Een Repetitive Concussive Head Injury Model in Muizen
Summary
Concussion presents the most common type of traumatic brain injury. Therefore, a repetitive concussive animal model, which replicates the important features of an injury in patients, may provide a means to study concussion in a rigorous, controlled, and efficient manner.
Abstract
Despite the concussion/ mild traumatic brain injury (mTBI) being the most frequent occurrence of traumatic brain injury, there is still a lack of knowledge on the injury and its effects. To develop a better understanding of concussions, animals are often used because they provide a controlled, rigorous, and efficient model. Studies have adapted traditional animal models to perform mTBI to stimulate mild injury severity by changing the injury parameters. These models have been used because they can produce morphologically similar brain injuries to the clinical condition and provide a spectrum of injury severities. However, they are limited in their ability to present the identical features of injuries in patients. Using a traditional impact system, a repetitive concussive injury (rCHI) model can induce mild to moderate human-like concussion. The injury degree can be determined by measuring the period of loss of consciousness (LOC) with a sign of a transient termination of breathing. The rCHI model is beneficial to use for its accuracy and simplicity in determining mTBI effects and potential treatments.
Introduction
Hersenschudding, ook wel mild traumatisch hersenletsel (mTBI), is de meest veelvuldig voorkomen van traumatisch hersenletsel (TBI) en treft miljoenen mensen in de Verenigde Staten. Hersenschudding kan lastig te diagnosticeren en er is geen specifieke behandeling voor hersenschudding. Er is een groeiende erkenning en enig bewijs dat milde mechanische trauma als gevolg van sportblessures, militaire bestrijding en andere fysiek boeiende bezigheden cumulatief en chronische neurologische gevolgen 1,2 kan hebben. Echter, er is nog steeds een gebrek aan kennis over hersenschudding en hun effecten. De huidige methode beperkt de studies van de pathologie en de behandeling bij de mens omdat alleen neurologische evaluatie en beeldvorming zijn beschikbaar voor de klinische diagnose. Dierlijke modellen bieden een middel om hersenschudding te studeren op een efficiënte, rigoureus, en gecontroleerde wijze met de hoop op verdere diagnostiek en behandeling van mTBI.
Studies hebben aangepast traditionele TBImodellen zoals gecontroleerde corticale invloed (CCI), vloeistof-percussie effect (FPI), gewicht daling letsel en blast letsel aan mTBI te voeren en het stimuleren van lage letsel ernst door het veranderen van de parameters letsel. Deze modellen zijn gunstig te gebruiken vanwege hun vermogen om hersentrauma morfologisch vergelijkbaar met de klinische toestand repliceren; Maar ze hebben ook hun eigen beperkingen. De ernst van de schade veroorzaakt door een versnelling van de schade (gewicht drop) is vaak zeer variabel. De twee resultaten van het milde CCI – subarachnoïdale bloeding en focale contusie – zijn niet vergelijkbaar met de typische menselijke hersenschudding. CCI en FPI vereisen een craniotomie, die niet klinisch relevant, terwijl blast letsel is een meer omstreden model met betrekking tot de verschillende belichting positie en piek drukmetingen evenals variabele secundaire verwondingen tijdens de belichting 3-6. Een bijgewerkte concussive diermodel dat pre-klinisch onderzoek kan vertalen naar de klinische Setting is noodzakelijk onderzoek.
De kernvraag in het modelleren van licht traumatisch hersenletsel is om de experimentele letselernst, die het meest repliceert de schade in een klinische setting te definiëren. Onlangs, verschillende onderzoeksgroepen ontwikkelde de gesloten hoofdletsel of concussive hoofdletsel (CHI) model 7-10. CHI is een modificatie van CCI zonder craniotomie, maar gebruikt toch een traditioneel elektronisch magnetisch effect systeem een hoofd effect opleveren. Een CHI kan een hersenschudding, variërend van licht aanzetten tot matig door het aanpassen van de impact parameters. Verlies van bewustzijn (LOC) kan direct worden waargenomen na een botsing door het detecteren van een afname van de ademhalingsfrequentie of tijdelijke beëindiging van de ademhaling. De periode van LOC wordt gebruikt om de ernst van de schade te bepalen. Dit artikel is voorzien van een licht verbeterde en geactualiseerde versie van een repetitieve CHI (rCHI) model bij muizen, samen met een uitvoerige stap-voor-stap protocol en representatieve resultaten. De rCHI model onderzoekstrategieën eenopnieuw gunstig bepalen mTBI effecten en mogelijke behandelingen, vooral omdat er geen individueel diermodel kan imiteren alle hersenschudding-geïnduceerde pathologische veranderingen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Om hersenletsel morfologisch vergelijkbaar met de klinische toestand na te bootsen, zijn post-hersenschudding symptomen verwacht. Post-hersenschudding symptomen over het algemeen zijn hoofdpijn, duizeligheid, vermoeidheid, geheugen en slaapproblemen, moeite met concentreren evenals angst en depressieve stemming. Aangezien somatische symptomen nog niet meetbaar in diermodellen kunnen zijn, worden de wijzigingen van motorische en cognitieve functies en emotioneel gedrag als criteria voor rationeel hersenschudding evaluati…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This works was supported by funding from a Florida Health grant (Brain and spinal cord injury research fund) (KKW).
