성인 얼룩말 피시의 무딘 힘 부상의 효과를 연구하는 확장 가능한 모델
Summary
우리는 무딘 힘 외상성 뇌 손상 (TBI) 및 후속 신경 재생의 기초 메커니즘에 따라 병리학의 폭을 검사하기 위해 성인 얼룩말 물고기에 대한 Marmarou 체중 드롭 모델을 수정했습니다. 이 무딘 힘 TBI 모델은 확장 가능, 온화한 유도, 보통, 또는 심한 TBI, 인간의 TBI에서 관찰 부상 이질성을 다시 수상.
Abstract
무딘 힘 외상성 뇌 손상 (TBI) 머리 외상의 가장 일반적인 형태, 이는 단절의 범위에 걸쳐 복잡 하 고 이종이 불 쌍이 이차 효과 결과. 인간에서 TBI다음 잃어버린 뉴런을 대체하거나 재생하는 메커니즘은 없지만, 제브라피쉬는 뇌를 포함하여 몸 전체에 뉴런을 재생하는 능력을 가지고 있습니다. 무딘 힘 TBI다음 얼룩말 피시에 전시 된 병리학의 폭을 검사하고 후속 뉴런 재생 반응의 기초 메커니즘을 연구하기 위해, 우리는 성인 얼룩말 피시에 사용하기 위해 일반적으로 사용되는 설치류 Marmarou 체중 방울을 수정했습니다. 우리의 간단한 무딘 힘 TBI 모델은 확장 가능, 온화한 유도, 보통, 또는 심한 TBI, 그리고 접촉 과 외상 후 발작, 부종, 경막 및 추적 혈종 혈종, 인지 장애등 인간의 TBI 다음 관찰 표현형의 많은 재구성, 각각 부상 심각도 의존적 인 방식으로 표시. 부상 후 몇 분 이내에 나타나기 시작하는 TBI 후유한은 부상 후 7 일 이내에 거의 손상되지 않은 제어 수준으로 돌아갑니다. 재생 과정은 부상 후 48시간(hpi)부터 시작하며, 최고 세포 증식은 60마치에 의해 관찰됩니다. 따라서, 우리의 zebrafish 무딘 힘 TBI 모형은 제브라피시에 유일하게 신경 재생의 기계장치와 더불어 질병 개시 및 진행을 조사할 수 있는 인간 TBI와 유사한 특징적인 1 차 및 이차 상해 TBI 병리를 생성합니다.
Introduction
외상성 뇌 손상 (TbIs)은 글로벌 건강 위기와 사망과 장애의 주요 원인입니다. 미국에서는 매년 약 290만 명이 TBI를 경험하고, 2006-2014년 사이에 TBI 또는 TBI 후유로 인한 사망률은 50%1 이상 증가했습니다. 그러나, 결핵은 그들의 병인학, 병리학 및 임상 프리젠 테이션에서 주로 상해의 기계장치에 부분적으로 기인합니다 (MOI), 이는 또한 처리 전략 및 예측 예후2에 영향을 미칩니다. 비록 결핵은 다양 한 MOI에서 발생할 수 있습니다., 그들은 주로 관통 또는 무딘 힘 외상의 결과. 관통 외상은 결핵의 작은 비율을 나타내고 즉각적이고 주변 찔린 뇌 부위에 국한되는 심각하고 초점 상해를 생성3. 대조적으로, 무딘 힘 TBI는 일반 인구에서 일반적입니다, 단절의 범위에 걸쳐 (온화한, 보통, 심한), 여러 뇌 영역에 영향을 미치는 확산, 이질성, 글로벌 상해를 생산1,4,5.
