מודל מורנה של השפעה בקליפת המוח הנשלטת על אינדוקציה של פגיעה מוחית טראומטית
Summary
כאן אנו מתארים פרוטוקול עבור האינדוקציה של פגיעה מוחית טראומטית מורמין באמצעות ראש פתוח השפעה בקליפת המוח.
Abstract
הערכת המרכז לבקרת מחלות ומניעת פציעה שכמעט 2,000,000 אנשים סובלים מפגיעה מוחית טראומטית (TBI) מדי שנה בארצות הברית. למעשה, TBI הוא גורם תורם ליותר משליש מכל התמותה הקשורה לפציעה. עם זאת, המנגנונים הסלולאריים והמולקולריים העומדים בבסיס הפתופסולוגיה של TBI מובנים בצורה גרועה. כך, מודלים טרום קלינית של TBI מסוגל לשכפל את מנגנוני הפציעה הרלוונטיים TBI בחולים אנושיים הם צורך מחקר קריטי. מודל ההשפעה הקורטיקלית הנשלטת (CCI) של TBI מנצל מכשיר מכני כדי להשפיע ישירות על קליפת המוח החשופה. בעוד מודל לא יכול למלא את דפוסי הפציעה שונים ואת הטבע הטרוגנית של TBI בחולים אנושיים, CCI מסוגל לגרימת מגוון רחב של TBI קלינית ישימה. יתר על כן, CCI הוא מתוקננת בקלות ומאפשר לחוקרים להשוות תוצאות על פני ניסויים, כמו גם על פני קבוצות חקירה. הפרוטוקול הבא הוא תיאור מפורט של החלת CCI חמור עם מכשיר מסחרי זמין להשפיע במודל murine של TBI.
Introduction
המרכזים לבקרת מחלות ומניעת פגיעה מעריכים כי כ-2,000,000 אמריקנים מקיימים פגיעה מוחית טראומטית (tbi) מדי שנה1,2. למעשה, tbi תורמת מעל 30% ממקרי המוות הקשורים בארצות הברית עם עלויות בריאות מתקרבים $80,000,000,000 בשנה וכמעט $4,000,000 לאדם בשנה ששרדו tbi חמור3,4,5. ההשפעה של TBI מודגשת על ידי לטווח ארוך משמעותי נוירוקוגניטיבי הסיבוכים הנוירופסיכיאטריים שסבלו על ידי ניצולי עם התחלתה חתרני של התנהגות, קוגניטיבית, וליקויים מוטוריים הנקרא כרונית טראומטית אנצפלופתיה (CTE) מיכל בן 6 , מיכל סבן , בן שמונה , מיכל בן 10 , 10. אפילו אירועים משניים של זעזוע-מוח-השפעות אלו שאינן מובילות לתופעות הקליניות — יכולות להוביל לתפקוד לקוי של נוירוג’יק בלתי ממושך11,12.
מודלים בעלי חיים לחקר TBI המועסקים מאז סוף 1800 של13. בשנות ה-80 פותחה בשנת 1980 שחקן פניאומטי למטרת דוגמנות TBI. שיטה זו מכונה כעת השפעה מבוקרת הקורטיקלית (CCI)14. השליטה והתוכסות של CCI הובילו חוקרים להתאים את המודל לשימוש במכרסמים15. המעבדה שלנו משתמשת במודל זה כדי לגרום tbi באמצעות impactor חקן זמין מסחרית ואלקטרונית מכשיר הגשמה16,17. מודל זה מסוגל לייצר מגוון רחב של מצבי TBI הישימים קלינית בהתאם לפרמטרים הביומכאני שבשימוש. הערכה היסטולוגית של מוחות TBI לאחר פציעה חמורה הנגרמת במעבדה שלנו מדגים משמעותי ביותר הקליפת המוח הקורטיתית ואובדן היפוקמאל, כמו גם בצקת מועלת צלעות ועיוות. בנוסף, CCI מייצרת ליקוי עקבית בתפקוד המוטורי והקוגניטיבית כפי שנמדד על ידי בחני התנהגותית מספר18. המגבלות של CCI כוללות את הצורך בפתיחת הגולגולת ועל הוצאות הרכישה של המכשיר המעורר.
