Análise de Sistemas da Resposta Neuroinflammatória e Hemodinâmica à Lesão Cerebral Traumática

Rowan O. Brothers; Sara Bitarafan; Alyssa F. Pybus; Levi  B. Wood; Erin  M. Buckley

doi:10.3791/61504

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Artigo de método

Análise de Sistemas da Resposta Neuroinflammatória e Hemodinâmica à Lesão Cerebral Traumática

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DOI:

10.3791/61504

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27 de maio de 2022

Rowan O. Brothers^*¹ , Sara Bitarafan^*²^,³ , Alyssa F. Pybus¹^,³ , Levi B. Wood^*¹^,²^,³ , Erin M. Buckley^*¹^,⁴^,⁵

¹Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology and Emory University, ²George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, ³Parker H. Petit Institute for Bioengineering and Bioscience, Georgia Institute of Technology, ⁴Department of Pediatrics, Emory University School of Medicine, ⁵Children's Research Scholar, Children's Healthcare of Atlanta

^* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Este protocolo apresenta métodos para caracterizar a resposta neuroinflammatória e hemodinâmica à lesão cerebral traumática leve e integrar esses dados como parte de uma análise de sistemas multivariados utilizando regressão parcial de quadrados.

Resumo

Lesões cerebrais traumáticas leves (mTBIs) são um problema significativo de saúde pública. A exposição repetida ao mTBI pode levar a déficits funcionais cumulativos e duradouros. Inúmeros estudos do nosso grupo e outros mostraram que o mTBI estimula a expressão da citocina e ativa a microglia, diminui o fluxo sanguíneo cerebral e o metabolismo, e prejudica a reatividade cerebrovascular. Além disso, vários trabalhos têm relatado associação entre desarranjos nesses marcadores neuroinflammatórios e hemodinâmicos e prejuízos cognitivos. Aqui detalhamos métodos para caracterizar a resposta neuroinflammatória e hemodinâmica ao mTBI em camundongos. Especificamente, descrevemos como executar um modelo de queda de peso de mTBI, como medir longitudinalmente o fluxo sanguíneo cerebral usando uma técnica óptica não invasiva chamada espectroscopia de correlação difusa, e como realizar um imunoensaio multiplexado Luminex em amostras de tecido cerebral para quantificar citocinas e proteínas mifosias imunomodulatórias (por exemplo, dentro das vias MAPK e NFκB) que respondem e regulam a atividade de microglia e outras células imunes neurais. Por fim, detalhamos como integrar esses dados utilizando uma abordagem de análise de sistemas multivariados para entender as relações entre todas essas variáveis. Compreender as relações entre essas variáveis fisiológicas e moleculares nos permitirá, em última análise, identificar mecanismos responsáveis pelo MTBI.

Introdução

Visão geral
Lesões cerebrais traumáticas leves (mTBIs) impactam ~1,6-3,8 milhões de atletas anualmente¹. Essas lesões, incluindo lesões sub-concussivas e concussivas, podem deixar os pacientes com sintomas físicos, emocionais, psicológicos e cognitivos transitórios². Além disso, o mTBI repetitivo (rmTBI) sustentado dentro de uma "janela de vulnerabilidade" pode levar à gravidade cumulativa e duração de consequências cognitivas que duram mais do que os efeitos de um único mTBI^{sozinho 3}, e, em última instância, até mesmo para perda permanente da função^<....