tensorială

  • abstract
  • Introducere:
  • rezultatele:
  • discuţie:
  • metode:
  • Principalul
  • Rezultatul
  • Creșterea generală
  • RMN
  • imunohistochimie
  • Compararea difuziunii și a măsurătorilor histologice
  • discuţie
  • metode
  • obiecte
  • Fixarea creierului
  • Imagistica și analiza
  • imunohistochimie
  • Evaluarea astrocitelor
  • Evaluarea mielinei
  • statistici
  • Declarația de sprijin financiar

abstract

Hipoxia cronică la rozătoare provoacă leziuni ale substanței albe (WM) similare cu cele la sugarii prematuri umani. Am folosit imagistica tensorială difuză (DTI) și imunohistochimia pentru a studia efectul hipoxiei asupra dihorului imatur la două momente de dezvoltare relevante pentru creierul prematur și termen.

rezultatele:

În imagistica ex vivo, coeficientul de difuzie aparent (ADC) a scăzut pe tot parcursul WM după 10 zile de hipoxie (hipoxie din ziua 10 postnatală (P10) până la P20 și ucis la P20 (hipoxie timpurie P20)), corespunzând astrocitozei crescute și mielinizării scăzute. Valorile difuziei s-au normalizat după 10 zile de normoxie (hipoxie de la P10 la P20 și ucise la P30 (hipoxie timpurie P30)), dar imunohistochimia a relevat astrocitoză și hipomielinizare semnificativă. În schimb, ADC și anizotropia au fost crescute după 10 zile de hipoxie într-un moment de dezvoltare ulterior (hipoxie de la P20 la P30 și ucise la P30 (hipoxie tardivă P30)), cu mai puțină astrocitoză și mielinizare mai pronunțată.

discuţie:

Modelele de schimbări în imagistică și histologie au variat în funcție de momentul de dezvoltare la care a apărut hipoxia. Normalizarea ratelor de difuzie nu a corespuns cu normalizarea histopatologiei de bază.

metode:

Dihorii au fost expuși la 10% hipoxie și s-au împărțit în trei grupe: hipoxia timpurie P20, hipoxia timpurie P30 și hipoxia târzie P30.

Principalul

Datorită numărului tot mai mare de sugari cu rate de natalitate foarte scăzute care suferă de tulburări motorii, cognitive și comportamentale, un model animal adecvat de leziuni cerebrale premature ar trebui să fie de mare valoare. Lucrările anterioare la rozătoare au arătat că hipoxia cronică produce ventriculomegalie, reduce volumele corticale și reduce dimensiunea neuronală (1, 2). Studiile histologice au arătat că hipoxia are un efect negativ asupra oligodendrocitelor și conexiunilor axonale în creierul rozătoarelor în curs de dezvoltare (3, 4). În acest studiu, folosim un dihor imatur pentru a ne extinde la aceste modele de rozătoare și a caracteriza efectul hipoxiei utilizând imagistica tensor difuză (DTI) asupra țesutului fix, urmată de histopatologie.

Spre deosebire de rozătoare, un dihor se naște lisencefalic și suferă o compoziție corticală în primele câteva săptămâni postnatale. Mielinizarea, plierea girală și dezvoltarea creierului anterior au loc postnatal, distingând dihorul de alte modele și permițând o perioadă unică de studiu sau intervenție. În plus, dezvoltarea microstructurală se dezvoltă într-un mod similar cu creierul uman, făcând dihorul un model potențial valoros de leziuni cerebrale la sugarii prematuri (5, 6). Dihorul poate fi studiat și în condiții de laborator. Dimensiunea sa relativ mică permite desfășurarea ușoară în senzorii standard de imagistică prin rezonanță magnetică (RMN) și este relativ ieftină în comparație cu animalele mai mari și mai complexe care necesită îngrijire intensivă.

Această lucrare caracterizează un model de leziuni cerebrale și modificări ale dezvoltării creierului la un dihor imatur din cauza hipoxiei cronice. Am căutat să folosim RMN cu DTI pentru a determina efectul hipoxiei la două perioade cheie de dezvoltare în maturarea creierului dihorului și pentru a examina corelațiile histopatologice ale parametrilor de difuzie. Ziua 10 postnatală (P10) la dihor este echivalentă cu un sugar la 25 de săptămâni însărcinată, în timp ce P20 este echivalent cu un termen uman (5). Am emis ipoteza că hipoxia cronică subletală ar provoca diverse tipare de leziuni ale substanței albe (WM) pe baza calendarului insultei hipoxice în raport cu stadiul de dezvoltare al creierului.

