Travmatik Beyin Hasarı için Kontrollü Kortikal Etki Modeli
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
Travmatik beyin hasarı (TBI) bir beyin fonksiyonlarında değişiklik, ya da bir dış kuvvet 1 kaynaklanan beyin patoloji diğer delil olarak tanımlanır. TBIs özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nde ve dünya çapında önemli bir sağlık sorunu olmaya devam etmektedir. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine göre, en az 1.7 milyon TBIs bütün yaralanmalı bağlı ölümlerin% 30.5 sonuçlanan Birleşik Devletleri'nde yılda meydana gelir. 2000 yılında, doğrudan tıbbi maliyetleri ve TBIs dolaylı maliyetler tek başına ABD'de tahmini 76500000000 $ olarak gerçekleşti. Önceki yıllarda teknolojik gelişmeler ve tedavi TBIs muzdarip olanlar için yaşam kalitesini ve uzunluğunu geliştirilmiş olmasına rağmen, etkili bir ilaç veya koruyucu tedaviler şu anda mevcut. Nedeniyle karmaşıklığı ve doku lezyonları, hücre ölümü ve akson dejenerasyon da dahil olmak üzere TBIs, geniş kapsamlı etkileri, herhangi bir iki yaralanma aynıdır; Böylece, hayvanlar için hiçbir geçerli TBI modeli doğru üretirTBI tüm yönleri olarak insanlarda görülen. Ancak, hayvan modelleri daha TBIs klinik belirtilerini anlamak umuduyla TBI çeşitli etkilerini araştırmak için gerekli hemen hemen aynı yaralanmaları üretme yeteneği sağlarlar.
Kontrol kortikal darbe (CCI) modeli bir hayvanın maruz dura fiziksel etki sunmak için bir darbe sistemi kullanır. Bu hafif insanlar tarafından hissedilen şiddetli benzer değişen TBIs uyarmaktadır. Bu yaralanma ilk olarak gelincik 2 özelliği ve daha sonra 3,4-sıçan, fare 5-7 ve koyun 8 kullanılmak üzere uyarlanmıştır. İlk nitelenmesi, yaralanma site orta hat 2,9 ve lateral kortekse 10 üzerinden hem yerleştirildi. CCI TBIs için ve potansiyel etkisini araştıran tedavi kolay ve doğru bir metot sağlar.
CCİ modeli, sıvı perküsyon ve ağırlık düşümüne ilave olarak modelleri işbirliği vardırmmonly TBIs üretmek için kullanılır. Ancak, bu modeller daha az yaralanma parametreleri üzerinde kontrol, insan TBIs görmedim eden histopatolojik değişiklikleri üreten, ve farelerde 3,5,10 kazayla ölüm insidans dahil mevcut sınırlamalar,. Patlama dalgası modeli aynı TBIs üretmek için kullanılır. Patlama dalgası modeli mekanik etkisi aşağıdaki görülmüştür eden histopatolojik değişiklikleri yeniden olmamasına rağmen, bu modeli doğru özellikle askeri personel 11 deneyimli TBIs üretiyor. Kontrollü kortikal etki modeli nedeniyle, zaman, hız ve etki 5 derinliği olarak deformasyon parametreleri üzerinde tam kontrolü için kontrol etmek kolaydır. Böyle bir doğruluk daha uygulanabilir bütün bir hayvan grubunun genelinde yaklaşık aynı yaralanmaları kopyalayan yapar. En önemlisi, CCI insan TBIs 12 görülen özelliklere sahip TBIs üretir. Ancak, patolojik chan tam spektrum üreyen tümüyle başarılı tek bir hayvan modeli vardırTBI sonrası gözlenen Ges. Daha fazla araştırma tamamen TBI sonra meydana akut ve kronik değişiklikleri ortaya çıkarmak için gereklidir.
