Modelo de Lesão Cerebral Traumática Leve em Camundongos com Controle Eletromagnético
Summary
O protocolo descreve traumatismo cranioencefálico leve em modelo de camundongo. Em particular, um protocolo passo-a-passo para induzir um traumatismo cranioencefálico fechado na linha média leve e a caracterização do modelo animal são totalmente explicados.
Abstract
Modelos animais altamente reprodutíveis de traumatismo cranioencefálico (TCE), com patologias bem definidas, são necessários para testar intervenções terapêuticas e entender os mecanismos de como um TCE altera a função cerebral. A disponibilidade de múltiplos modelos animais de TCE é necessária para modelar os diferentes aspectos e gravidades do TCE observados em pessoas. Este manuscrito descreve o uso de um traumatismo cranioencefálico fechado (TCE) na linha média para desenvolver um modelo de TCE leve em camundongos. O modelo é considerado leve porque não produz lesões cerebrais estruturais baseadas em neuroimagem ou perda neuronal macroscópica. No entanto, um único impacto cria patologia suficiente para que o comprometimento cognitivo seja mensurável pelo menos 1 mês após a lesão. Um protocolo passo-a-passo para induzir um CHI em camundongos usando um impactor eletromagnético guiado estereotaxicamente é definido no artigo. Os benefícios do modelo de TCEC leve incluem a reprodutibilidade das alterações induzidas por lesão com baixa mortalidade. O modelo foi caracterizado temporalmente até 1 ano após a lesão para alterações neuromagnéticas, neuroquímicas, neuropatológicas e comportamentais. O modelo é complementar aos modelos de crânio aberto de impacto cortical controlado usando o mesmo dispositivo pêndulo. Assim, os laboratórios podem modelar tanto o TCE difuso leve quanto o TCE focal moderado a grave com o mesmo impactor.
Introduction
O traumatismo cranioencefálico (TCE) é causado por uma força externa no cérebro, frequentemente associada a quedas, lesões esportivas, violência física ou acidentes de trânsito. Em 2014, os Centros de Controle e Prevenção de Doenças determinaram que 2,53 milhões de americanos procuraram o departamento de emergência para procurar ajuda médica para acidentes relacionados ao TCE1. Como o TCE leve (TCEm) representa a maioria dos casos de TCE, nas últimas décadas, vários modelos de TCEm têm sido adotados, os quais incluem queda de peso, traumatismo cranioencefálico fechado por pistão e impacto cortical controlado, lesão rotacional, lesão leve por percussão líquidae modelos de lesão por explosão2,3. A heterogeneidade dos modelos de TCEm é útil para abordar as diferentes características associadas ao TCEm observadas em pessoas e para ajudar a avaliar os mecanismos celulares e moleculares associados à lesão cerebral.
Dos modelos comumente utilizados de TCE fechado, um dos primeiros e mais utilizados é o método de queda de peso, em que um objeto é derrubado de uma altura específica sobre a cabeça do animal (anestesiado ou acordado)2,4. No método de queda de peso, a gravidade da lesão depende de vários parâmetros, incluindo craniotomias realizadas ou não, cabeça fixa ou livre, distância e peso do objeto em queda 2,4. Uma desvantagem desse modelo é a alta variabilidade na gravidade da lesão e a alta taxa de mortalidade associada à depressãorespiratória5,6. Uma alternativa comum é entregar o impacto usando um dispositivo pneumático ou eletromagnético, o que pode ser feito diretamente na dura-máter exposta (impacto cortical controlado: CCI) ou no crânio fechado (traumatismo craniano fechado: CHI). Um dos pontos fortes da lesão conduzida por pistão é sua alta reprodutibilidade e baixa mortalidade. Entretanto, a ICC requer craniotomia7,8, e a própria craniotomia induz inflamação9. Em vez disso, no modelo de TCEC, não há necessidade de craniotomia. Como já dito, cada modelo tem limitações. Uma das limitações do modelo de TCEC descrito neste trabalho é que a cirurgia é realizada com armação estereotáxica e a cabeça do animal é imobilizada. Embora a imobilização total da cabeça assegure a reprodutibilidade, ela não contabiliza o movimento após o impacto que poderia contribuir para a lesão associada a um TCEm.
Este protocolo descreve um método básico para realizar um impacto de CHI com um dispositivo de impacto eletromagnético10 disponível comercialmente em um mouse. Este protocolo detalha os parâmetros exatos envolvidos para se obter uma lesão altamente reprodutível. Em particular, o investigador tem controle preciso sobre os parâmetros (profundidade da lesão, tempo de permanência e velocidade do impacto) para definir com precisão a gravidade da lesão. Como descrito, esse modelo de TCEC produz uma lesão que resulta em fenótipos bilaterais, tanto difusos quanto microscópicos (isto é, ativação crônica da glia, dano axonal e vascular), e comportamentais11,12,13,14,15. Além disso, o modelo descrito é considerado leve, pois não induz lesões cerebrais estruturais baseadas em RM ou lesões macroscópicas anatomopatológicas mesmo 1 ano após alesão16,17.
