מודל חולדה של פגיעה טראומטית קלה בראש סגור ותיקוף שלה
Summary
במאמר זה אנו מציגים מודל של פגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) בראש סגור, ואת התיקוף שלו המציג דמיון יוצא דופן ל-mTBI האנושי בנוגע לביטויים התנהגותיים במהלך השלבים החריפים והתת-חריפים.
Abstract
מודלים של בעלי חיים חיוניים לקידום ההבנה שלנו של פגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) ולהנחיית מחקרים קליניים. כדי להגיע לתובנות משמעותיות, פיתוח מודל יציב וניתן לשחזור של בעלי חיים הוא חיוני. במחקר זה אנו מדווחים על תיאור מפורט של מודל mTBI עם ראש סגור ועל שיטת אימות מייצגת באמצעות חולדות Sprague-Dawley כדי לאמת את אפקט המידול. המודל כולל הטלת משקל מסה של 550 גרם מגובה של 100 ס”מ ישירות על ראשה של חולדה על משטח הניתן להריסה, ואחריו סיבוב של 180 מעלות. כדי להעריך את הפגיעה, חולדות עברו סדרה של הערכות נוירו-התנהגותיות 10 דקות לאחר הפציעה, כולל זמן איבוד הכרה, זמן חיפוש התנהגות ראשון, יכולת בריחה ומבחן יכולת שיווי משקל קרן. בשלבים החריפים והתת-חריפים שלאחר הפציעה נערכו מבחנים התנהגותיים להערכת יכולת קואורדינציה מוטורית (משימת קרן), חרדה (מבחן שדה פתוח) ויכולות למידה וזיכרון (מבחן מוריס מבוך מים). מודל mTBI עם ראש סגור יצר תגובת פציעה עקבית עם תמותה מינימלית ושוכפל מצבים בחיים האמיתיים. שיטת התיקוף אימתה ביעילות את התפתחות המודל והבטיחה את יציבות ועקביות המודל.
Introduction
פגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI), או זעזוע מוח, היא סוג הפגיעה השכיח ביותר ויכולה להוביל לתסמינים שונים לטווח קצר וכרוניים1. תסמינים אלה עשויים לכלול סחרחורת, כאבי ראש, דיכאון ואנהדוניה, בין היתר, מה שמוביל לסבל משמעותי עבור אנשים הסובלים מ-mTBI2. מאחר שרוב ה-mTBIs נגרמים על-ידי טראומת כוח קהה3, הכרחי לפתח מודלים של בעלי חיים שמחקים במדויק פציעות כאלה. מודלים אלה חיוניים להשגת הבנה טובה יותר של הפציעה והמנגנונים העומדים בבסיסה, ומציעים סביבה מבוקרת עם שונות והטרוגניות מופחתות בהשוואה למחקרים בבני אדם.
מודלים מבוססים רבים של מכרסמים פותחו עבור פגיעה מוחית טראומטית (TBI), כולל פגיעה בכלי הקשה בנוזלים (FPI)4, פגיעה מבוקרת בקליפת המוח (CCI)5, פגיעה בירידה במשקל6, פגיעה מוחית טראומטית בפיצוץ7 ועוד. עם זאת, מודלים אלה מתמקדים בעיקר בשכפול תרחישי TBI בינוניים עד חמורים. לעומת זאת, המודלים הניסיוניים שתוכננו במיוחד כדי לדמות mTBI קיבלו פחות תשומת לב באופן יחסי ועדיין לא נחקרומספיק 8. לכן, יש צורך קריטי לבסס מודל יציב וניתן לשחזור של בעלי חיים שמייצג במדויק mTBI. מודל כזה ישפר באופן משמעותי את הבנתנו את ההשלכות הנוירוביולוגיות וההתנהגותיות הקשורות ל-mTBI.
לא ניתן להבחין בין הליקויים התפקודיים בחולדות mTBI בהשוואה לחולדות רגילות באמצעות תצפית מזדמנת לאחר שהשפעות ההרדמה פגו. לכן, יש צורך לנהל בדיקות ספציפיות. בבני אדם, מגוון רחב של הערכות קליניות משמשות להערכת חולים 9,10,11. באופן דומה, גם ביסוס מודל מוצלח במודל החולדות מחייב שימוש בכלי הערכה מהירים כדי לקבוע את תקפותו.
