Gecontroleerde Corticale Impact Model voor traumatisch hersenletsel

Summary

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

Abstract

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

Introduction

Traumatisch hersenletsel (TBI) wordt gedefinieerd als een verandering in de hersenfunctie, of andere bewijzen van hersenenpathologie, veroorzaakt door een externe kracht ^1. TBIs blijven een ernstig gezondheidsprobleem in de hele wereld, met name in de Verenigde Staten. Volgens de Centers for Disease Control and Prevention, ten minste 1,7 miljoen TBIs komen jaarlijks in de Verenigde Staten resulteerde in 30,5% van alle schade-gerelateerde sterfgevallen. In 2000, de directe medische kosten en indirecte kosten van TBIs bedroeg een geschatte $ 76500000000 in de Verenigde Staten alleen. Hoewel technologische en therapeutische vooruitgang in de afgelopen decennia de kwaliteit en de lengte van het leven voor mensen die lijden aan TBIs zijn verbeterd, geen effectieve farmaceutische of preventieve behandelingen die momenteel bestaan. Vanwege de complexiteit en verreikende effecten van TBIs, zoals weefselbeschadiging, celdood en axon degeneratie, geen twee gewonden zijn identiek; Zo zullen de huidige geen TBI model voor dieren nauwkeurig reproduceertalle aspecten van TBI bij mensen. Echter, diermodellen hebben de mogelijkheid bieden bijna identiek letsel noodzakelijk verschillende effecten van TBI met de hoop verder begrip van de klinische manifestaties van TBIs onderzoeken produceren.

De gecontroleerde corticale effect (CCI) model gebruikt een slagsysteem fysieke effect leveren aan de blootgestelde dura van een dier. Het induceert TBIs variëren van mild tot ernstig vergelijkbaar met die ervaren door mensen. Deze verwonding werd eerst gekarakteriseerd in de fret ² en later aangepast voor gebruik in de rat ^{3,4, 5-7} muizen en schapen ^8. Sinds de eerste karakterisering is de plaats van letsel zijn zowel geplaatst over de middellijn ^2,9 en laterale cortex ^10. CCI biedt een eenvoudige en nauwkeurige methode van onderzoek naar de effecten en de mogelijke behandelingen voor TBIs.

Naast de CCI model, de vloeistof percussie en gewicht neerzetten modellen commonly gebruikt om TBIs produceren. Echter, deze modellen huidige beperkingen, zoals minder controle over letsel parameters, produceren histopathalogical veranderingen niet gezien in de menselijke TBIs en grotere incidentie van overlijden door een ongeval bij muizen ^3,5,10. De schokgolf die model wordt ook gebruikt om TBIs produceren. Hoewel de schokgolf model niet de histopathalogical veranderingen gezien reproduceren na een mechanische belasting, betekent dit model nauwkeurig produceren TBIs ervaren vooral door militair personeel ^11. De gecontroleerde corticale impactmodel is eenvoudig te bedienen door het precieze controle over vervorming parameters zoals tijd, snelheid en diepte effect ^5. Een dergelijke nauwkeurigheid maakt repliceren bijna identiek letsel over een hele groep dieren meer haalbaar. Belangrijker nog, CCI reproduceert TBIs met functies gezien in menselijke TBIs ^12. Er is echter niet een diermodel dat volledig in het reproduceren van het volledige spectrum van pathologische chanGES waargenomen na TBI. Verder onderzoek is nodig om de acute en chronische veranderingen die optreden na TBI volledig onthullen.

Twee vormen van letsel optreden na een TBI: primaire en secundaire verwondingen. Het primaire letsel optreedt op het moment van impact en is niet gevoelig voor therapeutische behandelingen; echter de secundaire verwondingen die blijven bestaan ​​na de eerste blessure zijn onderworpen aan behandelingen ^13. De gecontroleerde corticale impactmodel produceert primaire letsel, waardoor onderzoekers de effecten van TBI en potentiële therapeutische behandelingen te onderzoeken voor de potentieel langdurige effecten van secundaire verwondingen. Gebieden van potentiële onderzoek met behulp van de CCI-model omvatten neuronale dood, cerebraal oedeem, neurogenese, vasculaire effecten, histopathalogical veranderingen, en het geheugen tekorten en meer ^3,13-16.

Protocol

Animal Care Man C57 BL / 6 muizen werden gehuisvest in groep en hield in een 12/12 uur licht / donker cyclus met gratis toegang tot voedsel en water ad libitum. De in dit protocol gebruikte dieren waren 10-12 weken oud. Alle procedures werden uitgevoerd onder protocollen door Animal Care en gebruik Comite Indiana University's goedgekeurd. 1. Chirurgische Voorbereiding Verdoven van de muis met een ketamine / xylazine mengsel (87,7 mg / ml ketamine en 12,3 mg / m…

Representative Results

De gecontroleerde corticale invloed model produceert TBIs variërend in ernst variëren van mild tot ernstig. Post-effect van de hoeveelheid craniale zwelling, bloeden, en craniale vervorming bij de impact site zal de ernst van het letsel als gevolg van de snelheid en de vervorming diepte parameters onthullen. Milde TBIs resulteren in craniale zwelling op de impact plaats en lichte bloeden vanwege de beperkte dura inbreuk. Een matige TBI vertoont craniale zwelling en een verhoogd bloedingsrisico als gevolg van dura inbr…

Discussion

De meest kritische stappen voor het succesvol genereren van consistente TBIs via een elektronisch magneet slagsysteem een ​​CCI veroorzaken zijn: 1) stabiel tot vaststelling van de muis hoofd in de stereotactische beeld; 2) het genereren van dezelfde grootte been venster tussen muizen en het bot te verwijderen zonder schade aan de dura daaronder tijdens craniectomy; 3) correct positioneren van de impact punt in het midden van de open ruimte en tot oprichting van het nulpunt alvorens met.

…

Materials

Povidone-iodine 7.5%	Purdue product L.P.		Surgical scrub
Cotton tipped applicators	Henry Schein	100-6015	Remove blood and debris
scissor	Fine Science Tools	14084-08	Surgery
forcept	Fine Science Tools	11293-00	Surgery
hemostat	Fine Science Tools	13021-12	Surgery
Rechargeable Cordless Micro Drill	Stoelting	58610	Combine with Burrs for generating the bone window
Burrs for Micro Drill	Fine Science Tools	19007-05
Suture monofilament	Ethicon	G697	Suture
tert-Amyl alcohol	Sigma	152463-250ML	Making 2.5% Avertin
2,2,2-Tribromoethanol	Sigma	T48402-25G	Making 2.5% Avertin