Et gentagne Concussive hoved Injury Model i mus
Summary
Concussion presents the most common type of traumatic brain injury. Therefore, a repetitive concussive animal model, which replicates the important features of an injury in patients, may provide a means to study concussion in a rigorous, controlled, and efficient manner.
Abstract
Despite the concussion/ mild traumatic brain injury (mTBI) being the most frequent occurrence of traumatic brain injury, there is still a lack of knowledge on the injury and its effects. To develop a better understanding of concussions, animals are often used because they provide a controlled, rigorous, and efficient model. Studies have adapted traditional animal models to perform mTBI to stimulate mild injury severity by changing the injury parameters. These models have been used because they can produce morphologically similar brain injuries to the clinical condition and provide a spectrum of injury severities. However, they are limited in their ability to present the identical features of injuries in patients. Using a traditional impact system, a repetitive concussive injury (rCHI) model can induce mild to moderate human-like concussion. The injury degree can be determined by measuring the period of loss of consciousness (LOC) with a sign of a transient termination of breathing. The rCHI model is beneficial to use for its accuracy and simplicity in determining mTBI effects and potential treatments.
Introduction
Hjernerystelse, også kaldet mild traumatisk hjerneskade (MTBI), er den hyppigste forekomst af traumatisk hjerneskade (TBI) og påvirker millioner af mennesker i USA. Hjernerystelse kan være vanskelig at diagnosticere, og der er ingen specifik kur mod hjernerystelse. Der er en stigende erkendelse og nogle beviser for, at mild mekanisk traume som følge af sportsskader, militær kamp og andre fysisk engagerende sysler kan have kumulative og kroniske neurologiske konsekvenser 1,2. Men er der stadig mangel på viden om hjernerystelse og deres virkninger. Aktuel metode begrænser studier af patologi og behandling hos mennesker, da det kun neurologisk vurdering og billedbehandling evaluering er tilgængelige for klinisk diagnose. Dyremodeller tilvejebringer et middel til at studere hjernerystelse på en effektiv, streng, og kontrolleret måde med håb om yderligere diagnose og behandling af MTBI.
Undersøgelser har tilpasset traditionelle TBImodeller som kontrolleret kortikal påvirkning (CCI), at væske-percussion effekt (FPI), vægt drop skade, og blast skader udføre MTBI og stimulere lave skade sværhedsgrader ved at ændre parametrene skade. Disse modeller er fordelagtigt at anvende på grund af deres evne til at replikere hjernetraume morfologisk ligner den kliniske tilstand; men de har også deres egne begrænsninger. Alvorligheden af kvæstelser induceret af en acceleration skade (vægt dråbe) er ofte meget varierende. De to resultater af den milde CCI – subaraknoidalblødning og fokal kontusion – kan ikke sammenlignes med typiske menneskelige hjernerystelse. CCI og FPI kræver en kraniotomi, som ikke er klinisk relevant, mens blast skade er en mere kontroversiel model i forhold til de forskellige eksponering position og peak trykmåling samt variable sekundær skade under eksponeringen 3-6. En opdateret concussive dyremodel der kan oversætte præklinisk forskning i den kliniske Setting er nødvendig forskning.
Det centrale spørgsmål i modellering mild TBI er at definere den eksperimentelle skade sværhedsgrad, som bedst replikerer skaden i et klinisk miljø. For nylig, forskellige forskergrupper udviklet lukket hovedlæsion eller concussive hoved skade (CHI) model 7-10. CHI er en modifikation af CCI uden kraniotomi, men det stadig bruger en traditionel elektronisk magnetisk effekt system til at generere et hoved effekt. En CHI kan fremkalde en hjernerystelse der spænder fra mild til moderat ved at justere parametrene konsekvensanalyser. Bevidsthedstab (LOC) kan observeres umiddelbart efter en påvirkning ved at detektere et fald i vejrtrækning eller forbigående afbrydelse af vejrtrækning. Perioden for LOC bruges til at bestemme sværhedsgraden af skaden. Dette papir indeholder en lidt forbedret og opdateret version af en repetitiv CHI (rCHI) model i mus, sammen med en detaljeret trin-for-trin-protokol og repræsentative resultater. Den rCHI strategier model forskning enre fordelagtig ved bestemmelse MTBI virkninger og potentielle behandlinger, især da der ikke er nogen individuel dyremodel som kan efterligne alle de hjernerystelse-inducerede patologiske forandringer.
