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방법 논문

미숙아의 모델링 뇌증은 흰쥐의 내부 - 양수 리포 폴리 사카 라이드와 태아 저산소증 - 허혈을 사용하여

10.7K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/53196

⸱

2015년 11월 20일

 ,  ,  ,  , 
1Department of Pediatrics, University of New Mexico, 2Department of Neurosciences, University of New Mexico, 3Department of Neurosurgery, Boston Children's Hospital, 4Department of Neurology, Harvard Medical School

이 논문에서

요약

Encephalopathy of prematurity는 조산으로 인한 손상과 관련된 중추 신경계 이상을 포함합니다. 이 보고서는 융모막염을 모방한 자궁 내 일시적인 전신 저산소증-허혈 및 양수 내 지질다당류 투여(LPS)에 대한 임상적으로 관련된 쥐 모델, 그리고 감염 자극 및 태반 관류 부족이 CNS 발달에 미치는 관련 영향을 설명합니다.

초록

미숙아 뇌증 (나서도 EoP)이 가장 좋은 사전 번역 목표에. 조산과 관련된 이상이 중추 신경계 (CNS)를 포괄하는 용어이며, 조산과 관련된 뇌 손상에 대한 새로운 치료 전략을 발견, 나서도 EoP의 전임상 모델은 유사한 메커니즘을 포함해야 산전 글로벌 부상으로 인간의 관찰과 모성 - 태반 - 태아 시스템의 여러 구성 요소를 포함한다. 이상적으로, 모델은 성숙 동물에 기능 적자의 비슷한 스펙트럼을 생산하고 병태 생리의 여러 측면을 요점을 되풀이한다. 초기 조산의 병원체에 의한 염증과 관련된 인간의 전신 태반 관류 결함, 태반 underperfusion 및 / 또는 융 모양 막염을 모방하기 위해, 우리는 내 양수 리포 폴리 사카 라이드 (LPS)과 결합 산전 일시적인 전신 저산소증 - 허혈 (TSHI)의 모델을 개발했다. 임신 스프 라그 돌리 쥐에서, TSHI 자궁 동맥 폐색 O를 통해N 배아 일 18 (E18)는 태아에 CNS 손상 증가와 연관된 그레이딩 태반 underperfusion 결함을 유도한다. 내 양수 LPS 주사와 결합하면 태반 염증이 증가하고, 중추 신경계 손상은 관련 백질, 보행 및 이미징 이상으로 복잡해집니다. 태아 TSHI 및 TSHI + LPS 산전 모욕은 신경 세포, 희소 돌기 아교 세포와 축삭, 서브 플레이트의 손실, 매우 태어난 아이들에서 관찰 된 것과 모방 성인 동물의 기능 적자의 손실을 일으키는 원인이되는 자궁 모욕을 recapitulating 포함 있어서는 Eop 모델의 기준을 몇 가지 충족 조기. 또한,이 모델은 발산 부상 유형에 의해 유도 된 염증의 해부 수 있습니다.

서론

37주 추정 재태 연령 1 일 이전에 미국에서 태어난 신생아의 12 % 이상, 미숙아에서 주 산기 뇌 손상 (PBI)는 영구 장애의 중요한 원인이다. PBI는 미숙아에서 미숙아도 되나 뇌증 (나서도 EoP)는 전체 중추 신경계 (CNS)에 영향을줍니다. 중추 신경계 손상은 종종 자궁에서 시작하고, 융 모양 막염 및 저산소증과 패혈증과 같은 산후 합병증을 포함하여 출산 과정에 의해 악화된다. 전신 모욕에서 PBI는 신경 발달을 변경하고 감정 조절, 메모리 및 집행 기능 1, 2에 영향을 미치는 뇌성 ​​마비, 간질,인지 지연과 수많은 신경 정신 장애로 이어집니다. 많은 진전이 이루어지고 있지만, 제한된 이해는 조산에서 중추 신경계 손상의 세포 및 분자 결과가 조기를 태어나는 아이들의 신경 학적 후유증의 무리로 변환하는 방법으로 남아있다. 지식 뒷다리의 부족실시간 CNS 부상 심각도의 진단 및 신흥 개입의 정보를 투여 ERS. 또한이 취약한 환자 인구 연령에 적합한 치료 전략이 애매 남아있다.

