We presenteren een model van neonatale intraventriculaire bloeding met rattenpups die de pathologie nabootst die bij mensen wordt gezien.
Methodenartikel
We presenteren een model van neonatale intraventriculaire bloeding met rattenpups die de pathologie nabootst die bij mensen wordt gezien.
Neonatale intraventriculaire bloeding (IVH) is een veel voorkomend gevolg van vroeggeboorte en leidt tot hersenletsel, posthemorragische hydrocephalus (PHH) en levenslange neurologische tekorten. Hoewel PHH kan worden behandeld door tijdelijke en permanente cerebrospinale vloeistof (CSF) afleidingsprocedures (respectievelijk ventriculaire reservoir en ventriculoperitoneale shunt), zijn er geen farmacologische strategieën om IVH-geïnduceerd hersenletsel en hydrocefalie te voorkomen of te behandelen. Diermodellen zijn nodig om de pathofysiologie van IVH beter te begrijpen en farmacologische behandelingen te testen. Hoewel er bestaande modellen van neonatale IVH zijn, worden die welke betrouwbaar resulteren in hydrocephalus vaak beperkt door de noodzaak van injecties met een groot volume, wat de modellering van de pathologie kan bemoeilijken of variabiliteit in het waargenomen klinische fenotype kan introduceren.
Recente klinische studies hebben hemoglobine en ferritine betrokken bij het veroorzaken van ventriculaire vergroting na IVH. Hier ontwikkelen we een eenvoudig diermodel dat het klinische fenotype van PHH nabootst met behulp van intraventriculaire injecties met een klein volume van het bloedafbraakproduct hemoglobine. Naast het betrouwbaar induceren van ventriculaire vergroting en hydrocefalie, resulteert dit model in witte stofletsel, ontsteking en immuuncelinfiltratie in periventriculaire en witte stofgebieden. Dit artikel beschrijft deze klinisch relevante, eenvoudige methode voor het modelleren van IVH-PHH bij neonatale ratten met behulp van intraventriculaire injectie en presenteert methoden voor het kwantificeren van de ventrikelgrootte na injectie.
Neonatale IVH is afkomstig van de kiemmatrix, een plaats van snelle celdeling die grenst aan de laterale ventrikels van de zich ontwikkelende hersenen. Deze zeer vasculaire structuur is kwetsbaar voor hemodynamische instabiliteit gerelateerd aan vroeggeboorte. Bloed wordt vrijgegeven in de laterale ventrikels in germinale matrixbloeding (GMH) -IVH wanneer fragiele bloedvaten in de kiemmatrix scheuren. In het geval van graad IVH kan periventriculaire hemorragische infarct ook bijdragen aan de afgifte van bloedproducten in de hersenen. 1 De combinatie van GMH-IVH kan PHH veroorzaken, vooral na een hooggradige bloeding (graad III en IV)1. PHH kan worden behandeld met de plaatsing van een ventriculoperitoneale shunt, maar shuntplaatsing keert het hersenletsel dat kan optreden door IVH niet om. Hoewel moderne neonatale intensive care de tarieven van IVH2, 3 heeft verlaagd, zijn er geen specifieke behandelingen voor het hersenletsel of hydrocefalie veroorzaakt door IVH zodra het is opgetreden. Een belangrijke beperking bij het ontwikkelen van preventieve behandelingen voor IVH-geïnduceerd hersenletsel en PHH is het onvolledige begrip van IVH-pathofysiologie.
Onlangs is aangetoond dat vroege csf-niveaus van het belangrijkste bloedafbraakproduct hemoglobine geassocieerd zijn met de latere ontwikkeling van PHH bij pasgeborenen met hooggradige IVH4. Bovendien zijn CSF-niveaus van ijzerverwerkingsroute-eiwitten - hemoglobine, ferritine en bilirubine - geassocieerd met ventrikelgrootte bij neonatale IVH. Dit werd ook aangetoond in een multicenter cohort van zuigelingen met premature PHH, waar hogere ventriculaire CSF-niveaus van ferritine geassocieerd waren met grotere ventrikelgrootte5.
