A نموذج الفأر من إصابات الدماغ الصدمة خفيفة ومتكررة خفيفة
Summary
الرياضيين تمتص عدة مئات من إصابات الدماغ الصدمة الخفيفة (متبي) / ارتجاج كل عام. ومع ذلك، فإن نتائج هذه على الدماغ غير مفهومة جيدا. ولذلك، نموذج حيواني من متبي واحد ومتكرر الذي يكرر باستمرار الأعراض ذات الصلة سريريا يوفر وسيلة لدفع دراسة متبي وارتجاج.
Abstract
يمكن أن تؤدي إصابات الدماغ الصادمة الخفيفة (متبي) إلى فقدان حاد في وظائف المخ، بما في ذلك فترة من الارتباك وفقدان الوعي (لوك) والعجز العصبي البؤري وحتى فقدان الذاكرة. الرياضيين المشاركين في الرياضة الاتصال هم في خطر كبير من التعرض لعدد كبير من متبيس. من حيث مستوى الإصابة في رياضي رياضي، ويعرف متبي على أنه إصابة خفيفة لا يسبب تغييرات مرضية كبيرة، ولكن يسبب عجزا عصبيا على المدى القصير التي يتم حلها عفويا. على الرغم من المحاولات السابقة لنموذج متبي في الفئران والجرذان، وقد ذكرت العديد من الآثار السلبية الإجمالية بما في ذلك كسور الجمجمة، نزيف داخل المخ، وإصابة محور عصبي وموت الخلايا العصبية. هنا، نحن تصف نموذج الحيوان استنساخه للغاية من متبي أن يستنسخ الأعراض ذات الصلة سريريا. يستخدم هذا النموذج جهاز العاكس الهوائي المخصص لتقديم صدمة مغلقة الرأس. يرصد هذا التأثير تحت سرعة دقيقة ومعلمات تشوه،وخلق نموذج يمكن الاعتماد عليها وقابلة للتكرار لفحص الآليات التي تسهم في آثار متبي واحد متكررة أو متكررة.
Introduction
وتعرف إصابات الدماغ الرضية (تبي) بأنها إصابة في الرأس من قوة بدنية خارجية، مما يؤدي إلى تعطيل وظيفة الدماغ العادية. وهو يمثل عبئا اجتماعيا واقتصاديا وصحيحا كبيرا، مع تقرير مركز مكافحة الأمراض والوقاية منها لعام 2015 إلى الكونغرس الذي يقدر أن 2.5 مليون أميركي يديرون البنك التجاري الهندي كل عام. وهذا لا يؤثر فقط على نوعية حياة المريض، بل يخلق أيضا تكلفة اقتصادية مرتفعة للغاية على المجتمع، تقدر حاليا بمبلغ 76.5 بليون دولار سنويا. كمية تلف الدماغ الفعلي نقلها وأعراض المرحلة الحادة هو ما يعرف تبي خفيفة ومعتدلة وشديدة.
إصابة الدماغ الصدمة الخفيفة (متبي)، ويشار إليها أيضا باسم ارتجاج، تمثل أكثر من 70٪ من تبيس ذكرت كل عام 1 . هو الأكثر شيوعا بين الرياضيين الذين يشاركون في الرياضات الاتصال عالية المخاطر بما في ذلك الملاكمة وكرة القدم 2 . على عكس المعتدلأو أشكال حادة من تبي، والأضرار المباشرة والأعراض المرتبطة متبي في بعض الأحيان لا كما وضوحا 3 . على النقيض من ذلك، فإن الآثار طويلة الأجل من متبي يمكن أن تكون مجرد المنهكة مثل تلك التي ينظر إليها في الأشكال المعتدلة والحادة. وقد تبين أن أولئك الذين يعانون من متبي المتكررة لتطوير اعتلال الدماغ الصدمة المزمن (كت)، فضلا عن غيرها من الأمراض المعرفية والتنكسية 4 . ولذلك، من المهم الحصول على فهم أكبر للآليات التي تسهم في الأعراض على المدى القصير والضرر الشامل على المدى الطويل الذي ينشأ بعد متبي.
في البشر، فإن تعريف الارتجاج كما حدده المؤتمر الدولي الرابع حول الارتجاج في الرياضة (زيوريخ 2012) 5 يشير إلى أن مستوى الإصابة بالارتجاج الرياضي خفيف، ولا يسبب تغيرات مرضية كبيرة، ولكنه يسبب عجزا عصبيا على المدى القصير التي يتم حلها تلقائيا. في الواقع، استقبالدراسة نت دراسة تأثير متبي على ضعف الادراك في لاعبي كرة القدم في المدرسة الثانوية، وذلك باستخدام أنظمة القياس عن بعد تأثير الرأس. وأظهرت هذه الدراسة مقدار مرات تأثير اللاعبين على الخوذات أكثر من 20 غراما في موسم واحد تراوحت بين 226 (متوسط، 4.7 لكل دورة) إلى 1855 (متوسط، 38.6 لكل جلسة) 6 . معظم هذه الآثار لم يؤدي إلى التشخيص السريري للارتجاج. ولكن يمكن ملاحظة أدلة على التغيرات الوظيفية في وظيفة الدماغ باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي 6 . التغييرات الدماغ التي تسبب هذه التغييرات وظيفية غير معروفة، وبالتالي هناك حاجة ملحة أن يكون نموذج موثوق بها وقابلة للتكرار لتسهيل البحث في آثار متبي و ارتجاجي متبي.