מספר דגמים נוספים של tbi קיימים והם מבוססים היטב בספרות כולל מודל כלי ההקשה של נוזל לרוחב, מודל ירידה במשקל, ופציעה הפיצוץ דגם19,20,21. בעוד כל אחד מדגמים אלה יש יתרונות ברורים שלהם החסרונות העיקריים שלהם הם פציעה מעורבת, תמותה גבוהה וחוסר סטנדרטיזציה, בהתאמה22. יתרה מזאת, אף אחד מדגמים אלה אינו מציע את הדיוק, הדיוק והתוכסות של CCI. על ידי התאמת הפרמטרים הביומכאני לתוך המכשיר האקטואלי, מודל CCI מאפשר לחוקר שליטה מדויקת על גודל הפציעה, עומק הפציעה, ואנרגיה קינטית המוחלת על המוח. זה נותן לחוקרים את היכולת ליישם את כל הספקטרום של TBI לאזורים ספציפיים במוח. זה גם מתיר את האפשרות הגדולה ביותר מניסוי להתנסות.
Protocol
Representative Results
Discussion
קיימים מספר שלבים קריטיים להחלת פציעה אמינה ועקבית. ראשית, העכבר חייב להגיע למישור עמוק של הרדמה כירורגית להבטיח שום תנועה במהלך הביצועים של כריתת הגולגולת. בעוד משטרי הרדמה רבים עשוי לשמש כדי לגרום הרדמה כללית במכרסמים, הרדמה לגרום לדיכאון נשימתי כגון הרדמה המערכת הימית עלולה לגרום לדום…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי המכונים הלאומיים של מלגת בריאות GM117341 והמכללה האמריקנית למנתחים ג. ג’יימס קאריקו מלגת מחקר לS.J.S.
Materials
| AnaSed Injection Xylazine Sterile Solution | LLOYD, Inc. | 5939911020 |
| Buprenorphine SR Lab 0.5mg/mL | Zoopharm-Wildlife Pharmaceuticals USA | BSRLAB0.5-182012 |
| High Speed Rotary Micromotor KiT0 | Foredom Electric Company | K.1070 |
| Imapact one for Stereotaxix CCI | Leica Biosystems Nussloch GmbH | 39463920 |
| Ketathesia Ketamine HCl Injection USP | Henry Schein, Inc | 56344 |
| Mouse Specific Stereotaxic Base | Leica Biosystems Nussloch GmbH | 39462980 |
| Trephines for Micro Drill | Fine Science Tools, Inc | 18004-50 |
Referências
- Faul, M. . Traumatic Brain Injury in the United States: Emergency Department Visits, Hospitalizations and Deaths 2002-2006. , (2010).
- Roozenbeek, B., Maas, A. I., Menon, D. K. Changing patterns in the epidemiology of traumatic brain injury. Nature Reviews Neurology. 9 (4), 231-236 (2013).
- Corso, P., Finkelstein, E., Miller, T., Fiebelkorn, I., Zaloshnja, E. Incidence and lifetime costs of injuries in the United States. Injury Prevention. 12 (4), 212-218 (2006).
- Pearson, W. S., Sugerman, D. E., McGuire, L. C., Coronado, V. G. Emergency department visits for traumatic brain injury in older adults in the United States: 2006-08. Western Journal of Emergency Medicine. 13 (3), 289-293 (2012).
- Whitlock, J. A., Hamilton, B. B. Functional outcome after rehabilitation for severe traumatic brain injury. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 76 (12), 1103-1112 (1995).
- Schwarzbold, M., et al. Psychiatric disorders and traumatic brain injury. Neuropsychiatric Disease and Treatment. 4 (4), 797-816 (2008).
