نموذج الفئران لإصابة رضحية خفيفة مغلقة الرأس والتحقق من صحتها
Summary
هنا ، نقدم نموذجا لإصابات الدماغ الرضحية الخفيفة (mTBI) مغلقة الرأس ويظهر التحقق من صحتها تشابها ملحوظا مع mTBI البشري فيما يتعلق بالمظاهر السلوكية خلال المراحل الحادة وتحت الحادة.
Abstract
تعد النماذج الحيوانية ضرورية لتعزيز فهمنا لإصابات الدماغ الرضحية الخفيفة (mTBI) وتوجيه البحوث السريرية. لتحقيق رؤى ذات مغزى ، يعد تطوير نموذج حيواني مستقر وقابل للتكرار أمرا ضروريا. في هذه الدراسة ، أبلغنا عن وصف تفصيلي لنموذج mTBI مغلق الرأس وطريقة التحقق التمثيلية باستخدام فئران Sprague-Dawley للتحقق من تأثير النمذجة. يتضمن النموذج إسقاط وزن كتلة 550 جم من ارتفاع 100 سم مباشرة على رأس فأر على سطح قابل للتدمير ، يليه دوران 180 درجة. لتقييم الإصابة ، خضعت الفئران لسلسلة من التقييمات السلوكية العصبية بعد 10 دقائق من الإصابة ، بما في ذلك وقت فقدان الوعي ، ووقت البحث الأول عن السلوك ، والقدرة على الهروب ، واختبار قدرة توازن الحزمة. خلال المراحل الحادة وتحت الحادة بعد الإصابة ، تم إجراء اختبارات سلوكية لتقييم قدرة التنسيق الحركي (مهمة الحزمة) ، والقلق (اختبار المجال المفتوح) ، وقدرات التعلم والذاكرة (اختبار متاهة موريس المائية). أنتج نموذج mTBI مغلق الرأس استجابة متسقة للإصابة مع الحد الأدنى من الوفيات وتكرار مواقف الحياة الواقعية. تحققت طريقة التحقق بشكل فعال من تطوير النموذج وضمنت استقرار النموذج واتساقه.
Introduction
إصابات الدماغ الرضحية الخفيفة (mTBI) ، أو الارتجاج ، هي أكثر أنواع الإصابات انتشارا ويمكن أن تؤدي إلى أعراض مختلفة قصيرة الأجل ومزمنة1. قد تشمل هذه الأعراض الدوخة والصداع والاكتئاب وانعدام التلذذ ، من بين أمور أخرى ، مما يؤدي إلى معاناة كبيرة للأفراد المصابين ب mTBI2. نظرا لأن معظم إصابات الدماغ الرضية المتنقلة ناتجة عن صدمة القوة الحادة3 ، يصبح من الضروري تطوير نماذج حيوانية تحاكي بدقة مثل هذه الإصابات. هذه النماذج ضرورية لاكتساب فهم أفضل للإصابة وآلياتها الأساسية ، مما يوفر بيئة خاضعة للرقابة مع تقليل التباين وعدم التجانس مقارنة بالدراسات البشرية.
تم تطوير العديد من نماذج القوارض الراسخة لإصابات الدماغ الرضحية (TBI) ، بما في ذلك إصابة قرع السوائل (FPI) 4 ، والتأثير القشري المتحكم فيه (CCI) 5 ، وإصابة انخفاض الوزن6 ، وإصابات الدماغ الرضحية7 ، وغيرها. ومع ذلك ، تركز هذه النماذج بشكل أساسي على تكرار سيناريوهات إصابات الدماغ الرضية المتوسطة إلى الشديدة. في المقابل ، حظيت النماذج التجريبية المصممة خصيصا لمحاكاة mTBI باهتمام أقل نسبيا ولا تزال غير مستكشفة8. لذلك ، هناك حاجة ماسة لإنشاء نموذج حيواني مستقر وقابل للتكرار يمثل بدقة mTBI. مثل هذا النموذج من شأنه أن يعزز بشكل كبير فهمنا للعواقب العصبية البيولوجية والسلوكية المرتبطة ب mTBI.
لا يمكن للمرء أن يميز العجز الوظيفي في الفئران mTBI مقارنة بالفئران العادية عن طريق الملاحظة العرضية بعد زوال آثار التخدير. لذلك ، من الضروري إجراء اختبارات محددة. في البشر ، يتم استخدام مجموعة واسعة من التقييمات السريرية لتقييم المرضى9،10،11. وبالمثل ، فإن إنشاء نموذج ناجح في نموذج الفئران يتطلب أيضا استخدام أدوات التقييم السريع لتحديد صلاحيته.
