Abstract Infection during perinatal period can adversely affect brain development, predispose infants to ischemic stroke and have lifelong consequences. We previously demonstrated that diet enriched in n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA) transforms brain lipid composition and protects from neonatal stroke. Vasculature is a critical interface between blood and brain providing a barrier to systemic infection. Here we examined whether maternal PUFA-enriched diets exert reprograming of endothelial cell signalling in 9-day old mice after endotoxin (LPS)-induced infection. Transcriptome analysis was performed on brain microvessels from pups born to dams maintained on 3 diets: standard, n-3 or n-6 enriched. N-3 diet enabled higher immune reactivity in brain vasculature, while preventing imbalance of cell cycle regulation and extracellular matrix cascades that accompanied inflammatory response in standard diet. LPS response in blood and brain was blunted in n-3 offspring. Cerebral angioarchitecture analysis revealed modified vessel complexity after LPS. Thus, n-3-enriched maternal diet partially prevents imbalance in homeostatic processes and alters inflammation rather than affects brain vascularization during early life. Importantly, maternal diet may presage offspring neurovascular outcomes later in life.

Abstract Febrile status epilepticus (FSE) is an important risk factor for temporal lobe epilepsy and early identification is vital. In a rat model of FSE, we identified an acute novel MRI signal in the basolateral amygdala (BLA) at 2 hours post FSE that predicted epilepsy in adulthood. This signal remains incompletely understood and hypothesized that it might derive from changes to vascular topology. Experimental FSE was induced in rat pups and compared to normothermic littermate controls. We examined cerebral vascular topology at 2 hours, using a novel vessel painting and analysis protocol. Blood vessel density of the cortical vasculature was significantly reduced in FSE rats, and this effect was lateralized, as reported for the MRI signal. The middle cerebral artery (MCA) exhibited abnormal topology in FSE pups but not in controls. In the BLA, significant vessel junction reductions and decreased vessel diameter were observed, together with a strong trend for reduced vessel length. In summary, FSE results in acute vascular topological changes in the cortex and BLA that may underlie the acute MRI signal that predicts progression to future epilepsy. The altered vasculature may be amenable to intervention treatments to potentially reduce the probability of progression to epilepsy following FSE.

Abstract Acquired brain injuries due to trauma damage cortical vasculature, which in turn impairs blood flow to injured tissues. There are reports of vascular morphological recovery following traumatic brain injury (TBI), but the remodeling process has not been examined longitudinally in detail after injury in vivo . Understanding the dynamic processes that influence recovery is thus critically important. We evaluated the longitudinal and dynamic microvascular recovery and remodeling up to 2 months post injury using live brain miniscope and 2-photon microscopic imaging. The new imaging approaches captured dynamic morphological and functional recovery processes at high spatial and temporal resolution in vivo . Vessel painting documented the initial loss and subsequent temporal morphological vascular recovery at the injury site. Miniscopes were used to longitudinally image the temporal dynamics of vascular repair in vivo after brain injury in individual mice across each cohort. We observe near-immediate nascent growth of new vessels in and adjacent to the injury site that peaks between 14-21 days post injury. 2-photon microscopy confirms new vascular growth and further demonstrates differences between cortical layers after cortical injury: large vessels persist in deeper cortical layers (>200 μm), while superficial layers exhibit a dense plexus of fine (and often non-perfused) vessels displaying regrowth. Functionally, blood flow increases mirror increasing vascular density. Filopodia development and endothelial sprouting is measurable within 3 days post injury that rapidly transforms regions devoid of vessels to dense vascular plexus in which new vessels become increasingly perfused. Within 7 days post injury, blood flow is observed in these nascent vessels. Behavioral analysis reveals improved vascular modulation after 9 days post injury, consistent with vascular regrowth. We conclude that morphological recovery events are closely linked to functional recovery of blood flow to the compromised tissues, which subsequently leads to improved behavioral outcomes.