Prematüre Modelleme Ensefalopati Sıçanlarda İçi amniyotik Lipopolisakkarid ile Prenatal Hipoksi-iskemi kullanma
Summary
Encephalopathy of prematurity encompasses the central nervous system abnormalities associated with injury from preterm birth. This report describes a clinically relevant rat model of in utero transient systemic hypoxia-ischemia and intra-amniotic lipopolysaccharide administration (LPS) that mimics chorioamnionitis, and the related impact of infectious stimuli and placental underperfusion on CNS development.
Abstract
Prematüre Ensefalopati (EOP) en ileri öteleme hedefleri belirleyin. Erken doğum ile ilişkili anormallikleri merkezi sinir sistemini (MSS) kapsayan bir terimdir ve erken doğum ile ilişkili beyin hasarı için yeni tedavi stratejileri ortaya çıkarmak, ÇOP'un preklinik modelleri benzer mekanizmalar içermelidir Prenatal küresel yaralanma insanlarda görülen ve anne-plasental-fetal sistemin birden fazla bileşen içerir. İdeal olarak, modeller, olgun hayvan fonksiyonel açıklarının benzer spektrumunu üretmek ve patofizyoloji birden yönlerini özetlemek gerekir. Erken erken doğum patojen kaynaklı iltihap ile bağlantılı insan plasental perfüzyon sistemik bozuklukları, plasental underperfusion ve / veya koryoamniyonit taklit etmek için, içi amniyotik lipopolisakarit (LPS) ile bir araya prenatal geçici sistemik hipoksi, iskemi (TSHI) içindeki bir model geliştirmiştir. Hamile Sprague Dawley sıçanlarda, TSHI uterin arter tıkanıklığı o yoluylan embriyonik gün 18 (E18) fetusta MSS hasarı artan ilişkili bir kademeli plasental underperfusion kusur neden olur. Intra-amniyotik LPS enjeksiyonu ile kombine edildiğinde, plasental inflamasyon artar ve MSS hasar ilişkili beyaz cevher, yürüme ve manyetik rezonans görüntüleme bulguları ile karmaşıklaşır. Prenatal TSHI ve TSHI + LPS prenatal hakaret nöronlar, oligodendrositler ve akson, Plaka yapısı kaybı ve son derece doğan çocuklarda gözlenen taklit yetişkin hayvanlarda fonksiyonel açıklarının kaybına neden intrauterin hakaret recapitulating içeren bir ÇOP'un modeli kriterlerine çeşitli karşılamak erken. Ayrıca, bu model farklı yaralanma türlerine neden olduğu inflamasyonun diseksiyon sağlar.
Introduction
37 hafta tahmini gebelik yaşı 1 önce Amerika Birleşik Devletleri'nde doğan bebeklerin% 12'nin üzerinde olan, prematürite perinatal beyin hasarı (PBI) kalıcı sakatlık önemli bir nedenidir. PBI prematürite, prematüre olarak da adlandırılır ensefalopati (EOP), tüm merkezi sinir sistemi (CNS) etkilemektedir. MSS yaralanması genellikle in utero başlar ve koriyoamniyonit ve hipoksi ve sepsis gibi doğum sonrası komplikasyonlar da dahil olmak üzere doğum öncesi süreçler tarafından şiddetlenir. Sistemik hakaret gelen PBI nöro-gelişimsel sürecini değiştirir ve duygusal regülasyonu, bellek ve yürütücü işlev 1,2 etkileyen serebral palsi, epilepsi, bilişsel gecikme ve çok sayıda nöropsikiyatrik bozukluklara yol açar. Çok ilerleme kaydedilmiş olmasına rağmen, sınırlı bir anlayış erken doğumdan itibaren MSS yaralanma hücresel ve moleküler sonuçları preterm doğan çocuklarda nörolojik sekel çokluk çevirmek nasıl kalır. Bilgi hind bu eksikliğiGerçek zamanlı MSS yaralanma şiddetinin tanı ve gelişmekte olan müdahalelerin haberdar dozaj ers. Ayrıca, bu savunmasız hasta popülasyonu için yaşa uygun tedavi stratejileri zor kalır.
