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Systemic inflammation in early neonatal mice induces transient and lasting neurodegenerative effects.

Journal of neuroinflammation (2015-05-01)
Filipa L Cardoso, Jasmin Herz, Adelaide Fernandes, João Rocha, Bruno Sepodes, Maria A Brito, Dorian B McGavern, Dora Brites
RESUMEN

The inflammatory mediator lipopolysaccharide (LPS) has been shown to induce acute gliosis in neonatal mice. However, the progressive effects on the murine neurodevelopmental program over the week that follows systemic inflammation are not known. Thus, we investigated the effects of repeated LPS administration in the first postnatal week in mice, a condition mimicking sepsis in late preterm infants, on the developing central nervous system (CNS). Systemic inflammation was induced by daily intraperitoneal administration (i.p.) of LPS (6 mg/kg) in newborn mice from postnatal day (PND) 4 to PND6. The effects on neurodevelopment were examined by staining the white matter and neurons with Luxol Fast Blue and Cresyl Violet, respectively. The inflammatory response was assessed by quantifying the expression/activity of matrix metalloproteinases (MMP), toll-like receptor (TLR)-4, high mobility group box (HMGB)-1, and autotaxin (ATX). In addition, B6 CX3CR1(gfp/+) mice combined with cryo-immunofluorescence were used to determine the acute, delayed, and lasting effects on myelination, microglia, and astrocytes. LPS administration led to acute body and brain weight loss as well as overt structural changes in the brain such as cerebellar hypoplasia, neuronal loss/shrinkage, and delayed myelination. The impaired myelination was associated with alterations in the proliferation and differentiation of NG2 progenitor cells early after LPS administration, rather than with excessive phagocytosis by CNS myeloid cells. In addition to disruptions in brain architecture, a robust inflammatory response to LPS was observed. Quantification of inflammatory biomarkers revealed decreased expression of ATX with concurrent increases in HMGB1, TLR-4, and MMP-9 expression levels. Acute astrogliosis (GFAP(+) cells) in the brain parenchyma and at the microvasculature interface together with parenchymal microgliosis (CX3CR1(+) cells) were also observed. These changes preceded the migration/proliferation of CX3CR1(+) cells around the vessels at later time points and the subsequent loss of GFAP(+) astrocytes. Collectively, our study has uncovered a complex innate inflammatory reaction and associated structural changes in the brains of neonatal mice challenged peripherally with LPS. These findings may explain some of the neurobehavioral abnormalities that develop following neonatal sepsis.

MATERIALES
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Sigma-Aldrich
Agua, Nuclease-Free Water, for Molecular Biology
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Anti-β-actina monoclonal antibody produced in mouse, clone AC-15, ascites fluid
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Agua, for embryo transfer, sterile-filtered, BioXtra, suitable for mouse embryo cell culture
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Agua, for molecular biology, sterile filtered
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Agua, BioPerformance Certified
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Anticuerpo anti-proteoglucano sulfato de condroitina NG2, Chemicon®, from rabbit
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Ácido acético, natural, ≥99.5%, FG
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5α-Androstan-17β-ol-3-one, ≥97.5%
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Alcohol etílico puro, 190 proof, ACS spectrophotometric grade, 95.0%
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Anticuerpo antiproteína básica de mielina, a.a. 82-87, culture supernatant, clone 12, Chemicon®
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Alcohol etílico puro, 200 proof, anhydrous, ≥99.5%
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Agua, for cell biology, sterile ultrafiltered
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Anticuerpo anti-PECAM-1, clon 2H8, sin azida, clone 2H8, Chemicon®, from hamster(Armenian)
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Ácido acético, ≥99.7%
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Ácido acético, JIS special grade, ≥99.7%
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Water, deuterium-depleted, ≤1 ppm (Deuterium oxide)
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Agua, PCR Reagent
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Supelco
Ethanol solution, 10 % (v/v) in H2O, analytical standard
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Ácido acético, SAJ first grade, ≥99.0%
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Etanol, ≥99.5%, suitable for HPLC
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Ácido acético solution, 1 M, 1 N
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Etanol, JIS special grade, 94.8-95.8%
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Etanol, ≥99.5%
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Agua, endotoxin, free
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Alcohol etílico puro, 190 proof, meets USP testing specifications
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Etanol, ≥99.5%, suitable for absorption spectrum analysis
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