Строительство Vapor палат используется для предоставления мышей алкоголю ходе эквивалент всех трех триместров человеческого развития

Summary

Мы демонстрируем строительство камер паров алкоголя с использованием легкодоступных материалов, которые одновременно дом 6 клетки мыши. Мы дополнительно описывают их использование в модели мыши плода воздействия алкоголя эквивалентно всех 3 триместрах беременности человека. Эта парадигма предоставляет животных во время беременности и послеродовой дней 1-12.

Abstract

Воздействие алкоголя во время развития может привести к созвездии морфологических и поведенческих отклонений, которые вместе известны как расстройств фетальный алкогольный спектр (FASDs). В наиболее тяжелой части спектра является фетальный алкогольный синдром (ФАС), характеризуется задержкой роста, черепно-лицевой дисморфологии и нейроповеденческих дефицита. Исследования с животных моделей, в том числе грызунов, прояснили многие молекулярные и клеточные механизмы, участвующие в патофизиологии FASDs. Этанол администрация беременным грызунов была использована для моделирования воздействия на человека во время первого и второго триместров беременности. В-третьих потребление триместре этанол в организме человека был смоделирован с помощью неонатальных грызунов. Тем не менее, несколько исследований на грызунах охарактеризовали эффекта воздействия этанола во время эквивалентно всех трех триместров беременности человека, рисунком воздействия, которое является общим у беременных женщин. Здесь мы покажем, как построить камеры паров из легко оbtainable материалы, которые могут друг разместиться до шести стандартных клетках мыши. Опишем камеры паров парадигмы, которую можно использовать для моделирования воздействия этанола, с минимальной обработкой, во всех трех триместра. Наши исследования показывают, что беременные плотины разработан значительный метаболический толерантность к этанолу. Однако новорожденных мышей не развивались метаболизма толерантности и количество плодов, плода вес, вес плаценты, количество щенков / подстилки, количество мертвых щенков / подстилки, а вес детенышей существенно не зависит от воздействия этанола. Важным преимуществом этой парадигмы является его применимость к исследованиям с генетически-модифицированных мышей. Кроме того, эта парадигма минимизирует обработку животных, крупного конфликтовать в плода исследования алкоголя.

Introduction

Насколько во время беременности может нанести вред плоду, вызывая стойкие изменения во многих органах и системах, что значительно уменьшают качество жизни для пострадавших лиц и их семей. По оценкам, примерно 10-30% женщин пить во время беременности в США, 1-8% алкоголя в разгул образов ^1,2. Диапазон эффектов, вызываемых воздействием этанола в период внутриутробного развития вместе известны как расстройства спектра фетальный алкогольный (FASDs). Последние оценки показывают, что FASDs являются одной из основных проблем общественного здравоохранения с преобладанием достигает 2-5% в США ^3. Чем больше тяжелым проявлением FASDs является фетальный алкогольный синдром (ФАС), которая характеризуется задержкой роста, черепно-лицевых аномалий и нейроповеденческих дефицита, в том числе в обучении. Распространенность ФАС, по оценкам, будет 0,2-0,7%, в США ^3. Имеющиеся в настоящее время методы лечения FASDs эффективны лишь частичнои разработка более эффективных методов лечения ограничивается плохим пониманием клеточном и молекулярном основ этой сложной спектру заболеваний.

Данные из национальных врожденных дефектов Prevention Study (NBDPS) показывают, что беременные женщины наиболее часто пить во время ^1-го триместра, до беременности был обнаружен, а затем воздержания во время более поздних стадиях беременности ^2. NBDPS также обнаружили, что второй наиболее распространенной структура потребления этанола во время беременности предполагает пить во всех триместрах беременности ^2. Причины этого заключаются в недостатке осведомленности о потенциально вредном воздействии плода воздействия этанола (даже в низких дозах), ограниченный доступ к дородовой помощи, положительной историей для нервно-психических расстройств, и злоупотребления или зависимости от этанола ^4. Интересно, что NBDPS сообщил, что третьим наиболее распространенным структура потребления участие воздержание в течение 1 <sup> Й и ^2-й триместры затем потребления в ^3-м триместре, когда он часто предполагается, что употребление алкоголя является безопасным, потому что органогенез, в основном, завершена. Тем не менее, ^3-й триместр является периодом высокой восприимчивостью к этанол-индуцированного повреждения нервной системы, потому что это период, когда нейронные цепи претерпевают глубокие доработки ^2. NBDPS также определены другие, менее частые моделей потребления алкоголя, которые происходят во время беременности, в том числе потребления на протяжении ^1-го и ^2-го триместра с последующим воздержания во время ^3-го триместра ^2.

