En Gjentatte concussive hodeskade Model i Mus

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

Hjernerystelse, også kalt mild traumatisk hjerneskade (mTBI), er den mest hyppige forekomsten av traumatisk hjerneskade (TBI) og påvirker millioner av mennesker i USA. Hjernerystelser kan være vanskelig å diagnostisere, og det er ingen spesifikk kur for hjernerystelse. Det er en økende erkjennelse og noen bevis for at mild mekanisk traumer som følge av idrettsskader, militær kamp, og andre fysisk engasjerende sysler kan ha kumulative og kroniske nevrologiske konsekvenser ^1,2. Men det er fortsatt mangel på kunnskap om hjernerystelser og deres effekter. Nåværende metodikk begrenser studier av patologi og behandling hos mennesker siden bare nevrologisk vurdering og bildebehandling evaluering er tilgjengelig for klinisk diagnose. Dyremodeller gir et middel til å studere hjernerystelser i en effektiv, nøyaktig og kontrollert måte med håp om videre diagnostisering og behandling av mTBI.

Studier har tilpasset tradisjonelle TBImodeller som kontrollerte kortikalt innvirkning (CCI), til væske-perkusjon effekt (FPI), vekt fall skade, og blast skader utføre mTBI og stimulere lave skadegradene ved å endre skade parametere. Disse modellene er fordelaktig å bruke på grunn av deres evne til å replikere hjernetraume morfologisk lik den kliniske tilstanden; Men de har også sine egne begrensninger. Alvorlighetsgraden av skade indusert av en akselerasjon skade (vekt drop) er ofte svært variabel. De to resultatene av mild CCI – Hjernehinneblødning og fokale kontusjon – er ikke sammenlignbare med typiske menneskelige hjernerystelser. CCI og FPI krever en kraniotomi, som ikke er klinisk relevant, mens blast skade er en mer kontroversiell modell i forhold til de ulike eksponeringsposisjon og maksimal trykkmålinger samt variabel sekundær skade under eksponeringen ^_3-6. En oppdatert concussive dyremodell som kan oversette pre-klinisk forskning i kliniske setting er nødvendig i forskning.

Det avgjørende i modellering mild TBI er å definere den eksperimentelle skadegrads, som tettest replikerer skaden i en klinisk setting. Nylig ulike forskningsmiljøer utviklet lukket hodeskade eller concussive hodeskade (CHI) modell ^7-10. CHI er en modifikasjon av CCI uten en kraniotomi, men det fremdeles bruker en tradisjonell elektronisk magnet støt system for å generere et hode innvirkning. En CHI kan indusere en hjernerystelse alt fra mild til moderat ved å justere støtparametre. Tap av bevissthet (LOC) kan observeres umiddelbart etter et støt ved påvisning av en reduksjon i pustehastighet eller den forbigående opphør av pusting. Perioden av LOC anvendes for å bestemme graden av skade. Dette papir har en litt forbedret og oppdatert versjon av en repeterende CHI (rCHI) modell i mus, sammen med en detaljert trinn-for-trinn-protokollen og representative resultater. Den rCHI modell forskningsstrategier enre fordelaktig ved bestemmelse mTBI effekter og potensielle behandlinger, spesielt siden det ikke er noen individuell dyremodell i stand til å etterligne alle de hjernerystelse-induserte patologiske forandringer.

Protocol

Alle prosedyrer ble utført under protokoller # 201207692 godkjent av Institutional Animal Care og bruk komité University of Florida og i samsvar med National Institutes of Health Guide for omsorg og bruk av forsøksdyr. 1. Animal Care Bruk 3-4 måneder gamle mannlige C57BL / 6J mus. Gi sengetøy, reirmateriale, mat og vann ad libitum. Hold mus i temperaturer kontrollert ved 20-22 ° C med konstant 12-timers lys / 12-timers mørke sykluser. <p class="jove_title…

Representative Results

I denne modellen (figur 1 AC), var det korte perioder med gisping og grunne respirasjon. Et tap av bevissthet (ubevisst) er definert som en reduksjon i pustefrekvens eller forbigående oppsigelse av pust før du gjenopptar normal respirasjon. En innvirkning på midten av hodet som skyldes kortvarig bevisstløshet (7,5 ± 4,7, 7,8 ± 5,5, 10,2 ± 8,8, 9,5 ± 8,0 sek ved hvert slag separat, figur 1D). Muse hjerner viste normal morfologi av H & E histol…

Discussion

Å etterligne hjerneskader morfologisk lik kliniske tilstand, er post-hjernerystelse symptomer forventet. Post-hjernerystelse symptomer generelt er hodepine, svimmelhet, svimmelhet, tretthet, minne og søvnproblemer, problemer med konsentrasjon samt angst og nedstemthet. Siden somatiske symptomer ennå ikke kan være målbare i dyremodeller, blir endringene av motorisk og kognitiv funksjon og emosjonelle atferd brukt som kriterier for rasjonelt evaluere hjernerystelse i dyremodeller. I en tidligere rapportert studie ble…

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