Modelagem Encefalopatia da Prematuridade Usando pré-natal hipóxia-isquemia com Lipopolysaccharide intra-amniótica em Ratos
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 da prematuridade (final do período) é um termo que engloba o sistema nervoso central (CNS) anormalidades associadas à prematuridade. Para melhores objetivos translacionais antecedência e descobrir novas estratégias terapêuticas para a lesão cerebral associada ao nascimento prematuro, modelos pré-clínicos de EoP deve incluir mecanismos semelhantes de lesões pré-natal mundial observada em humanos e envolvem múltiplos componentes do sistema materno-fetal-placentária. Idealmente, os modelos devem produzir um espectro semelhante de déficits funcionais no animal maduro e recapitular vários aspectos da fisiopatologia. Para imitar os defeitos humanos sistêmicas da placenta de perfusão, subperfusão placentária e / ou chorioamnionitis associadas com a inflamação induzida por patógeno em parto prematuro cedo, foi desenvolvido um modelo de pré-natal transitória sistêmica a hipóxia-isquemia (tshi) combinado com lipopolissacarídeo intra-amniótica (LPS). Em grávidas ratos Sprague Dawley, tshi via oclusão da artéria uterina on dia embrionário 18 (E18) induz um defeito subperfusão placentária graduada associada com o aumento da lesão do SNC do feto. Quando combinado com injeções de LPS intra-amniótica, inflamação da placenta é aumentada e danos CNS é agravado com a matéria, da marcha e de imagem brancos anormalidades associadas. Pré-natal tshi e tshi + LPS insultos pré-natal atender vários dos critérios de um modelo EoP incluindo recapitulando o insulto intra-uterina, causando perda de neurônios, oligodendrócitos e axônios, perda de subplate e déficits funcionais em animais adultos que imitam aqueles observados em crianças nascidas extremamente prematuro. Além disso, este modelo permite a dissecção da inflamação induzida por tipos de lesões divergentes.
Introduction
Com mais de 12% das crianças nascidas nos Estados Unidos antes da idade gestacional de 37 semanas estimada 1, lesão cerebral perinatal (PBI) da prematuridade é uma importante causa de incapacidade permanente. PBI da prematuridade, encefalopatia também denominado de prematuridade (EOP), afecta todo o sistema nervoso central (SNC). Lesão CNS muitas vezes começa no útero, e é agravada por processos de pré-natal, incluindo chorioamnionitis e complicações pós-natais, como hipóxia e sepse. PBI de insultos sistêmicos altera neurodesenvolvimento e leva à paralisia cerebral, epilepsia, atraso cognitivo e inúmeros transtornos neuropsiquiátricos afetando regulação emocional, memória e função executiva 1,2. Embora muito progresso tenha sido feito, uma compreensão limitada de como continua a ser as conseqüências celulares e moleculares da lesão CNS desde o nascimento prematuro traduzir para o grande número de sequelas neurológicas em crianças que nascem prematuros. Esta falta de conhecimento traseiraers diagnóstico em tempo real do CNS gravidade da lesão e dosagem informado das intervenções emergentes. Além disso, as estratégias terapêuticas adequadas à idade para essa população vulnerável paciente ainda imperceptíveis.
Inflamação intra-uterino é muito comum na prematuridade extrema e envolve uma cascata inflamatória materno-fetal-placentária complexo 3. Infecção intra-uterina é frequentemente subclínica. Achados placentários específicos consistentes com inflamação aguda, ou corioamnionite histológica, são os principais determinantes da resposta inflamatória fetal e são coincidentes com lesão cerebral associada com o nascimento pré-termo 3-5. Na verdade, a resposta inflamatória fetal tem implicações clínicas distintas para resultados a longo prazo desde o nascimento prematuro. Os bebês que são pequenos para a idade gestacional (PIG) ou que experimentam infecção são excepcionalmente vulneráveis aos déficits neurológicos 3,4. Corioamnionite é um diagnóstico patológico típico após o nascimento prematuro <sup> 6,7, e exame histológico revela sinais de inflamação em 70% das placentas de recém-nascidos muito prematuros 4. Além disso, corioamnionite é associado à disfunção cognitiva em dois anos 8. Evidência de subperfusão vascular materno na placenta de recém-nascidos prematuros extremos também está associada com paralisia cerebral na infância 9. O impacto sinérgico de corioamnionite e placentários defeitos de perfusão é bem ilustrado pelo notavelmente alto risco de resultados neurológicos anormais nessa população de pacientes aos dois anos de idade 10,11.
Para imitar defeitos sistêmicos humanos placentária de perfusão e chorioamnionitis associadas com a inflamação induzida por patógeno, foi desenvolvido um modelo de pré-natal transitória sistêmica a hipóxia-isquemia (tshi) combinado com lipopolissacarídeo intra-amniótica (LPS) em ratos. Nosso objetivo foi adaptar o nosso modelo de tshi sozinho em ratos 12-16 para incluir a inflamação intra-uterina,para facilitar a modelagem pré-clínico de lesão do SNC associada com o nascimento prematuro. Tshi sozinho revelou perda persistente de células da linhagem oligodendrogliais, neurônios corticais, aumento da morte celular, e níveis elevados de citocinas pró-inflamatórias, com intervalos de isquemia progressivas que levam a um padrão de lesão classificada consistente com lesão cerebral pré-natal 16. Modificações isquémicos os componentes deste modelo também demonstraram défices de codificação da memória, a memória de curto e longo prazo e alterações músculo-esqueléticas leves em ratos com a idade 17-19. Na verdade, nós já demonstraram que a combinação de tshi + LPS recapitula as características fisiopatológicas da EoP, incluindo oligodendrócitos e perda neuronal, lesão axonal, inflamação celular e anormalidades funcionais 20.
Protocol
Representative Results
Discussion
Encefalopatia da prematuridade é difícil de modelar em animais por causa da complexa interação de etiologias, curso do tempo do desenvolvimento neurológico, complexidade da formação da rede cerebral humano, sobrepondo mecanismos de lesão, e os diversos fenótipos de CNS insulta manifesto em prematuros humanos. EoP está associada com as vulnerabilidades no tipo específico de célula (isto é, oligodendrócitos imaturos) 21, bem como diversas vias desenvolvente reguladas (isto é sub…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem a Dan Firl, Chris Corbett e Jesse Denson, PhD. O financiamento foi fornecido pelo NIH R01 NINDS NS060765 para SR, o P30 Cobre Programa Piloto para a LJ e do Programa de Saúde da Criança Assinatura para LJ na Universidade do Novo México.
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 |
References
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