Materials
| anesthesia machine | Eagle Eye Anesthesia, Inc | Model 150 | anesthesia |
| Electromagnetic Impactor | LeicaBiosystems | Impact One Stereotaxic Impactor | perform impaction |
| Digital Stereotaxic instrument | LeicaBiosystems | 39462501 | mount mouse and positioning tips |
| Sicilone rubber-coated metal tip | Precision Tool & Engineering, Gainesvill FL | custom-made | impact tip |
| Lithium Ion All-in-One Trimmer | WAHL Home Products | 9854-600 | shave mouse hair |
| paper clips | custom-made | probe tip | |
| Cotton tipped applicators | MEDLINE | MDS202055 | scrub head with saline |
| Tissue Tek O.C.T. | ASKURA FINETEK USA INC | 4583 | tissue embedding |
| anti-GFAP | Dako | CA93013 | antibody for IHC |
| anti Ferritin | Sigma | F6136 | antibody for IHC |
| VECTASTAIN Elite ABC kit | Vector laboratories | PK-6100 | IHC detection system |
| Permount Mounting Medium | Fisher Scientific | SP15-100 | |
| Aperio XT ScanScope scanner | Leica Microsystems Inc, | slides scanning | |
| Leica AutoStainer XL | Leica the pathology Company | ST2010 | H&E staining |
| DAB | sigma | D3939 | IHC detection system |
Referências
- Baugh, C. M., et al. Chronic traumatic encephalopathy: neurodegeneration following repetitive concussive and subconcussive brain trauma. Brain Imaging Behav. 6 (2), 244-254 (2012).
- McKee, A. C., et al. Chronic traumatic encephalopathy in athletes: progressive tauopathy after repetitive head injury. J. Neuropathol Exp Neurol. 68 (7), 709-735 (2009).
- Petraglia, A. L., Dashnaw, M. L., Turner, R. C., Bailes, J. E. Models of mild traumatic brain injury: translation of physiological and anatomic injury. Neurosurgery. 75 Suppl (4), S34-S49 (2014).
- Goldstein, L. E., McKee, A. C., Stanton, P. K. Considerations for animal models of blast-related traumatic brain injury and chronic traumatic encephalopathy. Alzheimers Res Ther. 6 (5), 64 (2014).
- Gold, E. M., et al. Functional assessment of long-term deficits in rodent models of traumatic brain injury. RegenMed. 8 (4), 483-516 (2013).
- Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nat Rev Neurosci. 14 (2), 128-142 (2013).
- Luo, J., et al. Long-term cognitive impairments and pathological alterations in a mouse model of repetitive mild traumatic brain injury. Front Neurol. , 5-12 (2014).
- Yang, Z., et al. Temporal MRI characterization, neurobiochemical and neurobehavioral changes in a mouse repetitive concussive head injury model. Sci Rep. 10 (5), 11178 (2015).
- Zhang, J., et al. Inhibition of monoacylglycerol lipase prevents chronic traumatic encephalopathy-like neuropathology in a mouse model of repetitive mild closed head injury. J Cereb Blood Flow Metab. 35 (3), 443-453 (2015).
- Petraglia, A. L., et al. The spectrum of neurobehavioral sequelae after repetitive mild traumatic brain injury: a novel mouse model of chronic traumatic encephalopathy. J Neurotrauma. 31 (13), 1211-1224 (2014).
- Lumpkins, K. M., Bochicchio, G. V., Keledjian, K., Simard, J. M., McCunn, M., Scalea, T. Glial fibrillary acidic protein is highly correlated with brain injury. J Trauma. 65 (4), 778-782 (2008).
- Yang, Z., Wang, K. K. Glial fibrillary acidic protein: from intermediate filament assembly and gliosis to neurobiomarker. Trends Neurosci. 38 (6), 364-374 (2015).
- Liu, H., et al. Increased expression of ferritin in cerebral cortex after human traumatic brain injury. Neurol Sci. 34 (7), 1173-1180 (2013).
- Jordan, B. D., et al. The clinical spectrum of sport-related traumatic brain injury. Nat Rev Neurol. 9 (4), 222-230 (2013).
