Modello di ratto di lesione traumatica lieve a testa chiusa e sua convalida

Summary

Qui, presentiamo un modello di ratto con lesione cerebrale traumatica lieve (mTBI) a testa chiusa e la sua convalida che mostra una notevole somiglianza con l’mTBI umano per quanto riguarda le manifestazioni comportamentali durante le fasi acute e subacute.

Abstract

I modelli animali sono fondamentali per far progredire la nostra comprensione delle lesioni cerebrali traumatiche lievi (mTBI) e guidare la ricerca clinica. Per ottenere informazioni significative, è essenziale sviluppare un modello animale stabile e riproducibile. In questo studio, riportiamo una descrizione dettagliata di un modello di mTBI a testa chiusa e un metodo di validazione rappresentativo che utilizza ratti Sprague-Dawley per verificare l’effetto di modellazione. Il modello prevede la caduta di un peso di 550 g da un’altezza di 100 cm direttamente sulla testa di un ratto su una superficie distruttibile, seguita da una rotazione di 180 gradi. Per valutare la lesione, i ratti sono stati sottoposti a una serie di valutazioni neurocomportamentali 10 minuti dopo l’infortunio, tra cui il tempo di perdita di coscienza, il tempo di primo comportamento di ricerca, la capacità di fuga e il test di capacità di equilibrio del raggio. Durante le fasi acute e subacute successive all’infortunio, sono stati condotti test comportamentali per valutare la capacità di coordinazione motoria (Beam task), l’ansia (Open Field test) e le capacità di apprendimento e memoria (Morris Water Maze test). Il modello mTBI a testa chiusa ha prodotto una risposta coerente alle lesioni con una mortalità minima e ha replicato situazioni di vita reale. Il metodo di convalida ha verificato efficacemente lo sviluppo del modello e ha garantito la stabilità e la coerenza del modello.

Introduction

La lesione cerebrale traumatica lieve (mTBI), o commozione cerebrale, è il tipo più diffuso di lesione e può portare a vari sintomi a breve termine e cronici¹. Questi sintomi possono includere vertigini, mal di testa, depressione e anedonia, tra gli altri, portando a una sofferenza significativa per le persone affette da mTBI². Poiché la maggior parte degli mTBI sono causati da traumi da corpo contundente³, diventa imperativo sviluppare modelli animali che imitino accuratamente tali lesioni. Questi modelli sono essenziali per ottenere una migliore comprensione della lesione e dei suoi meccanismi sottostanti, offrendo un ambiente controllato con variabilità ed eterogeneità ridotte rispetto agli studi sull’uomo.

Sono stati sviluppati numerosi modelli di roditori ben consolidati per le lesioni cerebrali traumatiche (TBI), tra cui la lesione da percussione fluida (FPI)⁴, l’impatto corticale controllato (CCI)⁵, la lesione da caduta di peso⁶, la lesione cerebrale traumatica da esplosione⁷ e altre. Tuttavia, questi modelli si concentrano principalmente sulla replica di scenari di trauma cranico da moderato a grave. Al contrario, i modelli sperimentali specificamente progettati per simulare l’mTBI hanno ricevuto relativamente meno attenzione e rimangono poco esplorati⁸. Pertanto, c’è un bisogno critico di stabilire un modello animale stabile e riproducibile che rappresenti accuratamente l’mTBI. Un tale modello migliorerebbe significativamente la nostra comprensione delle conseguenze neurobiologiche e comportamentali associate all’mTBI.

Non è possibile distinguere i deficit funzionali nei ratti con mTBI rispetto ai ratti normali attraverso l’osservazione casuale dopo che gli effetti dell’anestesia sono svaniti. Pertanto, è necessario somministrare test specifici. Nell’uomo, un’ampia gamma di valutazioni cliniche viene utilizzata per valutare i pazienti ^9,10,11. Allo stesso modo, la creazione di un modello di successo nel modello di ratto richiede anche l’utilizzo di strumenti di valutazione rapida per determinarne la validità.

In questo studio, presentiamo un modello di ratto mTBI a testa chiusa, che consente di studiare l’mTBI in un modo che assomiglia molto alla condizione umana. La descrizione dettagliata del modello e della sua procedura di validazione fornisce una comprensione completa dell’approccio sperimentale utilizzato nello studio dell’mTBI.

Protocol

Gli esperimenti sugli animali sono stati approvati dal Comitato per la cura e l’uso degli animali della Central South University. Tutti gli studi sono stati condotti in linea con il benessere e i principi etici degli animali da laboratorio. 1. Alimentazione degli animali e procedura di anestesia Il gruppo ospita ratti maschi di Sprague-Dawley da 280-320 g e li mantiene in un ciclo luce/buio di 12 ore/12 ore con accesso a cibo e acqua ad libitum. Eseguire lo studio dopo che i…

Representative Results

L’apparecchio utilizzato in questo lavoro era una versione modificata del modello Kane e del modello pediatrico11,12 di Richelle Mychasiuk. In questo studio, i ratti SD sono stati assegnati a gruppi sham e mTBI. Per dimostrare la riproducibilità di questo modello, abbiamo condotto tre repliche indipendenti di questo modello insieme alla valutazione neurocomportamentale acuta, con ogni esperimento che ha coinvolto 8-12 ratti. In q…

Discussion

Questo modello simula con successo un mTBI a testa chiusa senza la necessità di un’incisione del cuoio capelluto o dell’apertura del cranio, fornendo una rappresentazione più accurata dello scenario di impatto osservato nei casi umani. Evitare l’incisione del cuoio capelluto aiuta a prevenire risposte infiammatorie che potrebbero non essere in linea con la situazione reale. Rispetto al modello pediatrico¹² di Richelle Mychasiuk, il modello utilizzato in questo studio è specificamente adattato p…

Materials

Acrylic box	In-house	N/A	15 cm x 22 cm x 43 cm
Anesthesia Machine	RWD Life Science Co.	R540 Mice & Rat Animal Anesthesia Machine
Helmet	In-house	N/A	Stainless-steel disk measuring 10 mm in diameter and 3 mm in thickness
Morris water maze	RWD Life Science Co.		Diameter 150 cm, height 50 cm,platform diameter 35 cm
Open field	RWD Life Science Co.	63007	Width100 cm, height 40 cm
Panlab SMART V3.0	RWD Life Science Co.	SMART v3.0
Perforated weight	In-house	N/A	Weight of 550 g and diameter of 18 mm
Pillow	In-house	N/A	Wedge-shaped sponge to place beneath the rat's head