Controlado Modelo Impact Cortical para lesão cerebral traumática

Summary

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

Abstract

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

Introduction

Traumatismo crânio-encefálico (TCE) é definido como uma alteração no funcionamento do cérebro, ou outra evidência de patologia cerebral, causada por uma força externa ^1. Tbis continuam a ser um grave problema de saúde em todo o mundo, especialmente nos Estados Unidos. De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças, pelo menos 1,7 milhão de Tbis ocorrem anualmente nos Estados Unidos, resultando em 30,5% de todas as mortes relacionadas com a lesão. Em 2000, os custos médicos diretos e custos indiretos de Tbis totalizaram um valor estimado de 76.500 milhões dólares nos Estados Unidos sozinho. Embora os avanços tecnológicos e terapêuticos em décadas anteriores melhoraram a qualidade ea duração da vida para aqueles que sofrem de Tbis, nenhuma farmacêutica eficaz ou tratamentos preventivos existem atualmente. Devido à complexidade e os efeitos de grande alcance de Tbis, incluindo lesões teciduais, morte celular e degeneração de axônios, não há duas lesões são idênticas; assim, nenhum modelo de TBI atual para animais reproduz com precisãotodos os aspectos do TCE, como visto nos seres humanos. No entanto, os modelos animais não fornecem a capacidade para produzir lesões quase idênticos necessários para investigar os efeitos de vários TCE com a esperança de compreender ainda as manifestações clínicas da lesão cerebral traumática.

O modelo de impacto cortical controlado (CCI) utiliza um sistema de impacto para gerar impacto físico para a dura-máter de um animal exposto. Induz Tbis que variam de leve a grave semelhantes às vividas por seres humanos. Esta lesão foi caracterizado pela primeira vez no furão, ² e depois foi adaptada para uso no rato ^3,4, rato ^5-7, e ovelhas ^8. Desde a primeira caracterização, o local da lesão foi colocada tanto sobre a linha média e ^2,9 a cortical lateral ^10. CCI fornece um método fácil e preciso de investigar os efeitos e tratamentos potenciais para Tbis.

Além do modelo de CCI, a percussão do fluido e da queda de peso modelos são commonly usado para produzir Tbis. No entanto, estes modelos apresentam limitações, incluindo menos controle sobre parâmetros de lesão, produzindo alterações histopathalogical não vistos em Tbis humano e uma maior incidência de morte acidental em ratos ^3,5,10. O modelo de onda de choque também é usado para produzir Tbis. Embora o modelo de onda de choque não reproduz as mudanças histopathalogical visto após um impacto mecânico, este modelo não produz precisão Tbis experientes particularmente por militares ^11. O modelo de impacto cortical controlado é fácil de controlar, devido ao controlo preciso sobre os parâmetros de deformação, tais como tempo, velocidade e profundidade de impacto ^5. Essa precisão torna replicando lesões quase idênticas em todo um grupo inteiro de animais mais viáveis. Mais importante ainda, CCI reproduz Tbis com características vistas em Tbis humano ^12. No entanto, não existe um modelo único animal que é totalmente bem-sucedido em reproduzir o espectro completo de patológico changes observadas após o TCE. Mais pesquisas são necessárias para revelar plenamente as alterações agudas e crônicas que ocorrem após o TCE.

Dois tipos de lesões ocorrem após um TCE: lesões primárias e secundárias. A lesão primária ocorre no momento do impacto, e não é sensível a tratamentos terapêuticos; No entanto, as lesões secundárias que persistem após a lesão inicial, estão sujeitos a tratamentos de ^13. O modelo de impacto cortical controlado produz a lesão primária, permitindo assim que os pesquisadores a investigar os efeitos da TBI e potenciais tratamentos terapêuticos para os efeitos potencialmente duradouros de lesões secundárias. Áreas de pesquisa potencial utilizando o modelo de CCI incluem morte neuronal, edema cerebral, a neurogênese, efeitos vasculares, alterações histopathalogical e déficits de memória e mais ^3,13-16.

Protocol

Animal Care Masculino C57 BL / 6 machos foram alojados em grupo e mantidos em um ciclo claro / escuro 12/12 horas de luz com acesso ao acesso a alimentos e água ad libitum. Os animais utilizados neste protocolo foram 10-12 semanas de idade. Todos os procedimentos foram realizados sob protocolos aprovados pelo Comitê Animal Care e Use da Universidade de Indiana. 1. Preparação Cirúrgica Anestesiar o rato usando uma mistura de cetamina / xilazina (87,7 mg / ml de…

Representative Results

O modelo de impacto cortical controlado produz Tbis que variam em gravidade de leve a grave. Pós-impacto a quantidade de inchaço craniano, hemorragia e distorção cranial no local do impacto irá revelar a gravidade da lesão resultante dos parâmetros de velocidade e profundidade deformação. Tbis leves resultar em inchaço craniano no local do impacto e um leve sangramento, devido à quebra dura limitado. A TCE moderado apresenta inchaço craniano e aumento de sangramento devido à quebra dura em cima de impactaç…

Discussion

Os passos mais críticos para a geração de sucesso Tbis consistentes usando um sistema impacto ímã eletrônico para causar um CCI são: 1) de forma estável a fixação da cabeça do rato na moldura estereotáxica; 2) gerar o mesmo tamanho da janela de osso entre ratinhos e remoção do osso, sem danificar a dura por baixo durante a craniotomia; 3) posicionar corretamente a ponta impacto no centro da área aberta e estabelecer o ponto zero antes de colidir.

A cabeça de rato deve ser fix…

Materials

Povidone-iodine 7.5%	Purdue product L.P.		Surgical scrub
Cotton tipped applicators	Henry Schein	100-6015	Remove blood and debris
scissor	Fine Science Tools	14084-08	Surgery
forcept	Fine Science Tools	11293-00	Surgery
hemostat	Fine Science Tools	13021-12	Surgery
Rechargeable Cordless Micro Drill	Stoelting	58610	Combine with Burrs for generating the bone window
Burrs for Micro Drill	Fine Science Tools	19007-05
Suture monofilament	Ethicon	G697	Suture
tert-Amyl alcohol	Sigma	152463-250ML	Making 2.5% Avertin
2,2,2-Tribromoethanol	Sigma	T48402-25G	Making 2.5% Avertin