В попытке смоделировать различные структуры потребления этанола наблюдаемые у беременных женщин, ряд развития парадигм воздействия этанола были созданы с помощью различных видов животных, с крыс и мышей, являющихся наиболее распространенным ^5,6. Продолжительность беременности у этих животных обычно ластс около 3 недель, что соответствует ^1-й и ^2-й триместры беременности человека. Многие исследования грызунов оценили влияние различных доз и форм воздействия этанола в этот период. Примеры способов часто используемых для управления этанол для беременных мышей и крыс включают введение через жидкие диеты ^7,8, добавление этанола в питьевую воду ^9,10, добровольное употребление сахарина подслащенные решений ^11, желудочный зонд ^12, пар вдыхание ¹³ и подкожной или внутрибрюшинной инъекции ^14. Результаты этих исследований воспроизводятся некоторые из дефицитов наблюдаемых у людей с FASDs, демонстрируя, что воздействие на ранних стадиях беременности достаточно, чтобы повредить нейронные цепи через мозга (обзор ^6,15).

Эксперименты с грызунами также показали, что воздействие в течение эквивалентной ^3-го </sup> Триместр беременности человека, что примерно соответствует первых 1-2 недель постнатальной жизни у крыс и мышей, может значительно ухудшить развитие мозга. Выдержка в течение этого периода был смоделирован путем введения этанола для новорожденных крыс или мышей. Этанол вводили в этих животных с использованием различных методов, в том числе кормления через гастростомии в искусственно-выращенных животных ^16-18, внутрижелудочного интубации ^19, подкожной инъекции ^20, и вдыхания паров ^21,22. Эти исследования убедительно показали, что скачок роста мозга является периодом повышенной уязвимости к развития эффектов этанола ^6.

Как уже упоминалось выше, пить в любом триместре беременности является распространенным структура потребления этанола в женщин ^2. Тем не менее, сравнительно мало исследований оценивали влияние этой модели воздействия с использованием животных моделей. Некоторые из этих исследований приняли advantagе крупных животных, где ^3-й триместр-эквивалентно происходит в утробе матери, а не неонатальном периоде, как и в случае крыс и мышей. Эти животные модели включают без человеческих приматов ^23,24 и овец ^25-27. Тем не менее, эти модели на животных не широко используются в исследованиях FASDs, в частности, из-за высокой стоимости и необходимости сооружений специализированных учреждениях. Грызуны были более широко используется для характеристики влияния всех триместре этанола воздействия на развитие плода ^5. Морские свинки были особенно выгодно в этом отношении данной их широкое развитие пренатальной и сходства в мозговой созревания, чтобы у людей ^28,29. С морских свинок, стало возможным охарактеризовать эффект воздействия этанола в период внутриутробного развития, который включает в эквивалентную период развития человеческого ^3-го триместра. Сравнительно высокая стоимость этих животных, а также относительно большая продолжительность их беременности(~ 67 дней), ограничил их использование нескольких лабораторий, работающих на исследования FASDs.

