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Method Article
O método descreve inflamação sensibilizada hicóxico-isquêmica e lesão cerebral hiperoxica no furão P17 para modelar a interação complexa entre inflamação prolongada e lesão cerebral oxidativa experimentada em um número de bebês prematuros tardios.
Há uma necessidade contínua de modelos clinicamente relevantes de infecção perinatal e hipóxia-isquemia (EI), nos quais testar intervenções terapêuticas para bebês com as sequelas neurológicas da prematuridade. Furões são candidatos ideais para modelar o cérebro humano prematuro, como eles nascem lissencefálicos e desenvolver cérebros gironcfálicos pós-natal. Ao nascer, o desenvolvimento do cérebro de furão é semelhante a um feto humano de 13 semanas, com kits pós-natais (P) 17 considerados equivalentes a uma criança de 32 a 36 semanas de gestação. Descrevemos um modelo de lesão no furão P17, onde a administração de lipopolissacarídeos é seguida por isquemia cerebral bilateral, hipóxia e hiperoxia. Isso simula a interação complexa de inflamação prolongada, isquemia, hipóxia e estresse oxidativo experimentado em vários neonatos que desenvolvem lesão cerebral. Os animais feridos exibem uma série de gravidade da lesão bruta, com alterações morfológicas no cérebro, incluindo o estreitamento de vários giros corticais e sulci associados. Animais feridos também mostram desenvolvimento reflexo retardado, velocidade mais lenta e variável de locomoção em uma passarela automatizada, e diminuição da exploração em um campo aberto. Este modelo fornece uma plataforma para testar terapias putativas para lactentes com encefalopatia neonatal associada à inflamação e Hi, mecanismos de estudo de lesões que afetam o desenvolvimento cortical e investigar caminhos que fornecem resiliência animais não afetados.
Há uma necessidade contínua de grandes modelos animais que reflitam a fisiopatologia da prematuridade e da hipóxia-isquemia perinatal em que intervenções terapêuticas para bebês podem ser testadas. Em 2017, 9,93% dos 382.726 lactentes nascidos nos Estados Unidos nasceram prematuros e 84% desses bebês nasceram entre 32 e 36 semanas de gestação1. Em prematuros, a exposição perinnatal à infecção ou inflamação é comum, onde a ativação imune materna devido a patógenos virais ou bacterianos pode iniciar o trabalho prematuro. Postnatalmente, os bebês prematuros estão em alto risco de sepse precoce ou de início tardio2. Os bebês prematuros também freqüentemente experimentam períodos de hipóxia, hipotensão e hiperoxia devido ao seu sistema cardiorrespiratório imaturo, tensão elevada de oxigênio na atmosfera em relação aos experimentados no útero e exposições iagênicas. Além disso, em bebês prematuros, as defesas antioxidantes são imaturas3 e os fatores pró-apoptotice são naturalmente upregulated4. Estresse oxidativo e morte celular levam à ativação do sistema imunológico e neuroinflamação. Estes fatores combinados são pensados para contribuir para a vulnerabilidade do desenvolvimento e fisiofiária do cérebro, e resultar ou exacerbar a encefalopatia associada com maus resultados de desenvolvimento em bebês prematuros5,6,7.
Devido às semelhanças físicas e de desenvolvimento que o cérebro furão compartilha com o cérebro humano, o furão é uma espécie atraente para modelar lesão cerebral8,9,10,11,12. Furões também são candidatos ideais para modelar o cérebro humano prematuro, como eles nascem lissencefálicos e desenvolver cérebros gironcfálicos pós-natal, que fornece uma janela para expor o cérebro em desenvolvimento para insultos que imitam aqueles experimentados por bebês nascidos prematuros. Ao nascer, o desenvolvimento do cérebro de furão é semelhante a um feto humano de 13 semanas, com kits pós-parto (P) 17 considerados equivalentes a uma criança de 32 a 36 semanas de gestação13.
Nosso grupo publicou recentemente um modelo de lesão cerebral extremamente prematuro (<28 semanas) no furão P10, combinando sensibilização inflamatória com lipopolissacarídeos de Escherichia coli (LPS) com posterior exposição à hipóxia e hiperoxia12. No protocolo a seguir, descrevemos agora um modelo prematuro tardio no furão P17, onde a sensibilização do LPS é seguida por isquemia cerebral bilateral, hipóxia e hiperoxia. Isso resulta em lesão mais grave em um subconjunto de animais, e mais estreitamente modela a interação complexa de inflamação prolongada, isquemia, hipóxia e estresse oxidativo experimentado em uma série de bebês prematuros que desenvolvem lesão cerebral.
