Travmatik Beyin Hasarı İndüksiyonu için Kontrollü Kortikal Etki Murine Modeli
Summary
Burada açık kafa kontrollü kortikal darbe ile murine travmatik beyin hasarı indüksiyon için bir protokol açıklar.
Abstract
Hastalık Kontrol ve Yaralanma Önleme Merkezleri yaklaşık 2 milyon kişi travmatik bir beyin hasarı (TBI) Amerika Birleşik Devletleri’nde her yıl sürdürmek tahmin. Aslında, TBI tüm yaralanmaya bağlı mortalite üçte birden fazla katkıda bulunan bir faktördür. Bununla birlikte, TBI patofizyolojisinin altında yatan hücresel ve moleküler mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır. Bu nedenle, insan hastalarda TBI ile ilgili yaralanma mekanizmalarını kopyalayabilen TBI’nin preklinik modelleri kritik bir araştırma ihtiyacıdır. TBI kontrollü kortikal etki (CCI) modeli doğrudan maruz korteks etkilemek için mekanik bir cihaz kullanır. Hiçbir model insan hastalarda farklı yaralanma kalıplarını ve TBI heterojen doğasını tam olarak özetleyebilir iken, CCI klinik olarak uygulanabilir TBI geniş bir yelpazede indükleme yeteneğine sahiptir. Ayrıca, CCI kolayca araştırmacılar deneyler arasında yanı sıra araştırmacı gruplar arasında sonuçları karşılaştırmak için izin standartlaştırılır. Aşağıdaki protokol, TBI’nin bir murine modelinde ticari olarak kullanılabilen bir cihazla ciddi bir CCI uygulanmasının ayrıntılı bir açıklamasıdır.
Introduction
Hastalık Kontrol ve Yaralanma Önleme Merkezleri yaklaşık 2 milyon Amerikalı travmatik bir beyin hasarı (TBI) her yıl1,2sürdürmek tahmin . Aslında, TBI sağlık maliyetleri yılda 80 milyar dolara yakın ve yaklaşık 4.000.000 $ kişi başına yılda ciddi bir TBI 3,4,5hayatta ile Amerika Birleşik Devletleri’nde tüm yaralanma ile ilgili ölümlerin%30üzerinde katkıda bulunur. TBI etkisi önemli uzun vadeli nörokognitif ve nöropsikiyatrik komplikasyonlar davranışsal sinsi başlangıcı ile hayatta kalanlar tarafından uğradığı vurgulanır, bilişsel, ve motor bozukluklar Kronik Travmatik Ensefalopati olarak adlandırdığı (CTE) 6.000 , 7.000 , 8.000 , 9.000 , 10– Hatta subklinik sarsıntılı olaylar-klinik belirtilere neden olmayan bu etkiler-uzun vadeli nörolojik disfonksiyon yol açabilir11,12.
TBI çalışma için hayvan modelleri geç 1800’s13beri istihdam edilmiştir. 1980’lerde TBI modelleme amacıyla pnömatik bir etkileyici geliştirilmiştir. Bu yöntem artık kontrollü kortikal etki (CCI)14olarak adlandırılır. CCI kontrolü ve tekrarlanabilirliği, araştırmacıların modeli kemirgenlerde kullanılmak üzere uyarlamalarına yol açtı15. Laboratuvarımız ticari olarak kullanılabilir bir etki leyici ve elektronik aktive cihazı16,17ile TBI ikna etmek için bu modeli kullanır. Bu model, kullanılan biyomekanik parametrelere bağlı olarak klinik olarak uygulanabilir TBI durumları geniş bir yelpazede üretme yeteneğine sahiptir. Laboratuarımızda ciddi bir yaralanma sonrası TBI beyinlerinin histolojik değerlendirilmesi, önemli ipsilateral kortikal ve hipokampal kaybın yanı sıra kontralateral ödem ve distorsiyon olduğunu göstermektedir. Ayrıca, CCI davranışsal tahliller 18 ile ölçülenolarak motor ve bilişsel fonksiyon tutarlı bir bozulma üretir. CCI sınırlamaları kraniyotomi ihtiyacı ve darbeci ve aktive cihazı edinme gideri içerir.
TBI birkaç ek modelleri var ve iyi lateral sıvı perküsyon modeli de dahil olmak üzere literatürde kurulmuştur, ağırlık damla modeli, ve patlama yaralanma modeli19,20,21. Bu modellerin her biri kendi farklı avantajları olsa da ana dezavantajları karışık yaralanma, yüksek mortalite ve standardizasyon eksikliği, sırasıyla22. Ayrıca, bu modellerin hiçbiri CCI’ın doğruluğunu, hassasiyetini ve tekrarlanabilirliğini sunmaz. Kameralı cihaza biyomekanik parametreleri girerek, CCI modeli araştırmacının yaralanmanın büyüklüğü, yaralanmanın derinliği ve beyne uygulanan kinetik enerji üzerinde hassas bir kontrol sağlamasına olanak tanır. Bu araştırmacılar beynin belirli bölgelerine TBI tüm spektrum u uygulamak için yeteneği verir. Ayrıca deneyden deneye kadar en büyük tekrarlanabilirliği sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Güvenilir ve tutarlı bir yaralanma uygulamak için kritik olan birkaç adım vardır. İlk olarak, fare kraniektomi performansı sırasında hiçbir hareket sağlayan cerrahi anestezi derin bir düzleme ulaşmak gerekir. Kemirgenlerde genel anesteziyi tetiklemek için çok sayıda anestezik rejim kullanılabilirken, inhalasyonanestezisi gibi solunum depresyonuna neden olan anesteziler ciddi bir TBI ile kombine edildiğinde solunum durmasına neden olabilir. Bu protokolde intraperitoneal enjekte edilen ketamin (125 mg/k…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri Grant GM117341 ve American College of Surgeons C. James Carrico Araştırma Bursu tarafından S.J.S. tarafından desteklenmiştir.
