Undersöka förändringar i Caecum Microbiota efter traumatisk hjärnskada hos möss
Summary
Presenteras här är ett protokoll för att inducera diffusa traumatisk hjärnskada med hjälp av en lateral vätska slagverk enhet följt av insamling av blindtarmen innehåll för Gut mikrobiomet analys.
Abstract
Ökande bevis visar att bakterieflora-Gut-Brain-axeln spelar en viktig roll i patogenesen av hjärnsjukdomar. Flera studier visar också att traumatiska hjärnskador orsaka förändringar i tarmen bakterieflora. Mekanismerna bakom den dubbelriktade regleringen av hjärn-tarmaxeln är dock fortfarande okända. För närvarande finns det få modeller för att studera förändringarna i Gut bakterieflora efter traumatisk hjärnskada. Därför, den presenterade studien kombinerar protokoll för att inducera traumatisk hjärnskada med hjälp av en lateral vätska slagverk enhet och analys av blindtarmen prover efter skada för att utreda förändringar i tarmen microbiome. Förändringar av tarmfloran sammansättning efter traumatisk hjärnskada bestäms med hjälp av 16S-rDNA sekvensering. Detta protokoll ger en effektiv metod för att studera relationerna mellan enteriska mikroorganismer och traumatisk hjärnskada.
Introduction
Traumatisk hjärnskada (TBI) är ett globalt folkhälsoproblem och den vanligaste dödsorsaken och handikapp hos unga vuxna1,2. TBI orsakar många dödsfall varje år, och överlevande upplever en mängd olika fysiska, psykiatriska, emotionella och kognitiva funktionsnedsättningar. Därför är TBI en tung börda för patientens familje-och samhällsresurser. TBI involverar både den primära hjärnskada som uppstår vid tiden för trauma och eventuella sekundära hjärnskador som utvecklar timmar till månader efter initial skada. Sekundär hjärnskada medieras av flera biokemiska kaskader, som inte bara är skadliga för hjärnan utan också har betydande negativa effekter på olika organsystem, inklusive det gastrointestinala systemet3.
För närvarande finns det tre modeller för att inducera TBI i djurförsök: Fluid slag verks skada, kontroll kortikal påverkan (CCI), och vikt droppe acceleration. Lateral Fluid slag verks skada (LFPI) är den mest använda modellen för att etablera diffus hjärnskada (DAI)4. Enheten producerar hjärnskada genom en kraniektomi genom att tillämpa en kort vätsketryck puls till intakt Dura. Denna puls skapas av strejken av pendeln. LFPI är en reproducerbar och kontrollerbar modelleringsmetod för TBI Research.
Mikrobiomen definieras som de kollektiva genomerna av alla mikroorganismer som vistas i människokroppen. Intestinal mikrober i synnerhet inte bara spela en viktig roll i intestinal homeostas och funktion, men också reglera många aspekter av värdfysiologi och funktionen av andra organ5. Under de senaste åren, det finns ökande bevis som tyder på att Gut bakterieflora reglera hjärnans utveckling och funktion via Brain-Gut axlar6. Störningar i tarmfloran har kopplats till flera störningar i hjärnans funktion inklusive Parkinsons sjukdom, humörsvängningar, och autism7. Nyligen, prekliniska studier har också rapporterat att akut hjärnskada kan framkalla förändringar i Gut bakterieflora8,9.
En studie av Treangen et al.10 fann signifikanta minskningar i tre mikrobiella arter och ökningar av två mikrobiella arter efter CCI-inducerad TBI. Detta tyder på att modulering av tarmfloran kan vara en terapeutisk metod i TBI Management. Emellertid, mekanismerna bakom hjärnskada-inducerad Gut bakterieflora förändringar förblir okända. Av denna anledning, en relativt enkel och effektiv modell för att studera förändringarna i Gut bakterieflora efter TBI krävs. Därför presenterar den aktuella studien ett protokoll för att undersöka förändringar i tarmfloran efter TBI hos möss.
Protocol
Representative Results
Discussion
Presenteras här är ett enkelt och effektivt protokoll för att fastställa förändringar i cecal bakterieflora efter TBI hos möss. Induktion av hjärnskada och insamling av blindtarmen innehåll prover är kritiska delar av protokollet.
Trots att forskare har studerat förändringarna i tarmfloran efter TBI, var den hjärnskada som användes i dessa studier CCI-8 och vikt fall/Impact-inducerad modeller9. Emellertid, CCI-modellen replikerar me…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna har inget att avslöja.
Materials
| DNA isolation kit | QIAGEN | 51604 | For fast purification of genomic DNA from stool samples |
| Gene analysis service | GENEWIZ | Gene analyse service | |
| Heating pad | Shanghai SAFE Biotech Co. | TR-200 | heating pad |
| Injector | The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University | injector | |
| LFPI device | Virginia Commonwealth University |
FP302 | LFPI device |
| Micro cranial drill | RWD Life Science | 78061 | Micro cranial drill |
| Povidone Iodine | The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University | Povidone Iodine |
Riferimenti
- Cheng, P., et al. . Trends in traumatic brain injury mortality in China, 2006-2013: A population-based longitudinal study. 14, e1002332 (2017).
- Maas, A. I. R., et al. Traumatic brain injury: integrated approaches to improve prevention, clinical care, and research. The Lancet Neurology. 16, 987-1048 (2017).
- Gaddam, S. S., Buell, T., Robertson, C. S. Systemic manifestations of traumatic brain injury. Handbook of Clinical Neurology. 127, 205-218 (2015).
- Kabadi, S. V., et al. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5, 1552-1563 (2010).
- Fung, T. C., Olson, C. A., Hsiao, E. Y. Interactions between the microbiota, immune and nervous systems in health and disease. Nature Neuroscience. 20, 145-155 (2017).
- Collins, S. M., Surette, M., Bercik, P. The interplay between the intestinal microbiota and the brain. Nature Reviews Microbiology. 10, 735-742 (2012).
- Cryan, J. F., Dinan, T. G. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nature Reviews Neuroscience. 13, 701-712 (2012).
- Nicholson, S. E., et al. Moderate Traumatic Brain Injury Alters the Gastrointestinal Microbiome in a Time-Dependent. Shock. , (2018).
- Houlden, A., et al. Brain injury induces specific changes in the caecal microbiota of mice via altered autonomic activity and mucoprotein production. Brain, Behavior, and Immunity. 57, 10-20 (2016).
- Treangen, T. J., et al. Traumatic Brain Injury in Mice Induces Acute Bacterial Dysbiosis Within the Fecal Microbiome. Frontiers in Immunology. 9, 2757 (2018).
- Alder, J., Fujioka, W., Lifshitz, J., Crockett, D. P., Thakker-Varia, S. Lateral fluid percussion: model of traumatic brain injury in mice. Journal of Visualized Experiments. , (2011).
- Thompson, H. J., et al. Lateral fluid percussion brain injury: a 15-year review and evaluation. Journal of Neurotrauma. 22, 42-75 (2005).
- Pang, W., Vogensen, F. K., Nielsen, D. S., Hansen, A. K. Faecal and caecal microbiota profiles of mice do not cluster in the same way. Laboratory Animals. 46, 231-236 (2012).