Rahim içi iltihabı, aşırı prematüre çok yaygın olan ve 3 karmaşık bir fetal-maternal-plasental inflamatuar dizisini içerir. Intrauterin enfeksiyon genellikle subklinik olduğunu. Akut inflamasyon veya histolojik koryoamniyonit ile uyumlu Belirli plasental bulgular, fetal enflamatuar yanıtın önemli belirleyicileri ve erken doğum 3-5 ile ilişkili beyin hasarı ile tesadüf. Nitekim, fetal inflamatuvar yanıt erken doğumdan itibaren uzun vadeli sonuçları için farklı klinik etkileri vardır. Gebelik yaşı (SGA) ya da kim enfeksiyon deneyim için küçük bebekler nörolojik defisit 3,4 ile son derece açıktır. Koryoamniyonit tipik patolojik tanı takip erken doğum olduğunu <sup> 6,7 ve histolojik inceleme çok erken 4 doğan bebeklerin gelen plasenta% 70 iltihabın belirtileri ortaya koymaktadır. Dahası, korioamnionit iki yıl 8'de bilişsel bozukluğu ile ilişkilidir. Son derece erken doğan bebeklerin plasentada maternal vasküler underperfusion kanıtı da çocukluk 9 serebral palsi ile ilişkilidir. Korioamnionit ve plasental perfüzyon defektlerinin sinerjik etkisi de yaş 10,11 iki yıl bu hasta popülasyonunda anormal nörolojik sonuçların oldukça yüksek risk gösterilmiştir.
Patojen kaynaklı inflamasyon ile ilişkili insan sistemik plasental perfüzyon defektleri ve koryoamniyonit taklit etmek, sıçanlarda içi amniyotik lipopolisakarit (LPS) ile kombine prenatal geçici sistemik hipoksi-iskemi (TSHI) bir model geliştirdi. Amacımız, intrauterin iltihabı dahil yalnız sıçanlarda 12-16 TSHI bizim modeli adapte olduerken doğum ile ilgili CNS yaralanma preklinik modelleme kolaylaştırmak için. TSHI başına oligodendroglial soyu hücreleri, kortikal nöronlar kalıcı zarar ortaya koymuştur, prenatal beyin hasarı 16 ile uyumlu bir yaralanma kademeli kalıp giden aşamalı iskemik aralıklı, hücre ölümü artışı ve pro-enflamatuar sitokin seviyelerinin yüksek. Onlar 17-19 yaş olarak bu modelin iskemik bileşenlerine değişiklikler de sıçanlarda hafıza kodlama, kısa ve uzun süreli hafıza ve hafif kas-iskelet değişiklikler eksiklikler göstermiştir. Gerçekten de, daha önce TSHI + LPS kombinasyonu oligodendrosit ve nöronal kaybın, aksonal yaralanma, enflamasyon ve fonksiyonel hücre anormallikleri dahil olmak üzere, 20 EOP patofizyolojik işaretlerinden, tekrarlar olduğunu göstermiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Prematüre Ensefalopati nedeniyle yaralanma mekanizmaları örtüşen etiyolojiler, nörogelişimsel zamanla, insan beyin ağ oluşumu karışıklık, karmaşık etkileşim hayvanlarda modellenmesi zordur ve MSS farklı fenotipleri insan erken doğmuş bebeklerde tezahür hakaretler. EOP hücre tipine özel güvenlik ile ilişkilidir (örneğin, olgunlaşmamış oligodendrositler) 21, hem de çok çeşitli gelişimsel olarak düzenlenmiş yolları (örneğin, Plaka yapısı, membran taşıy?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Dan Firl, Chris Corbett ve Jesse Denson, doktora müteşekkiriz. Harçlar SR NIH NINDS R01 NS060765 tarafından sağlandı, LJ için P30 COBRE Pilot Programı ve New Mexico Üniversitesi'nde LJ için Çocuk Sağlığı İmza Programı.
