Name: 炎症感作後期低酸素虚血性脳損傷のフェレットモデル (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-11-19T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 36 s
Description: 学ぶ炎症感作後期低酸素虚血性脳損傷のフェレットモデル。LPS投与、両側頸動脈結紮、低酸素・高酸素曝露により、未熟児の脳損傷メカニズムを再現し、形態学的・行動学的評価を行う手法を解説する。

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モデルの開発は、ビルとメリンダゲイツ財団だけでなく、NIH助成金5R21NS093154-02(NICHD)によって資金提供されました。

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著者たちは何も開示する必要はない。

フェレット脳と人間の脳の間で共有される物理的および発達的な類似点のために、フェレットは、成人と発達脳損傷の両方をモデル化するためにますます使用されています。8、9、10、11、12。しかしながら、これまでの研究は、フェレット脳が初期傷害に対して耐性を有し、高プラスチック性であり、目に見える病理学的傷害10、12の設定においても、時間の経過とともに行動の欠陥が減少することを示唆している。ここでは、後期早期等価フェレットにおける炎症感作性低酸素虚血(HI)脳損傷の第1モデルを説明し、これは生存者における重大な二国間傷害および持続的な行動障害をもたらす。他の前臨床モデルと同様に、目標は、早産児が遭遇した暴...

乳児の治療介入をテストできる未熟児および周産期低酸素虚血の病態生理学を反映する大型動物モデルの必要性が続いている。2017年には、米国で生まれた382,726人の乳児の9.93%が早産で、そのうち84%が妊娠1の32~36週の間に生まれました。早期産児では、感染や炎症への周産期暴露が一般的であり、ウイルスまたは細菌病原体による母親の免疫活性化が早産を開始できる。出生後、早産児は早期または遅発性敗血症のリスクが高い。早産児はまた、未熟な心呼吸器系、子宮内で経験した人に比べて大気中の酸素張力の上昇、およびイアトロゲン暴露のために、低酸素症、低血圧、および高酸素症の期間を頻繁に経験する。さらに、早産児では、抗酸化防御は未熟な3であり、プロアポトーシス因子は自然にアップレギュレートされる4.酸化ストレスと細胞死は、免疫系と神経炎症の活性化につながります.これらの複合因子は、脳の発達および生理学的脆弱性に寄与すると考され、早産児5、6、7における発達不良に関連する脳症を生じるまたは悪化させる。
フェレット脳が人間の脳と共有する物理的および発達的な類似点のために、フェレットは脳損傷をモデル化する魅力的な種である8,9,10,11,12.フェレットはまた、早産下脳症が生まれ、出生後にギレンセファリック脳を発達させるため、早産の人間の脳をモデル化するのに理想的な候補であり、早産で生まれた乳児を模倣する侮辱に発達中の脳を露出させる窓を提供する。出生時、フェレット脳の発達は13週のヒト胎児に似ており、出生後の日(P)17キットは妊娠13週の32〜36週で乳児と同等であると考えられる。
私たちのグループは最近、低酸素症および高酸素症12へのその後の暴露と大腸菌リポ多糖(LPS)と炎症性感作(LPS)を組み合わせることにより、P10フェレットにおける非常に早産(<28週)脳損傷のモデルを発表した。次のプロトコルでは、LPS感作が二国間脳虚血、低酸素症、および高酸素症が続くP17フェレットの後期早期モデルについて説明します。これは、動物のサブセットでより重度の傷害をもたらし、より密接に長引く炎症、虚血、低酸素症、および脳損傷を発症する多くの早産児で経験した酸化ストレスの複雑な相互作用をモデル化する。

