A principal modelo lesões repetitivas Concussive em Ratos
Summary
Concussion presents the most common type of traumatic brain injury. Therefore, a repetitive concussive animal model, which replicates the important features of an injury in patients, may provide a means to study concussion in a rigorous, controlled, and efficient manner.
Abstract
Despite the concussion/ mild traumatic brain injury (mTBI) being the most frequent occurrence of traumatic brain injury, there is still a lack of knowledge on the injury and its effects. To develop a better understanding of concussions, animals are often used because they provide a controlled, rigorous, and efficient model. Studies have adapted traditional animal models to perform mTBI to stimulate mild injury severity by changing the injury parameters. These models have been used because they can produce morphologically similar brain injuries to the clinical condition and provide a spectrum of injury severities. However, they are limited in their ability to present the identical features of injuries in patients. Using a traditional impact system, a repetitive concussive injury (rCHI) model can induce mild to moderate human-like concussion. The injury degree can be determined by measuring the period of loss of consciousness (LOC) with a sign of a transient termination of breathing. The rCHI model is beneficial to use for its accuracy and simplicity in determining mTBI effects and potential treatments.
Introduction
Concussão, também chamado de leve lesão cerebral traumática (mTBI), é a ocorrência mais frequente de lesão cerebral traumática (TBI) e afeta milhões de pessoas em Estados Unidos. Concussões podem ser difíceis de diagnosticar e não há nenhuma cura específica para concussão. Há um crescente reconhecimento e alguma evidência de que trauma mecânico leve resultante de lesões desportivas, combate militar, e outras atividades fisicamente atraentes podem ter consequências neurológicas cumulativos e crônicos 1,2. No entanto, ainda há uma falta de conhecimento sobre concussões e seus efeitos. metodologia atual restringe os estudos de patologia e tratamento em seres humanos uma vez que apenas a avaliação neurológica e avaliação por imagem estão disponíveis para o diagnóstico clínico. Os modelos animais proporcionam um meio para estudar abalos de uma maneira eficiente e rigoroso, controlado e com a esperança de ainda mais o diagnóstico e tratamento de mTBI.
Estudos têm adaptado TCE tradicionalmodelos como o impacto cortical controlado (CCI), o impacto por percussão fluida (FPI), lesão queda de peso e lesão física por explosão de realizar mTBI e estimular gravidades baixos de ferimento, alterando os parâmetros de lesão. Estes modelos são benéfico de usar devido à sua capacidade de se replicar trauma cerebral morfologicamente semelhante à condição clínica; no entanto, eles também têm as suas próprias limitações. A gravidade da lesão induzida por uma lesão aceleração (queda de peso) é muitas vezes altamente variável. Os dois resultados do CCI leve – hemorragia subaracnóide e contusão focal – não são comparáveis com os abalos humanas típicas. CCI e FPI exigem uma craniotomia, que não é clinicamente relevante, enquanto a lesão física por explosão é um modelo mais controversa no que diz respeito à posição da exposição e da pressão de pico diferentes medidas, bem como a lesão secundária variável durante a exposição 3-6. Um modelo animal de concussão atualizada que podem traduzir a investigação pré-clínica no setti clínicang é necessário em investigação.
A questão-chave na modelagem de TCE leve é definir a gravidade da lesão experimental, que replica mais se aproxima da lesão em um ambiente clínico. Recentemente, diferentes grupos de pesquisa desenvolveu o traumatismo craniano fechado ou ferimento na cabeça de concussão (CHI) modelo 7-10. CHI é uma modificação de ICC sem uma craniotomia, mas ainda utiliza um sistema electrónico de impacto magnética tradicional para gerar um impacto da cabeça. A CHI pode induzir uma concussão variando de leve a moderada, ajustando os parâmetros de impacto. A perda de consciência (LOC) pode ser observado imediatamente após o impacto através da detecção de uma diminuição na taxa de respiração ou a cessação temporária da respiração. O período de LOC é utilizada para determinar a gravidade da lesão. Este trabalho inclui uma versão ligeiramente melhorada e actualizada de um modelo repetitivo CHI (rCHI) em ratos, juntamente com um protocolo detalhado passo-a-passo e resultados representativos. O rCHI estratégias modelo de investigação are benéfica para determinar efeitos mTBI e tratamentos potenciais, especialmente porque não existe um modelo animal individual capaz de imitar todas as alterações patológicas induzidas por concussão.