Birincil ve ikincil yaralanmalar: yaralanmaları iki tip bir TBI sonrasında görülmektedir. Birincil yaralanma çarpma anında meydana gelir ve terapötik tedaviler duyarlı değildir; Ancak, ilk hasardan sonra devam ikincil yaralanmalar tedavilere 13 tabidir. Kontrollü kortikal etki modeli böylece araştırmacılar ikincil yaralanma potansiyel uzun süreli etkileri için TBI etkilerini ve potansiyel terapötik tedavileri araştırmak için izin, birincil yaralanma üretir. CCI modelini kullanarak potansiyel araştırma alanları nöronal ölüm, serebral ödem, nöron, vasküler etkileri, eden histopatolojik değişiklikleri ve hafıza açıkları ve 3,13-16 daha fazlasını içerir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Başarılı bir CCI neden olmak için bir elektronik mıknatıs etki sistemi ile tutarlı TBIs üretilmesi için en önemli adımlar şunlardır: 1) sabit bir şekilde stereotaktik çerçeve içinde fare baş sabitlenmesi; 2) fareler arasında kemik penceresinin aynı boyut ve kraniektomi üretilmesi sırasında bunun altında dura zarar vermeden kemik çıkarılması; 3) doğru açık alanın merkezinde darbe ucu konumlandırılması ve çarpmadan önce sıfır noktasını tesis.
Bir fare k…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Indiana Omurilik ve Beyin Hasarı Araştırma Hibeler (SCBI 200-12) fon tarafından desteklenen, Ralph W. ve Grace M. Showalter Araştırma Ödülü, Indiana Üniversitesi Biyolojik Araştırma Grant, NIH hibe RR025761 ve 1R21NS072631-01A.
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 |
References
- Menon, D. K., Schwab, K., et al. Position statement: definition of traumatic brain injury. Arch Phys Med Rehabil. 91 (11), 1637-1640 (2010).
- Lighthall, J. W., Dixon, C. E., et al. Experimental models of brain injury. J Neurotrauma. 6 (2), 83-97 (1989).
- Dixon, C. E., Clfton, G. L., et al. A controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat. J Neurosci Methods. 39 (3), 253-262 (1991).
- Scheff, S. W., Baldwin, S. A., et al. Morris water maze deficits in rats following traumatic brain injury: lateral controlled cortical impact. J Neurotrauma. 14 (9), 615-627 (1997).
- Smith, D. H., Soares, H. D., et al. A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects. J Neurotrauma. 12 (2), 169-178 (1995).
- Hannay, H. J., Feldman, Z., et al. Validation of a controlled cortical impact model of head injury in mice. J Neurotrauma. 16 (11), 1103-1114 (1999).
- Natale, J. E., Ahmed, F., et al. Gene expression profile changes are commonly modulated across models and species after traumatic brain injury. J Neurotrauma. 20 (10), 907-927 (2003).
- Anderson, R. W., Brown, C. J., et al. Impact mechanics and axonal injury in a sheep model. J Neurotrauma. 20 (10), 961-974 (2003).
- Lighthall, J. W. Controlled cortical impact: a new experimental brain injury model. J Neurotrauma. 5 (1), 1-15 (1988).
- Chen, S., Pickard, J. D., et al. Time course of cellular pathology after controlled cortical impact injury. Exp Neurol. 182 (1), 87-102 (2003).
- Long, J. B., Bentley, T. L., et al. Blast overpressure in rats: recreating a battlefield injury in the laboratory. J Neurotrauma. 26 (6), 827-840 (2009).
- Clark, R. S., Schiding, J. K., et al. Neutrophil accumulation after traumatic brain injury in rats: comparison of weight drop and controlled cortical impact models. J Neurotrauma. 11 (5), 499-506 (1994).
- Werner, C., Engelhard, K. Pathophysiology of traumatic brain injury. Br J Anaesth. 99 (1), 4-9 (2007).
- Colicos, M. A., Dixon, C. E., et al. Delayed, selective neuronal death following experimental cortical impact injury in rats: possible role in memory deficits. Brain Res. 739 (1-2), 111-119 (1996).
- Raghavendra Rao, V. L., Dogan, A., et al. Traumatic brain injury leads to increased expression of peripheral-type benzodiazepine receptors, neuronal death, and activation of astrocytes and microglia in rat thalamus. Exp Neurol. 161 (1), 102-114 (2000).
- Gao, X., Chen, J. Moderate traumatic brain injury promotes neural precursor proliferation without increasing neurogenesis in the adult hippocampus. Exp Neurol. 239, 38-48 (2013).
