التحقيق في التعديلات في Caecum Microbiota بعد إصابات الدماغ الصادمة في الفئران
Summary
يقدم هنا بروتوكول للحث على إصابة الدماغ الصادمة المنتشرة باستخدام جهاز قرع السوائل الجانبية متبوعاً بجمع محتوى caecum لتحليل ميكروبيوم الأمعاء.
Abstract
تظهر الأدلة المتزايدة أن محور ميكروبيوتا-القناة الهضمية والدماغ يلعب دورا هاما في مسببات الأمراض من أمراض الدماغ. كما تبين العديد من الدراسات أن إصابات الدماغ الصادمة تسبب تغييرات في ميكروبيوتا الأمعاء. ومع ذلك، لا تزال الآليات التي تقوم عليها التنظيم ثنائي الاتجاه لمحور الدماغ والأمعاء غير معروفة. حاليا، توجد نماذج قليلة لدراسة التغيرات في ميكروبيوتا الأمعاء بعد إصابة الدماغ الصادمة. ولذلك، فإن الدراسة المقدمة تجمع بين بروتوكولات للتحريض على إصابة الدماغ الصادمة باستخدام جهاز قرع السوائل الجانبية وتحليل عينات caecum بعد الإصابة للتحقيق في التعديلات في ميكروبيوم الأمعاء. يتم تحديد التعديلات في تكوين ميكروبيوتا الأمعاء بعد إصابة الدماغ الصادمة باستخدام تسلسل 16S-rDNA. يوفر هذا البروتوكول طريقة فعالة لدراسة العلاقات بين الكائنات الحية الدقيقة المعوية وإصابات الدماغ الصادمة.
Introduction
إصابات الدماغ الصادمة (TBI) هي مشكلة الصحة العامة العالمية والسبب الرئيسي للوفاة والعجز في الشباب البالغين1،2. يسبب TBI العديد من الوفيات كل عام، ويعاني الناجون من مجموعة متنوعة من الإعاقات الجسدية والنفسية والعاطفية والمعرفية. ولذلك، فإن TBI هو عبء ثقيل على أسرة المريض وموارده المجتمعية. TBI ينطوي على كل من إصابة الدماغ الأولية التي تحدث في وقت الصدمة وأي إصابات الدماغ الثانوية التي تتطور ساعات إلى أشهر بعد الإصابة الأولية. يتم التوسط في إصابة الدماغ الثانوية من قبل العديد من السلاسل البيوكيميائية، والتي ليست ضارة فقط للدماغ ولكن أيضا لها آثار سلبية كبيرة على مختلف أجهزة الجهاز، بما في ذلك الجهاز الهضمي3.
حاليا، هناك ثلاثة نماذج للحث على TBI في التجارب الحيوانية: إصابة قرع السوائل، والسيطرة على تأثير القشرية (CCI)، وتسارع انخفاض الوزن. إصابة قرع السوائل الجانبية (LFPI) هو النموذج الأكثر استخداما لإنشاء إصابة الدماغ المنتشرة (DAI)4. ينتج الجهاز إصابة الدماغ من خلال استئصال الجمجمة عن طريق تطبيق نبض ضغط سائل قصير على دورا سليمة. يتم إنشاء هذا النبض عن طريق ضرب البندول. LFPI هو طريقة النمذجة القابلة للاستنساخ والسيطرة على البحوث TBI.
يتم تعريف الميكروبيوم على أنه الجينوم الجماعي لجميع الكائنات الدقيقة التي تعيش في جسم الإنسان. الميكروبات المعوية على وجه الخصوص ليس فقط تلعب دورا هاما في التوازن المعوي والوظيفة ولكن أيضا تنظيم العديد من جوانب علم وظائف الأعضاء المضيفة وأداء الأجهزة الأخرى5. في السنوات الأخيرة، هناك أدلة متزايدة تشير إلى أن ميكروبيوتا الأمعاء تنظم نمو الدماغ والوظيفة عن طريق محاور الدماغ والأمعاء6. وقد تم ربط اضطراب ميكروبيوتا الأمعاء إلى العديد من اضطرابات وظائف الدماغ بما في ذلك مرض باركنسون, اضطرابات المزاج, والتوحد7. في الآونة الأخيرة، وقد ذكرت الدراسات ما قبل السريرية أيضا أن إصابة الدماغ الحادة يمكن أن تحفز تغييرات في ميكروبيوتا الأمعاء8،9.