<table><tbody><tr><td>80% 酸素</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>9% 酸素</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>吸収性ベンチトッププロテクター</td><td>Kimtech</td><td>7546</td><td></td></tr><tr><td>自動キャットウォーク</td><td>ノルダス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ベタジン 手術用スクラブ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ブピバカイン</td><td>パターソン 獣医</td><td>07-888-9382</td><td></td></tr><tr><td>ブプレノルフィン</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ノギス</td><td>SRA 測定製品</td><td>ME-CAL-FP-200</td><td>200 mm範囲、0.01mm分解能</td></tr><tr><td>コットンガーゼ スポンジ</td><td>フィッシャー サイエンティフィック</td><td>22028556</td><td></td></tr><tr><td>湾曲した微細止血剤</td><td>Roboz</td><td>RS-7101</td><td></td></tr><tr><td>湾曲した鉗子</td><td>ワールド精密機器</td><td>501215</td><td></td></tr><tr><td>湾曲した縫合糸結血止</td><td>Roboz</td><td>RS-7111</td><td></td></tr><tr><td>Ethovision追跡ソフトウェア</td><td>Noldus</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eye Lubricant</td><td>Rugby</td><td>NDC 0536-1970-72</td><td></td></tr>フェ<tr><td>レット(Mustela putorius furo)</td><td>Marshall Biosciences</td><td></td><td>Outbred (特定の株なし)</td></tr><tr><td>ホルマリン</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>SF100-4</td><td>10%(リン酸緩衝剤/認定)</td></tr><tr><td>バリカン</td><td>Conair</td><td>GMT175N</td><td></td></tr><tr><td>インスリン注射器</td><td>BD</td><td>329461</td><td>0.3 cc 3 mm 31 G</td></tr><tr><td>イソフルラン</td><td>ピラマル</td><td>66794-017-25</td><td></td></tr><tr><td>リドカイン</td><td>パターソン 獣医</td><td>07-808-8202</td><td></td></tr><tr><td>LPS</td><td>リスト 生物学的</td><td>LPS 超高純度 #423</td><td></td></tr><tr><td>酸素センサー</td><td>BW ガス アラート</td><td>GAXT-X-DL-2</td><td></td></tr><tr><td>ペントバルビタール</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>プラスチックチャンバー</td><td>Tellfresh</td><td>1960</td><td>10 L; 373 x 270 x 135 mm3</sup</td></tr><tr><td>>生理食塩水溶液, 0.9%</td><td>ホスピーラ</td><td>RL-4492</td><td></td></tr><tr><td>メスブレード</td><td>インテグラ ミルテックス</td><td>297</td><td></td></tr><tr><td>メスハンドル</td><td>ワールドプレシジョンツ</td><td>500236</td><td>#3, 13 cm</td></tr><tr><td>滅菌縫合糸</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>18020-50</td><td>編組シルク、5/0</td></tr><tr><td>サージカル クリップ アプリケーター</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>12020-09</td><td></td></tr><tr><td>サージカル クリップ リムーバー</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>12023-00</td><td></td></tr><tr><td>サージカル ドレープ</td><td>メドライン ユニドレープ</td><td>VET3000</td><td></td></tr><tr><td>サージカル グローブ</td><td>アンセル ペリー インク</td><td>5785004</td><td></td></tr><tr><td>スリジカル クリップ</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>12022-09</td><td></td></tr><tr><td>体温計(直腸)</td><td>YSI</td><td>Precision 4000A</td><td></td></tr><tr><td>体温計(水)</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-648-26</td><td></td></tr><tr><td>アンビリカルテープ</td><td>Grafco</td><td>3031</td><td>滅菌</td></tr><tr><td>ウォーターバス</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td>TSCOL19 19 L</td></tr></tbody></table>

炎症感作後期低酸素虚血性脳損傷のフェレットモデル

A Ferret Model of Inflammation-sensitized Late Preterm Hypoxic-ischemic Brain Injury

周産期感染および低酸素虚血(HI)の臨床的に関連するモデルの継続的な必要性があり、これは、未熟児の神経学的後遺症を有する乳児の治療的介入を試験する。フェレットは、リセンスケファルク生まれで、出生後にギレンセファリック脳を発症するので、早産の人間の脳をモデル化するための理想的な候補です。出生時、フェレット脳の発達は13週のヒト胎児に似ており、出生後の日(P)17キットは32~36週の妊娠で乳児と同等であると考えられる。我々は、リポ多糖投与の後に両側性脳虚血、低酸素症、および高酸素症が続くP17フェレットにおける傷害モデルを記述する。これは、脳損傷を発症する新生児の数で経験した長期炎症、虚血、低酸素症、および酸化ストレスの複雑な相互作用をシミュレートする。負傷した動物は、複数の皮質ジャイリおよび関連するスルシの狭窄を含む脳の形態学的変化を伴う、重症傷害重症度の範囲を示す。負傷した動物はまた、反射の発達が遅く、自動キャットウォークでの移動速度が遅く、より可変的な速度を示し、オープンフィールドでの探査を減少させた。このモデルは、炎症およびHIに関連する新生児脳症を有する乳児の病理療法を試験し、皮質発達に影響を与える傷害のメカニズムを研究し、回復力を提供する経路を調査するプラットフォームを提供するプラットフォームを提供する。影響を受けない動物。