Protocol
Representative Results
Discussion
At efterligne hjerneskader morfologisk ligner den kliniske tilstand, forventes post-hjernerystelse symptomer. Post-hjernerystelse symptomer omfatter generelt hovedpine, svimmelhed, vertigo, træthed, hukommelses- og søvnproblemer, problemer med at koncentrere samt angst og nedtrykthed. Da somatiske symptomer måske endnu ikke måles i dyremodeller, er ændringerne i motor og kognitiv funktion og følelsesmæssig adfærd bruges som kriterier for rationelt vurdere hjernerystelse i dyremodeller. I et tidligere rapporteret…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This works was supported by funding from a Florida Health grant (Brain and spinal cord injury research fund) (KKW).
Materials
| anesthesia machine | Eagle Eye Anesthesia, Inc | Model 150 | anesthesia |
| Electromagnetic Impactor | LeicaBiosystems | Impact One Stereotaxic Impactor | perform impaction |
| Digital Stereotaxic instrument | LeicaBiosystems | 39462501 | mount mouse and positioning tips |
| Sicilone rubber-coated metal tip | Precision Tool & Engineering, Gainesvill FL | custom-made | impact tip |
| Lithium Ion All-in-One Trimmer | WAHL Home Products | 9854-600 | shave mouse hair |
| paper clips | custom-made | probe tip | |
| Cotton tipped applicators | MEDLINE | MDS202055 | scrub head with saline |
| Tissue Tek O.C.T. | ASKURA FINETEK USA INC | 4583 | tissue embedding |
| anti-GFAP | Dako | CA93013 | antibody for IHC |
| anti Ferritin | Sigma | F6136 | antibody for IHC |
| VECTASTAIN Elite ABC kit | Vector laboratories | PK-6100 | IHC detection system |
| Permount Mounting Medium | Fisher Scientific | SP15-100 | |
| Aperio XT ScanScope scanner | Leica Microsystems Inc, | slides scanning | |
| Leica AutoStainer XL | Leica the pathology Company | ST2010 | H&E staining |
| DAB | sigma | D3939 | IHC detection system |
Riferimenti
- Baugh, C. M., et al. Chronic traumatic encephalopathy: neurodegeneration following repetitive concussive and subconcussive brain trauma. Brain Imaging Behav. 6 (2), 244-254 (2012).
- McKee, A. C., et al. Chronic traumatic encephalopathy in athletes: progressive tauopathy after repetitive head injury. J. Neuropathol Exp Neurol. 68 (7), 709-735 (2009).
- Petraglia, A. L., Dashnaw, M. L., Turner, R. C., Bailes, J. E. Models of mild traumatic brain injury: translation of physiological and anatomic injury. Neurosurgery. 75 Suppl (4), S34-S49 (2014).
- Goldstein, L. E., McKee, A. C., Stanton, P. K. Considerations for animal models of blast-related traumatic brain injury and chronic traumatic encephalopathy. Alzheimers Res Ther. 6 (5), 64 (2014).
- Gold, E. M., et al. Functional assessment of long-term deficits in rodent models of traumatic brain injury. RegenMed. 8 (4), 483-516 (2013).
- Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nat Rev Neurosci. 14 (2), 128-142 (2013).
- Luo, J., et al. Long-term cognitive impairments and pathological alterations in a mouse model of repetitive mild traumatic brain injury. Front Neurol. , 5-12 (2014).
- Yang, Z., et al. Temporal MRI characterization, neurobiochemical and neurobehavioral changes in a mouse repetitive concussive head injury model. Sci Rep. 10 (5), 11178 (2015).
- Zhang, J., et al. Inhibition of monoacylglycerol lipase prevents chronic traumatic encephalopathy-like neuropathology in a mouse model of repetitive mild closed head injury. J Cereb Blood Flow Metab. 35 (3), 443-453 (2015).
- Petraglia, A. L., et al. The spectrum of neurobehavioral sequelae after repetitive mild traumatic brain injury: a novel mouse model of chronic traumatic encephalopathy. J Neurotrauma. 31 (13), 1211-1224 (2014).
- Lumpkins, K. M., Bochicchio, G. V., Keledjian, K., Simard, J. M., McCunn, M., Scalea, T. Glial fibrillary acidic protein is highly correlated with brain injury. J Trauma. 65 (4), 778-782 (2008).
- Yang, Z., Wang, K. K. Glial fibrillary acidic protein: from intermediate filament assembly and gliosis to neurobiomarker. Trends Neurosci. 38 (6), 364-374 (2015).
- Liu, H., et al. Increased expression of ferritin in cerebral cortex after human traumatic brain injury. Neurol Sci. 34 (7), 1173-1180 (2013).
- Jordan, B. D., et al. The clinical spectrum of sport-related traumatic brain injury. Nat Rev Neurol. 9 (4), 222-230 (2013).