자궁 내 염증은 극단적 인 미숙아에서 매우 일반적인 3 복잡한 태아 - 모체 - 태반 염증 폭포를 포함한다. 자궁 내 감염은 흔히 무증상이다. 급성 염증, 또는 조직 학적 융 모양 막염과 일치하는 특정 태반 연구 결과는, 태아 염증 반응의 주요 결정 요인이며, 조산 3-5과 관련된 뇌 손상과 일치합니다. 사실, 태아 염증 반응은 조산의 장기 성과에 대한 별개의 임상 적 의미를 가지고있다. 재태 연령 (SGA) 또는 사람 감염을 경험하기위한 작은 유아 신경 학적 결손의 3,4에 매우 취약하다. 융 모양 막염은 전형적인 병리학 적 진단 다음 조산이다 6, 7, 및 조직 학적 검사는 매우 조산 4 태어난 영아에서 태반의 70 %에서 염증의 징후를 보여준다. 또한, 융 모양 막염는 2 년 8에서인지 장애와 연관되어있다. 매우 조기 태어난 신생아의 태반에서 모체의 혈관 underperfusion의 증거는 어린 시절 9 뇌성 마비와 연관되어있다. 융 모양 막염 및 태반 관류 결함의 시너지 효과는 물론 나이 10, 11 2 년에이 환자 집단에서 비정상적인 신경 학적 결과의 현저하게 높은 위험에 의해 설명된다.

병원체에 의한 염증과 관련된 인간의 전신 태반 관류 결함 및 융 모양 막염을 모방하기 위해, 우리는 쥐의 내 양수 리포 폴리 사카 라이드 (LPS)과 결합 산전 일시적인 전신 저산소 - 허혈 (TSHI)의 모델을 개발했다. 우리의 목표는, 자궁 내 염증을 포함하는 단독 쥐 12-16에서 TSHI 우리의 모델을 적용하는 것이 었습니다조산과 관련된 중추 신경계 손상의 임상 모델링을 용이하게한다. TSHI 혼자 희 돌기 혈통 세포, 대뇌 피질의 신경 세포의 지속적인 손실을 공개했다, 태아 뇌 손상 (16)과 일치 부상 등급 패턴으로 이어지는 진보 허혈성 간격으로, 세포 사멸을 증가하고, 염증성 사이토 카인의 수준을 상승. 그들은 17 ~ 19 나이이 모델의 허혈성 구성 요소에 대한 수정은 또한 쥐의 메모리 인코딩, 단기 및 장기 기억과 온화한 근골격계 변경에 적자를 증명하고있다. 사실, 우리는 이전에 TSHI + LPS의 조합이 희소 돌기 아교 세포 및 신경 세포의 손실, 축삭 손상, 세포의 염증과 기능 이상 (20)를 포함 나서도 EoP의 병태 생리 학적 특징을 되풀이되었습니다 것을 증명하고있다.

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프로토콜

시설 보호 및 사용위원회 모두 보스턴 아동 병원에서 뉴 멕시코 건강 과학 센터의 대학은 모든 실험 절차를 승인했다.

참고 : 이전 절차, 인감을 시작으로, 살균 및 모든 수술기구 및 수술 커튼 압력솥. 또한, 0.125 %의 bipivucaine 0.1 ㎎ / ㎏ 부 프레 노르 핀을 포함하여 멸균 유리 병에서 수술 후 약물을 준비합니다. 또한 무균 리포 폴리 사카 라이드 (LPS) 용액을 제조 : 0.04 ㎎ / ㎖ LPS (0111 : B4) 에반의 파란색 색소를 희석 포함 멸균 식염수에 있습니다.

