Modelo murino de impacto cortical controlado para a indução de traumatismo cranioencefálico

Summary

Aqui nós descrevemos um protocolo para a indução de ferimento de cérebro traumático murino através de um impacto cortical controlado da abrir-cabeça.

Abstract

Os centros de controle de doenças e prevenção de lesões estimam que quase 2 milhões pessoas sustentam uma lesão cerebral traumática (TBI) todos os anos nos Estados Unidos. Na verdade, a TBI é um fator contribuinte para mais de um terço de toda a mortalidade relacionada a lesões. No entanto, os mecanismos celulares e moleculares subjacentes à fisiopatologia da TBI são pouco compreendidos. Assim, os modelos pré-clínicos de TCE capazes de replicar os mecanismos de lesão pertinentes à TBI em pacientes humanos são uma necessidade de pesquisa crítica. O modelo controlado do impacto cortical (CCI) de TBI utiliza um dispositivo mecânico para impactar diretamente o córtice exposto. Embora nenhum modelo possa recapitular completamente os padrões de lesões diferentes e a natureza heterogênea da TBI em pacientes humanos, o CCI é capaz de induzir uma ampla gama de TBI clinicamente aplicável. Além disso, CCI é facilmente padronizado permitindo que os investigadores para comparar os resultados através de experimentos, bem como em grupos de investigação. O seguinte protocolo é uma descrição detalhada de aplicar um CCI severo com um dispositivo de impacto comercialmente disponível em um modelo murino de TBI.

Introduction

Os centros para o controle da doença e a prevenção de ferimento estimam que aproximadamente 2 milhões americanos sustentam um ferimento de cérebro traumático (TBI) cada ano^1,2. Na verdade, a TBI contribui para mais de 30% de todas as mortes relacionadas a lesões nos Estados Unidos com custos de saúde chegando a $80000000000 anualmente e quase $4000000 por pessoa por ano, sobrevivendo a um TBI severo^3,4,5. O impacto da TBI é destacado pelas complicações neurocognitivas e neuropsiquiátricas de longo prazo significativas sofridas por seus sobreviventes com o início insidioso de deficiências comportamentais, cognitivas e motoras denominadas encefalopatia traumática crônica (CTE) ⁶ anos de ^{, 7} anos de ^{, 8} . º ^{, 9} anos de ^{, 10}. mesmo eventos de concussão subclínicos — os impactos que não resultam em sintomas clínicos — podem levar à disfunção neurológica de longo prazo^11,12.

Modelos animais para o estudo da TBI têm sido empregados desde o final dos anos 1800 ‘ s¹³. Na década de 1980, foi desenvolvido um pêndulo pneumático com o objetivo de modelar a TBI. Este método é referido agora como o impacto cortical controlado (CCI)¹⁴. O controle e a reprodutibilidade do CCI levaram os pesquisadores a adaptar o modelo para uso em roedores¹⁵. O nosso laboratório utiliza este modelo para induzir o TBI através de um Impactador disponível comercialmente e dispositivo de acionamento eletrônico^16,17. Este modelo é capaz de produzir uma escala larga de Estados clìnica aplicáveis de TBI dependendo dos parâmetros biomecânicos usados. A avaliação histologic de cérebros de TBI depois que uma lesão severa induzida em nosso laboratório demonstra a perda cortical e hippocampal ipsilateral significativa assim como o edema e a distorção contralaterais. Adicionalmente, o CCI produz um comprometimento consistente na função motora e cognitiva, medido por ensaios comportamentais¹⁸. As limitações ao CCI incluem a necessidade para a craniotomia e a despesa de adquirir o dispositivo do impactor e de accionar.

Vários modelos adicionais de TBI existem e estão bem estabelecidos na literatura, incluindo o modelo de percussão de fluido lateral, modelo de queda de peso e modelo de lesão de jateamento^19,20,21. Embora cada um desses modelos tenha suas próprias vantagens distintas, suas principais desvantagens são a lesão mista, a alta mortalidade e a falta de padronização, respectivamente²². Além disso, nenhum desses modelos oferece precisão, precisão e reprodutibilidade do CCI. Ajustando os parâmetros biomecânicos de entrada para o dispositivo de acionamento, o modelo CCI permite que o investigador controle preciso sobre o tamanho da lesão, profundidade da lesão, e energia cinética aplicada ao cérebro. Isso dá aos investigadores a capacidade de aplicar todo o espectro de TBI para áreas específicas do cérebro. Ele também permite a maior reprodutibilidade do experimento para experimentar.

Protocol

Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê institucional de cuidados e uso de animais da Universidade Northwestern. C57BL/6 camundongos foram comprados no laboratório Jackson e grupo alojado em uma instalação de barreira no centro de medicina comparativa na Northwestern University (Chicago, IL). Todos os animais foram alojados em 12/12 h de luz/ciclo escuro com acesso gratuito à comida e água. 1. induzir anestesia Anestesie o camundongo com cetamina (125 mg/kg) e xilazi…

Representative Results

O pêndulo monta diretamente no quadro estereotódico, permitindo até 10 μm de resolução para o controle do ponto de impacto, profundidade e penetração. As forças eletromagnéticas empregadas podem transmitir velocidades de impacto variando de 1,5 – 6 m/s. Isto permite a precisão incomparável e a reprodutibilidade sobre a escala inteira do TBI clìnica relevante. Os investigadores podem executar experimentos piloto mudando os parâmetros de lesão, como o tamanho da ponta do pêndulo, a velocidade de impacto e…

Discussion

Existem várias etapas que são críticas para a aplicação de uma lesão confiável e consistente. Primeiro, o mouse deve chegar a um plano profundo de anestesia cirúrgica, garantindo nenhum movimento durante o desempenho da craniectomia. Embora numerosos regimes anestésicos possam ser utilizados para induzir anestesia geral em roedores, os anestésicos que induzem a depressão respiratória, como anestésicos inalatórios, podem resultar em parada respiratória quando combinados com TCE grave. Este protocolo utiliza…

Materials

AnaSed Injection Xylazine Sterile Solution	LLOYD, Inc.	5939911020
Buprenorphine SR Lab 0.5mg/mL	Zoopharm-Wildlife Pharmaceuticals USA	BSRLAB0.5-182012
High Speed Rotary Micromotor KiT0	Foredom Electric Company	K.1070
Imapact one for Stereotaxix CCI	Leica Biosystems Nussloch GmbH	39463920
Ketathesia Ketamine HCl Injection USP	Henry Schein, Inc	56344
Mouse Specific Stereotaxic Base	Leica Biosystems Nussloch GmbH	39462980
Trephines for Micro Drill	Fine Science Tools, Inc	18004-50