ووجدت دراسة أجراها Treangen وآخرون10 انخفاضا كبيرا في ثلاثة أنواع من الميكروبات وزيادات في نوعين من الميكروبات بعد TBI الناجمة عن CCI. وتشير هذه الأدلة إلى أن تعديل ميكروبيوتا الأمعاء قد يكون طريقة علاجية في إدارة TBI. ومع ذلك، فإن الآليات الكامنة وراء إصابات الدماغ الناجمة عن تغيرات ميكروبيوتا الأمعاء لا تزال غير معروفة. لهذا السبب، مطلوب نموذج بسيط نسبيا وفعالة لدراسة التغيرات في ميكروبيوتا الأمعاء بعد TBI. ولذلك، تقدم هذه الدراسة بروتوكولا لدراسة التعديلات في ميكروبيوتا الأمعاء بعد TBI في الفئران.
Protocol
Representative Results
Discussion
يعرض هنا هو بروتوكول بسيط وفعال لتحديد التغييرات في ميكروبيوتا cecal بعد TBI في الفئران. الحث على إصابة الدماغ وجمع عينات محتوى caecum هي أجزاء حاسمة من البروتوكول.
على الرغم من أن الباحثين بعد دراسة التغيرات في ميكروبيوتا الأمعاء بعد TBI، كانت إصابة الدماغ المستخدمة في هذه الدراسا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
Materials
| DNA isolation kit | QIAGEN | 51604 | For fast purification of genomic DNA from stool samples |
| Gene analysis service | GENEWIZ | Gene analyse service | |
| Heating pad | Shanghai SAFE Biotech Co. | TR-200 | heating pad |
| Injector | The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University | injector | |
| LFPI device | Virginia Commonwealth University |
FP302 | LFPI device |
| Micro cranial drill | RWD Life Science | 78061 | Micro cranial drill |
| Povidone Iodine | The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University | Povidone Iodine |
References
- Cheng, P., et al. . Trends in traumatic brain injury mortality in China, 2006-2013: A population-based longitudinal study. 14, e1002332 (2017).
- Maas, A. I. R., et al. Traumatic brain injury: integrated approaches to improve prevention, clinical care, and research. The Lancet Neurology. 16, 987-1048 (2017).
- Gaddam, S. S., Buell, T., Robertson, C. S. Systemic manifestations of traumatic brain injury. Handbook of Clinical Neurology. 127, 205-218 (2015).
- Kabadi, S. V., et al. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5, 1552-1563 (2010).
- Fung, T. C., Olson, C. A., Hsiao, E. Y. Interactions between the microbiota, immune and nervous systems in health and disease. Nature Neuroscience. 20, 145-155 (2017).
- Collins, S. M., Surette, M., Bercik, P. The interplay between the intestinal microbiota and the brain. Nature Reviews Microbiology. 10, 735-742 (2012).
- Cryan, J. F., Dinan, T. G. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nature Reviews Neuroscience. 13, 701-712 (2012).
- Nicholson, S. E., et al. Moderate Traumatic Brain Injury Alters the Gastrointestinal Microbiome in a Time-Dependent. Shock. , (2018).
- Houlden, A., et al. Brain injury induces specific changes in the caecal microbiota of mice via altered autonomic activity and mucoprotein production. Brain, Behavior, and Immunity. 57, 10-20 (2016).
- Treangen, T. J., et al. Traumatic Brain Injury in Mice Induces Acute Bacterial Dysbiosis Within the Fecal Microbiome. Frontiers in Immunology. 9, 2757 (2018).
- Alder, J., Fujioka, W., Lifshitz, J., Crockett, D. P., Thakker-Varia, S. Lateral fluid percussion: model of traumatic brain injury in mice. Journal of Visualized Experiments. , (2011).
- Thompson, H. J., et al. Lateral fluid percussion brain injury: a 15-year review and evaluation. Journal of Neurotrauma. 22, 42-75 (2005).
- Pang, W., Vogensen, F. K., Nielsen, D. S., Hansen, A. K. Faecal and caecal microbiota profiles of mice do not cluster in the same way. Laboratory Animals. 46, 231-236 (2012).