In deze studie ontwikkelden we een klinisch relevant model van IVH-geïnduceerd hersenletsel en hydrocefalie met behulp van hemoglobine-injectie in de hersenkamers, wat kwantificering van hersenletsel en PHH mogelijk maakt en het testen van nieuwe therapeutische strategieën (figuur 1) 6, 7. Dit IVH-model maakt gebruik van neonatale rattenpups, die voor de duur van de procedure onder algemene anesthesie worden geplaatst. Een middellijnincisie wordt op de hoofdhuid gemaakt en coördinaten afgeleid van schedeloriëntatiepunten - de bregma of lambda - worden gebruikt om de laterale ventrikels te richten voor injectie. Langzame injectie met behulp van een infusiepomp levert hemoglobine in de ventrikel. Dit protocol is eenvoudig te gebruiken, veelzijdig en kan verschillende componenten van IVH modelleren die resulteren in PHH.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
OPMERKING: Alle dierprotocollen zijn goedgekeurd door de Animal Care and Use Committee van de instelling. Zie de tabel met materialen voor meer informatie over alle materialen, reagentia, apparatuur en software die in dit protocol worden gebruikt.
1. Bereiding van hemoglobine- en csf-oplossingen
2. Voorbereiding van het dier voor injectie
3. De stereotactische injector instellen
4. Dierlijke injectie
5. Postoperatieve zorg
6. MRI-acquisitie en kwantificering
7. Beeldverwerking en -analyse
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het succes van de injectie werd bevestigd door radiologische en immunohistochemische middelen. Dieren die hemoglobine-injectie ondergingen, ontwikkelden matige acute ventriculomegalie bij beoordeling via MRI (figuur 2A), met significant grotere laterale ventrikels op 24 uur en 72 uur na hemoglobine-injectie in vergelijking met aCSF-geïnjecteerde dieren (figuur 2B, C). Hoewel er geen significant verschil was in lateraal ventrikelvolume tussen hem...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit IVH-model met behulp van hemoglobine-injectie maakt de studie mogelijk van de pathologie van IVH specifiek gemedieerd door hemoglobine. Voor complementaire studies kan hemoglobine ook gemakkelijk in vitro worden toegediend en verstoort het geen biochemische testen voor eiwitten gemaakt door microglia / macrofagen die aanwezig zijn in volbloed.
De leidende theorieën van IVH-PHH omvatten de mechanische obstructie van de CSF-circulatie, de verstoring van trilharen langs de ependymale...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat ze geen belangenconflicten hebben.
JMS ontving financiering van NIH / NINDS R01 NS110793 en K12 (Neurosurgeon Research Career Development Program). BAM ontving financiering van NIH / NINDS K08 NS112580-01A1, University of Kentucky Neuroscience Research Priority Area Award en een Hydrocephalus Association Innovator Award.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 0.3 mL insulin syringe | BD Microfine + Insulin Syringe | 230-4533 | 0.3-0.5 mL spuiten werken |
| 1.5 mL microtube | USA Scientific | 1615-5500 | Lot No. K194642H -3 511 |
| 4.7T MRI | Agilent/Varian | 4.7T/33 cm | Agilent/Varian DirectDrive 4.7-T (200-MHz) MRI systeem |
| 6-0 monofilament suture | ETHICON | 667G | |
| 9.4T MRI | Bruker | BioSpec 94/20 | Gebruikt in dit protocol zonder de cryoprobe |
| Analytische balans | CCURIS Instruments | W3200-320 | |
| Kunstmatige CSF (aCSF) | Tocris Bioscience | 3525 | Batch No: 72A |
| Betadine | Purdue Products L.P. | 301005-00 | NDC 67618-150-09 |
| Carprofen (injecteerbaar) | Zoetis Inc. | PI 4019448 | Rimadyl |
| Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | |
| Verwarmingskussen | Sunbeam | E12107-819 | UL 612A, Z-1228-001 |
| Hemoglobine | MP Biomedicals | 100714 | LOT NO. SR02321 |
| Isofluraan | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | |
| Isofluraan verdamper | VETEQUIP | 911103 | |
| Licht voor stereotactisch instrument | Dolan-Jenner industries | Fiber-Lite MI-150 | |
| Micro-injectie spuitpomp | World Precision Instruments | MICRO21 | Serieel 184034 T08K |
| MRI software | Bruker BioSpin | Paravision 360 3.2 | |
| Zuurstof | Airgas Healthcare | UN1072 | LOT NUMBER S1432080XA02 |
| Sprague Dawley ratten | Charles River Laboratories | Stamcode: 001 | |
| Stereotactisch instrument | KOPF Instruments | Model 900LS Lazy Susan | |
| Steriele wattenstaafjes | Fischerbrand | 23-400-118 | |
| Chirurgisch mesje | covetrus | #10 | |
| Topisch drievoudig antibioticum | Triple Antibiotic Ointment | NDC 51672-2120-1 | |
| Ventricle volume kwantificeringssoftware | ITK-SNAP | ITK-SNAP 4.0.0 beta |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen