טכניקת הירידה במשקל המותאמת היא הליך קל וחסכוני המשמש לאינדוקציה של פגיעה מוחית טראומטית קלה בחולדות צעירות. טכניקה חדשנית זו מייצרת סימפטומולוגיה רלוונטית מבחינה קלינית שתקדם את המחקר של פגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) וזעזוע מוח.
מאמר שיטה
טכניקת הירידה במשקל המותאמת היא הליך קל וחסכוני המשמש לאינדוקציה של פגיעה מוחית טראומטית קלה בחולדות צעירות. טכניקה חדשנית זו מייצרת סימפטומולוגיה רלוונטית מבחינה קלינית שתקדם את המחקר של פגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) וזעזוע מוח.
למרות ראיות הולכות וגדלות לכך שהילדות מייצגת תקופת סיכון משמעותית לפגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) מזעזוע מוח הקשור לספורט, תאונות דרכים ונפילות, מודל חיות אמין של mTBI לא פותח בעבר עבור היבט חשוב זה של התפתחות. טכניקת ירידת המשקל המותאמת משתמשת בפגיעה במבט חטוף בראשו של מכרסם הנע בחופשיות ומעבירה כוחות תאוצה, האטה וסיבוב על המוח. כאשר יושמה על חולדות צעירות, טכניקת ירידה במשקל שונה זו גרמה לתוצאות התנהגותיות רלוונטיות מבחינה קלינית שייצגו את הסימפטומים שלאחר זעזוע מוח. הטכניקה מיושמת במהירות עם שיעור תמותה נמוך במיוחד, מה שהופך אותה לאידיאלית למחקרים בתפוקה גבוהה של טיפולים. בנוסף, מכיוון שההליך כרוך בפגיעה קלה בראש סגור, ניתן להשתמש בו בקלות למחקרים על פגיעה מוחית חוזרת. בשל האופי הפשטני של טכניקה זו, והביומכניקה הרלוונטית מבחינה קלינית של פתופיזיולוגיה של פציעה, טכניקת ירידת המשקל המותאמת מספקת לחוקרים מודל אמין של mTBI שניתן להשתמש בו במגוון רחב של מחקרים התנהגותיים, מולקולריים וגנטיים.
אמנם יש שיטות נפוצות רבות לייצור מתון עד חמורה פגיעה מוחית טראומטית (TBI), מעט מאוד טכניקות פותחו כדי לגרום קל, סגור פגיעות ראש במכרסמים. בשל העובדה שפגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) הוא פי שלוש יותר נפוץ מאשר פגיעה מוחית בינונית וקשה בשילוב 1, יש צורך במודל אמין של mTBI כדי להקל על הפתופיזיולוגיה מחקר לגבי, תוצאות נוירו-ביולוגיות והתנהגותיים, ואסטרטגיות טיפוליות. לדוגמא, בחלקו בשל המגבלות של מודלים של בעלי החיים הנוכחיים 2, בעשור האחרון היו יותר מ -200 ניסויים נכשלו תרופה קליניות לטיפול בTBI 3. כאשר מערכות דוגמנות נוצרות ללימודי מחקר translational, תחולתו של הממצאים תלויות בתקפותו של המודל מיושם. לצורך המחקר של mTBI / זעזוע מוח, מודל חיה אמין לא רק לחקות את respon הכוחות ביו-המכאניsible לאטיולוגיה פציעה, אלא גם יגרמו תסמינים עקביים עם אלו שדווחו על ידי האוכלוסייה הרלוונטית מבחינה קלינית. יתר על כן, כי ילדים נמצאים בסיכון גבוה במיוחד לmTBI, מערכות דוגמנות אופטימליות תהיה ישימות למכרסמים צעירים ונוער, בנוסף להשווים בוגרים.
ניתוחים ביו-מכאניים של נסיבות שבן ספורטאים ספגו mTBIs או פגיעות מוח מזעזעות עולים כי הגורמים המנבאים הקריטיים ביותר לפגיעה הם האצת ראש מהירה והשפעות 4 מהירות גבוהות. רוב המודלים של מכרסמים מועסקים כיום לאינדוקציה של TBI לאפשר תנועה קטנה או לא של הראש 5 (לסקירה ראה 2). המודל המתואר כאן, מספק השפעת מהירות גבוהה לראש של חולדה לנוער חסרת מעצורים פיזי שמלווה בסיבוב 180 מעלות ונפילה חופשית שחל כוחות תאוצה / האטה לראשו של הנושא וגוף. Tהנה שני יתרונות עיקריים הקשורים לטכניקת ירידה במשקל שונה זה לאינדוקציה של mTBI. ראשית, המודל מייצר מזעזע רלוונטיות קליני כמו symptomology מבלי לגרום נזק גלוי למוח (לתיאור מלא של תוצאות התנהגותיות רואים 6). כמו כן עולה בקנה אחד עם דיווחים קליניים של תסמונת פוסט-מזעזעת, טכניקת ירידה במשקל שונה זה מייצרת תוצאות הטרוגניות. למרות שהתופעות מmTBI הן משמעותיות, יש וריאציה משמעותית בין המכרסמים שחוו mTBI כאשר נבדקו על מדדי תוצאה מרובים. שנית, השיטה מאפשרת הלימוד של mTBI חוזר על עצמו 7. כמו רוב דגמי TBI קיימים לגרום פציעות חמורות כגון, הוא לעתים קרובות קשה כדי לגרום לפציעה שנייה, וכמעט בלתי אפשרי ללמוד TBI חוזר על עצמו ללא פגיעה נרחבת בכל קליפת המוח.
לכן, הרציונל העיקרי לשימוש בטכניקת הירידה במשקל שונה לתעשייהction של mTBI הוא לייצר פגיעה המייצגת את הפתופיזיולוגיה וsymptomology של זעזוע המוח וTBI חוזר על עצמו באוכלוסיות צעירות יותר מקרוב. עם השכיחות הגוברת של mTBI הקשורים לספורט, נופל, ותאונות דרכים, במיוחד בתקופת ילדות, מודל מכרסם ייחודי זה של mTBI מספק לחוקרים עם כלי רב ערך ללימוד פגיעה מוחית כמו-מזעזעת שיכול להיות מיושם בקלות למספר-להיט פרדיגמות.
הערה: כל הניסויים בוצעו בהתאם למועצה הקנדית של טיפול בבעלי חיים ואושרו על ידי אוניברסיטת קלגרי, ועדת האתיקה טיפול בבעלי חיים.
1. גידול והכנת בעלי החיים
2. הגדרה-מפגיעה מוחית מכשירים טראומתיים קל (mTBI)
3. אינדוקציה של mTBI
4. אינדוקציה של הפציעה שאם
5. אימות של mTBI עם מהלך בדיקת Beam 8
טכניקת הירידה במשקל שונה שתוארה לעיל היא שיטה אמינה לאינדוקציה של פציעה קלה מוח טראומטי (mTBI) בחולדות צעירות. ניצול משקל השפעה של 150 גרם, בטכניקה זו יושמה בהצלחה לחולדות לנוער הנעים 50-120 g. בנוסף, ההליך ניתן לחזור בקלות באותה חיות לחקר mTBI חוזר על עצמו. למרות שבעלי חיים שחווים תערוכת יחיד mTBI עלייה בזמן לימין (איור 3) ומופיעים המומים כשהתעוררו, הם במהירות לחזור לפעילות רגילה והם נבדלים מבחינה ויזואלית מבעלי חיים הפצועים דמה. בהתחשב בכך שהפגיעה היא קלה, לידוקאין האקטואלי אשר מבטל כל כאב הקשורים להשפעה מציצה, הוא משכך הכאבים היחידים שנדרשו. זה חשוב למחקר כתרופות לשיכוך כאבים ידועים להתערב בתהליכים דלקתיים והתאוששות טיפוסיים. בשל חוסר symptomology הגלוי, משימת ההליכה הקרן היא אמינה לol שיכול לשמש כדי לאמת את האינדוקציה של mTBI. חשוב לציין, שלא כל בעלי חיים שחווים mTBI יפגינו גירעונות במשימת ההליכה קורה, אבל כקבוצה, חולדות לנוער עם mTBI להפגין רגל-תלושי רגל משמעותית יותר אחוריות בהשוואה לחולדות לנוער עם פגיעת דמה (איור 4).
עוד מאפיין מרכזי של טכניקת ירידה במשקל שונה זו הוא חוסר האיפוק להחיל את החולדה לנוער במהלך האינדוקציה פציעה. על ידי מתן מכה מציצה לראש ואחריו תאוצה סיבובית מהירה והאטה, מודל זה מייצג באופן הדוק יותר הכוחות ביו-המכאניים המיוחס לmTBI וזעזוע המוח. כאשר הליך זה חל על חולדות לנוער או עכברים בוגרים, שיעורי תמותה נמוכים מאוד (7/202 בעלי חיים לנוער ~ 3.4% שיעור תמותה), ושבר בגולגולת ודימום תוך-גולגולתי הם נדירים 6,7 יוצא דופן. בנוסף, המודל מייצר סאי רלוונטיות מבחינה קליניתmptomology. מכרסמים לנוער שחוו mTBI בודד הפגינו גירעונות במאזן התנהגויות ומוטוריות, יחד עם גירעונות בתפקוד ביצועי, עלו התנהגויות כמו דיכאון, ואינטראקציות חברתיות שינו 6,9. באופן דומה, עכברים בוגרים גם להציג גירעונות שיווי משקל וקואורדינציה עדינים שיתאוששו עם זמן 7. לבסוף, אינדוקציה של mTBI באמצעות מודל זה דורשת הרדמה מינימאלית ואינה כרוכה בהכנה כירורגית או מתחפרים לתוך הגולגולת. תוצאות ולכן לא מוטה על ידי השפעות דלקתיות או חיסוניות בלבול מופעלות על ידי הניתוח או הרדמה. יתר על כן, הזמן המהיר התאוששות וחוסר פצעים פתוחים מאפשרים לתחילתו של פרדיגמות בדיקות נוספות להתרחש זמן קצר לאחר מכרסמים לחוות mTBI.

איור 1: ייצוג artoon C של בצורה U שלב פלסטיק וספוג אוסף עם כל הממדים הרלוונטיים. מרחק של 10 סנטימטרים חייב להישמר בין ספוג האיסוף והחלק העליון של שלב הפלסטיק כדי להבטיח את החולדה לנוער יש> מספיק זמן כדי להשלים את 180 סיבוב °.

איור 2: (א) ייצוג צילום של פלטפורמת האינדוקציה פציעה. עכברוש הנוער ממוקם חזה כלפי מטה על נייר אלומיניום הבקיע כך שהראש הוא ישירות מתחת למשקל נופל. מבט צד (B) של פלטפורמת האינדוקציה פציעה. הפגנת צילום של המשקל המשמש באינדוקציה של mTBI (C) .
להעלות / 51,820 / "width =" 500 51820fig3highres.jpg "/>
איור 3: ייצוג גרפי של ההבדלים בזמן לימין בין חולדות לנוער הממוצע שחוו mTBI אחת וחולדות לנוער שחוו פציעת דמה (* p <0.01) חולדות שקיבל תערוכת mTBI גידול משמעותי ב. צורך משך הזמן לתקן את עצמם מהמצב שכיבה.

איור 4: ייצוג גרפי של מספר מטרים תלושי רגל האחורי הוצגו במשימת ההליכה Beam ידי חולדות צעירות הממוצע שחווה mTBI אחת וחולדות לנוער שחוו פציעת דמה (* p <0.05).
יש צורך במערכות מידול אמינות כדי לטפח ביעילות מחקר מדעי בסיסי בעל תוקף תרגומי משמעותי. בתגובה לעלייה באירועים ולתקשורת הפופולרית, חקירת mTBI וזעזוע מוח הפכה לעדיפות בדיסציפלינות רבות. עם זאת, למרות מחקר מוגבר, חלו רק שיפורים מצטברים באסטרטגיות הטיפוליות ובאפשרויות הטיפול 3. חוסר התקדמות זה עשוי לנבוע בחלקו מפער בין מערכות המידול המופעלות לבין אטיולוגיה של פציעה בפועל. רוב המחקרים השתמשו במודלים של מכרסמים שלא הצליחו לשחזר את הכוחות הביומכניים החשובים ואת הסימפטומים המתאימים לאחר הפציעה. ההגדרה האנושית הנוכחית של mTBI מציינת שהפגיעה נובעת מכוחות האצה והאטה הקשורים לטראומה קהה 10. טכניקת הירידה במשקל המתוארת כאן היא אפוא מודל אידיאלי לחקר mTBI וזעזוע מוח מכיוון שהיא משתמשת בפגיעה במבט חטוף כדי לגרום להאצה סיבובית מהירה והאטה לראש של בעל חיים חסר מעצורים, ומחקה את הכוחות הביומכניים שזוהו בפציעות הקשורות לספורט ותאונות דרכים. בנוסף, מודל זה מותאם בקלות לבחינת mTBI חוזר, תופעה שמסתמנת כבעיה רפואית וסוציו-אקונומית רצינית. מחקרים מצביעים על כך שמכרסמים עשויים להיחשף לסדרה של 10 mTBIs נפרדים עם תמותה מינימלית 7. לבסוף, השיטה זולה וניתנת לביצוע במהירות, ומאפשרת בחינה בתפוקה גבוהה של תרכובות טיפוליות ומשטרי טיפול רבים.
