Контролируемая Кортикальная Модель воздействия для черепно-мозговой травмой
Summary
Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.
Abstract
Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.
Introduction
Травматическое повреждение мозга (ЧМТ) определяется как изменение в функции мозга, или иное доказательство патологии мозга, вызванного внешним силу 1. TBIs остаются серьезные проблемы со здоровьем во всем мире, особенно в Соединенных Штатах. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, по крайней мере, 1,7 млн. TBIs ежегодно происходит в Соединенных Штатах в результате чего 30,5% всех случаев смерти от травм. В 2000 году прямые медицинские расходы и косвенные расходы TBIs составил около миллиарда $ 76,5 в одних только Соединенных Штатах. Хотя технологические и терапевтические достижения в предыдущие десятилетия улучшились качество и продолжительность жизни для людей, страдающих от TBIs, нет эффективного фармацевтические или профилактические процедуры в настоящее время не существует. В связи со сложностью и широкий идущие последствия TBIs, в том числе повреждению тканей, гибели клеток и аксонов дегенерации, нет двух пострадавших не идентичны; Таким образом, ток ЧМТ модель для животных точно не воспроизводитвсе аспекты ЧМТ, как видно на людях. Тем не менее, модели на животных действительно обеспечивают возможность производить почти идентичные травмы необходимые для расследования различные эффекты TBI с надеждой на дальнейшее понимание клинических проявлений TBIs.
Контролируемое корковых воздействия (ТПП) модель использует систему воздействия доставить физическое воздействие к открытой твердой мозговой оболочки животного. Он индуцирует TBIs, начиная от легкой до тяжелой похожи тем, которые испытывают люди. Эта травма была впервые отличающийся тем, хорька 2, а затем был адаптирован для использования в крысы, мыши 3,4 5-7, овец 8. С первого характеристик, на месте травмы был помещен как по средней линии 2,9 и боковой коры 10. ТПП обеспечивает легкий и точный метод исследования последствий и потенциальных методов лечения TBIs.
В дополнение к модели ТПП, перкуссии жидкости и падения веса модели сотрудничестваmmonly используется для производства TBIs. Тем не менее, эти модели представляют ограничения, в том числе менее контроль над параметрами травмы, производя histopathalogical изменения не видел в человеческой TBIs и большей частотой смерти от несчастного случая у мышей 3,5,10. Модель взрывная волна также используется для производства TBIs. Хотя модель взрывная волна не воспроизводит histopathalogical изменения видны после механического воздействия, эта модель точно производить TBIs опытных особенно военнослужащими 11. Радиоуправляемая модель корковых влияние легко контролировать из-за точного контроля над деформационных параметров, таких как время, скорость и глубину воздействия 5. Такая точность позволяет копировать практически идентичные травмы через целой группы животных более реальным. Самое главное, ТПП воспроизводит TBIs с функциями видел в человеческой TBIs 12. Тем не менее, нет единой модели животное, которое полностью успешно воспроизводят полный спектр патологического чанГЭС, наблюдаемые после ЧМТ. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью раскрыть острые и хронические изменения, которые происходят после ЧМТ.
Два типа травм происходит после ЧМТ: первичные и вторичные травмы. Первичный повреждение происходит в момент удара и не чувствительна к лечебных процедур; Однако вторичные повреждения, которые сохраняются после начальной травмы подлежат лечения 13. Радиоуправляемая модель корковых воздействие производит первичную травму, что позволяет исследователям изучить влияние ЧМТ и потенциальные терапевтические методы лечения потенциально долгосрочные последствия вторичных повреждений. Области возможного исследования с использованием модели CCI включают гибель нейронов, отек мозга, нейрогенез, сосудистые эффекты, histopathalogical изменения и нарушения памяти и многое другое 3,13-16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Наиболее важные шаги для успешного получения в соответствии TBIs с использованием электронной системы воздействия магнит, чтобы вызвать CCI являются: 1) стабильно фиксации головы мыши в стереотаксической рамы; 2) формирование и тот же размер окна кости между мышей путем удаления костей, не…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана финансирование из шнура Индиана спинного & Травмы головного мозга исследовательских грантов (SCBI 200-12), Ральф У. и Грейс М. Шоуолтер исследований премии, Университет Индианы биологических исследований Грант, NIH гранты RR025761 и 1R21NS072631-01A.
