Un modello di ferreta di lesioni cerebrali late preterm ipossiche-ischemiche sensibilizzate all'infiammazione
Summary
Il metodo descrive lesioni cerebrali ipossichee-ischemiche e iperossiche ipossiche-iposiche e iperossiche nel furetto P17 per modellare la complessa interazione tra infiammazione prolungata e lesioni cerebrali ossidative sperimentate in un certo numero di neonati pretermine tardivi.
Abstract
Vi è una continua necessità di modelli clinicamente rilevanti di infezione peritale e ipossia-ischemia (HI) in cui testare gli interventi terapeutici per i neonati con la sequela neurologica della prematurità. I furetti sono candidati ideali per modellare il cervello umano pretermine, in quanto nascono lissencefalico e sviluppano cervelli gyrencephalic postnatally. Alla nascita, lo sviluppo del cervello del furetto è simile a un feto umano di 13 settimane, con 17 kit postnatali (P) considerati equivalenti a un neonato a 32-36 settimane di gestazione. Descriviamo un modello di lesione nel furetto P17, dove la somministrazione di lipopolioaccharide è seguita da ischemia cerebrale bilaterale, ipossia e iperossia. Questo simula la complessa interazione di infiammazione prolungata, ischemia, ipossia, e lo stress ossidativo sperimentato in un certo numero di neonati che sviluppano lesioni cerebrali. Gli animali feriti mostrano una serie di gravità grave delle lesioni, con cambiamenti morfologici nel cervello, tra cui restringimento di più gyri corticali e solci associati. Gli animali feriti mostrano anche un rallentamento dello sviluppo dei riflessi, una velocità di locomozione più lenta e variabile in una passerella automatizzata e una diminuzione dell’esplorazione in un campo aperto. Questo modello fornisce una piattaforma in cui testare le terapie putative per i neonati con encefalopatia neonatale associata a infiammazione e HI, studiare i meccanismi di lesione che influenzano lo sviluppo corticale e studiare le vie che forniscono resilienza animali inalterati.
Introduction
Vi è un continuo bisogno di modelli animali di grandi dimensioni che riflettano la fisiopatologia della prematurità e dell’ipossia-ischemia perinata in cui è possibile testare gli interventi terapeutici per i neonati. Nel 2017, il 9,93% dei 382.726 neonati nati negli Stati Uniti sono nati prima di termine, e l’84% di questi neonati sono nati tra 32 e 36 settimane di gestazione1. Nei neonati prematuri, l’esposizione perinatale a infezioni o infiammazioni è comune, dove l’attivazione immunitaria materna dovuta a patogeni virali o batterici può avviare il lavoro pretermine. Postnatalmente, i neonati pretermine sono ad alto rischio di sepsi di esordio precoce o tardivo2. I neonati pretermine spesso sperimentano anche periodi di ipossia, ipotensione ed iperossia a causa del loro sistema cardiorespiratorio immaturo, dell’elevata tensione dell’ossigeno nell’atmosfera rispetto a quelli sperimentati in utero e delle esposizioni iatrogeniche. Inoltre, nei neonati pretermine, le difese antiossidanti sono immature3 e i fattori pro-apoptotici sono naturalmente upregolati4. Lo stress ossidativo e la morte cellulare portano all’attivazione del sistema immunitario e della neuroinfiammazione. Questi fattori combinati sono pensati per contribuire alla vulnerabilità dello sviluppo e fisiologica del cervello, e provocare o esacerbare l’encefalopatia associata a scarsi esiti dello sviluppo nei neonati pretermine5,6,7.
A causa delle somiglianze fisiche e di sviluppo che il cervello del furetto condivide con il cervello umano, il furetto è una specie attraente in cui modellare le lesioni cerebrali8,9,10,11,12. I traghetti sono anche candidati ideali per modellare il cervello umano pretermine, in quanto nascono lissencefalico e sviluppare cervelli gyrencephalic postnatally, che fornisce una finestra in cui esporre il cervello in via di sviluppo agli insulti che imitano quelli sperimentati dai neonati nati pre-term. Alla nascita, lo sviluppo del cervello del furetto è simile a un feto umano di 13 settimane, con 17 kit postnatali (P) considerati equivalenti a un neonato a 32-36 settimane di gestazione13.