Protocol
Representative Results
Discussion
Para imitar lesões cerebrais morfologicamente semelhantes ao quadro clínico, os sintomas pós-concussão são esperadas. sintomas pós-concussão geralmente incluem dores de cabeça, tonturas, vertigens, fadiga, problemas de memória e de sono, dificuldade de concentração, bem como a ansiedade e humor deprimido. Como os sintomas somáticos pode ainda não ser mensurável em modelos animais, as mudanças da função motora e cognitiva e comportamento emocional são usados como critérios para avaliar racionalme…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This works was supported by funding from a Florida Health grant (Brain and spinal cord injury research fund) (KKW).
Materials
| anesthesia machine | Eagle Eye Anesthesia, Inc | Model 150 | anesthesia |
| Electromagnetic Impactor | LeicaBiosystems | Impact One Stereotaxic Impactor | perform impaction |
| Digital Stereotaxic instrument | LeicaBiosystems | 39462501 | mount mouse and positioning tips |
| Sicilone rubber-coated metal tip | Precision Tool & Engineering, Gainesvill FL | custom-made | impact tip |
| Lithium Ion All-in-One Trimmer | WAHL Home Products | 9854-600 | shave mouse hair |
| paper clips | custom-made | probe tip | |
| Cotton tipped applicators | MEDLINE | MDS202055 | scrub head with saline |
| Tissue Tek O.C.T. | ASKURA FINETEK USA INC | 4583 | tissue embedding |
| anti-GFAP | Dako | CA93013 | antibody for IHC |
| anti Ferritin | Sigma | F6136 | antibody for IHC |
| VECTASTAIN Elite ABC kit | Vector laboratories | PK-6100 | IHC detection system |
| Permount Mounting Medium | Fisher Scientific | SP15-100 | |
| Aperio XT ScanScope scanner | Leica Microsystems Inc, | slides scanning | |
| Leica AutoStainer XL | Leica the pathology Company | ST2010 | H&E staining |
| DAB | sigma | D3939 | IHC detection system |
References
- Baugh, C. M., et al. Chronic traumatic encephalopathy: neurodegeneration following repetitive concussive and subconcussive brain trauma. Brain Imaging Behav. 6 (2), 244-254 (2012).
- McKee, A. C., et al. Chronic traumatic encephalopathy in athletes: progressive tauopathy after repetitive head injury. J. Neuropathol Exp Neurol. 68 (7), 709-735 (2009).
- Petraglia, A. L., Dashnaw, M. L., Turner, R. C., Bailes, J. E. Models of mild traumatic brain injury: translation of physiological and anatomic injury. Neurosurgery. 75 Suppl (4), S34-S49 (2014).
- Goldstein, L. E., McKee, A. C., Stanton, P. K. Considerations for animal models of blast-related traumatic brain injury and chronic traumatic encephalopathy. Alzheimers Res Ther. 6 (5), 64 (2014).
- Gold, E. M., et al. Functional assessment of long-term deficits in rodent models of traumatic brain injury. RegenMed. 8 (4), 483-516 (2013).
- Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nat Rev Neurosci. 14 (2), 128-142 (2013).
- Luo, J., et al. Long-term cognitive impairments and pathological alterations in a mouse model of repetitive mild traumatic brain injury. Front Neurol. , 5-12 (2014).
- Yang, Z., et al. Temporal MRI characterization, neurobiochemical and neurobehavioral changes in a mouse repetitive concussive head injury model. Sci Rep. 10 (5), 11178 (2015).
- Zhang, J., et al. Inhibition of monoacylglycerol lipase prevents chronic traumatic encephalopathy-like neuropathology in a mouse model of repetitive mild closed head injury. J Cereb Blood Flow Metab. 35 (3), 443-453 (2015).
- Petraglia, A. L., et al. The spectrum of neurobehavioral sequelae after repetitive mild traumatic brain injury: a novel mouse model of chronic traumatic encephalopathy. J Neurotrauma. 31 (13), 1211-1224 (2014).
- Lumpkins, K. M., Bochicchio, G. V., Keledjian, K., Simard, J. M., McCunn, M., Scalea, T. Glial fibrillary acidic protein is highly correlated with brain injury. J Trauma. 65 (4), 778-782 (2008).
- Yang, Z., Wang, K. K. Glial fibrillary acidic protein: from intermediate filament assembly and gliosis to neurobiomarker. Trends Neurosci. 38 (6), 364-374 (2015).
- Liu, H., et al. Increased expression of ferritin in cerebral cortex after human traumatic brain injury. Neurol Sci. 34 (7), 1173-1180 (2013).
- Jordan, B. D., et al. The clinical spectrum of sport-related traumatic brain injury. Nat Rev Neurol. 9 (4), 222-230 (2013).