34匹(n=18オス、n=16雌)のうち6匹のゴミから、負傷した群の8匹の動物(24%n=4オス、n=4雌)が第2低酸素期(n=5)、温度管理中(n=2)、または侮辱後の一晩(n=1)の間に死亡した。負傷したグループでは、生存者26人中9人(35%)目に見える重傷を負った。5匹の動物(n=5オス)は中等度の傷害を有し、4匹の動物(n=2オス、n=2雌)がそれぞれ2〜5および6-9の重病理スコアとして定義される重傷を有した(図2A)。したがって、侮辱にさらされた動物は、死亡または重大な重傷の50%のリスクを有する。傷害の増加に伴い、側頭葉および/または後頭葉におけるジャイリの狭窄が見られ、関連するスルカル短縮、縦裂の拡大、および最も重傷を負った動物における嚢胞組織喪失の領域の広がりが見られる(図2B)。生き残った負傷した動物(n=26;n=14オス、n=12メス)において、小脳の有意に大きな暴露が見られる(図3A...

この方法は、P17フェレットにおける炎症感作性低酸素虚血性および高酸素性脳損傷を記述し、多くの後期乳児で経験した長期炎症と酸化脳損傷との間の複雑な相互作用をモデル化する。

There is an ongoing need for clinically relevant models of perinatal infection and hypoxia-ischemia (HI) in which to test therapeutic interventions for ...

このプロトコルは、フェレットの早期脳損傷を感作した炎症の最初のモデルを提供し、重大かつ持続的な傷害をもたらすため、重要である。この技術は、早期の人間の乳児に見られる脳損傷の種類に寄与すると考えられている引き金と生化学的メカニズムの多くを組み込んだ長期侮辱を含む。脳の測定手順を実証するには、私たちの研究室の研究科学者カイリー・コリーと学部生のオリビア・ホワイトです。手術開始の30分前に、1キログラム当たりLPS IPあたり3ミリグラムを傷害群のキットに投与し、動物を制御するために1グラム当たり3マイクロリットルの無菌生理食塩水の同等の量を投与する。手順を開始する前に、小さな動物のバリカンを使用して、フェレットの腹側頸部領域のすべての毛髪を長方形のパターンで除去し、皮膚をニッキングしたり、熱発疹を発生させないように注意してください。剃毛領域に局所麻酔を投与し、ポビトンヨウ素と70パーセントのエタノールの3つの交互の綿棒で皮膚を消毒します。つまみつまみによって適切なレベルの沈着を確認した後、動物を首の領域を露出させる無菌、使い捨ての切り取りドレープで覆う。両側頸動脈結紮の場合は、1回使用番号10メスブレードを使用して首の中央に1.5センチメートルの正中線切開を行い、細かい止血と湾曲した鉗子を使用して左頸動脈までぶっきらぼうに解剖します。露出した動脈を関連する神経血管束から離れて解剖する。そして、動脈の下に無菌5/0シルク縫合糸のループ10センチメートルの長さを渡すために湾曲した細かい鉗子のペアを使用してください。縫合糸を半分に切り、縫合糸の両方の長さをしっかりと結んで動脈をリゲートし、結び目の間に少なくとも2ミリメートルを残します。縫合糸の間の左頸動脈をトランセクトし、神経をそのまま残し、右側の解剖を繰り返すように注意する。単一の無菌1/8インチ臍結びで右頸動脈を可逆的にリゲートする。そして、外科用皮膚クリップで傷口を閉じます。次いで、低酸素症の前にモニタリングして、少なくとも30分間、温度制御水浴中で回復させる。逐次低酸素症、高酸素症および低酸素症治療のために、動物を水浴内の気密室の傷害群に入れる。チャンバー内の酸素濃度と、少なくとも1つのセンチネル動物の直腸温度を継続的に監視します。加湿9%の酸素と91パーセントの窒素でチャンバーを洗い流し、チャンバーのサイズに応じて毎分3〜5リットルの流量を維持します。チャンバー内の酸素濃度が9%に達したら、30分間送達を続ける。低酸素処理の終了時に、ガス供給を80%加湿酸素と20%窒素に切り替えます。ハイオキシアの30分後、チャンバーを開けてノルモキシアに達し、室内空気と平衡化し、チャンバーを密閉し、再び9%加湿酸素で洗い流す。この第2回低酸素症の間にすべての動物を継続的に監視し、徐呼吸を示す動物に注意してください。チャンバー内の酸素濃度が9%に達したら、低酸素治療を30分間継続する。治療の最後に、右頸動脈から臍帯テープを同定し、解くために湾曲した鉗子を使用した。外科用スキンクリップで傷口を閉じてください。その後、看護と回復のために60分間ジルにすべてのキットを返します。回復期間の終わりに、負傷した動物を摂氏37~40度の水浴場に6時間戻し、必要に応じて水温を調整し、直腸温度を36~37°Cに保ちます。その後、キットをジルに戻します。適切な実験エンドポイントで脳の収穫と固定の後、各脳の背側および腹側の側面に電子キャリパーの先端を置き、各負傷および非負傷した脳の高さを測定する。側頭葉の最も外側の部分にキャリパーの先端を置き、各脳の幅を測定し、各脳の重さを測定します。キャリパーを使用して、縦方向の裂け目、対応するスルカスの最も明確な部分の最初と最後からすべてのスルチ、および各対応する回の最も広い側面からすべてのジャイリを測定するために使用します。次に、キャリパーの一方の先端を縦裂の最も後方の点に置き、もう一方の先端を小脳の最後部に置き、露出した小脳の量を測定する。この研究で侮辱にさらされた6匹のごみから34匹の動物のうち、5匹の動物が中等度の傷害を受け、4匹の動物が重傷を負った。傷害の増加に伴い、側頭葉および/または後頭部葉のジャイリの狭小化が観察され、最も重傷を負った動物における縦裂および嚢胞組織喪失のより大きな領域の関連する硫黄の短縮および拡大を伴う。反射試験期間中、負傷した動物は負のジオタキシスタスクで回転する時間が遅くなります。クリフ回避タスクでエッジから離れて回転する時間が遅く、右に時間が遅くなります。キャットウォークでは、負傷した動物はコントロールと同様の平均速度を示しますが、各走行中に速度変動の有意に大きな程度を表示します。足と後足の間の体重調整距離は、負傷した動物では有意に大きく、ユニット足面積当たりの圧力は少なく、4つの足を通る。オープンフィールドでは、負傷した動物はより少ない総距離をカバーし、より頻繁に停止し、フィールドの中心で大幅に多くの時間を費やし、コーナーでの時間を減らす。ここでは、制御および負傷した動物の代表的なヒートマップが観察できる。付属神経から動脈を解剖し、可能な限り低酸素時間を可能にするように注意してください。これらのステップは、動物の大半が生き残ることを保証します, また、怪我を持続しながら、.この手順に従って、生化学的、病理学的または行動的な結果は、通常脳損傷のげっ歯類モデルに制限される評価を含む評価することができる。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

