Method Article

설치류의 폐쇄 머리 경미한 외상성 뇌 손상의 전임상 평가를위한 저강도 폭발파 모델

DOI:

10.3791/61244

⸱

November 6th, 2020

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Geriatrics Research Education and Clinical Center, Veterans Affairs, 2Division of Gerontology and Geriatric Medicine, University of Washington, 3Department of Neurosurgery, University of Florida, 4Department of Neurosurgery, West Virginia University, 5Division of Pharmaceutical Sciences, University of Cincinnati, 6Central Illinois Neuro Health Sciences, Bloomington, IL, 7Neuro-research, Dallas, TX

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

우리는 여기에 설치류를위한 폭발파 모델의 프로토콜을 제시하여 경증에서 중등도의 외상성 뇌 손상의 신경 생물학적 및 병리 생리학적 효과를 조사합니다. 우리는 압력 센서가 장착 된 가스 구동식 벤치 탑 설정을 구축하여 폭발로 인한 경증에서 중등도의 외상성 뇌 손상을 안정적이고 재현 가능한 생성이 가능하도록했습니다.

Abstract

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외상성 뇌 손상 (TBI)은 대규모 공중 보건 문제입니다. 경미한 TBI는 신경 외상의 가장 보편적 인 형태이며 미국에서 많은 수의 의료 방문을 차지합니다. 현재 TBI에 사용할 수있는 FDA 승인 치료법은 없습니다. 군사 관련 폭발로 인한 TBI의 발생률 증가는 효과적인 TBI 치료에 대한 긴급한 필요성을 더욱 강조합니다. 따라서 인간 블라스트 관련 TBI의 측면을 재구성하는 새로운 전임상 TBI 동물 모델은 TBI에 대한 새로운 치료 전략의 개발뿐만 아니라 경증 내지 중등도 TBI의 기초가되는 신경 생물학적 및 병리 생리학 적 과정에 대한 연구 노력을 크게 진전시킬 것입니다.

여기서 우리는 경증에서 중등도의 폭발 유발 TBI의 분자, 세포 및 행동 효과를 조사하기위한 신뢰할 수 있고 재현 가능한 모델을 제시합니다. 우리는 일관된 테스트 조건을 보장하기 위해 압전 압력 센서가 장착 된 가스 구동 충격 튜브로 구성된 벤치 탑 설정을 사용하여 설치류에서 폐쇄 헤드, 폭발 유발 순한 TBI에 대한 단계별 프로토콜을 설명합니다. 우리가 설립 한 설정의 이점은 상대적으로 저렴한 비용, 설치 용이성, 사용 편의성 및 높은 처리량 용량입니다. 이 비침습적 TBI 모델의 또 다른 장점은 폭발 피크 과압의 확장성 및 제어된 재현 가능한 결과의 생성을 포함한다. 이 TBI 모델의 재현성 및 관련성은 신경 생물학적, 신경 병리학적, 신경 생리학적 및 행동 분석을 포함한 여러 하류 응용 프로그램에서 평가되었으며, 경증에서 중등도 TBI의 병인학의 기초가되는 과정의 특성화에 대한이 모델의 사용을 지원합니다.

Introduction

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외상성 뇌 손상 (TBI)은 미국에서만 매년 이백만 건 이상의 병원 방문을 차지합니다. 일반적으로 자동차 사고, 스포츠 이벤트 또는 낙상으로 인한 경미한 TBI는 모든 TBI 사례의 약 80 %를 차지합니다1. 경미한 TBI는 환자가 초기 모욕 후 며칠 및 몇 달 동안 명백한 증상을 경험하지 않지만 나중에 심각한 TBI 관련 합병증을 일으킬 수 있기 때문에 '침묵하는 질병'으로 간주됩니다2. 더욱이, 폭발-유도된 경미한 TBI는 군 복무자들 사이에서 널리 퍼져 있으며, 만성 CNS 기능장애3,4,5,6와 연관되어 있다. 블라스트 관련 경증 TBI7,8의 발생률 증가로 인해, 경미한 TBI와 관련된 신경생물학적 및 병리생리학적 과정의 전임상 모델링은 TBI에 대한 새로운 치료 중재의 개발에 초점이 되고 있다.

역사적으로 TBI 연....

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Protocol

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이 프로토콜은 신시내티 대학과 웨스트 버지니아 대학의 동물 보호 지침을 따릅니다. 동물과 관련된 모든 절차는 IACUC ( Institutional Animal Care and Use Committees )의 승인을 받았으며 실험실 동물의 관리 및 사용 가이드의 원칙에 따라 수행되었습니다.

1. 폭발 TBI 설정의 설치

  1. 강철 구동 및 드라이버 섹션으로 구성된 충격 튜브, 폴리에스테르 멤브레인, 고정 볼트, 압력 센서, 주변 장기를 보호하기 위한 폴리염화비닐(PVC) 파이프 실드, 9.53mm 고압 유압 라인 및 빠른 연결 남성과 여성 부착물, 고유량 가스 레귤레이터 및 벽걸이 브래킷이 있는 가스 실린더 등 설치에 필요한 모든 작업 부품을 확보하십시오(그림 1A 참조, B 및 재료 표).
    참고: 여기에 사용된 구동 및 드라이버 섹션의 사양(그림 2 및 재료 표 참조)은 마우스에서 경증에서 중등도의 TBI를 유도하기 위해 일관된 단기간 스케일링 블라스트 파동(....