Il nostro gruppo ha recentemente pubblicato un modello di lesione cerebrale estremamente pretermine (<28 settimane di gestazione) nel furetto P10 combinando la sensibilizzazione infiammatoria con Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS) con successiva esposizione all’ipossia e all’iperossia12. Nel seguente protocollo, ora descriviamo un modello pretermine tardivo nel furetto P17, dove la sensibilizzazione LPS è seguita da ischemia cerebrale bilaterale, ipossia e iperossia. Ciò si traduce in lesioni più gravi in un sottoinsieme di animali, e più da vicino modella la complessa interazione di infiammazione prolungata, ischemia, ipossia e stress ossidativo sperimentato in un certo numero di neonati pretermine che sviluppano lesioni cerebrali.
Protocol
Representative Results
Discussion
A causa delle somiglianze fisiche e di sviluppo condivise tra il cervello dei furetti e il cervello umano, il furetto viene sempre più utilizzato per modellare lesioni cerebrali sia adulte che dello sviluppo. 8,9,10,11,12. Tuttavia, la ricerca fino ad oggi suggerisce che il cervello del furetto è sia resistente alle lesioni iniziali che ad alta plastica, con…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Lo sviluppo del modello è stato finanziato Bill and Melinda Gates Foundation, così come dalla sovvenzione NIH 5R21NS093154-02 (NICHD).
Materials
| 80% Oxygen | Praxair | ||
| 9% Oxygen | Praxair | ||
| Absorbent benchtop protector | Kimtech | 7546 | |
| Automated catwalk | Noldus | ||
| Betadine surgical scrub | |||
| Bupivacaine | Patterson Veterinary | 07-888-9382 | |
| Buprenorphine | |||
| Calipers | SRA Measurement Products | ME-CAL-FP-200 | 200mm range, .01 mm resolution |
| Cotton Gauze Sponge | Fisher Scientific | 22028556 | |
| Curved fine hemostat | Roboz | RS-7101 | |
| Curved forceps | World Precision Instruments | 501215 | |
| Curved suture-tying hemostat | Roboz | RS-7111 | |
| Ethovision tracking software | Noldus | ||
| Eye Lubricant | Rugby | NDC 0536-1970-72 | |
| Ferrets (Mustela putorius furo) | Marshall Biosciences | Outbred (no specific strain) | |
| Formalin | Fisher Scientific | SF100-4 | 10% (Phosphate Buffer/Certified) |
| Hair Clippers | Conair | GMT175N | |
| Insulin Syringes | BD | 329461 | 0.3 cc 3 mm 31G |
| Isoflurane | Piramal | 66794-017-25 | |
| Lidocaine | Patterson Veterinary | 07-808-8202 | |
| LPS | List Biological | LPS Ultrapure #423 | |
| Oxygen sensor | BW Gas Alert | GAXT-X-DL-2 | |
| Pentobarbital | |||
| Plastic chamber | Tellfresh | 1960 | 10L; 373x270x135mm |
| Saline Solution, 0.9% | Hospira | RL-4492 | |
| Scalpel blade | Integra Miltex | 297 | |
| Scalpel handle | World Precision Instruments | 500236 | #3, 13cm |
| Sterile suture | Fine Science Tools | 18020-50 | Braided Silk, 5/0 |
| Surgical clip applicator | Fine Science Tools | 12020-09 | |
| Surgical clip remover | Fine Science Tools | 12023-00 | |
| Surgical drapes | Medline Unidrape | VET3000 | |
| Surgical gloves | Ansell Perry Inc | 5785004 | |
| Surigical clips | Fine Science Tools | 12022-09 | |
| Thermometer (rectal) | YSI | Precision 4000A | |
| Thermometer (water) | Fisher Scientific | 14-648-26 | |
| Umbilical tape | Grafco | 3031 | Sterile |
| Water bath | Thermo Scientific | TSCOL19 | 19L |
References
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