Modèle murine de l'impact cortical contrôlé pour l'induction des dommages traumatiques de cerveau
Summary
Ici nous décrivons un protocole pour l’induction des dommages de cerveau traumatiques murins par l’intermédiaire d’un impact cortical contrôlé à tête ouverte.
Abstract
Les Centers for Disease Control and Injury Prevention estiment que près de 2 millions de personnes subissent un traumatisme crânien (TBI) chaque année aux États-Unis. En fait, l’ITC est un facteur contributif à plus d’un tiers de toute la mortalité liée aux blessures. Néanmoins, les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à la pathophysiologie de tBI sont mal compris. Ainsi, les modèles précliniques de TBI capables de reproduire les mécanismes de blessure pertinents au TBI dans les patients humains sont un besoin critique de recherche. Le modèle d’impact cortical contrôlé (ICC) de TBI utilise un dispositif mécanique pour avoir un impact direct sur le cortex exposé. Bien qu’aucun modèle ne puisse récapituler complètement les modèles disparates de dommages et la nature hétérogène de TBI dans les patients humains, CCI est capable d’induire un large éventail de TBI médicalement applicable. De plus, l’ICC est facilement normalisée, ce qui permet aux chercheurs de comparer les résultats entre les expériences et entre les groupes d’enquête. Le protocole suivant est une description détaillée de l’application d’un CCI sévère avec un dispositif d’impact disponible dans le commerce dans un modèle murine de TBI.
Introduction
Les Centers for Disease Control and Injury Prevention estiment qu’environ 2 millions d’Américains subissent une lésion cérébrale traumatique (TBI) chaque année1,2. En fait, TBI contribue à plus de 30% de tous les décès liés aux blessures aux États-Unis avec des coûts de soins de santé près de 80 milliards de dollars par an et près de 4 millions de dollars par personne et par an survivant à une grave TBI3,4,5. L’impact de TBI est accentué par les complications neurocognitives et neuropsychiatriques à long terme significatives souffertes par ses survivants avec le début insidieux des déficiences comportementales, cognitives, et motrices appelées encéphalopathie traumatique chronique (Etc) 6 Annonces , 7 Annonces , 8 Annonces , 9 (en) , 10. Même les événements de concussive subcliniques— ces impacts qui n’entraînent pas de symptômes cliniques — peuvent conduire à un dysfonctionnement neurologique à long terme11,12.
Des modèles animaux pour l’étude de TBI ont été employés depuis la fin des années 180013. Dans les années 1980, un impacteur pneumatique destiné à modéliser tBI a été développé. Cette méthode est maintenant appelée impact cortical contrôlé (ICC)14. Le contrôle et la reproductibilité de l’ICC ont amené les chercheurs à adapter le modèle pour une utilisation chez les rongeurs15. Notre laboratoire utilise ce modèle pour induire tBI via un impacteur disponible dans le commerce et un dispositif d’actionnement électronique16,17. Ce modèle est capable de produire un large éventail d’états TBI cliniquement applicables en fonction des paramètres biomécaniques utilisés. L’évaluation histologique des cerveaux de TBI après une blessure grave induite dans notre laboratoire démontre la perte corticale et hippocampal ipsilateral significative aussi bien que l’odème contralatéral et la distorsion. En outre, l’ICC produit une altération constante de la fonction motrice et cognitive mesurée par des tests comportementaux18. Les limites de l’ICC comprennent le besoin de craniotomie et les dépenses d’acquisition de l’impacteur et de l’appareil d’actionnement.
Plusieurs modèles supplémentaires de TBI existent et sont bien établis dans la littérature, y compris le modèle de percussion fluide latéral, modèle de chute de poids, et le modèle de blessure de souffle19,20,21. Bien que chacun de ces modèles aient leurs propres avantages distincts, leurs principaux inconvénients sont les blessures mixtes, la mortalité élevée et l’absence de normalisation, respectivement22. De plus, aucun de ces modèles n’offre la précision, la précision et la reproductibilité de l’ICC. En ajustant les paramètres biomécaniques de l’entrée dans le dispositif d’actionnement, le modèle CCI permet à l’enquêteur de contrôler avec précision la taille de la blessure, la profondeur de la blessure et l’énergie cinétique appliquée au cerveau. Cela donne aux chercheurs la possibilité d’appliquer l’ensemble du spectre de tBI à des zones spécifiques du cerveau. Il permet également la plus grande reproductibilité de l’expérience à l’expérience.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il y a plusieurs étapes qui sont essentielles pour appliquer une blessure fiable et cohérente. Tout d’abord, la souris doit atteindre un plan profond d’anesthésie chirurgicale assurant aucun mouvement pendant la performance de la craniectomy. Tandis que de nombreux régimes anesthésiques peuvent être employés pour induire l’anesthésie générale chez les rongeurs, les anesthésiques qui induisent la dépression respiratoire telle que les anesthésiques inhalés peuvent avoir comme conséquence l’arrêt respiratoir…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par National Institutes of Health Grant GM117341 et The American College of Surgeons C. James Carrico Research Fellowship à S.J.S.
Materials
| AnaSed Injection Xylazine Sterile Solution | LLOYD, Inc. | 5939911020 |
| Buprenorphine SR Lab 0.5mg/mL | Zoopharm-Wildlife Pharmaceuticals USA | BSRLAB0.5-182012 |
| High Speed Rotary Micromotor KiT0 | Foredom Electric Company | K.1070 |
| Imapact one for Stereotaxix CCI | Leica Biosystems Nussloch GmbH | 39463920 |
| Ketathesia Ketamine HCl Injection USP | Henry Schein, Inc | 56344 |
| Mouse Specific Stereotaxic Base | Leica Biosystems Nussloch GmbH | 39462980 |
| Trephines for Micro Drill | Fine Science Tools, Inc | 18004-50 |
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