في هذه الدراسة ، نقدم نموذجا مغلقا للفئران mTBI ، مما يتيح التحقيق في mTBI بطريقة تشبه إلى حد كبير الحالة البشرية. يوفر الوصف التفصيلي للنموذج وإجراءات التحقق من صحته فهما شاملا للنهج التجريبي المستخدم في دراسة mTBI.
Protocol
Representative Results
Discussion
يحاكي هذا النموذج بنجاح mTBI مغلق الرأس دون الحاجة إلى شق فروة الرأس أو فتح الجمجمة ، مما يوفر تمثيلا أكثر دقة لسيناريو التأثير الذي لوحظ في الحالات البشرية. يساعد تجنب شق فروة الرأس على منع الاستجابات الالتهابية التي قد لا تتوافق مع الوضع الفعلي. بالمقارنة مع نموذج Richelle Mychasiuk للأطفال<sup class="x…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نود أن نشكر جميع الزملاء في قسم المختبر بجامعة سنترال ساوث. ودعمت هذه الدراسة المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 81971791)؛ مختبر شنغهاي الرئيسي للطب الشرعي، المختبر الرئيسي لعلوم الطب الشرعي، وزارة العدل، الصين (أكاديمية علوم الطب الشرعي) (No. KF202104).
Materials
| Acrylic box | In-house | N/A | 15 cm x 22 cm x 43 cm |
| Anesthesia Machine | RWD Life Science Co. | R540 Mice & Rat Animal Anesthesia Machine | |
| Helmet | In-house | N/A | Stainless-steel disk measuring 10 mm in diameter and 3 mm in thickness |
| Morris water maze | RWD Life Science Co. | Diameter 150 cm, height 50 cm,platform diameter 35 cm | |
| Open field | RWD Life Science Co. | 63007 | Width100 cm, height 40 cm |
| Panlab SMART V3.0 | RWD Life Science Co. | SMART v3.0 | |
| Perforated weight | In-house | N/A | Weight of 550 g and diameter of 18 mm |
| Pillow | In-house | N/A | Wedge-shaped sponge to place beneath the rat's head |
References
- Silverberg, N. D., Duhaime, A. C., Iaccarino, M. A. Mild traumatic brain injury in 2019-2020. JAMA. 323 (2), 177-178 (2020).
- Kim, K., Priefer, R. Evaluation of current post-concussion protocols. Biomedicine & Pharmacotherapy. 129, 110406 (2020).
- Peeters, W., et al. Epidemiology of traumatic brain injury in Europe. Acta Neurochirurgica (Wien). 157 (10), 1683-1696 (2015).
- Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552-1563 (2010).
- Smith, D. H., et al. A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects. Journal of Neurotrauma. 12 (2), 169-178 (1995).
- Feeney, D. M., Boyeson, M. G., Linn, R. T., Murray, H. M., Dail, W. G. Responses to cortical injury: I. Methodology and local effects of contusions in the rat. Brain Research. 211 (1), 67-77 (1981).
- Cernak, I., et al. The pathobiology of blast injuries and blast-induced neurotrauma as identified using a new experimental model of injury in mice. Neurobiology of Disease. 41 (2), 538-551 (2011).
- Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: Translational challenges and strategies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 76 (Pt B), 396-414 (2017).
- Chen, J., et al. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke. 32 (4), 1005-1011 (2001).
- Flierl, M. A., et al. Mouse closed head injury model induced by a weight-drop device. Nature Protocols. 4 (9), 1328-1337 (2009).
- Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. J Neuroscience Methods. 203 (1), 41-49 (2012).
- Mychasiuk, R., Farran, A., Esser, M. J. Assessment of an experimental rodent model of pediatric mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 31 (8), 749-757 (2014).
- Pham, L., et al. Mild closed-head injury in conscious rats causes transient neurobehavioral and glial disturbances: A novel experimental model of concussion. Journal of Neurotrauma. 36 (14), 2260-2271 (2019).
- Jacotte-Simancas, A., Molina, P., Gilpin, N. W. Repeated mild traumatic brain injury and JZL184 produce sex-specific increases in anxiety-like behavior and alcohol consumption in Wistar rats. Journal of Neurotrauma. , (2023).
- Levin, H. S., et al. Association of sex and age with mild traumatic brain injury-related symptoms: A TRACK-TBI study. JAMA Network Open. 4 (4), e213046 (2021).