1. 마취

  1. 3 % 이소 플루 란 평형 70 %, 질소 30 %와 산소의 혼합물로 배아 일 18 (E18) 임신 한 스프 라그 돌리 래트에 마취를 유도한다.
  2. 유도 챔버에서 쥐를 제거하고 37 ℃로 설정 드리 워진 수술 순환 담요에 쥐 부정사를 놓습니다. 코 콘에 마취를 전송하고 isoflura을 감소2 % NE 수준.
  3. 부드럽게 각막 건조를 방지하기 위해 각각의 눈에 안과 연고를 적용합니다. 절차 중에 연속적으로 온도, 호흡 속도 및 동물의 심박수를 모니터링. 모자 생리는 절차 전반에 걸쳐 안정적으로 유지해야합니다.

2. 수술 준비 및 스크럽

  1. 사용 작은 동물 가위는 하복부에있는 모든 머리를 제거합니다. 젖꼭지 새김 또는 라이브 태어난 새끼의 미래 간호를 위해 자극 할 수 면도기 발진이 발생하지 않도록주의 직사각형 패턴으로 면도.
  2. 멸균 면봉으로 포비돈 - 요오드 및 70 % 에탄올 스크럽의 응용 프로그램을 번갈아 복부 피부를 준비합니다. 포비돈 - 요오드 및 70 % 에탄올 각 패션을 교대로 배를 적용하도록 스크럽을 반복합니다. 건조 보자.
  3. 발가락 - 핀치 반사의 부재를 통해 마취의 깊이를 확인합니다. 통증 자극 및 반사의 부재 하에서, 1 % 이소 플루 수준을 감소시킨다.
  4. 멸균 된 수술 타월을 사용하여,동물 드레이프. 그들이 자궁 뿔 혈액 순환을 방해하지 동안 흡수 관개 유체의 양을 최대화하도록 적절한 각도로 커튼을 배치주의한다.

3. 복부 개복술

  1. 메스를 사용하여 제조 된 복부 피부에서 3cm의 중간 선 절개를합니다. 직설적 위 복부 근막에서 표피층 해부. 집게 수술 가위를 사용하여, 복부 근막 층을 상승 및 복강에 접근하기 위해 원격 교육의 무혈성 알바의 절개를.
  2. 절개의 외부에 수술 거즈를 놓고 멸균 식염수로 적신. 복부에 무딘 집게와 외부의 압력을 사용하여 부드럽게 복강에서 자궁 뿔을 제거하고 젖은 거즈에 배열합니다.
  3. 조심스럽게 엉킴을 방지하고 창자에 문의하십시오. 태아 개별 양수 주머니 사이에서만 근육 조직에 연락하여 집게를 사용하여 정렬합니다.노출과 무딘 절개를 사용하여 4 자궁 동맥을 격리 할 것.
    참고 : 케어는 자궁 동맥을 해부주의해야합니다. 주변 조직과 혈관 자체는 매우 섬세하다. 산모의 혈관 손상은 출혈의 원인, 그리고 심한 경우, 태아 및 산모 사망 할 수 있습니다.

동맥류 클립 4. 배치

  1. 각각의 자궁 동맥에 쥐 30 G 동맥류 클립을 놓습니다. 개인 태반을 포함한 자궁 혈관의 근위부와 원위부 펄스, 그리고 어두워을 포함하여 혈액의 흐름의 중단을 확인합니다. 노출 된 뿔과 거즈와 전체 수술 부위를 덮고 멸균 식염수로 관개. 관개 약 10 분마다 촉촉한 필드를 유지하기 위해주의하십시오.
  2. 60 분 후, 거즈를 제거하고 필드 관개. 자궁 뿔과 혈관이 충분히 성공 클립 제거를 위해 적신되어 있는지 확인합니다. 부드럽게 집게를 사용하여 각 동맥류 클립을 제거합니다. 용기 외상, 그리고 MAINT의 원인이되지 않도록주의제거시 아인 조직의 무결성.
  3. 철저히 양수 주머니에서 거즈의 길잃은 스레드를 제거 돌보는, 자궁 뿔과 필드 관개.