على الرغم من المحاولات السابقة لنموذج متبي في الفئران والجرذان 7 ، وكثير تقرير الآثار السلبية. على وجه الخصوص، معظم النماذج القوارض محدودة في طبيعتها المتكررة باستخدام أقل من ثتأثير خمسة متبيس، فضلا عن وجود الأحداث المرضية السلبية بما في ذلك النزيف داخل المخ، كسور الجمجمة، إصابة محور عصبي شديد، وفاة الخلايا العصبية، وزيادة الوفيات 8 ، 9 ، 10 ، 11 ، 12 . هنا، نحن تصف نموذج الماوس من متبي الذي هو أقرب إلى التعريف الحقيقي للارتجاج في البشر. هذا النموذج يلخص العديد من الأعراض التي لوحظت في متبي الإنسان، مثل القوة الميكانيكية التي تؤدي إلى فقدان عابر للوعي مع عدم وجود علم أمراض الدماغ الإجمالي العلني. وعلاوة على ذلك، فإنه من المفيد في أنه يمكن استخدامها لنماذج تأثير واحد ومتكررة التأثير على مدى فترات زمنية طويلة كما ذكرت سابقا 13 .
Protocol
Representative Results
Discussion
في البشر، متبي يتميز ضعف وظيفي في غياب إصابات هيكلية. يمكن أن يحدث هذا مع، أو بدون، فقدان الوعي 1 . ويعتقد حاليا أن التعرض لتكرار الارتجاج يكمن وراء تطور و / أو تطور الأمراض العصبية مثل كت 4 . ومن المؤكد جيدا أن كت توجد عادة في الملاكمين و لاعبي ك…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل R01 NS067417 من المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية (مف).
Materials
| Powerlab 8SP data acquisition (DAQ) control box | (AD instruments) | ||
| VIP 3000 calibrated vaporizer | Matrx | ||
| Isoflurane | Henry Schein Animal Health | 29405 | |
| Oxygen | Commercially available | ||
| Compressed Air | Commercially available | ||
| Masking Tape | Commercially available | ||
| Stop Watch | Fisher Scientific | 02-261-840 | |
| C57 Bl/6 Mice | Jackson Laboratories | ||
| Digital Scale and weigh container | Fisher Scientific | 20031 | |
| anti-Iba1 antibody | Wako | 019-19741 | |
| HRP labelled secondary | Jackson Immunoresearch | 111-035-003 |
References
- McMahon, P., et al. Symptomatology and functional outcome in mild traumatic brain injury: results from the prospective TRACK-TBI study. J Neurotrauma. 31 (1), 26-33 (2014).
- Barkhoudarian, G., Hovda, D. A., Giza, C. C. The molecular pathophysiology of concussive brain injury. Clin Sports Med. 30 (1), 33-48 (2011).
- Blennow, K., Hardy, J., Zetterberg, H. The neuropathology and neurobiology of traumatic brain injury. Neuron. 76 (5), 886-899 (2012).
- Levin, H. S., Diaz-Arrastia, R. R. Diagnosis, prognosis, and clinical management of mild traumatic brain injury. Lancet Neurol. 14 (5), 506-517 (2015).
- McCrory, P., et al. Consensus statement on concussion in sport: the 4th International Conference on Concussion in Sport, Zurich, November 2012. J Athl Train. 48 (4), 554-575 (2012).
- Talavage, T. M., et al. Functionally-detected cognitive impairment in high school football players without clinically-diagnosed concussion. J Neurotrauma. 31 (4), 327-338 (2014).
- Angoa-Perez, M., et al. Animal models of sports-related head injury: bridging the gap between pre-clinical research and clinical reality. J Neurochem. 129 (6), 916-931 (2014).
- Creed, J. A., et al. Concussive brain trauma in the mouse results in acute cognitive deficits and sustained impairment of axonal function. J Neurotrauma. 28 (4), 547-563 (2011).
- Hamberger, A., et al. Concussion in professional football: morphology of brain injuries in the NFL concussion model–part 16. Neurosurgery. 64 (6), 1174-1182 (2009).
- Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. J Neurosci Methods. 203 (1), 41-49 (2012).
- Prins, M. L., et al. Repeat traumatic brain injury in the juvenile rat is associated with increased axonal injury and cognitive impairments. Dev Neurosci. 32 (5-6), 510-518 (2010).
- Tang, Y. P., et al. A concussive-like brain injury model in mice (II): selective neuronal loss in the cortex and hippocampus. J Neurotrauma. 14 (11), 863-873 (1997).
- Winston, C. N., et al. Dendritic Spine Loss and Chronic White Matter Inflammation in a Mouse Model of Highly Repetitive Head Trauma. Am J Pathol. 186 (3), 552-567 (2016).
- Johnson, V. E., et al. Inflammation and white matter degeneration persist for years after a single traumatic brain injury. Brain. 136, 28-42 (2013).
- Barrio, J. R., et al. In vivo characterization of chronic traumatic encephalopathy using [F-18]FDDNP PET brain imaging. Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (16), 2039-2047 (2015).