Rezultatul

Creșterea generală

Greutățile corpului și creierului de control și animalele experimentale au fost obținute în momentul sacrificării ( tabelul 1 ). Dihorii din grupul cu hipoxie inițială din grupul P20 au avut tendința de a avea greutăți inferioare ale corpului și creierului comparativ cu controalele potrivite pentru vârstă. În grupul inițial P30 cu hipoxie, animalele experimentale au avut tendința de a pierde în greutate comparativ cu controalele P30, dar nu s-a observat o tendință similară în ceea ce privește greutatea creierului. A existat o scădere a grupului P30 cu hipoxie întârziată (P

Imagini ponderate T2 ale creierului de dihor controlat și hipoxic. Secțiunile axiale la nivelul semiovalului mijlociu (superior) și mijlociu (inferior) cu zone reprezentative de interes sunt prezentate în secțiunile selectate ale WM. ( A, b ) Control P20; ( c, d ) hipoxie timpurie P20; ( e, f ) Control P30; ( g, h ) hipoxie timpurie P30; A ( eu, j ) hipoxie tardivă P30. AWM, masa albă frontală; CC, corp calos; IC, capsulă interioară; MWM, substanță albă medie; P20, ziua 20 postnatală; P30, ziua 30 postnatală; PWM, substanță albă din spate; WM, substanță albă.

Imagine la dimensiune completă

În ceea ce privește expunerea la hipoxie, dihorii din grupul inițial de hipoxie P20 au avut un coeficient de difuzie aparent redus (ADC; P

Rata de împrăștiere a substanței albe (WM) este afectată de momentul hipoxiei. A ) Modificări în ADM WM în grupurile de control și experimentale. b ) Modificări în WM RA în grupurile de control și experimentale. Barele și liniile reprezintă media și intervalele de încredere de 95% pentru fiecare zonă. WM deschis, frontal; eclozat, WM mediu; dungi verticale, spate WM; tablă de șah, capsulă interioară; rețea deschisă, corpus calos. * P ≤ 0, 05 comparativ cu controalele legate de vârstă. ADC, coeficient de difuzie aparent; P20, ziua 20 postnatală; P30, ziua 30 postnatală; RA, anizotropie relativă.

Imagine la dimensiune completă

Dihorii imaturi expuși la hipoxie de la P10 la P20, care au fost apoi menținuți într-un mediu normoxic timp de 10 zile (hipoxie timpurie P30), au fost similari cu martorii lor în funcție de vârstă. Nu au existat diferențe în ADC, RA, difuzie axială sau radială în nicio zonă. Diferențele specifice observate în grupul cu hipoxie P20 timpurie nu au persistat nici după 10 zile de normoxie.

Dihorii expuși la hipoxie la o vârstă mai târzie (hipoxia târzie P30) au arătat o natură diferită a anomaliilor difuze. Valorile ADC au fost mai mari comparativ cu controalele P30 în toate zonele centrului semi-valoric (P

Colorarea proteinei acidului fibrilar glial în ziua 20 postpartum (P20) crește după hipoxie. Vizualizările cu putere redusă și mare arată densitate crescută de astrocite (săgeți negre) în grupul P20 cu hipoxie timpurie. S, sulcus; V, cameră. Bară = 250 μm.

Imagine la dimensiune completă

Colorarea proteinei acidului fibrilar glial în ziua 30 postpartum (P30) variază în funcție de momentul hipoxiei. Colorarea astrocitelor este prezentă în secțiunile coronare ale animalelor martor, a crescut în hipoxia P30 timpurie și a scăzut în hipoxia P30 târzie. S, sulcus; V, cameră. Bară = 250 μm.

Imagine la dimensiune completă

Densitatea astrocitelor în control vs. creierele hipoxice. Deschideți, controlați; dungi orizontale, hipoxie timpurie P20; hipoxie precoce eclozată P30; zăbrele diagonale, hipoxie tardivă P30. Barele și liniile reprezintă mijloace ± SEM. * P

Compararea hărților parametrice ale anizotropiei și a colorării proteinei bazice mielinice (MBP) la P20. Hărți parametrice ale anizotropiei relative (RA) (stânga) comparativ cu colorarea MBP la energie scăzută (medie) și ridicată (dreapta) pe secțiunile coronale în creierul control versus creierele hipoxice. Zonele cu intensitate mai mare pe hărțile parametrice indică RA mai mare. P20, ziua 20 postnatală; V, cameră. Bară = 250 μm.

Imagine la dimensiune completă

Comparația hărților parametrice ale colorării anizotropiei și proteinei de bază mielină (MBP) la P30. Hărți parametrice ale anizotropiei relative (RA) (stânga) comparativ cu colorarea MBP la energie scăzută (medie) și ridicată (dreapta) pe secțiunile coronale în creierul de control versus creierele hipoxice. Zonele cu intensitate mai mare pe hărțile parametrice indică RA mai mare. P30, ziua 30 postnatală; V, cameră. Bară = 250 μm.

Imagine la dimensiune completă

Compararea difuziunii și a măsurătorilor histologice

La compararea valorilor absolute, nu am găsit o corelație între gradul de difuzie și histologie. Cu toate acestea, utilizând o comparație de grup, ADC a fost mai scăzută în creier, cu numărul GFAP peste nivelul de control gestațional comparativ cu creierele care au arătat numărul GFAP sub nivelurile de control anterioare (0,34 ± 0,01 vs. 0,39 ± 0,01, P = 0, 02), la mijloc (0, 30) ± 0, 01 vs. 0, 38 ± 0, 02, P