Rottemodell av mildt traumatisk skade med lukket hode og validering

Summary

Her presenterer vi en lukket hode mild traumatisk hjerneskade (mTBI) rottemodell og dens validering som viser bemerkelsesverdig likhet med menneskelig mTBI angående atferdsmessige manifestasjoner under de akutte og subakutte stadiene.

Abstract

Dyremodeller er avgjørende for å fremme vår forståelse av mild traumatisk hjerneskade (mTBI) og veilede klinisk forskning. For å oppnå meningsfull innsikt er det viktig å utvikle en stabil og reproduserbar dyremodell. I denne studien rapporterer vi en detaljert beskrivelse av en mTBI-modell med lukket hode og en representativ valideringsmetode ved bruk av Sprague-Dawley-rotter for å verifisere modelleringseffekten. Modellen innebærer å slippe en 550 g massevekt fra en høyde på 100 cm direkte på hodet til en rotte på en ødeleggbar overflate, etterfulgt av en 180-graders sving. For å vurdere skaden gjennomgikk rotter en rekke nevroatferdsmessige vurderinger 10 minutter etter skaden, inkludert tid for bevissthetstap, første søkeadferdstid, rømningsevne og strålebalanseevnetest. I de akutte og subakutte stadiene etter skaden ble det gjennomført atferdstester for å vurdere motorisk koordinasjonsevne (stråleoppgave), angst (Open Field test) og lærings- og hukommelsesevner (Morris Water Maze test). Den lukkede mTBI-modellen ga en konsistent skaderespons med minimal dødelighet og replikerte virkelige situasjoner. Valideringsmetoden verifiserte effektivt modellutviklingen og sikret modellens stabilitet og konsistens.

Introduction

Mild traumatisk hjerneskade (mTBI), eller hjernerystelse, er den mest utbredte typen skade og kan føre til ulike kortsiktige og kroniske symptomer¹. Disse symptomene kan inkludere svimmelhet, hodepine, depresjon og anhedoni, blant andre, noe som fører til betydelig lidelse for personer som er rammet av mTBI². Siden de fleste mTBIer er forårsaket av stump krafttraume³, blir det viktig å utvikle dyremodeller som nøyaktig etterligner slike skader. Disse modellene er avgjørende for å få en bedre forståelse av skaden og dens underliggende mekanismer, og tilbyr et kontrollert miljø med redusert variabilitet og heterogenitet sammenlignet med menneskelige studier.

Tallrike veletablerte gnagermodeller er utviklet for traumatisk hjerneskade (TBI), inkludert væskeperkusjonsskade (FPI)⁴, kontrollert kortikal påvirkning (CCI)⁵, vektfallskade⁶, blasttraumatisk hjerneskade⁷ og andre. Disse modellene fokuserer imidlertid primært på å replikere moderate til alvorlige TBI-scenarier. I motsetning til dette har de eksperimentelle modellene som er spesielt designet for å simulere mTBI fått relativt mindre oppmerksomhet og forblir underutforsket⁸. Derfor er det et kritisk behov for å etablere en stabil og reproduserbar dyremodell som nøyaktig representerer mTBI. En slik modell vil øke vår forståelse av de nevrobiologiske og atferdsmessige konsekvensene forbundet med mTBI betydelig.

Man kan ikke skille de funksjonelle underskuddene hos mTBI-rotter sammenlignet med normale rotter via tilfeldig observasjon etter at effekten av anestesi har avtatt. Derfor er det nødvendig å administrere spesifikke tester. Hos mennesker brukes et bredt spekter av kliniske vurderinger for å evaluere pasienter ^9,10,11. På samme måte krever etablering av en vellykket modell i rottemodellen også bruk av hurtigvurderingsverktøy for å bestemme gyldigheten.

I denne studien presenterer vi en mTBI-rottemodell med lukket hode, som muliggjør undersøkelse av mTBI på en måte som ligner den menneskelige tilstanden. Den detaljerte beskrivelsen av modellen og dens valideringsprosedyre gir en omfattende forståelse av den eksperimentelle tilnærmingen som brukes til å studere mTBI.

Protocol

Dyreforsøk ble godkjent av Central South University Animal Care and Use Committee. Alle studiene ble utført i tråd med velferd og etiske prinsipper for forsøksdyr. 1. Dyrefôring og bedøvelsesprosedyre Gruppe hus 280-320 g Sprague-Dawley hannrotter og vedlikeholde dem på en 12 timers lys / mørk syklus med tilgang til mat og vann ad libitum. Utfør studien etter at rottene akklimatiserer i 6 dager. Bedøv rotta med 3 % isofluran ved 0,6 l/min luftstrøm i en …

Representative Results

Apparatet som ble brukt i dette arbeidet var en modifisert versjon av Kane-modellen og Richelle Mychasiuks pediatriske modell 11,12. I denne studien ble SD-rotter tildelt humbug- og mTBI-grupper. For å demonstrere reproduserbarheten til denne modellen, gjennomførte vi tre uavhengige replikater av denne modellen sammen med den akutte neurobehavioral vurderingen, med hvert eksperiment som involverte 8-12 rotter. I denne studien br…

Discussion

Denne modellen simulerer vellykket en mTBI med lukket hode uten behov for hodebunnssnitt eller skalleåpning, noe som gir en mer nøyaktig representasjon av virkningsscenariet observert i menneskelige tilfeller. Unngåelse av hodebunnen snitt bidrar til å forhindre inflammatoriske reaksjoner som kanskje ikke stemmer overens med den faktiske situasjonen. Sammenlignet med Richelle Mychasiuks pediatriske modell¹², er modellen som brukes i denne studien spesielt skreddersydd for voksne rotter som vei…

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