Zebrafish (Danio rerio)는 중추 신경계 (CNS)6,7,8,9에 걸친 광범위한 신경 학적 모욕을 검사하는 데 활용되었습니다. Zebrafish는 또한 포유류와 달리 CNS 손상을 복구하기 위한 선천적이고 강력한 재생 반응을 가지고 있습니다10. 현재 zebrafish 외상 모델은 침투, 절제, 화학 적 모욕 또는 압력 파동을 포함한 다양한 부상 방법을 사용합니다11,12,13,14,15,16. 그러나, 이들 각각의 방법은 거의 인간 인구에 의해 경험되지 않는 MOI를 활용, 부상 단절의 범위에 걸쳐 확장 할 수 없습니다, 무딘 힘 TBI 후보고 이질성 또는 심각도 의존 TBI 후이를 해결하지 않습니다. 이러한 요인은 인간 인구에서 TBI의 일반적인 형태와 관련된 병리학의 기본 메커니즘을 이해하기 위해 제브라피시 모델의 사용을 제한 (가벼운 무딘 힘 부상).
우리는 상해 병리학, TBI 후유증의 진행 및 타고난 재생 반응을 조사할 수 있는 방법을 제공하는 신속하고 확장 가능한 무딘 힘 TBI 제브라피시 모델을 개발하는 것을 목표로 했습니다. 우리는 일반적으로 사용되는 설치류 Marmarou17 체중 방울을 수정하고 성인 얼룩말 물고기에 적용했습니다. 이 모델은 온화하고 중간정도에서 중증에 이르는 다양한 절단 범위를 산출합니다. 이 모델은 또한 발작, 부종, 경막 및 추적 혈종, 신경 세포 죽음 및 학습 및 기억 장애와 같은 인지 적자를 포함하여 심각도 의존적 방식으로 인간 TBI 병리학의 여러 측면을 재구성합니다. 부상 후 며칠, 병리학 및 적자가 사라지고 손상되지 않은 컨트롤과 유사한 수준으로 돌아갑니다. 추가적으로, 이 제브라피쉬 모형은 상해 엄격에 관하여 신경축에 걸쳐 강력한 증식 및 신경 재생 반응을 표시합니다.
여기에서는 무딘 힘 외상의 설정 및 유도, 외상 후 발작 점수, 혈관 부상 평가, 뇌 섹션 준비 지침, 부종 정량화 에 대한 접근 및 부상 후 의 확산 반응에 대한 통찰력을 제공합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
신경 외상 및 관련 후유증에 대한 조사는 오랫동안 기존의 비 재생 설치류 모델에 중점을 두어 왔습니다20. 최근에는 재생 모델에 다양한 형태의 CNS 손상을 적용한 연구9,11,13,14,21. 통찰력이 있지만, 이러한 모델은 인간 인구에서 흔히 볼 수 없는 부상 방법(?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 그들의 사려 깊은 토론에 대한 하이드 실험실 구성원을 감사하고 싶습니다, 제브라피시 관리 및 축산에 대한 프레이만 생명 과학 센터 기술자, 그리고 악기와 서비스의 사용에 대한 노틀담 광학 현미경 코어 / NDIIF 의 대학. 이 작품은 노틀담 대학의 제브라피시 연구 센터, 노틀담 대학의 줄기 세포 및 재생 의학 센터, NIH R01-EY018417 (DRH), 국립 과학 재단 대학원 연구 펠로우십 프로그램 (JTH), 노트르 담 (JTH)의 LTC 닐 하이랜드 펠로우십의 국립 안과 연구소에서 보조금을 지원받았습니다. 자유 펠로우십(JTH)과 팻 틸만 장학금(JTH)의 센티넬.
Materials
| 2-phenoxyethanol | Sigma Alderich | 77699 | |
| #00 buckshot | Remington | RMS23770 | 3.3g weight for sTBI |
| #3 buckshot | Remington | RMS23776 | 1.5g weight for miTBI/moTBI |
| #5 Dumont forceps | WPI | 14098 | |
| 5-ethynyl-2’-deoxyuridine | Life Technologies | A10044 | EdU |
| 5ml glass vial | VWR | 66011-063 | |
| Click-iT EdU Cell Proliferation Kit | Life Technologies | C10340 | |
| CytoOne 12-well plate | USA Scientific | CC7682-7512 | |
| Instant Ocean | Instant Ocean | SS15-10 | |
| Super frost postiviely charged slides | VWR | 48311-703 | |
| Super PAP Pen Liquid Blocker | Ted Pella | 22309 | |
| Tissue freezing medium | VWR | 15148-031 |
References
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