במחקר זה אנו מציגים מודל של חולדות mTBI בעלות ראש סגור, המאפשר לחקור mTBI באופן דומה מאוד למצב האנושי. התיאור המפורט של המודל ותהליך התיקוף שלו מספק הבנה מקיפה של הגישה הניסויית המשמשת בחקר mTBI.
Protocol
Representative Results
Discussion
מודל זה מדמה בהצלחה mTBI עם ראש סגור ללא צורך בחתך בקרקפת או בפתיחת גולגולת, ומספק ייצוג מדויק יותר של תרחיש הפגיעה שנצפה במקרים אנושיים. הימנעות מחתך בקרקפת מסייעת למנוע תגובות דלקתיות שעלולות שלא להתאים למצב בפועל. בהשוואה למודל12 לילדים של ריצ’ל מיצ’סיוק, המודל ששימש במחקר זה ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו רוצים להודות לכל עמיתי המחלקה לחיות מעבדה באוניברסיטת מרכז דרום. מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס ‘81971791); מעבדת המפתח של שנגחאי לרפואה משפטית, מעבדת מפתח למדע פורנזי, משרד המשפטים, סין (האקדמיה למדע פורנזי) (לא. KF202104).
Materials
| Acrylic box | In-house | N/A | 15 cm x 22 cm x 43 cm |
| Anesthesia Machine | RWD Life Science Co. | R540 Mice & Rat Animal Anesthesia Machine | |
| Helmet | In-house | N/A | Stainless-steel disk measuring 10 mm in diameter and 3 mm in thickness |
| Morris water maze | RWD Life Science Co. | Diameter 150 cm, height 50 cm,platform diameter 35 cm | |
| Open field | RWD Life Science Co. | 63007 | Width100 cm, height 40 cm |
| Panlab SMART V3.0 | RWD Life Science Co. | SMART v3.0 | |
| Perforated weight | In-house | N/A | Weight of 550 g and diameter of 18 mm |
| Pillow | In-house | N/A | Wedge-shaped sponge to place beneath the rat's head |
References
- Silverberg, N. D., Duhaime, A. C., Iaccarino, M. A. Mild traumatic brain injury in 2019-2020. JAMA. 323 (2), 177-178 (2020).
- Kim, K., Priefer, R. Evaluation of current post-concussion protocols. Biomedicine & Pharmacotherapy. 129, 110406 (2020).
- Peeters, W., et al. Epidemiology of traumatic brain injury in Europe. Acta Neurochirurgica (Wien). 157 (10), 1683-1696 (2015).
- Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552-1563 (2010).
- Smith, D. H., et al. A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects. Journal of Neurotrauma. 12 (2), 169-178 (1995).
- Feeney, D. M., Boyeson, M. G., Linn, R. T., Murray, H. M., Dail, W. G. Responses to cortical injury: I. Methodology and local effects of contusions in the rat. Brain Research. 211 (1), 67-77 (1981).
- Cernak, I., et al. The pathobiology of blast injuries and blast-induced neurotrauma as identified using a new experimental model of injury in mice. Neurobiology of Disease. 41 (2), 538-551 (2011).
- Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: Translational challenges and strategies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 76 (Pt B), 396-414 (2017).
- Chen, J., et al. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke. 32 (4), 1005-1011 (2001).
- Flierl, M. A., et al. Mouse closed head injury model induced by a weight-drop device. Nature Protocols. 4 (9), 1328-1337 (2009).
- Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. J Neuroscience Methods. 203 (1), 41-49 (2012).
- Mychasiuk, R., Farran, A., Esser, M. J. Assessment of an experimental rodent model of pediatric mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 31 (8), 749-757 (2014).
- Pham, L., et al. Mild closed-head injury in conscious rats causes transient neurobehavioral and glial disturbances: A novel experimental model of concussion. Journal of Neurotrauma. 36 (14), 2260-2271 (2019).
- Jacotte-Simancas, A., Molina, P., Gilpin, N. W. Repeated mild traumatic brain injury and JZL184 produce sex-specific increases in anxiety-like behavior and alcohol consumption in Wistar rats. Journal of Neurotrauma. , (2023).
- Levin, H. S., et al. Association of sex and age with mild traumatic brain injury-related symptoms: A TRACK-TBI study. JAMA Network Open. 4 (4), e213046 (2021).