Materials
| Saline Solution, 0.9% | Sigma | S8776 | |
| LPS 011B4 | Sigma | L2630 | |
| Evan's Blue Dye | Sigma | E2129 | |
| Surgical gloves | Biogel | 40870 | |
| OR Towels | Cardinal Health | 287000-008 | Sterile |
| PDI Alcohol Prep Pads | Fisherbrand | 06-669-62 | |
| Mini Arco Rechargeable Clippers | Kent Scientific Corp. | CL8787 | |
| Betadine surgical scrub | Purdue Products L.P. | 67618-151-17 | |
| Eye Lubricant | Refresh Lacri Lube | 00023-0312 | |
| Blunt Forceps | Roboz | RS-8100 | |
| Scissors | Roboz | RS-6808 | |
| Surgical Scissors | Roboz | RS-5880 | |
| Surgical Scissors | F.S.T. | 14002-16 | |
| Syringe | BD | 309628 | 1 ml |
| Needle | BD | 305122 | 25G 5/8 |
| Needle | BD | 305128 | 30G 1 |
| Cotton-tipped Applicators | Fisherbrand | 23-400-114 | Small, 6 inch sterile |
| Cotton Gauze Sponge | Fisherbrand | 22-362-178 | |
| Needle Holders | Kent Scientific Corp. | INS600109 | 12.5 CM STR |
| Vessel Clips | Kent Scientific Corp. | INS600120 | 30G Pressure |
| 3-0 Perma Hand Silk Sutures | Ethicon | 1684G | Black braided, 3-0 (2 metric), 18", non-absorbable, PS-1 24mm needle, 3/8 circle |
| Insulin Syringes | BD | 328438 | 0.3cc 3mm 31G |
| Pentobarbital | |||
| Buprenorphine | |||
| Bupivacaine | |||
| Isoflurane | |||
| Lithium Carbonate | Acros Chemicals | 554-13-2 | |
| Superfrost Plus Microscope Slides | VWR | 48311-703 | |
| Hematoxylin | Leica | 3801521 | Surgipath Gill II Hematoxylin |
| Eosin | Leica | 3801601 | Surgipath Eosin |
| Xylenes | Fisherbrand | X3S-4 | Histological Grade |
| Permount | Fisherbrand | SP15-100 | |
| Coverglass | Fisherbrand | 12-548-5P | Fisher Finest Premium Coverglass |
References
- Blencowe, H., et al. Preterm birth associated neurodevelopmental impairment estimates at regional and global levels for 2010. Pediatr Res. 74, 17-34 (2013).
- Mwaniki, M. K., Atieno, M., Lawn, J. E., Newton, C. R. Long term neurodevelopmental outcomes after intrauterine and neonatal insults a systematic review. Lancet. 379, 445-452 (2012).
- Dammann, O., Leviton, A. Intermittent or sustained systemic inflammation and the preterm brain. Pediatr Res. 75, 376-380 (2014).
- Leviton, A., et al. Microbiologic and histologic characteristics of the extremely preterm infant’s placenta predict white matter damage and later cerebral palsy. the ELGAN study Pediatr Res. 67, 95-101 (2010).
- Redline, R. W. Inflammatory responses in the placenta and umbilical cord. Semin Fetal Neonatal Med. 11, 296-301 (2006).
- Lee, J., et al. Chronic chorioamnionitis is the most common placental lesion in late preterm birth. Placenta. 34, 681-689 (2013).
- Lee, S. M., et al. Acute histologic chorioamnionitis is a risk factor for adverse neonatal outcome in late preterm birth after preterm premature rupture of membranes. PloS one. 8, e79941 (2013).
- Pappas, A., et al. Chorioamnionitis and early childhood outcomes among extremely low gestational age neonates. JAMA Peds. 168, 137-147 (2014).
- Gaillard, R., Arends, L. R., Steegers, E. A., Hofman, A., Jaddoe, V. W. Second and third trimester placental hemodynamics and the risks of pregnancy complications the Generation R Study. Am J Epidemiol. 177, 743-754 (2013).
- Trivedi, S., et al. Fetal placental inflammation but not adrenal activation is associated with extreme preterm delivery. Am J Obstet Gynecol. 206, 236 (2012).
- Yanowitz, T. D., et al. Hemodynamic disturbances in premature infants born after chorioamnionitis association with cord blood cytokine concentrations. Pediatr Res. 51, 310-316 (2002).
- Jantzie, L. L., Corbett, C. J., Firl, D. J., Robinson, S. Postnatal Erythropoietin Mitigates Impaired Cerebral Cortical Development Following Subplate Loss from Prenatal Hypoxia Ischemia. Cereb Cortex. , (2014).