- Whelan-Goodinson, R., Ponsford, J., Johnston, L., Grant, F. Psychiatric disorders following traumatic brain injury: their nature and frequency. Journal of Head Trauma Rehabilitation. 24 (5), 324-332 (2009).
- Peskind, E. R., Brody, D., Cernak, I., McKee, A., Ruff, R. L. Military- and sports-related mild traumatic brain injury: clinical presentation, management, and long-term consequences. Journal of Clinical Psychiatry. 74 (2), 180-188 (2013).
- Martin, L. A., Neighbors, H. W., Griffith, D. M. The experience of symptoms of depression in men vs women: analysis of the National Comorbidity Survey Replication. JAMA Psychiatry. 70 (10), 1100-1106 (2013).
- Makinde, H. M., Just, T. B., Cuda, C. M., Perlman, H., Schwulst, S. J. The Role of Microglia in the Etiology and Evolution of Chronic Traumatic Encephalopathy. Shock. 48 (3), 276-283 (2017).
- Belanger, H. G., Vanderploeg, R. D., McAllister, T. Subconcussive Blows to the Head: A Formative Review of Short-term Clinical Outcomes. Journal of Head Trauma Rehabilitation. 31 (3), 159-166 (2016).
- Carman, A. J., et al. Expert consensus document: Mind the gaps-advancing research into short-term and long-term neuropsychological outcomes of youth sports-related concussions. Nature Reviews Neurology. 11 (4), 230-244 (2015).
- Kramer, S. P. A Contribution to the Theory of Cerebral Concussion. Annals of Surgery. 23 (2), 163-173 (1896).
- Lighthall, J. W. Controlled cortical impact: a new experimental brain injury model. Journal of Neurotrauma. 5 (1), 1-15 (1988).
- Dixon, C. E., Clifton, G. L., Lighthall, J. W., Yaghmai, A. A., Hayes, R. L. A controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat. Journal of Neuroscience Methods. 39 (3), 253-262 (1991).
- Schwulst, S. J., Trahanas, D. M., Saber, R., Perlman, H. Traumatic brain injury-induced alterations in peripheral immunity. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 75 (5), 780-788 (2013).
- Trahanas, D. M., Cuda, C. M., Perlman, H., Schwulst, S. J. Differential Activation of Infiltrating Monocyte-Derived Cells After Mild and Severe Traumatic Brain Injury. Shock. 43 (3), 255-260 (2015).
- Makinde, H. M., Cuda, C. M., Just, T. B., Perlman, H. R., Schwulst, S. J. Nonclassical Monocytes Mediate Secondary Injury, Neurocognitive Outcome, and Neutrophil Infiltration after Traumatic Brain Injury. Journal of Immunology. 199 (10), 3583-3591 (2017).
- Thompson, H. J., et al. Lateral fluid percussion brain injury: a 15-year review and evaluation. Journal of Neurotrauma. 22 (1), 42-75 (2005).
- Marmarou, A., et al. A new model of diffuse brain injury in rats. Part I: Pathophysiology and biomechanics. Journal of Neurosurgery. 80 (2), 291-300 (1994).
- Reneer, D. V., et al. A multi-mode shock tube for investigation of blast-induced traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 28 (1), 95-104 (2011).
- Ma, X., Aravind, A., Pfister, B. J., Chandra, N., Haorah, J. Animal Models of Traumatic Brain Injury and Assessment of Injury Severity. Molecular Neurobiology. , (2019).
- Makinde, H. M., et al. Monocyte depletion attenuates the development of posttraumatic hydrocephalus and preserves white matter integrity after traumatic brain injury. PLoS One. 13 (11), e0202722 (2018).
- Osier, N. D., Dixon, C. E. The Controlled Cortical Impact Model: Applications, Considerations for Researchers, and Future Directions. Frontiers in Neurology. 7, 134 (2016).
- Iaccarino, C., Carretta, A., Nicolosi, F., Morselli, C. Epidemiology of severe traumatic brain injury. Journal of Neurosurgical Sciences. 62 (5), 535-541 (2018).
