Clinical, Gross Morphological and Neurochemical Follow-Up in Normal, Hydrocephalic and Hydrocephalic-Shunted Rats

Abstract

The optimal time for treating congenital hydrocephalus is still unknown. The following study tries to answer this question by shunting hydrocephalic rats around the 10th day of life when the brain development corresponds to that of humans at birth.

The animals were allocated to 4 groups: normal, hydrocephalic, normal sham-operated and hydrocephalic-shunted rats (groups 1-4).

Body weight and neurological development was tested every 2nd-3rd day. X-rays of the skull were performed in groups 2, 3 and 4 at 10 days and in all at 20 days. In groups 2 and 4 0.1 ml lohexolum was instilled into the lateral ventricle at 10 days and in all at 20 days. X-rays were used to calculate the volume of the neurocranium and to identify ventriculomegaly and its grade (1-3). The x-rays and shunting were performed under general anesthesia, the latter using Kausch's technique. At 20 days of age the animals were sacrificed, the homogenized brain tissue was used to measure Protein, DNA, CAD and CNP by photometry, fluorometry and enzymatically.

Time-course of neurological development in group 1: The locomotor patterns were attained gradually up to the ability to hold on to a bar. In group 2 there were larger variations and holding on to a bar was possible only in 6/13. In addition, a distinct tremor was observed in 34 %. In group 4 holding on to a bar was possible in all, tremor was observed in 20% of examinations and diminishing following surgery. The volume of the neurocranium in groups 2 and 4 was significantly larger than in groups 3 at 10 days; and in group 2 significantly larger than in groups 1, 3 and 4 at 20 days. In group 4 the ventriculomegaly was distinctly reduced in 7 and remained the same in 1. Protein was significantly lower in group 4. DNA was the same in all groups. GAD was the lowest and the CNP significantly low in group 2.

The study shows that an effective shunt may reverse the progressive clinical, radiological and neurochemical changes of hydrocephalus, and that surgery must not be performed necessarily earlier (e.g. prenatally in humans).

Zusammenfassung

Der beste Zeitpunkt für die Behandlung des angeborenen Hydrozephalus ist immer noch unbekannt. Die nachfolgende Untersuchuhg möchte diese Frage beantworten. Hierzu wurden hydrozephale Ratten um den 10. Lebenstag geshuntet, zu einem Zeitpunkt, in dem die Hirnentwicklung derjenigen des Menschen bei Geburt entspricht.

Die Tiere wurden vier Gruppen zugeordnet: normale, hydrozephale, normale scheinoperierte und hydrozephale geshuntete Ratten (Gruppe 1-4). Jeden 2.-3. Tag wurden das Körpergewicht und die neurologische Entwicklung bestimmt. In den Gruppen 2, 3 und 4 wurden Schädelröntgen in zwei Ebenen um den 10. Lebenstag und bei allen Gruppen um den 20. Lebenstag angefertigt. In Gruppe 2 und Gruppe 4 wurde am 10. Lebenstag 0.1ml Iohexol in den Seitenventrikel eingeführt und bei allen Gruppen am 20. Lebenstag. Die Röntgenbilder wurden zur Berechnung des Volumens des Neurokraniums und zur Graduierung der Ventrikelerweiterung (Grad I-III) verwendet. Die Röntgenbilder und die Shunteinlage (Methode nach Kausch) erfolgten in All-gemeinanästhesie. Um den 20. Lebenstag wurden die Tiere getötet und im homogenisierten Hirn Protein, DNA, GAD und CNP photometrisch, fluorometrisch bzw. enzymatisch bestimmt.

Zeitlicher Ablauf der neurologischen Entwicklung in Gruppe 1: Die Fähigkeiten zur Fortbewegung wurden schrittweise erreicht, bis zur Fähigkeit, sich an einem Stab hängend zu halten. In Gruppe 2 fanden sich größere Abweichungen und die letztgenannte Fähigkeit war nur bei 6 von 13 Tieren möglich. Zusätzlich wurde in 34% der Untersuchungsgange ein deutlicher Tremor beobachtet. In Gruppe 4 war die Fähigkeit, sich an einem Stab zu halten, allen Tieren möglich, ein Tremor konnte in 20% der Untersuchungen nachgewiesen werden und verlor sich in zunehmendem Abstand von der Shuntoperation. Das Volumen des Neurokraniums war in Gruppe 2 und 4 signifikant größer als in Gruppe 3 am 10. Lebenstag, und in Gruppe 2 signifikant größer als in Gruppe 1, 3 und 4 am 20. Lebenstag. Die Ventrikelerweiterung war in Gruppe 4 bei 7 Tieren deutlich verringert und bei einem Tier stationär. In Gruppe 4 war das Protein signifikant tiefer. Das DNA war das gleiche in allen Gruppen, in Gruppe 2 war der GAD-Wert am tiefsten und der CNP-Wert signifikant tief.

Die Untersuchung zeigt, daß ein wirksamer Shunt die voranschreitenden klinischen, radiologischen und neurochemischen Veränderungen des Hydrozephalus zurückbilden kann, und daß demzufolge eine Operation nicht notwendigerweise zu einem früheren Zeitpunkt vorgenommen werden muß (im Falle des Menschen nicht pränatal).

Key words

Hydrocephalus in H-Tx rat - Clinical findings - Brain morphology - Neurocranium - Neurochemistry - Recovery - Shunting

Schlüsselwörter

Hydrozephalus bei der H-Tx-Ratte - Klinische Befunde - Hirnmorphologie - Neurokramum - Neurochemie - Erholung - Shuntoperation