양막 주머니에있는 리포 폴리 사카 라이드 5. 주입

  1. 각각의 양막 낭의 기지에서, 단지, 태반 판에 전방 양수에 희석 에반의 파란색 염료와 LPS (4 μg의 / SAC)의 100 μl를 주입. 안정화 및 사출을위한 최적의 위치에 각각의 양막을 회전 무딘 집게를 사용합니다. 희석 에반의 청색 염료는 적절한 주사기 배치 및 주입을 확인에 도움이되는 조영제입니다.
    참고 : 내 양수 주입을위한 연결 8mm 31 G 바늘 만 사용 초 미세 0.3 ml의 인슐린 주사기. 큰 게이지 바늘을 사용하면 만성 양수 감소, 태아 사망과 임신의 재 흡수가 발생합니다. 주사기를 제거하여 양수 누출 소량의 mitig 될 수 있습니다양막 낭에 직접 압력에 의해 ated. 일부 쥐의 태아는 양수 과소증의 정도를 허​​용 할 수 있습니다. 그러나, 큰 게이지 바늘, 또는 만성 유체 누설의 결과 우발적 천자, 태아 손실과 심한 경우 결과, 이웃 임신의 손실이 구멍에서 급성 양수 손실.
  2. 뿔 멸균 식염수로 3 배 자궁 관개.

6. 개복술 닫기

  1. 집게를 사용하여 조심스럽게 복강에 자궁 뿔을 반환합니다. 양막 낭과 중간 선 절개 사이에 충분한 공간을 확보, 실행 3-0 실크 봉합사를 사용하여 musculofascial 층 모서리를 다시 근사. 근육 절개를 닫는 동안 양막 낭의 위치를​​ 인식한다. 로 또는 주머니를 봉합하지에주의하십시오.
  2. 피부 층을 폐쇄, 실행 3-0 실크 봉합사를 이용하여, 스킨 층을 다시 근사.
    주 : 개복술이 허용하는 연속 봉합의 두 층을 닫아야합니다피부와 임신의 증가와 근육의 확장. 연속 봉합 고르게 분포 상처 장력을 허용. 여러 매듭 자극하고 쉽게 마취에서 회복에 쥐가 씹을 수있는 바와 같이 중단 봉합 덜 요구된다. 수술 스테이플 원하는되지 않습니다. 수술 매듭의 꼬리는 매우 짧은 (<3mm)를 절단해야한다.
  3. 26 G 바늘을 사용하여 0.125 % bupivacaine을 피하 감겨 가장자리 1ml를 주입한다. 목덜미에서 kg의 부 프레 노르 핀 피하 0.1 mg을 하나의 복용량을 / 관리 할 수​​ 있습니다.
  4. 이소 플루 란과 수건 건조 쥐 필요를 끕니다. 깨끗한 집 케이지에 놓고 마취에서 회복을 모니터링 할 수 있습니다. 저체온이되지 않는 쥐를 확인합니다.

7. 수술 후 회복 및 관리

  1. 새끼가 (약 E22 또는 E23) 출생 때까지 매일 한 후 72 시간 동안 쥐에게 매일 8 ~ 12 시간을 모니터합니다. 부 프레 노르 핀의 q8-12의 시간 / 72 시간의 추가 투여를 관리하거나 IACUC에 의해 결정으로 PRN.
  2. 고통, 불편, 질 출혈이나 수술 부위에서 출혈의 흔적이 쥐를 모니터링합니다. 봉합과 절개를 검사하고 쥐가 씹는 또는 조기에 자신의 봉합사를 제거되지 않도록주의하십시오. 매우 희귀하지만, 자신의 봉합을 손상 쥐 상처 열개의 위험이 있습니다.
    주 : 때때로 쥐 침구 또는 비 식품 항목 과도한 양을 섭취 할 수 있고, 부 프레 노르 핀의 투여의 부작용으로, 피카 불린다. 아주 드문 일이지만, 쥐 파이 카 및 잠재적 이후 장폐색을 모니터링해야합니다.

