단일 및 반복적 인 경미한 외상성 뇌 손상의 마우스 모델
Summary
운동 선수는 매년 수백 건의 경증 외상성 뇌 손상 (mTBI) / 뇌진탕을 흡수합니다. 그러나 뇌에 대한 이들의 결과는 제대로 이해되지 못했습니다. 따라서 임상 적으로 적절한 증상을 반복적으로 반복하는 단일 및 반복 mTBI의 동물 모델은 mTBI 및 뇌진탕의 연구를 발전시킬 수있는 수단을 제공합니다.
Abstract
경미한 외상성 뇌 손상 (mTBI)은 혼란의시기, 의식 상실 (LOC), 국소 신경 학적 결손 및 기억 상실을 포함하여 뇌 기능의 급격한 상실을 초래할 수 있습니다. 접촉 스포츠에 참여하는 선수는 많은 수의 mTBI에 노출 될 위험이 높습니다. 운동 선수의 부상 정도를 보면 mTBI는 전반적인 병리학 적 변화를 일으키지 않는 경미한 부상으로 정의되지만 자발적으로 해결되는 단기간의 신경 학적 결손을 유발합니다. 마우스 및 쥐에서 mTBI를 모델링하려는 이전의 시도에도 불구하고 많은 사람들이 두개골 골절, 뇌내 출혈, 축삭 손상 및 신경 세포 죽음을 포함하는 심한 부작용을보고했다. 여기서 우리는 임상 적으로 관련된 증상을 재생하는 mTBI의 매우 재현 가능한 동물 모델을 설명합니다. 이 모델은 맞춤형 공압 임팩터 장치를 사용하여 폐두 외상을 제공합니다. 이 충격은 정밀한 속도 및 변형 파라미터 하에서 이루어지며,단일 또는 반복 진탕 mTBI의 효과에 기여하는 메커니즘을 조사 할 수있는 신뢰할 수 있고 재현 가능한 모델을 만듭니다.
Introduction
외상성 뇌 손상 (Traumatic Brain Injury, TBI)은 외부의 물리적 인 힘으로부터 지속되는 두부 손상으로 정의되어 정상적인 뇌 기능을 손상시킵니다. 질병 통제 예방 센터 (CDC)는 매년 20 백만명의 미국인이 매년 TBI를지지한다고 추산하는 의회보고를 통해 심각한 사회 경제적 및 공중 보건 부담을 나타냅니다. 이것은 환자의 삶의 질에 영향을 줄뿐만 아니라, 현재 연간 765 억 달러로 추정되는 지역 사회에 매우 높은 경제적 비용을 부과합니다. 전달되는 실제 뇌 손상의 양과 급성기의 증상은 경증, 중등도 및 중증의 TBI를 정의합니다.
뇌진탕이라고도하는 경미한 외상성 뇌 손상 (mTBI)은 매년보고되는 TBI의 70 % 이상을 차지합니다 1 . 권투 및 축구 2를 포함하여 위험도가 높은 접촉 스포츠에 참여하는 선수들 사이에서 가장 일반적입니다. 온건파와 달리또는 심한 형태의 TBI로 인해 mTBI와 관련된 즉각적인 손상 및 증상이 때로는 분명하지 않습니다 3 . 대조적으로, mTBI의 장기적인 효과는 중등도 및 중증 형태에서 나타나는 것과 마찬가지로 쇠약해질 수 있습니다. 반복되는 mTBI로 고통받는 사람들은 만성 외상성 뇌 질환 (CTE)뿐만 아니라 기타인지 및 퇴행성 질환을 발병하는 것으로 나타났습니다 4 . 따라서 mTBI 이후에 발생하는 단기 증상 및 전반적인 장기 손상에 기여하는 메커니즘에 대한 이해를 높이는 것이 중요합니다.
사람의 경우, 스포츠 제동에 대한 제 4 차 국제 회의 (취리히 2012) 5 에 정의 된 뇌진탕의 정의는 스포츠 뇌진탕의 경미한 수준은 경미하고, 병리학 적으로 큰 변화를 일으키지 않지만 단기간의 신경 학적 결손을 유발한다고 명시합니다 자발적으로 해결됩니다. 실제로, 수신기nt 연구는 머리 충돌 원격 측정 시스템을 사용하는 고등학교 축구 선수의인지 장애에 대한 mTBI의 영향을 조사했습니다. 이 연구는 선수가 한 시즌에 20 그램을 초과하는 헬멧 충격을 견뎌내는 시간이 226 (평균, 세션 당 4.7)에서 1855 (최고, 세션 당 평균 38.6)의 최고치까지 다양하다는 것을 보여주었습니다. 이러한 충격의 대부분은 뇌진탕의 임상 진단을 초래하지는 않았다. 뇌 기능의 기능적 변화에 대한 증거는 fMRI 6을 사용하여 관찰 할 수있다. 이러한 기능적 변화를 일으키는 뇌의 변화는 알려지지 않았기 때문에, 진탕 및 협착 성 mTBI의 효과에 대한 연구를 용이하게하기 위해서는 신뢰할 수 있고 재현 가능한 모델을 필요로합니다.
생쥐와 쥐에서 mTBI를 모델링하려는 이전의 시도에도 불구하고 많은 사람들이 부작용을보고합니다. 특히, 대부분의 설치류 모델은 더 적은 th를 사용하여 반복성이 제한적입니다5 개의 mTBI는 뇌내 출혈, 두개골 골절, 심한 축삭 손상, 신경 세포 사멸, 사망률 증가 등의 이상 병리학 적 증상을 나타냅니다 8 , 9 , 10 , 11 , 12 . 여기서 우리는 인간에서 뇌진탕의 진정한 정의에 더 가까운 mTBI의 마우스 모델을 설명합니다. 이 모델은 명백한 뇌의 병리가없는 의식의 일시적인 손실을 초래하는 기계적 힘과 같은 인간 mTBI에서 관찰되는 많은 증상을 반복합니다. 더욱이 이전에보고 된 것처럼 오랜 기간 동안 단일 충격 및 반복 충격 패러다임 모두에 활용할 수 있다는 점에서 유리하다.
Protocol
Representative Results
Discussion
사람의 경우, mTBI는 구조적 상해가없는 경우 기능 장애를 특징으로합니다. 이것은 의식 상실을 동반하거나 동반하지 않고 발생할 수 있습니다 1 . 반복 뇌진탕에 대한 노출은 현재 CTE 4 와 같은 신경 퇴행성 질환의 발달 및 / 또는 진행의 기초가되는 것으로 생각됩니다. CTE가 사각 팬 및 축구 선수에서 흔히 발견되며 CTE를 개발하는 데 반복적 인 뇌진탕 (의식 상?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 신경 장애 및 뇌졸중 (MPB)을위한 국립 연구소의 R01 NS067417에 의해 뒷받침되었다.
Materials
| Powerlab 8SP data acquisition (DAQ) control box | (AD instruments) | ||
| VIP 3000 calibrated vaporizer | Matrx | ||
| Isoflurane | Henry Schein Animal Health | 29405 | |
| Oxygen | Commercially available | ||
| Compressed Air | Commercially available | ||
| Masking Tape | Commercially available | ||
| Stop Watch | Fisher Scientific | 02-261-840 | |
| C57 Bl/6 Mice | Jackson Laboratories | ||
| Digital Scale and weigh container | Fisher Scientific | 20031 | |
| anti-Iba1 antibody | Wako | 019-19741 | |
| HRP labelled secondary | Jackson Immunoresearch | 111-035-003 |
References
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