- Jantzie, L. L., et al. Erythropoietin attenuates loss of potassium chloride co transporters following prenatal brain injury. Mol Cell Neurosci. 61, 152-162 (2014).
- Jantzie, L. L., Miller, R. H., Robinson, S. Erythropoietin signaling promotes oligodendrocyte development following prenatal systemic hypoxic ischemic brain injury. Pediatric Res. 74, 658-667 (2013).
- Mazur, M., Miller, R. H., Robinson, S. Postnatal erythropoietin treatment mitigates neural cell loss after systemic prenatal hypoxic ischemic injury. J Neurosurg Peds. 6, 206-221 (2010).
- Robinson, S., et al. Developmental changes induced by graded prenatal systemic hypoxic ischemic insults in rats. Neurobiol Dis. 18, 568-581 (2005).
- Delcour, M., et al. Neuroanatomical sensorimotor and cognitive deficits in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia. Brain Pathol. 22, 1-16 (2012).
- Delcour, M., et al. Impact of prenatal ischemia on behavior cognitive abilities and neuroanatomy in adult rats with white matter damage. Behav Brain Res. 232, 233-244 (2012).
- Delcour, M., et al. Mild musculoskeletal and locomotor alterations in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia. Intl J Devel Neurosci. 29, 593-607 (2011).
- Jantzie, L. L., et al. Complex pattern of interaction between in utero hypoxia ischemia and intra amniotic inflammation disrupts brain development and motor function. J Neuroinflam. 11, 131 (2014).
- Back, S., et al. Selective vulnerability of late oligodendrocyte progenitors to hypoxia ischemia. J Neurosci. 22, 455-463 (2002).
- Jantzie, L. L., et al. Developmental Expression of N Methyl d Aspartate (NMDA) Receptor Subunits in Human White and Gray Matter Potential Mechanism of Increased Vulnerability in the Immature Brain. Cereb Cortex. 25, 482-495 (2015).
- Jantzie, L. L., Robinson, S. Preclinical Models of Encephalopathy of Prematurity. Devel Neurosci. , (2015).
- Workman, A. D., Charvet, C. J., Clancy, B., Darlington, R. B., Finlay, B. L. Modeling transformations of neurodevelopmental sequences across mammalian species. J Neurosci. 33, 7368-7383 (2013).
- Herlenius, E., Lagercrantz, H. Development of neurotransmitter systems during critical periods. Exper Neurol. 190, S8-S21 (2004).
- Kelsom, C., Lu, W. Development and specification of GABAergic cortical interneurons. Cell Biosci. 3, 19 (2013).
- Kinney, H., Back, S. Human oligodendroglial development Relationship to periventricualr leukomalacia. Semin Pediatr Neuro. 5, 180-189 (1998).
- Robinson, S., Li, Q., DeChant, A., Cohen, M. Neonatal loss of gamma amino butyric acid pathway expression after human perinatal brain injury. J Neurosurg Peds. 104, 396-408 (2006).
- Xu, G., et al. Late development of the GABAergic system in the human cerebral cortex and white matter. J Neuropathol Exp Neurol. 70, 841-858 (2011).
- Segovia, K. N., et al. Arrested oligodendrocyte lineage maturation in chronic perinatal white matter injury. Ann Neurol. 63, 520-530 (2008).
- Robinson, S., Li, Q., Dechant, A., Cohen, M. L. Neonatal loss of gamma aminobutyric acid pathway expression after human perinatal brain injury. J Neurosurg. 104, 396-408 (2006).
- Boksa, P. Effects of prenatal infection on brain development and behavior a review of findings from animal models. Brain Behav Immun. 24, 881-897 (2010).
- Burd, I., Brown, A., Gonzalez, J. M., Chai, J., Elovitz, M. A. A mouse model of term chorioamnionitis unraveling causes of adverse neurological outcomes. Repro Sci. 18, 900-907 (2011).
- Bergeron, J. D., et al. White matter injury and autistic like behavior predominantly affecting male rat offspring exposed to group B streptococcal maternal inflammation. Devel Neurosci. 35, 504-515 (2013).
- Uchida, K., et al. Effects of Ureaplasma parvum lipoprotein multiple banded antigen on pregnancy outcome in mice. J Reprod Immunol. 100, 118-127 .