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Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

블라스트 웨이브 셋업의 확장성은 세 가지 상이한 멤브레인 두께, 25.4, 50.8 및 76.2 μm를 사용하여 시험하였다. 피크 압력 레벨은 압전 압력 센서를 사용하여 충격관 장치의 헤드 배치 영역 및 출구에서 평가되었다(그림 1 및 그림 2 참조). 피크 압력은 두 센서 위치에서 멤브레인 두께와 일치하여 증가하며(그림 3A,B), 피크 압력이 본질적으로 확장 가능하다는 것을 보여줍니다. 이 설치 속성을 사용하여 시스템을 보정하고 2.3단계에서 설명한 대로 확장성을 평가할 수 있습니다.

생체내에서 블라스트 유도된 TBI의 효과를 평가하기 위해, 성인, 3개월령, 수컷, 야생형 C57Bl/6J 마우스는 여기에 설명된 프로토콜을 사용하여 이러한 설정에 의해 생성된 블라스트파에 .......

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

우리는 여기에 비용 효율적이고 설정 및 실행이 쉽고 높은 처리량, 신뢰성 및 재현 가능한 실험 결과를 허용하는 전임상 경미한 TBI 모델을 제시합니다. 이 모델은 전신 손상의 혼란스러운 변수를 제한하면서 가벼운 TBI 메커니즘에 대한 집중적 인 조사를 허용하기 위해 말초 장기에 보호 차폐를 제공합니다. 대조적으로, 다른 폭발 모델은 말초 장기에 손상을 입히는 것으로 알려져 있다2,39,40. 이 모델의 또 다른 장점은 다른 폭발 모델40의 고정된 위치와 비교하여 원하는 각도에서 폭발파를 전달할 수 있다는 것입니다. 이것은 뇌 취약성을 더 잘 이해하기 위해 집중적 인 해부학 적 연구를 가능하게합니다.

인간 폭발 관련 TBI를 연구하기 위해, TBI에 대한 관련 모델은 TBI.......

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자들은 그들이 경쟁하는 이익이 없다고 선언합니다.

Acknowledgements

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TBI 모델 개발에 기여한 R. Gettens, N. St. Johns, P. Bennet 및 J. Robson에게 감사드립니다. NARSAD Young Investigator Grants from the Brain & Behavior Research Foundation (F.P. and M.J.R.), Darrell K. Royal Research Fund for Alzheimer's Disease (F.P.) 및 PhRMA Foundation Award (M.J.R.)의 연구 보조금이이 연구를 지원했습니다. 이 연구는 미국 제약 교육 재단 (A.F.L 및 B.P.L.)의 박사 전 펠로우십을 통해 지원되었습니다.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3/8 SAE 고압 유압 호스Eaton AeroquipR2-6-6-36MGrainger
3/8 ''빠른 연결 암 플러그KarcherKAR 86410440
3/8 ''빠른 연결 수 플러그KarcherKAR 86410440
ANY-maze 비디오 추적 소프트웨어Stoelting Co.ANY 미로 소프트웨어
Clear Mylar 멤브레인ePlastics.comPOLYCLR0.003http://www.eplastics.com/Plastic/Clear_Polyester_Film/POLYCLR0-003; Clear Mylar 멤브레인은 다양한 두께로 판매됩니다. 모두 위에 나열된 공급업체에서 판매합니다.
복합 슬라이드 테이블 (X2)Grizzly IndustrialG5757
Deadman 가스 제어 볼 밸브Coneraco Inc.71-502-01"Apollo", Available from Grainger
Driver and driven section (murine)자체 설계/생산n/a자세한 내용은 저자에게 문의하십시오
Driver and driven section (rat)자체 설계/생산n/a자세한 내용은 저자에게 문의하십시오
귀마개3M37274Grainger
에서 구할 수 있습니다.가스 레귤레이터 - Hi Flow 3500-600-580Harris3003539
헬륨 가스AirGasHE 300탱크는 다양한 크기로 제공됩니다
흡입 마취 시스템VetEquip901806
입력 모듈National InstrumentsNI 9223
IsofluraneBaxterNDC 10019-360-40수의사 주문
실험실 타이머 / 스톱워치Fisher Scientific50-550-352
Labview 버전 12.0National Instruments데이터 수집 소프트웨어
마그네틱 다이얼 표시기 / 마이크로 미터Grizzly IndustrialG9849
MATLABMathWorks압력 기록 분석 용
산소 조절기MedlineHCS8725M
데이터 처리용 PCDell
폴리염화비닐 튜브 - 25.4mmFORMUFITP001FGP-WH-40x3
압력 센서PCB 피에조트로닉스102A05
수신기 USB 섀시내쇼날인스트루먼트DAQ-9171
센서 신호 컨디셔너PCB 피에조트로닉스482C 시리즈
스테인리스 NSF 등급 장착 테이블GridmannGR06-WT2448
T 핸들 앨런 렌치 - 3/16''S& 케이73310
소프트웨어

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bazarian, J. J., et al. Mild traumatic brain injury in the United States, 1998--2000. Brain Injury. 19 (2), 85-91 (2005).
  2. Meabon, J. S., et al. Repetitive blast exposure in mice and combat veterans causes persistent cerebella....

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