurosurgery: Pediatrics. 17 (3), 2000-2010 (2016).