Protocol
Representative Results
Discussion
Várias etapas estão envolvidas na recriação de um modelo consistente de lesão usando o modelo descrito. Primeiro, é fundamental prender corretamente o animal no quadro estereotáxico. A cabeça do animal não deve ser capaz de se mover lateralmente, e o crânio deve ser completamente plano com bregma e lambda lendo as mesmas coordenadas. A colocação correta das barras auriculares é o aspecto mais difícil desta cirurgia, e isso só pode ser aprendido com a prática. Se o crânio não estiver nivelado, a cabeça …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado em parte pelos Institutos Nacionais de Saúde sob os números de prêmio R01NS120882, RF1NS119165 e R01NS103785 e pelo número de prêmio do Departamento de Defesa AZ190017. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa as opiniões oficiais dos Institutos Nacionais de Saúde ou do Departamento de Defesa.
Materials
| 9 mm Autoclip Applier | Braintree scientific | ACS- APL | Surgery |
| 9 mm Autoclip Remover | Braintree scientific | ACS- RMV | Surgery |
| 9 mm Autoclip, Case of 1,000 clips | Braintree scientific | ACS- CS | Surgery (Staples) |
| Aperio ImageScope software | Leica BioSystems | NA | IHC |
| BladeFLASK Blade Remover | Fisher Scientific | 22-444-275 | Surgery |
| Cotton tip applicator | VWR | 89031-270 | Surgery |
| Digitial mouse stereotaxic frame | Stoelting | 51730D | Surgery |
| Dumont #7 Forceps | Roboz | RS-5047 | Surgery |
| Ear bars | Stoelting | 51649 | Surgery |
| EthoVision XT 11.0 | Noldus Information Technology | NA | RAWM |
| Fiber-Lite | Dolan-Jeffer Industries | UN16103-DG | Surgery |
| Fisherbrand Bulb for Small Pipets | Fisher Scientific | 03-448-21 | Head support apparatus |
| Gemini Avoidance System | San Diego Instruments | NA | Active avoidance |
| Heating Pad | Sunbeam | 732500000U | Surgery prep |
| HRP conjugated goat anti-rabbit IgG | Jackson Immuno Research laboratories | 111-065-144 | IHC |
| Induction chamber | Kent Scientific | VetFlo-0530XS | Surgery prep |
| Isoflurane, USP | Covetrus | NDC: 11695-6777-2 | Surgery |
| Mouse gas anesthesia head holder | Stoelting | 51609M | Surgery |
| Neuropactor Stereotaxic Impactor | Neuroscience Tools | n/a | Surgery: Formally distributed by Lecia as impact one |
| NexGen Mouse 500 | Allentown | n/a | Post-surgery, holding cage |
| Parafilm | Bemis | PM992 | Head support apparatus |
| Peanut – Professional Hair Clipper | Whal | 8655-200 | Surgery prep |
| Povidone-Iodine Solution USP, 10% (w/v), 1% (w/v) available Iodine, for laboratory | Ricca | 3955-16 | Surgery |
| Puralube Vet Oinment,petrolatum ophthalmic ointment, Sterile ocular lubricant | Dechra | 17033-211-38 | Surgery |
| Rabbit anti-GFAP | Dako | Z0334 | IHC |
| Rabbit anti-IBA1 | Wako | 019-19741 | IHC |
| 8-arm Radial Arm Water Maze | MazeEngineers | n/a | RAWM |
| Scale | OHAUS CS series | BAL-101 | Surgery prep |
| Scalpel Handle #7 Solid 6.25" | Roboz | RS-9847 | Surgery |
| Sterile Alcohol Prep Pads (isopropyl alcohol 70% v/v) | Fisher Brand | 22-363-750 | Surgery prep |
| SumnoSuite low-flow anesthesia system | Kent Scientific | SS-01 | Surgery |
| 10 mL syringe Luer-Lok Tip | BD Bard-Parker | 302995 | Head support apparatus |
| Timers | Fisher Scientific | 6KED8 | Surgery |
| Topical anesthetic cream | L.M.X 4 | NDC 0496-0882-15 | Surgery prep |
| Triple antibiotic ointment | Major | NDC 0904-0734-31 | Post-surgery |
| Tubing | MasterFlex | 96410-16 | Head support apparatus |
| Vaporizer Single Channel Anesthesia System | Kent Scientific | VetFlo-1210S | Surgery prep |
Referências
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