成虫ゼブラフィッシュにおける鈍力損傷の影響を研究するスケーラブルモデル
Summary
私たちは、成人ゼブラフィッシュのマルマルー重量降下モデルを変更し、鈍力外傷性脳損傷(TBI)とその後の神経再生の基礎となるメカニズムに続く幅広い病理を調べた。この鈍力TBIモデルはスケーラブルであり、軽度、中等度、または重度のTBIを誘導し、ヒトTBIで観察された傷害の不均一性を再現する。
Abstract
鈍力外傷性脳損傷(TBI)は、重症の範囲に及び、複雑で異種の二次的な影響をもたらす頭部外傷の最も一般的な形態である。人間のTBIに続いて失われたニューロンを置き換えたり再生したりするメカニズムはありませんが、ゼブラフィッシュは脳を含む全身のニューロンを再生する能力を持っています。鈍い力TBIに続くゼブラフィッシュに示された病理の広さを調べ、その後の神経細胞再生応答の基礎となるメカニズムを研究するために、我々は成体ゼブラフィッシュで使用するために一般的に使用されるげっ歯類マルマルー重量降下を改変した。当社の単純な鈍力TBIモデルは、スケーラブルで、軽度、中等度、または重度のTBIを誘導し、接触および心的外傷後発作、浮腫、硬膜下および脳内血腫、認知障害など、ヒトTBIに続いて観察される表現型の多くを再現し、それぞれ傷害重症性に依存して表示されます。TBIの続編は、怪我の数分以内に現れ始め、治まり、怪我後7日以内に損傷を受けていない制御レベルに戻ります。再生プロセスは、早期に48時間の傷害後(hpi)を開始し、60 hpiによってピーク細胞増殖が観察される。したがって、当社のゼブラフィッシュ鈍力TBIモデルは、ヒトTBIと同様の特徴的な一次および二次傷害TBI病理を産生し、ゼブラフィッシュに特有の神経再生のメカニズムと共に、疾患の発症および進行を調査することを可能にする。
Introduction
外傷性脳損傷(TTB)は、世界的な健康危機であり、死亡および障害の主要な原因です。米国では、毎年約290万人がTBIを経験し、2006年から2014年の間にTBIまたはTBIの後遺による死亡率は50%以上増加しました。しかし、TISは、治療戦略や予後予測に影響を与える傷害のメカニズム(MOI)の一部に大きく起因する病因、病理、および臨床提示が異なる。TIは様々なMOIから生じる可能性がありますが、主に貫通性または鈍い力の外傷の結果です。貫通性外傷は、TIのごく一部を表し、即時および周囲の衝突脳領域3に局在する重度および焦点損傷を生成する。対照的に、鈍力TISは、一般集団でより一般的であり、重症の範囲(軽度、中等度、重度)にまたがり、複数の脳領域に影響を与える拡散、異種、および世界的傷害を生じる1,4,5。
ゼブラフィッシュ(Danio rerio)は、中枢神経系(CNS)6,7,8,9に及ぶ広範な神経学的侮辱を調べるために利用されてきた。ゼブラフィッシュはまた、哺乳類とは異なり、CNS損傷を修復するための先天的かつ堅牢な回生応答を有する10。現在のゼブラフィッシュ外傷モデルは、浸透、切除、化学的侮辱、または圧力波11,12,13,14,15,16を含む様々な傷害方法を使用しています。しかしながら、これらの各方法は、ヒト集団がめったに経験しないMOIを利用し、傷害の重大性の範囲にわたってスケーラブルではなく、鈍力TBI後に報告された不均一性または重症度依存性TBIの後遺症に対処しない。これらの要因は、ヒト集団におけるTBIの最も一般的な形態(軽度の鈍い力損傷)に関連する病理の根本的なメカニズムを理解するためにゼブラフィッシュモデルの使用を制限する。
我々は、傷害病理、TBI後遺の進行、および先天的な再生応答を調査する道を提供する、迅速かつスケーラブルな鈍力TBIゼブラフィッシュモデルを開発することを目指した。私たちは、一般的に使用されるげっ歯類Marmarou17 重量低下を変更し、成体ゼブラフィッシュに適用しました。このモデルは、軽度から中程度、重度まで、再現可能な範囲の重症度を生み出します。このモデルはまた、発作、浮腫、硬膜下および脳内血腫、神経細胞死、および学習および記憶障害などの認知障害を含む重症度依存的な方法で、ヒトTBI病理の複数の側面を再現する。怪我の数日後、病理および欠損は消散し、損傷を受けていないコントロールに似たレベルに戻る。さらに、このゼブラフィッシュモデルは、傷害重症度に関する神経軸全体にわたる堅牢な増殖および神経再生応答を示す。
ここでは、鈍い力外傷の設定と誘導、外傷後発作の採点、血管損傷の評価、脳切片の準備に関する指示、浮腫を定量化するアプローチ、および傷害後の増殖反応に関する洞察に向けた詳細を提供する。
Protocol
Representative Results
Discussion
神経外傷および関連する後遺症の調査は、長い間、伝統的な非再生げ歯類モデル20を中心としてきた。最近になってようやく、再生モデル9,11,13,14,21に様々な形態のCNS損傷を適用した研究が行なわれます。洞察力はありますが、これらのモデルは、人間?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、ハイドラボのメンバーが思慮深い議論をしてくれたことに感謝し、ゼブラフィッシュケアと畜産のためのフライマンライフサイエンスセンターの技術者、およびノートルダム大学光学顕微鏡コア/NDIIFが機器とそのサービスを使用してくれたことに感謝したいと考えています。この研究は、ノートルダム大学ノートルダム大学ゼブラフィッシュ研究センター、ノートルダム大学幹細胞再生医療センター、国立科学財団大学院研究フェローシッププログラム(JTH)NIH R01-EY018417(DRH)の国立眼科研究所からの助成金によって支援されました。 自由フェローシップのセンチネル(JTH)とパット・ティルマン奨学金(JTH)。
Materials
| 2-phenoxyethanol | Sigma Alderich | 77699 | |
| #00 buckshot | Remington | RMS23770 | 3.3g weight for sTBI |
| #3 buckshot | Remington | RMS23776 | 1.5g weight for miTBI/moTBI |
| #5 Dumont forceps | WPI | 14098 | |
| 5-ethynyl-2’-deoxyuridine | Life Technologies | A10044 | EdU |
| 5ml glass vial | VWR | 66011-063 | |
| Click-iT EdU Cell Proliferation Kit | Life Technologies | C10340 | |
| CytoOne 12-well plate | USA Scientific | CC7682-7512 | |
| Instant Ocean | Instant Ocean | SS15-10 | |
| Super frost postiviely charged slides | VWR | 48311-703 | |
| Super PAP Pen Liquid Blocker | Ted Pella | 22309 | |
| Tissue freezing medium | VWR | 15148-031 |
Riferimenti
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