Materials
| Povidone-iodine 7.5% | Purdue product L.P. | Surgical scrub | |
| Cotton tipped applicators | Henry Schein | 100-6015 | Remove blood and debris |
| scissor | Fine Science Tools | 14084-08 | Surgery |
| forcept | Fine Science Tools | 11293-00 | Surgery |
| hemostat | Fine Science Tools | 13021-12 | Surgery |
| Rechargeable Cordless Micro Drill | Stoelting | 58610 | Combine with Burrs for generating the bone window |
| Burrs for Micro Drill | Fine Science Tools | 19007-05 | |
| Suture monofilament | Ethicon | G697 | Suture |
| tert-Amyl alcohol | Sigma | 152463-250ML | Making 2.5% Avertin |
| 2,2,2-Tribromoethanol | Sigma | T48402-25G | Making 2.5% Avertin |
References
- Menon, D. K., Schwab, K., et al. Position statement: definition of traumatic brain injury. Arch Phys Med Rehabil. 91 (11), 1637-1640 (2010).
- Lighthall, J. W., Dixon, C. E., et al. Experimental models of brain injury. J Neurotrauma. 6 (2), 83-97 (1989).
- Dixon, C. E., Clfton, G. L., et al. A controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat. J Neurosci Methods. 39 (3), 253-262 (1991).
- Scheff, S. W., Baldwin, S. A., et al. Morris water maze deficits in rats following traumatic brain injury: lateral controlled cortical impact. J Neurotrauma. 14 (9), 615-627 (1997).
- Smith, D. H., Soares, H. D., et al. A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects. J Neurotrauma. 12 (2), 169-178 (1995).
- Hannay, H. J., Feldman, Z., et al. Validation of a controlled cortical impact model of head injury in mice. J Neurotrauma. 16 (11), 1103-1114 (1999).
- Natale, J. E., Ahmed, F., et al. Gene expression profile changes are commonly modulated across models and species after traumatic brain injury. J Neurotrauma. 20 (10), 907-927 (2003).
- Anderson, R. W., Brown, C. J., et al. Impact mechanics and axonal injury in a sheep model. J Neurotrauma. 20 (10), 961-974 (2003).
- Lighthall, J. W. Controlled cortical impact: a new experimental brain injury model. J Neurotrauma. 5 (1), 1-15 (1988).
- Chen, S., Pickard, J. D., et al. Time course of cellular pathology after controlled cortical impact injury. Exp Neurol. 182 (1), 87-102 (2003).
- Long, J. B., Bentley, T. L., et al. Blast overpressure in rats: recreating a battlefield injury in the laboratory. J Neurotrauma. 26 (6), 827-840 (2009).
- Clark, R. S., Schiding, J. K., et al. Neutrophil accumulation after traumatic brain injury in rats: comparison of weight drop and controlled cortical impact models. J Neurotrauma. 11 (5), 499-506 (1994).
- Werner, C., Engelhard, K. Pathophysiology of traumatic brain injury. Br J Anaesth. 99 (1), 4-9 (2007).
- Colicos, M. A., Dixon, C. E., et al. Delayed, selective neuronal death following experimental cortical impact injury in rats: possible role in memory deficits. Brain Res. 739 (1-2), 111-119 (1996).
- Raghavendra Rao, V. L., Dogan, A., et al. Traumatic brain injury leads to increased expression of peripheral-type benzodiazepine receptors, neuronal death, and activation of astrocytes and microglia in rat thalamus. Exp Neurol. 161 (1), 102-114 (2000).
- Gao, X., Chen, J. Moderate traumatic brain injury promotes neural precursor proliferation without increasing neurogenesis in the adult hippocampus. Exp Neurol. 239, 38-48 (2013).
