Представлена модель внутрижелудочкового кровоизлияния новорожденных с использованием крысиных детенышей, имитирующая патологию, наблюдаемую у человека.
Неонатальное внутрижелудочковое кровоизлияние (IVH) является распространенным последствием преждевременных родов и приводит к черепно-мозговой травме, постгеморрагической гидроцефалии (PHH) и пожизненному неврологическому дефициту. В то время как PHH можно лечить с помощью временных и постоянных процедур отвода спинномозговой жидкости (CSF) (желудочковый резервуар и вентрикулоперитонеальный шунт, соответственно), нет фармакологических стратегий для профилактики или лечения IVH-индуцированной черепно-мозговой травмы и гидроцефалии. Животные модели необходимы для лучшего понимания патофизиологии IVH и тестирования фармакологических методов лечения. В то время как существуют модели неонатального IVH, те, которые надежно приводят к гидроцефалии, часто ограничены необходимостью инъекций большого объема, что может усложнить моделирование патологии или внести вариабельность в наблюдаемый клинический фенотип.
Недавние клинические исследования показали, что гемоглобин и ферритин вызывают увеличение желудочков после IVH. Здесь мы разрабатываем простую животную модель, которая имитирует клинический фенотип PHH, используя внутрижелудочковые инъекции продукта распада крови гемоглобина. В дополнение к надежному индуцированию увеличения желудочков и гидроцефалии, эта модель приводит к повреждению белого вещества, воспалению и инфильтрации иммунных клеток в перивентрикулярных и белых областях. В этой статье описывается этот клинически значимый, простой метод моделирования IVH-PHH у неонатальных крыс с использованием внутрижелудочковой инъекции и представлены методы количественной оценки размера желудочка после инъекции.
Неонатальный IVH происходит из зародышевого матрикса, места быстрого деления клеток, которое примыкает к боковым желудочкам развивающегося мозга. Эта высокососудистая структура уязвима к гемодинамической нестабильности, связанной с преждевременными родами. Кровь высвобождается в боковые желудочки при кровоизлиянии в зародышевый матрикс (GMH)-IVH при разрыве хрупких кровеносных сосудов внутри зародышевого матрикса. В случае IVH IV степени перивентрикулярный геморрагический инфаркт также может способствовать высвобождению продуктов крови в головном мозге. 1 Комбинация GMH-IVH может вызвать PHH, особенно после полноценного кровоизлияния (степени III и IV)1. PHH можно лечить с помощью размещения вентрикулоперитонеального шунта, но размещение шунта не обращает вспять черепно-мозговую травму, которая может возникнуть от IVH. Хотя современная неонатальная интенсивная терапия снизила показатели IVH2, 3, нет никаких конкретных методов лечения черепно-мозговой травмы или гидроцефалии, вызванной IVH после того, как это произошло. Существенным ограничением в разработке профилактических методов лечения травм головного мозга, вызванных IVH, и PHH является неполное понимание патофизиологии IVH.
Недавно было показано, что ранние уровни ликвора ключевого продукта распада крови гемоглобина связаны с более поздним развитием ПГ у новорожденных с высокосортным IVH4. Кроме того, уровни ликвора белков пути обработки железа — гемоглобина, ферритина и билирубина — связаны с размером желудочков в неонатальном IVH. Это также было показано в многоцентровой когорте младенцев с недоношенным PHH, где более высокие уровни ферритина в желудочковом ликворе были связаны с большим размером желудочка5.
В этом исследовании мы разработали клинически значимую модель ivH-индуцированной черепно-мозговой травмы и гидроцефалии с использованием инъекции гемоглобина в желудочки головного мозга, которая позволяет количественно оценить черепно-мозговую травму и PHH и протестировать новые терапевтические стратегии (рисунок 1)6, 7. Эта модель IVH использует детенышей неонатальных крыс, которые помещаются под общую анестезию на время процедуры. Разрез средней линии делается на коже головы, а координаты, полученные из ориентиров черепа — брегма или лямбда — используются для нацеливания на боковые желудочки для инъекции. Медленная инъекция с использованием инфузионного насоса доставляет гемоглобин в желудочек. Этот протокол прост в использовании, универсален и может моделировать различные компоненты IVH, которые приводят к PHH.
Эта модель IVH с использованием инъекций гемоглобина позволяет изучать патологию IVH, специфически опосредованную гемоглобином. Для дополнительных исследований гемоглобин также может быть легко доставлен in vitro и не мешает биохимическим анализам белков, полученных микроглией / макр…
The authors have nothing to disclose.
JMS получила финансирование от NIH/NINDS R01 NS110793 и K12 (Neurosurgion Research Career Development Program). BAM получил финансирование от NIH / NINDS K08 NS112580-01A1, University of Kentucky Neuroscience Research Priority Area Award и Hydrocephalus Association Innovator Award.
0.3 mL insulin syringe | BD Microfine + Insulin Syringe | 230-4533 | 0.3-0.5 mL synringes will work |
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 system |
6-0 monofilament suture | ETHICON | 667G | |
9.4T MRI | Bruker | BioSpec 94/20 | Used in this protocol without the cryoprobe |
Analytical balance | CCURIS Instruments | W3200-320 | |
Artificial CSF (aCSF) | Tocris Bioscience | 3525 | Batch No: 72A |
Betadine | Purdue Products L.P. | 301005-00 | NDC 67618-150-09 |
Carprofen (injectable) | Zoetis Inc. | PI 4019448 | Rimadyl |
Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | |
Heating pad | Sunbeam | E12107-819 | UL 612A, Z-1228-001 |
Hemoglobin | MP Biomedicals | 100714 | LOT NO. SR02321 |
Isoflurane | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | |
Isoflurane vaporizer | VETEQUIP | 911103 | |
Light for stereotactic insturment | Dolan-Jenner industries | Fiber-Lite MI-150 | |
Microinjection syringe pump | World Precision Instruments | MICRO21 | Serial 184034 T08K |
MRI software | Bruker BioSpin | Paravision 360 3.2 | |
Oxygen | Airgas Healthcare | UN1072 | LOT NUMBER S1432080XA02 |
Sprague Dawley rats | Charles River Laboratories | Strain code: 001 | |
Stereotactic instrument | KOPF Instuments | Model 900LS Lazy Susan | |
Sterile cotton tipped applicator | Fischerbrand | 23-400-118 | |
Surgical blade | covetrus | #10 | |
Topical triple antibiotic | Triple Antibiotic Ointment | NDC 51672-2120-1 | |
Ventricle volume quantification software | ITK-SNAP | ITK-SNAP 4.0.0 beta |