Neurobehavioral vurdering i en musemodel af Neonatal hypoksiske iskæmisk hjerneskade
Summary
Vi udført ensidige carotis arterieokklusion postnatal dag 7-10 CD-1 mus unger til at oprette en neonatal hypoksiske iskæmisk (HI) model og undersøgt virkningerne af HI hjerneskade. Vi studerede neurobehavioral funktioner i disse mus, sammenlignet med ikke-opererede normale mus.
Abstract
Vi udført ensidige carotis arterieokklusion på CD-1 mus til at oprette en neonatal hypoksiske iskæmisk (HI) model og undersøgt virkningerne af neonatal HI hjerneskade ved at studere neurobehavioral funktioner i disse mus, sammenlignet med ikke-opererede (dvs. normal) mus. I løbet af undersøgelsen, blev ris-Vannucci metode brugt til at fremkalde neonatal HI hjerneskade i postnatal dag 7-10 (P7-10) mus. HI operation blev udført på hvalpene af ensidige carotis arterie ligatur og eksponering for hypoxi (8% O2 og 92% N2 til 90 min). En uge efter operationen, de skadede hjerner blev vurderet med det blotte øje gennem semi-transparent kraniet og blev kategoriseret i undergrupper baseret på fravær (“ingen kortikal skade” gruppe) eller tilstedeværelse (“kortikal skade” gruppe) af kortikal skade, som en læsion i højre hjernehalvdel. Uge 6, følgende neurobehavioral test blev udført for at vurdere de kognitive og motoriske funktioner: passiv undgåelse opgave (PAT), stigen walking test og greb styrkeprøve. Disse adfærdsmæssige test er nyttigt at fastslå virkningerne af neonatal HI hjerneskade og bruges i andre musemodeller for neurodegenerative sygdomme. I denne undersøgelse, neonatal HI hjerne skade mus viste motor underskud, der svarede til højre hjernehalvdel skader. Adfærdsmæssige testresultaterne er relevante for de underskud, der er observeret i menneskelige neonatal HI patienter, såsom cerebral parese eller neonatal apopleksi patienter. I denne undersøgelse, var en musemodel af neonatal HI hjerneskade etablerede og viste forskellige grader af motor underskud og kognitiv svækkelse i forhold til ikke-opererede mus. Dette arbejde giver grundlæggende oplysninger om HI musemodel. Mr billeder demonstrere de forskellige fænotyper, adskilt afhængig af sværhedsgraden af hjerneskade af motoriske og kognitive tests.
Introduction
Neonatal HI hjerneskade opstår i barndommen (ca to patienter pr. 1.000 børn)1,2,3,4,5. Undersøgelser vedrørende neonatal HI hjerneskade er vigtige, og hjælp en etablerede neonatal HI hjerne skade musen model kan lette i vivo prækliniske forskning på HI hjerneskade.
Traditionelle HI modeller anvendes på voksne rotter6. For den nyfødte model, er ris-Vannucci metode almindeligt anvendt på P7 rotter7,8. Men da rotter og mus er lidt anderledes9,10, selv om de begge gnavere, vi udførte en modificeret ris-Vannucci metode på CD-1 hvalpe på P7-10, baseret på tidligere undersøgelser, der viste, at P7-10 er perioden byder umodne oligodendrocytes, svarende til menneskets sigt P011,12. Neonatal HI mus modellen er etableret gennem begge ligation af den ensidige halspulsåren og musene eksponering for hypoxi med 8% ilt i P7-10 unger.
Musene underkastet proceduren viste forskellige grader af hjernelæsioner i området posterolateral i højre hjernehalvdel. For at identificere den kognitive og motoriske underskud, neurobehavioral vurderinger baseret på PAT, blev stigen walking test og greb styrke test udført. Forskellene mellem ikke-opererede (dvs. normalt) og HI mus blev analyseret. Dette arbejde præsenterer grundlæggende oplysninger om HI musemodel. Mr billeder demonstrere de forskellige fænotyper, adskilt afhængig af sværhedsgraden af hjerneskader ved hjælp af motoriske og kognitive tests.
Protocol
Representative Results
Discussion
I denne undersøgelse, vi induceret HI hjerneskade i en neonatal P7-10 CD-1 mus og identificeret hjernen læsion med relevante kognitive og motoriske underskud. Under denne procedure var okklusion af den ensidige lige halspulsåren kritisk. I dette trin kunne arterie beskadiget og revet. De fleste unger, som har oplevet en arterie tåre døde. Omvendt, hvis forskere forbundet en anden blod vene i stedet for den ensidige lige halspulsåren, hjernen i pup var kun mildt beskadiget, og ingen betydelig fænotype kunne observe…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne undersøgelse blev støttet af tilskud fra National Research Foundation (NRF-2014R1A2A1A11052042; 2015M3A9B4067068), Ministeriet for videnskab og teknologi, Republikken Korea, koreansk sundhed teknologi R & D-projektet (HI16C1012), Ministeriet for Sundhed & Velfærd, Republikken Korea og “Dongwha” fakultetet forskning Assistance Program fra Yonsei University College of Medicine (6-2016-0126).
Materials
| Hypoxic chamber | Jeung Do Bio & Plant Co | Experimental Builder | |
| PAT apparatus | Jeung Do Bio & Plant Co | Experimental Builder | |
| The ladder rung walking | Jeung Do Bio & Plant Co | Experimental Builder | |
| SDI Grip Strength System | San Diego Instruments Inc. | ||
| Grip-Strength Meter | Ugo Basile | 47200 | |
| Harvard Apparatus Fluovac anesthetizing system | Harvard Apparatus | ||
| Anesthetizing box | acryl box | ||
| I-Fran Liquid (Isofluorane) | Hana Pharm. Co., Ltd. | General Anesthetics ( isoflurane 100ml) | |
| CD-1 mice | Orient Co., Ltd. | ||
| Blue Nylon Mono Non-Absorbbable suture 5-0 50cm | Ailee Co., Ltd. | NB 521 | |
| IBM SPSS Statistics | IBM | Ver. 23 | |
References
- Yager, J. Y. Animal models of hypoxic-ischemic brain damage in the newborn. Semin Pediatr Neurol. 11 (1), 31-46 (2004).