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 |
Referencias
- Faul, M. . Traumatic Brain Injury in the United States: Emergency Department Visits, Hospitalizations and Deaths 2002-2006. , (2010).
- Roozenbeek, B., Maas, A. I., Menon, D. K. Changing patterns in the epidemiology of traumatic brain injury. Nature Reviews Neurology. 9 (4), 231-236 (2013).
- Corso, P., Finkelstein, E., Miller, T., Fiebelkorn, I., Zaloshnja, E. Incidence and lifetime costs of injuries in the United States. Injury Prevention. 12 (4), 212-218 (2006).
- Pearson, W. S., Sugerman, D. E., McGuire, L. C., Coronado, V. G. Emergency department visits for traumatic brain injury in older adults in the United States: 2006-08. Western Journal of Emergency Medicine. 13 (3), 289-293 (2012).
- Whitlock, J. A., Hamilton, B. B. Functional outcome after rehabilitation for severe traumatic brain injury. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 76 (12), 1103-1112 (1995).
- Schwarzbold, M., et al. Psychiatric disorders and traumatic brain injury. Neuropsychiatric Disease and Treatment. 4 (4), 797-816 (2008).
- Whelan-Goodinson, R., Ponsford, J., Johnston, L., Grant, F. Psychiatric disorders following traumatic brain injury: their nature and frequency. Journal of Head Trauma Rehabilitation. 24 (5), 324-332 (2009).
- Peskind, E. R., Brody, D., Cernak, I., McKee, A., Ruff, R. L. Military- and sports-related mild traumatic brain injury: clinical presentation, management, and long-term consequences. Journal of Clinical Psychiatry. 74 (2), 180-188 (2013).
- Martin, L. A., Neighbors, H. W., Griffith, D. M. The experience of symptoms of depression in men vs women: analysis of the National Comorbidity Survey Replication. JAMA Psychiatry. 70 (10), 1100-1106 (2013).
- Makinde, H. M., Just, T. B., Cuda, C. M., Perlman, H., Schwulst, S. J. The Role of Microglia in the Etiology and Evolution of Chronic Traumatic Encephalopathy. Shock. 48 (3), 276-283 (2017).
- Belanger, H. G., Vanderploeg, R. D., McAllister, T. Subconcussive Blows to the Head: A Formative Review of Short-term Clinical Outcomes. Journal of Head Trauma Rehabilitation. 31 (3), 159-166 (2016).
- Carman, A. J., et al. Expert consensus document: Mind the gaps-advancing research into short-term and long-term neuropsychological outcomes of youth sports-related concussions. Nature Reviews Neurology. 11 (4), 230-244 (2015).
- Kramer, S. P. A Contribution to the Theory of Cerebral Concussion. Annals of Surgery. 23 (2), 163-173 (1896).
- Lighthall, J. W. Controlled cortical impact: a new experimental brain injury model. Journal of Neurotrauma. 5 (1), 1-15 (1988).
- Dixon, C. E., Clifton, G. L., Lighthall, J. W., Yaghmai, A. A., Hayes, R. L. A controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat. Journal of Neuroscience Methods. 39 (3), 253-262 (1991).
- Schwulst, S. J., Trahanas, D. M., Saber, R., Perlman, H. Traumatic brain injury-induced alterations in peripheral immunity. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 75 (5), 780-788 (2013).
- Trahanas, D. M., Cuda, C. M., Perlman, H., Schwulst, S. J. Differential Activation of Infiltrating Monocyte-Derived Cells After Mild and Severe Traumatic Brain Injury. Shock. 43 (3), 255-260 (2015).
- Makinde, H. M., Cuda, C. M., Just, T. B., Perlman, H. R., Schwulst, S. J. Nonclassical Monocytes Mediate Secondary Injury, Neurocognitive Outcome, and Neutrophil Infiltration after Traumatic Brain Injury. Journal of Immunology. 199 (10), 3583-3591 (2017).
- Thompson, H. J., et al. Lateral fluid percussion brain injury: a 15-year review and evaluation. Journal of Neurotrauma. 22 (1), 42-75 (2005).
- Marmarou, A., et al. A new model of diffuse brain injury in rats. Part I: Pathophysiology and biomechanics. Journal of Neurosurgery. 80 (2), 291-300 (1994).
- Reneer, D. V., et al. A multi-mode shock tube for investigation of blast-induced traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 28 (1), 95-104 (2011).
- Ma, X., Aravind, A., Pfister, B. J., Chandra, N., Haorah, J. Animal Models of Traumatic Brain Injury and Assessment of Injury Severity. Molecular Neurobiology. , (2019).
- Makinde, H. M., et al. Monocyte depletion attenuates the development of posttraumatic hydrocephalus and preserves white matter integrity after traumatic brain injury. PLoS One. 13 (11), e0202722 (2018).
- Osier, N. D., Dixon, C. E. The Controlled Cortical Impact Model: Applications, Considerations for Researchers, and Future Directions. Frontiers in Neurology. 7, 134 (2016).
- Iaccarino, C., Carretta, A., Nicolosi, F., Morselli, C. Epidemiology of severe traumatic brain injury. Journal of Neurosurgical Sciences. 62 (5), 535-541 (2018).