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出典:Jantzie, L. L., et.alです。ラットの羊水内リポ多糖による出生前低酸素虚血を使用した未熟児の脳症のモデリング。J. Vis. Exp.

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未熟児の出血後水頭症(PHHP)は、絨毛膜羊膜炎と脳室内出血を組み合わせることにより、新生児ラットでモデル化できます。これらの出生前と出生後のイベントの組み合わせは、生涯を通じて、大頭症、脳室拡大、頭蓋内圧の上昇など、PHHPの臨床的特徴を正確に再現します。...

ラットにおける未熟児の出血後水頭症のモデリング

横方向の流体パーカッション（LFP）、マウスの外傷性脳損傷の確立されたモデルは、実証される。妥当性、信頼性と臨床的関連：LFPは、動物モデルの3つの主要な基準を満たしています。外科的開頭で構成される手順は、ハブの固定は、焦点とびまん性傷害の結果、傷害の誘導が続く記述されています。...

横方向の流体のパーカッション：マウスにおける外傷性脳損傷のモデル

このビデオでは、新生児集中治療室での録音のライブデモが続く新生児の脳波と感覚応答の背景理論を説明しています。...

早産児脳波：マルチモーダル神経生理学的プロトコル

学ぶ炎症感作後期低酸素虚血性脳損傷のフェレットモデル。LPS投与、両側頸動脈結紮、低酸素・高酸素曝露により、未熟児の脳損傷メカニズムを再現し、形態学的・行動学的評価を行う手法を解説する。

炎症感作後期低酸素虚血性脳損傷のフェレットモデル

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