Mantenimiento de un dispositivo de lesión por percusión de fluido lateral
Summary
El cuidado y el mantenimiento adecuados son esenciales para que un dispositivo de lesión por percusión de fluido lateral (LFPI) funcione de manera confiable. Aquí, demostramos cómo limpiar, llenar y ensamblar adecuadamente un dispositivo LFPI, y asegurarnos de que se mantenga adecuadamente para obtener resultados óptimos.
Abstract
La lesión cerebral traumática (TBI) representa aproximadamente 2.5 millones de visitas a la sala de emergencias y hospitalizaciones anualmente y es una de las principales causas de muerte y discapacidad en niños y adultos jóvenes. La LCT es causada por una fuerza repentina aplicada a la cabeza y, para comprender mejor la LCT humana y sus mecanismos subyacentes, se necesitan modelos experimentales de lesiones. La lesión por percusión del líquido lateral (LFPI) es un modelo de lesión comúnmente utilizado debido a las similitudes en los cambios patológicos encontrados en la LCT humana en comparación con la LFPI, incluidas hemorragias, trastornos vasculares, déficits neurológicos y pérdida de neuronas. LFPI emplea un péndulo y un cilindro lleno de líquido, este último con un pistón móvil en un extremo, y una conexión de bloqueo Luer a un tubo rígido lleno de líquido en el otro extremo. La preparación del animal implica realizar una craniectomía y colocar un cubo Luer sobre el sitio. Al día siguiente, el tubo del dispositivo de lesión se conecta al centro Luer en el cráneo del animal y el péndulo se eleva a una altura específica y se libera. El impacto del péndulo con el pistón genera un pulso de presión que se transmite a la duramadre intacta del animal a través del tubo y produce la LCT experimental. El cuidado y el mantenimiento adecuados son esenciales para que el dispositivo LFPI funcione de manera confiable, ya que el carácter y la gravedad de la lesión pueden variar mucho según la condición del dispositivo. Aquí, demostramos cómo limpiar, llenar y ensamblar adecuadamente el dispositivo LFPI, y asegurarnos de que se mantenga adecuadamente para obtener resultados óptimos.
Introduction
La lesión cerebral traumática (LCT) es causada por una fuerza repentina aplicada a la cabeza. Después de las lesiones primarias resultantes del impacto físico, los sobrevivientes de LCT comúnmente experimentan lesiones secundarias, incluyendo déficits cognitivos y disfunciones neurológicas que están asociadas con respuestas fisiológicas a la lesión inicial1. Se estima que aproximadamente 69 millones de personas en todo el mundo sufren de LCT anualmente2. Solo en los Estados Unidos, aproximadamente 2.5 millones de visitas a la sala de emergencias y hospitalizaciones relacionadas con TBI ocurren cada año, lo que hace que TBI sea una de las principales causas de discapacidad y muerte entre niños y adultos jóvenes3. La LCT puede clasificarse como leve, moderada o grave, y la LCT leve (LCTm) representa aproximadamente el 70% -90% de los casos de LCT4. La patología histológica y cognitiva de la LCT puede ocurrir en cuestión de minutos a horas después de la lesión, y los efectos de la LCT pueden persistir durante meses o años después del daño inicial5.
El desarrollo de modelos experimentales ha sido fundamental para comprender los efectos y los mecanismos subyacentes de la LCT. Uno de estos modelos, la lesión por percusión del fluido lateral (LFPI), se usa comúnmente para evaluar TBI in vivo. LFPI reproduce de cerca patologías asociadas con TCE humano, incluyendo trastornos vasculares, hemorragias, pérdida neuronal, inflamación, gliosis y alteraciones moleculares 6,7,8. La técnica LFPI se utiliza para un conjunto diverso de aplicaciones experimentales, incluyendo el modelado de LCT pediátrica, así como condiciones neurodegenerativas crónicas, como la encefalopatía traumática crónica 9,10. LFPI es un método bien definido y reproducible de TCE experimental que permite ajustar la gravedad de la lesión11. El dispositivo LFPI tiene varios componentes importantes, que incluyen: un péndulo con un martillo pesado, un pistón, un cilindro lleno de líquido, un transductor de presión, un osciloscopio digital y un pequeño tubo en el extremo del cilindro con un bloqueo Luer que se conecta a un cubo en el cráneo del animal (Figura 1). LFPI funciona balanceando el péndulo en el pistón, creando una onda de presión a través del fluido (agua desionizada desgasificada o solución salina) en el cerebro del animal unido; esto aumenta la presión intracraneal, replicando así las características mecánicas y los cambios biológicos de TBI12. Además, los animales utilizados en experimentos LFPI se someten a una craniectomía para exponer el cerebro al impacto de la presión del fluido del dispositivo.