Из-за их экономической эффективности и широкого использования в биомедицинских исследованиях, исследователи использовали крыс моделировать воздействие этанола в любом триместре беременности. В первоначальных исследованиях, крысы подвергались во время беременности через жидкие диеты с последующим введением этанола через гастростомия искусственно выращенные новорожденных (день после рождения (Р) 1-10), в результате пиковых уровней этанола в крови (БЭК) в плотин 0,08 г / дл и у детенышей 0,16 г / дл. Эта парадигма вызвало долговременные изменения в зрительного нерва миелинизации и сократили количество Bergmann глии волокон в мозжечке ^30-32. Точно так же, Майер и сотрудники, используя искусственные условия воспитания в ведении этанол беременным плотин крыс в разгула манере через внутрижелудочного интубации с последующей новорожденных администрации в течение одной части ^3-й триместр эквивалента (P4-9) ^33,34. РЕАК матери и щенок БЭК были 0,3 г / дл на обоих гестационного день 20 и Р6. Эта парадигма экспозиции все триместре привело к задержке роста, который был значительно больше, чем это наблюдается у щенков, которые подверглись облучению отдельные периоды беременности ^33. Кроме того, крыс, подвергавшихся воздействию этанола в течение эквивалентной любом триместре выставлены снижение количества Пуркинье мозжечка и зернистых клеток, что было больше, чем наблюдалось у животных, подвергшихся в другие периоды ^34. Снижение гиппокампа количества клеток были также зарегистрированы с этой парадигмы, но эти эффекты, как представляется, прежде всего следствием воздействия во время ^3-го триместра-эквивалентной ^35. Метод, который включает в себя введение этанола через внутрижелудочного зонда для обеих крыс и новорожденных мышей была также использована для моделирования все триместре экспозиции ^36. Этот метод, который дает БЭК из 0,13 г / дл в плотин (гестационный день 17) и 0,24 г / дл в P6 щенков, индуцированной лонг-прочного изменения в уровнях нейромедиаторов моноаминных в гиппокампе и гипоталамусе, и повышенной экспрессией метилтрансфераз ДНК и метилцитозин связывающий белок 2 в гиппокампе ^37,38. Используя аналогичный парадигму экспозиции (БЭК = 0.14-0.2 г / дл в плотин и 0,2 г / дл в щенков), Хиль-Mohapel др.. ³⁹ обнаружил увеличение числа новых незрелых нейронов в зубчатой ​​извилине взрослых крыс, что может представлять собой компенсационный механизм для этанола-индуцированной повреждению нейронов или изменения в созревания взрослых, родившихся нейронов. Следователи также пытаются моделировать все экспозиции триместре этанол, подвергая дамбы через жидкие диеты или пить воду во время беременности и лактации ^9,40. Тем не менее, утилита разоблачения щенков с молоком матери ограничен, потому что это, как правило, приводит к низким БЭК детенышей (например, 0.002-0.05 г / дл; ^41,42).

Мыши были также использованы EXTENSively охарактеризовать последствия развития воздействия этанола. Данной животной модели разделяет многие из преимуществ, описанных выше для животной модели крысы, с дополнительным преимуществом, что многие генетически модифицированные штаммы мышей имеющиеся ^5. Мыши были успешно использованы для характеристики эффекты этанола в течение ^{1-го, 2-го} или ^3-м триместрах беременности ^43,44. Тем не менее, влияние всех триместре беременности на этих животных не было хорошо характеризуется, потому что это технически сложнее разоблачить мышей во время эквивалентно всем триместрах беременности человека. Например, искусственный разведение и желудочный зонд, которые были успешно использованы в крысах, требуют более специализированные процедуры в мышей ^45. Насколько нам известно, только одно исследование на сегодняшний день пытался изучить влияние всех триместре этанола воздействия на мышах; эти животные были подвержены растворе этанола в питьевой воде Duriбеременность нг и лактация ^46. Материнская БЭК были 0,07 г / дл и щенок БЭК не были определены, но ожидается, будет доля тех, кто в плотин.

Здесь мы описываем новую модель для всех триместре этанола воздействия мышей, где алкоголь вводят в обе беременных плотин и новорожденных через вдыхания паров камер. Vapor камеры были построены на основе предыдущей конструкции ^47. Мы предоставляем подробные инструкции о том, как строить ингаляционные камеры и проводить процедуры облучения. Мы также предоставляем информацию о БЭК которые могут быть достигнуты и изучению последствий воздействия на выживаемость детенышей и роста.

Protocol

Все процедуры животных были одобрены Университета Нью наук Мексика-оздоровительный центр Институциональные уходу и использованию животных комитета. 1. Палата Ассамблея пара Вырезать поликарбонатные листы с циркулярной пилой или лобзиком к размерам предоставля?…

Representative Results

Рисунок 2А показывает, что оба беременных мышей и новорожденных потомство подвергались относительно стабильных концентраций паров этанола в камерах. Эти колебалась от 4-6 г / дл. 2В показаны БЭК, достигнутые в беременных мышей в зависимости от времени. БЭК были измерены…

Discussion

Здесь мы подробно описать методы для строительства паровой ингаляции камер. Материалы и инструменты, необходимые для создания камеры легко доступны из ряда коммерческих поставщиков и шаги по строительству камер относительно просты. Система, которую мы описываем здесь не содержит ник…