Os procedimentos foram realizados de acordo com o Guia nih para o cuidado e uso de animais de laboratório e como parte de um protocolo aprovado pela Universidade de Washington Institutional Animal Care and Use Committee.
1. Administração de preparação e LPS
Nota: Consulte a Figura 1 para uma linha do tempo dos procedimentos.
2. Anestesia
3. Preparação cirúrgica
4. Ligadura bilateral da artéria carótida
5. Hipóxia Sequencial, Hiperoxia e Hipóxia
6. Reversão da Ligadura da Artéria Carotida Direita
7. Recuperação e Gestão da Temperatura
8. Teste de reflexo
9. Teste de passarela
10. Testes de Campo Aberto (P42)
11. Perfusão de fixação
12. Ex Vivo Medição do cérebro
13. Pontuação de Lesão Bruta
14. Análise de dados
Dos 34 (n = 18 machos, n = 16 fêmeas) animais de seis ninhadas expostas ao insulto, oito animais (24%; n = 4 machos, n = 4 fêmeas) no grupo lesionado morreram durante o segundo período de hipóxia (n = 5), durante o manejo da temperatura (n = 2), ou durante a noite após o insulto (n = 1). No grupo ferido, nove dos 26 sobreviventes (35%) teve ferimento bruto visível. Cinco animais (n = 5 machos) tiveram lesão moderada, e quatro animais (n = 2 machos, n = 2 fêmeas) tiveram lesão grave, definida como escores de pato...
Devido às semelhanças físicas e de desenvolvimento compartilhadas entre o cérebro furão e o cérebro humano, o furão está sendo cada vez mais usado para modelar lesões cerebrais adultas e de desenvolvimento. 8,9,10,11,12. No entanto, a pesquisa até o momento sugere que o cérebro furão é resistente à lesão inicial, bem como altamente plástico, co...
Os autores não têm nada a divulgar.
O desenvolvimento do modelo foi financiado pela Fundação Bill e Melinda Gates, bem como pela concessão do NIH 5R21NS093154-02 (NICHD).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
80% Oxygen | Praxair | ||
9% Oxygen | Praxair | ||
Absorbent benchtop protector | Kimtech | 7546 | |
Automated catwalk | Noldus | ||
Betadine surgical scrub | |||
Bupivacaine | Patterson Veterinary | 07-888-9382 | |
Buprenorphine | |||
Calipers | SRA Measurement Products | ME-CAL-FP-200 | 200 mm range, 0.01 mm resolution |
Cotton Gauze Sponge | Fisher Scientific | 22028556 | |
Curved fine hemostat | Roboz | RS-7101 | |
Curved forceps | World Precision Instruments | 501215 | |
Curved suture-tying hemostat | Roboz | RS-7111 | |
Ethovision tracking software | Noldus | ||
Eye Lubricant | Rugby | NDC 0536-1970-72 | |
Ferrets (Mustela putorius furo) | Marshall Biosciences | Outbred (no specific strain) | |
Formalin | Fisher Scientific | SF100-4 | 10% (Phosphate Buffer/Certified) |
Hair Clippers | Conair | GMT175N | |
Insulin Syringes | BD | 329461 | 0.3 cc 3 mm 31 G |
Isoflurane | Piramal | 66794-017-25 | |
Lidocaine | Patterson Veterinary | 07-808-8202 | |
LPS | List Biological | LPS Ultrapure #423 | |
Oxygen sensor | BW Gas Alert | GAXT-X-DL-2 | |
Pentobarbital | |||
Plastic chamber | Tellfresh | 1960 | 10 L; 373 x 270 x 135 mm3 |
Saline Solution, 0.9% | Hospira | RL-4492 | |
Scalpel blade | Integra Miltex | 297 | |
Scalpel handle | World Precision Instruments | 500236 | #3, 13 cm |
Sterile suture | Fine Science Tools | 18020-50 | Braided Silk, 5/0 |
Surgical clip applicator | Fine Science Tools | 12020-09 | |
Surgical clip remover | Fine Science Tools | 12023-00 | |
Surgical drapes | Medline Unidrape | VET3000 | |
Surgical gloves | Ansell Perry Inc | 5785004 | |
Surigical clips | Fine Science Tools | 12022-09 | |
Thermometer (rectal) | YSI | Precision 4000A | |
Thermometer (water) | Fisher Scientific | 14-648-26 | |
Umbilical tape | Grafco | 3031 | Sterile |
Water bath | Thermo Scientific | TSCOL19 | 19 L |
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