El mantenimiento y la supervisión de rutina son necesarios para garantizar que el dispositivo LFPI funcione con precisión. Los siguientes métodos son vitales para prevenir la introducción de burbujas de aire contaminantes en el dispositivo. Aquí, demostramos métodos para limpiar, llenar y ensamblar adecuadamente el dispositivo LFPI. También discutiremos las salidas del osciloscopio y los tiempos de enderezamiento del mouse como formas de confirmar la viabilidad del LFPI.
Protocol
Representative Results
Discussion
Las técnicas descritas anteriormente demuestran cómo mantener adecuadamente un dispositivo LFPI. La limpieza y el monitoreo de rutina son necesarios para mantener el dispositivo LFPI funcionando correctamente y de manera confiable. Además, debido a la naturaleza invasiva del procedimiento LFPI, es imperativo que el dispositivo se limpie a fondo para prevenir la infección de animales de laboratorio.
Evitar la formación de burbujas de aire en el dispositivo es crucial para obtener lesiones…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean agradecer a Custom Design & Fabrication Inc. por su asistencia técnica y apoyo. Este trabajo fue financiado por las subvenciones R01NS120099-01A1 y R37HD059288-19 de los Institutos Nacionales de Salud.
Materials
| 2 – 10 mL syringes with Luer lock capability | Ensures that needle is secure and reduces possible leaks of fluid | ||
| Degassed fluid | Helps to reduce air bubble formation during injury procedure | ||
| Fluid Percussion Injury (FPI) device (Model 01-B) | Custom Designs & Fabrications Inc. | N/A | Injury device used to model TBI in rodents |
| Mild detergent | Allows to thoroughly clean the LFPI cylinder | ||
| Petroleum Jelly | Used as a water-repellent and protects LFPI device form rust | ||
| Teflon tape | Helps with tight seal of pipe joints on the LFPI device | ||
| *Materials other than the LFPI device can be purchased from any reliable company. |
References
- Centers for Disease Control and Prevention. Surveillance Report of Traumatic Brain Injury-related Emergency Department Visits, Hospitalizations, and Deaths. Centers for Disease Control and Prevention, U.S. Department of Health and Human Services. , (2014).
- Dewan, M. C. Estimating the global incidence of traumatic brain injury. Journal of Neurosurgery. 130 (4), 1080-1097 (2018).
- National Center for Injury Prevention and Control; Division of Unintentional Injury Prevention. . Traumatic Brain Injury in the United States: Epidemiology and Rehabilitation. , (2015).
- Holm, L., Cassidy, J. D., Carroll, L. J., Borg, J. Summary of the WHO Collaborating Centre for neurotrauma task force on mild traumatic brain injury. Journal of Rehabilitation Medicine. 37 (3), 137-141 (2005).
- Pavlovic, D., Pekic, S., Stojanovic, M., Popovic, V. Traumatic brain injury: neuropathological, neurocognitive and neurobehavioral sequelae. Pituitary. 22 (3), 270-282 (2019).
- Dixon, C. E. A fluid percussion model of experimental brain injury in the rat. Journal of Neurosurgery. 67 (1), 110-119 (1987).
- McIntosh, T. K. Traumatic brain injury in the rat: characterization of a lateral fluid-percussion model. Neurosciences. 28 (1), 233-244 (1989).
- Ma, X., Aravind, A., Pfister, B. J., Chandra, N., Haorah, J. Animal models of traumatic brain injury and assessment of injury severity. Molecular Neurobiology. 56 (8), 5332-5345 (2019).
- Nwafor, D. C. Pediatric traumatic brain injury: an update on preclinical models, clinical biomarkers, and the implications of cerebrovascular dysfunction. Journal of Central Nervous System Disease. 14, (2022).
- Turner, R. C. Modeling chronic traumatic encephalopathy: the way forward for future discovery. Frontiers in Neurology. 6, 223 (2015).
- Petersen, A., Soderstrom, M., Saha, B., Sharma, P. Animal models of traumatic brain injury: a review of pathophysiology to biomarkers and treatments. Experimental Brain Research. 239 (10), 2939-2950 (2021).
- Sullivan, H. G. Fluid-percussion model of mechanical brain injury in the cat. Journal of Neurosurgery. 45 (5), 521-534 (1976).
- Pernici, C. D. Longitudinal optical imaging technique to visualize progressive axonal damage after brain injury in mice reveals responses to different minocycline treatments. Scientific Reports. 10, 7815-78 (2020).
