Enquêter sur les altérations dans le microbiote de Caecum après une lésion cérébrale traumatique chez les souris
Summary
Présenté ici est un protocole pour induire des lésions cérébrales traumatiques diffuses à l’aide d’un dispositif de percussion de fluide latéral suivi de la collecte de la teneur en caecum pour l’analyse du microbiome intestinal.
Abstract
De plus en plus de preuves montrent que l’axe microbiote-intestin-cerveau joue un rôle important dans la pathogénie des maladies du cerveau. Plusieurs études démontrent également que les lésions cérébrales traumatiques causent des changements au microbiote intestinal. Cependant, les mécanismes sous-jacents à la régulation bidirectionnelle de l’axe cerveau-intestin restent inconnus. Actuellement, peu de modèles existent pour étudier les changements dans le microbiote intestinal après des lésions cérébrales traumatiques. Par conséquent, l’étude présentée combine des protocoles pour induire des lésions cérébrales traumatiques à l’aide d’un dispositif latéral de percussion de fluide et l’analyse des échantillons de caecum après des dommages pour étudier des altérations dans le microbiome d’intestin. Des modifications de la composition de microbiote d’intestin après des dommages traumatiques de cerveau sont déterminées utilisant le séquençage 16S-rDNA. Ce protocole fournit une méthode efficace pour étudier les relations entre les micro-organismes entériques et les lésions cérébrales traumatiques.
Introduction
Les lésions cérébrales traumatiques (ITT) sont un problème de santé publique mondial et la principale cause de décès et d’invalidité chez les jeunes adultes1,2. TBI provoque de nombreux décès chaque année, et les survivants éprouvent une variété de handicaps physiques, psychiatriques, émotionnels et cognitifs. Par conséquent, l’ITC est un lourd fardeau pour la famille et les ressources sociétales d’un patient. TBI implique à la fois les lésions cérébrales primaires qui se produisent au moment du traumatisme et les lésions cérébrales secondaires qui se développent des heures à des mois après les blessures initiales. Les lésions cérébrales secondaires sont médiées par plusieurs cascades biochimiques, qui sont non seulement préjudiciables au cerveau, mais ont également des effets négatifs significatifs sur divers systèmes d’organes, y compris le système gastro-intestinal3.
Actuellement, il existe trois modèles pour induire TBI dans les expériences animales: blessures de percussion fluide, contrôle de l’impact cortical (CCI), et l’accélération de la baisse de poids. Les lésions latérales des percussions de fluide (LFPI) est le modèle le plus couramment utilisé pour établir les lésions cérébrales diffuses (DAI)4. L’appareil produit des lésions cérébrales par une cranictomie en appliquant une brève impulsion de pression liquide à la dura intacte. Cette impulsion est créée par la frappe du pendule. LFPI est une méthode de modélisation reproductible et contrôlable pour la recherche sur l’ITC.
Le microbiome est défini comme les génomes collectifs de tous les micro-organismes qui résident dans le corps humain. Les microbes intestinaux en particulier jouent non seulement un rôle important dans l’homéostasie intestinale et la fonction, mais régulent également de nombreux aspects de la physiologie de l’hôte et le fonctionnement d’autres organes5. Ces dernières années, il y a de plus en plus de preuves qui indiquent que le microbiote intestinal régule le développement et le fonctionnement du cerveau par l’intermédiaire des axes cerveau-intestin6. La perturbation du microbiote intestinal a été liée à plusieurs troubles de la fonction cérébrale, y compris la maladie de Parkinson, les troubles de l’humeur et l’autisme7. Récemment, des études précliniques ont également rapporté que les lésions cérébrales aigues peuvent induire des changements dans le microbiote intestinal8,9.
Une étude menée par Treangen et coll.10 a révélé des diminutions significatives chez trois espèces microbiennes et une augmentation de deux espèces microbiennes après l’ITC induite par l’ICC. Cette évidence indique que la modulation du microbiote d’intestin peut être une méthode thérapeutique dans la gestion de TBI. Cependant, les mécanismes sous-jacents aux changements induits par les lésions cérébrales du microbiote intestinal demeurent inconnus. Pour cette raison, un modèle relativement simple et efficace d’étudier les changements dans le microbiote intestinal après TBI est nécessaire. Par conséquent, la présente étude présente un protocole pour examiner les altérations du microbiote intestinal après TBI chez la souris.
Protocol
Representative Results
Discussion
Présenté ici est un protocole simple et efficace pour déterminer les changements dans le microbiote cécal après TBI chez les souris. L’induction des lésions cérébrales et la collecte d’échantillons de contenu de caecum sont des parties critiques du protocole.
Bien que les chercheurs aient étudié les changements du microbiote intestinal à la suite de l’ITC, les lésions cérébrales utilisées dans ces études étaient l’ICC- 8 et les modèles induits par la baisse…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs n’ont rien à révéler.
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).