Materials

Item	Company	Cat #	Qty
Polycarbonate 1/4" clear 48" x 24"	McMaster-Carr	8574K23	10
Foam Rubber bulb seal 3/8"w x 7/32"h	McMaster-Carr	93085K67	10ft
Weld-on #16	McMaster-Carr	7515A11	3
Piano hinge 12" long	McMaster-Carr	1658A11	2 x 1ft
Hold-down toggle clamps standard	McMaster-Carr	5126A26	8
PEX tubing 1/2"	McMaster-Carr	51275K88	10ft
Barbed Tee tube fitting (Black) Pkg 10	McMaster-Carr	5463K608	1
Barbed plug fitting (Black) Pkg 10	McMaster-Carr	5462K79	1
Barbed Elbow tube fitting (Black) Pkg 10	McMaster-Carr	5463K596	1
3/8" Through-Wall Adapters, Tube to Threaded Pipe	McMaster-Carr	5463K851	1
Phillips Machine screw 4-40	McMaster-Carr	91772A112	1
Machine screw hex nut 4-40	McMaster-Carr	90480A005	1
Panel-mount flowmeter 2-20	McMaster-Carr	41945K76	3
FLASK, FILTER 1000ML 6/PACK	VWR	89001-800	2
Precision Seal Septa	VWR	89084-490	1
VWR Black Rubber Stopper #8 1-hole	VWR	59581-367	1
TUBE TYGON R3603 3/8X9/16 50'	VWR	89068-556	1
TUBE TYGON R3603 1/4X11/16 50'	VWR	89068-502	1
Aerator Stone P2120	VWR	32573-007	1
3/8" T-connectors Pk of 20	VWR	46600-060	1
VWR Disconnectors tapered Pk of 10	VWR	46600-110	1
3/8 Hose Barb valved in-line coupling	Colder Products Company	HFCD17612	1
Air pump medium capacity	LMI Manufacturers	DB60L	1
Nexelate Wire Shelving 36"W X 24"D X 63"H	Global industrial	T9A990135	1
Stem Casters Set of (4) 5" Polyurethane Wheel	Global industrial	T9A500591	1
Breathalyzer Alco-Sensor III	Intoximeters, Inc.	ASIII	1 Item Company Cat # Qty Polycarbonate 1/4" clear 48" x 24" McMaster-Carr 8574K23 10 Foam Rubber bulb seal 3/8"w x 7/32"h  McMaster-Carr 93085K67 10ft Weld-on #16 McMaster-Carr 7515A11 3 Piano hinge 12" long McMaster-Carr 1658A11 2 x 1ft Hold-down toggle clamps standard McMaster-Carr 5126A26 8 PEX tubing 1/2" McMaster-Carr 51275K88 10ft Barbed Tee tube fitting (Black) Pkg 10 McMaster-Carr 5463K608 1 Barbed plug fitting (Black) Pkg 10 McMaster-Carr 5462K79 1 Barbed Elbow tube fitting (Black) Pkg 10 McMaster-Carr 5463K596 1 3/8" Through-Wall Adapters, Tube to Threaded Pipe McMaster-Carr 5463K851 1 Phillips Machine screw 4-40 McMaster-Carr 91772A112 1 Machine screw hex nut 4-40 McMaster-Carr 90480A005 1 Panel-mount flowmeter 2-20 McMaster-Carr 41945K76 3 FLASK, FILTER 1000ML 6/PACK VWR 89001-800 2 Precision Seal Septa VWR 89084-490 1 VWR Black Rubber Stopper #8 1-hole VWR 59581-367 1 TUBE TYGON R3603 3/8X9/16 50' VWR 89068-556 1 TUBE TYGON R3603 1/4X11/16 50' VWR 89068-502 1 Aerator Stone P2120 VWR 32573-007 1 3/8" T-connectors Pk of 20 VWR 46600-060 1 VWR Disconnectors tapered Pk of 10 VWR 46600-110 1 3/8 Hose Barb valved in-line coupling Colder Products Company HFCD17612 1 Air pump medium capacity LMI Manufacturers DB60L 1 Nexelate Wire Shelving 36"W X 24"D X 63"H Global industrial T9A990135 1 Stem Casters Set of (4) 5" Polyurethane Wheel Global industrial T9A500591 1 Breathalyzer Alco-Sensor III Intoximeters, Inc. ASIII 1