8. 조직 가공 및 냉동 절편

  1. , 헤 마톡 실린 및 에오신 (H & E) 출생 후의 뇌의 염색을 준비 출생 후 하루 2 (P2)에 자신의 홈 케이지에서 새끼를 제거하십시오. 수술 가위 부드럽게 쥐 새끼 목을 벨 및 사용하여 두개골에서 뇌를 제거합니다.
  2. 인산염 완충 식염수에 4 % 파라 포름 알데히드의 7 ㎖의를 포함하는 15 ML 원뿔 튜브에 수정 뇌 드롭(PBS). 4 ° C에서 뇌를 놓고 72 시간 동안 수정.
  3. 72 시간 후, 30 % 자당을 포함하는 멸균 PBS 용액에 두뇌를 전송 (W / V) 및 4 ℃로 돌아갑니다.
    참고 : 뇌가 자당 용액에 드롭하면 그들이 저온 유지 장치에 구분 될 준비가 된 것입니다.
  4. 빠르게 머리를 동결 및 냉동 관상 섹션의 획득을위한 저온 유지 유봉에 탑재합니다. 20 μm의 냉동 코로나 부분을 잘라 슬라이드에 탑재합니다. 확인 섹션은 연속적으로 수집됩니다.
  5. 슬라이드는 실온에서 밤새 건조하도록 허용합니다. 저장소는 -20 ° C에서 슬라이드.

9. 헤 마톡 실린 및 에오신 염색

  1. 실온에 슬라이드 장착 동결 절편 따뜻한하십시오.
    참고 : 모든 솔루션은 신선한 준비합니다.
  2. 2 시간 동안 50 ° C의 슬라이드 따뜻한 세트에 배치 슬라이드.
  3. 전송 염색 랙에 슬라이드. 딥 (DDH 2 O)을 두 번 증류 탈 이온수에 10 배를 슬라이드.
  4. 5 분 동안 100 % 헤 마톡 실린 슬라이드를 품어. 티헤 마톡 실린의 날 보라색 염색의 정도에 따라 최적화 할 수 있습니다.
  5. 딥 슬라이드 탭 H 2 O에서 4 배, 1 분 동안 2 O 깨끗한 수돗물 H에 스탠드를 할 수 있습니다.
  6. 딥 (250 ml의 70 % 에탄올 + 1 ml의 진한 염산) 산 알코올 15X 슬라이드.
  7. 딥 슬라이드 탭 H 2 O에서 4 배, 1 분 동안 2 O 깨끗한 수돗물 H에 스탠드를 할 수 있습니다.
  8. 2 분 동안 1 % 탄산 리튬 부화.
  9. 딥 슬라이드 탭 H 2 O에서 4 배, 1 분 동안 2 O 깨끗한 수돗물 H에 스탠드를 할 수 있습니다.
  10. 1 분 동안 95 % 에탄올에서 부화.
  11. 딥 슬라이드는 100 %에서 7 배 에오신. 에오신에서 딥의 수는 분홍색 얼룩의 정도에 따라 변경 될 수있다.
  12. 딥 슬라이드는 95 % 에탄올 5 배.
  13. 95 % 에탄올 신선한 변화 딥 슬라이드 배.
  14. 1 분 동안 100 % 에탄올에 슬라이드를 품어.
  15. 1 분 동안 100 % 에탄올의 새로운 변화에 슬라이드를 품어.
  16. 15 분 동안 100 % 크실렌에서 슬라이드를 품어.
    참고 : 크실렌 단계 및흄 후드에서 발생한다 coverslipping.
  17. 15 분 동안 크실렌의 신선한 변화에 슬라이드를 품어.
  18. Permount와 커버 슬립과 흄 후드에서 건조 할 수 있습니다.
  19. 이미지는 광학 현미경으로 슬라이드.

