Undersøgelse af ændringer i Caecum microbiota efter traumatisk hjerneskade i mus
Summary
Præsenteret her er en protokol til at fremkalde diffus traumatisk hjerneskade ved hjælp af en lateral Fluid percussion enhed efterfulgt af indsamlingen af coecum indhold for Gut mikrobiome analyse.
Abstract
Stigende beviser viser, at mikrobiota-Gut-hjerne aksen spiller en vigtig rolle i patogenesen af hjernesygdomme. Flere undersøgelser viser også, at traumatiske hjerneskader forårsage ændringer i tarm mikrobiota. Mekanismerne bag den tovejs regulering af hjerne-tarm-aksen er dog stadig ukendte. I øjeblikket, få modeller findes for at studere ændringer i Gut mikrobiota efter traumatisk hjerneskade. Derfor, den præsenterede undersøgelse kombinerer protokoller for inducerende traumatisk hjerneskade ved hjælp af en lateral Fluid percussion enhed og analyse af coecum prøver efter skade for at undersøge ændringer i tarm mikrobiome. Ændringer af tarm mikrobiota sammensætning efter traumatisk hjerneskade bestemmes ved hjælp af 16S-rDNA sekventering. Denne protokol giver en effektiv metode til at studere forholdet mellem enteriske mikroorganismer og traumatisk hjerneskade.
Introduction
Traumatisk hjerneskade (TBI) er et globalt folkesundhedsproblem og den førende årsag til død og invaliditet hos unge voksne1,2. TBI forårsager mange dødsfald hvert år, og overlevende oplever en række fysiske, psykiatriske, følelsesmæssige og kognitive handicap. Derfor er TBI en tung byrde for en patients familie og samfundsmæssige ressourcer. TBI involverer både den primære hjerneskade, der opstår på tidspunktet for traumer og eventuelle sekundære hjerneskader, der udvikler timer til måneder efter første skade. Sekundær hjerneskade er medieret af flere biokemiske kaskader, som ikke kun er skadelige for hjernen, men også har betydelige negative virkninger på forskellige organ systemer, herunder mave-tarmsystemet3.
I øjeblikket er der tre modeller til at inducere TBI i dyreforsøg: Fluid percussion skade, kontrol kortikale virkning (CCI), og vægt dråbe acceleration. Lateral Fluid percussion skade (LFPI) er den mest almindeligt anvendte model til at etablere diffus hjerneskade (DAI)4. Enheden producerer hjerneskade gennem en kraniektomi ved at anvende en kort væsketryk puls til intakt Dura. Denne puls er skabt af strejken af pendulet. LFPI er en reproducerbar og kontrollerbar modelleringsmetode til TBI Research.
Mikrobiomet defineres som de kollektive genomer af alle mikroorganismer, der bor i den menneskelige krop. Intestinal mikrober i særdeleshed ikke kun spille en vigtig rolle i intestinal homøostase og funktion, men også regulere mange aspekter af værts fysiologi og driften af andre organer5. I de seneste år, der er stigende beviser, der indikerer, at Gut mikrobiota regulere hjernens udvikling og funktion via hjernen-Gut akser6. Afbrydelse af tarmen mikrobiota har været forbundet med flere hjernefunktion lidelser, herunder Parkinsons sygdom, humørsvingninger, og autisme7. For nylig, prækliniske undersøgelser har også rapporteret, at akut hjerneskade kan fremkalde ændringer i Gut mikrobiota8,9.
En undersøgelse foretaget af Treangen et al.10 fandt betydelige fald i tre mikrobielle arter og stigninger i to mikrobielle arter efter CCI-induceret TBI. Dette tyder på, at graduering af Gut mikrobiota kan være en terapeutisk metode i TBI Management. Men, de mekanismer underliggende hjerneskade-induceret Gut mikrobiota ændringer forbliver ukendt. Af denne grund er en forholdsvis enkel og effektiv model for at studere ændringerne i Gut mikrobiota efter TBI er påkrævet. Derfor præsenterer denne undersøgelse en protokol til at undersøge ændringer i Gut mikrobiota efter TBI i mus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Præsenteret her er en enkel og effektiv protokol til at bestemme ændringer i cecal mikrobiota efter TBI i mus. Induktion af hjerneskade og indsamling af coecum indholds prøver er kritiske dele af protokollen.
Trods forskere, der har studeret ændringerne af Gut mikrobiota følgende TBI, hjerneskade, der anvendes i disse undersøgelser var CCI-8 og vægt dråbe/effekt-induceret modeller9. Men CCI-modellen replikater for det meste hjernens kontu…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne har intet at afsløre.
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).
