A Repetitive concussive Head Injury Model hos möss
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
Hjärnskakning, även kallad mild traumatisk hjärnskada (mTBI), är den mest frekventa förekomsten av traumatisk hjärnskada (TBI) och påverkar miljontals människor i USA. Hjärnskakningar kan vara svårt att diagnostisera och det finns ingen specifik bot för hjärnskakning. Det finns en växande insikt och vissa belägg för att mild mekanisk trauma till följd av idrottsskador, militär strid, och andra fysiskt engagerande sysselsättningar kan ha kumulativa och kroniska neurologiska konsekvenser 1,2. Men det finns fortfarande en brist på kunskap om hjärnskakningar och deras effekter. Nuvarande metoden begränsar studier av patologi och behandling hos människor eftersom endast neurologisk bedömning och bildbehandling utvärdering är tillgängliga för klinisk diagnos. Djurmodeller ger ett medel för att studera hjärnskakningar på ett effektivt, noggrant och kontrollerat sätt med hopp om vidare diagnos och behandling av mTBI.
Studier har anpassat traditionell TBImodeller såsom kontrollerad kortikal påverkan (CCI), att vätskeslagpåverkan (FPI), vikt droppe skada, och spränga skada utföra mTBI och stimulera låga skadesvårighetsgrader genom att ändra skadeparametrarna. Dessa modeller är fördelaktigt att använda på grund av deras förmåga att replikera hjärntrauma morfologiskt liknar det kliniska tillståndet; Men de har också sina egna begränsningar. Skadornas induceras av en accelerations skada (vikt droppe) är ofta mycket varierande. De två resultat av den milda CCI – subaraknoidalblödning och fokal kontusion – är inte jämförbara med typiska mänskliga hjärnskakningar. CCI och FPI kräver en kraniotomi, som inte är kliniskt relevant, medan sprängskada är en mer kontroversiell modell när det gäller de olika exponerings läge och topptryckmätningar samt variabel sekundär skada under exponeringen 3-6. En uppdaterad concussive djurmodell som kan översätta preklinisk forskning i klinisk setting är nödvändigt i forskning.
Nyckelfrågan i modellering mild TBI är att definiera den experimentella skadornas svårighetsgrad, som närmast replikerar skada i en klinisk miljö. Nyligen olika forskargrupper utvecklade slutna skada huvudet eller concussive huvudskada (CHI) modell 7-10. CHI är en modifiering av CCI utan en kraniotomi, men det är fortfarande använder en traditionell elektroniskt system magnetisk inverkan för att generera ett huvud inverkan. En CHI kan framkalla en hjärnskakning som sträcker sig från mild till måttlig genom att justera parametrar konsekvens. Medvetslöshet (LOC) kan observeras direkt efter en påverkan genom att detektera en minskning i andningshastigheten eller den transienta upphörande av andning. Perioden av LOC används för att avgöra hur allvarlig skadan. Detta dokument innehåller en något förbättrad och uppdaterad version av en upprepad CHI (rCHI) modell i möss, tillsammans med en detaljerad steg-för-steg-protokollet och representativa resultat. Den rCHI modell forskningsstrategier enåter till nytta vid fastställandet mTBI effekter och potentiella behandlingar, särskilt eftersom det inte finns någon enskild djurmodell som kan imitera alla hjärnskakning-inducerade patologiska förändringar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Att efterlikna hjärnskador morfologiskt liknar det kliniska tillståndet är efter hjärnskakning symptom väntat. Post-hjärnskakning symtom allmänhet huvudvärk, yrsel, svindel, trötthet, minnes- och sömnproblem, svårt att koncentrera liksom ångest och nedstämdhet. Eftersom somatiska symptom ännu inte kan vara mätbar i djurmodeller, är förändringarna i motor och kognitiv funktion och emotionella beteenden som används som kriterier för rationellt utvärdera hjärnskakning i djurmodeller. I en tidigare rap…
Disclosures
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 |
References
- 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).