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결과

E18에서 TSHI + LPS에 이어, 헤 마톡 실린과 에오신 염색 중요한 병리학 태반 둘 이상 (도 1) 및 뇌 (도 2)을 보여준다. E19과 E21에 검사의 태반은 탈락과 미로에 걸쳐 미세 출혈 및 괴사와 심하게 부종이다. 중요한 염증성 침윤 및 증가 된 혈관도 관찰된다. (P2)에 조사 뇌는 뇌실 공개뿐만 아니라 흰색 물질과 서브 플레이트 신경 세포의 손실은 가짜에 비해. 이전에, 우리는 TSHI + LPS 염증을 유발하고 지속 백질 및 젊은 성인 (20)에 상당한 모터 손상과 동반 축삭 이상을 얻을 수 있다고보고있다. TSHI + LPS도 크게 염화칼륨 공동 수송에게 P15의 피질 2 (KCC2) 단백질 발현, γ - 아미노 산의 개발 (GABA) ergic 억제 중심 염화 공동 수송, (그림 3을 감소 , * P <0.05). 이러한 데이터는 회로 성숙 중요한 산후 기간 동안 KCC2의 ...

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토론

미숙아 뇌증 때문에 부상의 메커니즘을 중복 병인, 신경 발달 시간 코스, 인간의 뇌 네트워크 형성의 복잡함의 복잡한 상호 작용의 동물 모델 어렵고, CNS의 다양한 표현형은 인간의 미숙아에서 명백한 모욕. 나서도 EoP는 특정 세포 형 취약점과 관련된 (즉, 미성숙 희소 돌기 아교 세포) (21)뿐만 아니라 다양한 발달 조절 경로 (즉, 서브 플레이트, 막 수송과 수용체 서브 유닛) 12,13,22. 동물 모델은 가능한 한 근접 사람의 상태를 복제 그러나 상당한 진전이 가능하다. 여기, 우리는 모델을 회색과 흰색 물질의 손상 및 복구 모두의 사후 평가를 허용, 미숙아에서 관찰 중추 신경계 손상의 메커니즘의 이질성을 통합하는 태아 모욕을 개발했다. 인간에 ​​상승 세균 감염은 양막과 강수을 약화세포막의 테 조기 파열. 또한, 태반 관류 결함이 태반 인터페이스를 강조하고 태반 항상성을 방해. 따라서, 태반 underperfusion는 자궁 내 감염 CNS 부상...

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공개 사항

저자가 공개하는 게 없다.

감사의 글

저자 댄 Firl, 크리스 코베트 및 제시 DENSON, 박사 과정에 감사드립니다. 자금 조달이 SR에 NIH NINDS R01 NS060765에 의해 제공되었다, LJ에 P30 코 브레 파일럿 프로그램 및 뉴 멕시코 대학의 LJ에 아동 건강 서명 프로그램.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
식염수, 0.9%SigmaS8776
LPS 011B4SigmaL2630
Evan's Blue DyeSigmaE2129
수술용 장갑Biogel40870
또는 수건Cardinal Health287000-008멸균
PDI 알코올 준비 패드Fisherbrand06-669-62
미니 Arco 충전식 가위Kent Scientific Corp.CL8787
Betadine 외과 수술 용 스크럽퍼듀 제품 LP67618-151-17
눈 윤활제리프레시 라크리 윤활유00023-0312
무딘 집게Roboz RS-8100
가위RobozRS-6808
수술용 가위RobozRS-5880
수술용 가위FS14002-16
주사기BD3096281ml
바늘BD30512225G 5/8
바늘BD30512830G 1
면 팁 애플리케이터Fisherbrand23-400-114소형, 6인치 멸균
면 거즈 스폰지Fisherbrand22-362-178
바늘 홀더Kent 사이언티픽 코퍼레이션INS60010912.5CM STR
용기 클립Kent Scientific Corp.INS60012030G 압력
3-0 Perma Hand Silk SuturesEthicon1684GBlack braided, 3-0 (2 metric), 18", 비흡수성,  PS-1 24mm 바늘, 3/8 서클
인슐린 주사기BD3284380.3cc 3mm 31G
펜토바르비탈
부프레노르핀
부피바카인
이소플루란
탄산리튬아크로스 화학 물질554-13-2
Superfrost Plus 현미경 슬라이드VWR48311-703
HematoxylinLeica3801521Surgipath Gill II Hematoxylin
EosinLeica3801601Surgipath Eosin
XylenesFisherbrandX3S-4조직학 등급
PermountFisherbrandSP15-100
커버 글라스Fisherbrand12-548-5PFisher Finest 프리미엄 커버글라스

참고문헌

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