- Vannucci, R. C., et al. Rat model of perinatal hypoxic-ischemic brain damage. J Neurosci Res. 55 (2), 158-163 (1999).
- Im, S. H., et al. Induction of striatal neurogenesis enhances functional recovery in an adult animal model of neonatal hypoxic-ischemic brain injury. Neuroscience. 169 (1), 259-268 (2010).
- Clowry, G. J., Basuodan, R., Chan, F. What are the Best Animal Models for Testing Early Intervention in Cerebral Palsy?. Front Neurol. 5 (258), 1-17 (2014).
- Colver, A., Fairhurst, C., Pharoah, P. O. Cerebral palsy. Lancet. 383 (9924), 1240-1249 (2014).
- Levine, S. Anoxic-ischemic encephalopathy in rats. Am J Pathol. 36, 1-17 (1960).
- Rice 3rd, J. E., Vannucci, R. C., Brierley, J. B. The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Ann Neurol. 9 (2), 131-141 (1981).
- Lafemina, M. J., Sheldon, R. A., Ferriero, D. M. Acute hypoxia-ischemia results in hydrogen peroxide accumulation in neonatal but not adult mouse brain. Pediatr Res. 59 (5), 680-683 (2006).
- Brazel, C. Y., Rosti 3rd, R. T., Boyce, S., Rothstein, R. P., Levison, S. W. Perinatal hypoxia/ischemia damages and depletes progenitors from the mouse subventricular zone. Dev Neurosci. 26 (2-4), 266-274 (2004).
- Buono, K. D., et al. Mechanisms of mouse neural precursor expansion after neonatal hypoxia-ischemia. J Neurosci. 35 (23), 8855-8865 (2015).
- Rumajogee, P., Bregman, T., Miller, S. P., Yager, J. Y., Fehlings, M. G. Rodent Hypoxia-Ischemia Models for Cerebral Palsy Research: A Systematic Review. Front Neurol. 7 (57), 1-20 (2016).
- Hagberg, H., Peebles, D., Mallard, C. Models of white matter injury: comparison of infectious, hypoxic-ischemic, and excitotoxic insults. Ment Retard Dev Disabil Res Rev. 8 (1), 30-38 (2002).
- Wi, S., Yu, J. H., Kim, M., Cho, S. R. In Vivo Expression of Reprogramming Factors Increases Hippocampal Neurogenesis and Synaptic Plasticity in Chronic Hypoxic-Ischemic Brain Injury. Neural Plast. 2016 (2580837), 1-11 (2016).
- Lu, Y., Christian, K., Lu, B. BDNF: a key regulator for protein synthesis-dependent LTP and long-term memory?. Neurobiol Learn Mem. 89 (3), 312-323 (2008).
- Manabe, T., et al. Facilitation of long-term potentiation and memory in mice lacking nociceptin receptors. Nature. 394 (6693), 577-581 (1998).
- Alonso, M., et al. BDNF-triggered events in the rat hippocampus are required for both short- and long-term memory formation. Hippocampus. 12 (4), 551-560 (2002).
- Seo, J. H., et al. In Situ Pluripotency Factor Expression Promotes Functional Recovery From Cerebral Ischemia. Mol Ther. 24 (9), 1538-1549 (2016).
- Kim, M. S., et al. Environmental enrichment enhances synaptic plasticity by internalization of striatal dopamine transporters. J Cereb Blood Flow Metab. 36 (12), 2122-2133 (2015).
- Lee, M. Y., et al. Alteration of synaptic activity-regulating genes underlying functional improvement by long-term exposure to an enriched environment in the adult brain. Neurorehabil Neural Repair. 27 (6), 561-574 (2013).
- Rha, D. W., et al. Effects of constraint-induced movement therapy on neurogenesis and functional recovery after early hypoxic-ischemic injury in mice. Dev Med Child Neurol. 53 (4), 327-333 (2011).
- Chong, H. J., Cho, S. R., Jeong, E., Kim, S. J. Finger exercise with keyboard playing in adults with cerebral palsy: A preliminary study. J Exerc Rehabil. 9 (4), 420-425 (2013).
- Chong, H. J., Cho, S. R., Kim, S. J. Hand rehabilitation using MIDI keyboard playing in adolescents with brain damage: a preliminary study. NeuroRehabilitation. 34 (1), 147-155 (2014).
- Seo, J. H., Yu, J. H., Suh, H., Kim, M. S., Cho, S. R. Fibroblast growth factor-2 induced by enriched environment enhances angiogenesis and motor function in chronic hypoxic-ischemic brain injury. PLoS One. 8 (9), e74405 (2013).
- Washington, P. M., et al. The effect of injury severity on behavior: a phenotypic study of cognitive and emotional deficits after mild, moderate, and severe controlled cortical impact injury in mice. J Neurotrauma. 29 (13), 2283-2296 (2012).
- Cho, S. R., et al. Astroglial Activation by an Enriched Environment after Transplantation of Mesenchymal Stem Cells Enhances Angiogenesis after Hypoxic-Ischemic Brain Injury. Int J Mol Sci. 17 (9), 1-15 (2016).
- Tsuji, M., et al. A novel reproducible model of neonatal stroke in mice: comparison with a hypoxia-ischemia model. Exp Neurol. 247, 218-225 (2013).