בדיוק כמו בכל טכניקה פרוצדורלית, היבטים מסוימים של הפרוטוקול חשובים במיוחד ליצירת תוצאות אמינות. ראשית, יש לקלוע את נייר הכסף ביעילות. אם רדיד הפח אינו מנוקד כראוי, הכוח המועבר על ידי המשקל במהלך פגיעת המבט לא יספיק כדי להניע את החולדה הצעירה דרך נייר הכסף אל ספוג האיסוף. במצבים אלה, החולדה תישאר בתנוחת ההתחלה (החזה למטה על רדיד הפח) וה-mTBI ייווצר מהטראומה הבוטה מהמשקל שמשפיע על הראש הנייח, ולא מההאצה וההאטה הסיבובית הרצויה. שנית, במהלך השראת ה-mTBI והפציעה המדומה, רמת ההרדמה שמופעלת על כל חולדה צריכה להיות עקבית. בשל העובדה ש-time-to-right משמש כסמן של mTBI, החוקר צריך לנסות להבטיח שחיות שמקבלות mTBI וחיות שמקבלות פציעה מזויפת ייחשפו לרמות דומות של חומרי הרדמה. יתרון משמעותי לטכניקה זו על פני הליכי TBI רבים אחרים הוא הרמה ומשך ההרדמה הנמוכים. עם זאת, החולדה הצעירה צריכה לא להגיב לצביטה בבוהן או בזנב כדי להבטיח שהיא לא תתעורר בשלב שלפני הפציעה. לבסוף, על מנת לשמור על אטיולוגיה עקבית של פציעה, מיקום ראש החולדה חשוב במיוחד. באופן אידיאלי המשקל צריך להשפיע על מרכז המשטח הגבי של הראש. יש לנקוט משנה זהירות כדי להימנע ממיקום נתיב המשקל קרוב מדי לחלק הזנב/אחורי של הראש, שכן פגיעה בגזע המוח ובמוח הקטן קשורה לתמותה מוגברת ופעילות התקפים.
בהתבסס על הפתופיזיולוגיה הביומכנית של השראת פציעה והתוצאות ההתנהגותיות שנבדקו, נראה כי טכניקת ירידת המשקל המותאמת היא מודל אמין לחקירת mTBI וזעזוע מוח בילדים. למרות שמחקרים ראשוניים של מודל חדשני זה העריכו כמה שינויים מולקולריים ומבניים בסיסיים, יידרשו 7 מחקרים עתידיים כדי לוודא כיצד המוח מגיב ל-mTBI עם אטיולוגיה זו של פגיעה. ניתוח מעמיק של השינויים הנוירו-אנטומיים והביולוגיים המתרחשים ברמה התאית והאפיגנטית יגדיל את תוקף המודל ואת ישימות התרגום. בנוסף לגירוי יצירת טיפולים תרופתיים ממוקדים, הבנת השינויים הפתופיזיולוגיים המתרחשים במוח בתגובה ל-mTBI וזעזוע מוח תכוון גם את המחקר הקשור לסמנים ביולוגיים קליניים שיש להם את היכולת לחזות תוצאות לאחר פציעה.
אין אינטרסים פיננסיים מתחרים.
המחברים רוצים להודות לאיירין מא, רוז טובאיס וג'ונג רו על הסיוע הטכני שלהם. המימון ניתן ל-MJE על ידי המחלקה לרפואת ילדים באוניברסיטת קלגרי, קרן בית החולים לילדים של אלברטה (ACHF) ומכון המחקר של בית החולים לילדים באלברטה (ACHRI). מלגת הפוסט-דוקטורט ל-RM ניתנה על ידי ACHF.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| משקולות פליז | Ginsberg Scientific | 7-2500-2 | צריך לחבר לולאת מתכת לבסיס |
| רדיד אלומיניום | אלקן | זמין ברוב חנויות המכולת | |
| סרט | זמין מסחרית | ||
| פלסטיק בצורת U | שנבנה על ידי | ||
| מעמד מהדק | Sigma-Aldrich | Z190357 | |
| צינור | ניתן לבנות או לרכוש בחנות לחומרי בניין | ||
| חוט דיג | 10lb | נרכש מקמעונאי מוצרי ספורט | |
| Isoflurane | Pharmaceutical Partners of Canada | DIN 02237518 | אינהלציה הרדמה |
| מקומית לידוקאין (30 מ"ל) | Astra Zeneca | DIN 0001694 | ג'לי קסילוקאין 2% |
| צמר גפן זמין מסחרית | |||
| כרית חימום - 3 הגדרות | זמין מסחרית | ||
| סטופ ווטש | Sportline | L303 | נרכש מקמעונאי מוצרי ספורט |
| מצלמת וידאו | Sony | HDR-CX260V | |
| Sprague Dawley Rats | Charles River Laboratories | SAS SD 40 | זכרים ונקבות שהוזמנו ממעבדות צ'ארלס ריבר וגורים שגודלו בבית |
| קרן | שנבנתה על ידי מעבדה |