חקירת שינויים Caecum Microbiota לאחר פציעה טראומטית במוח עכברים
Summary
מוצג כאן הוא פרוטוקול לגרום לטשטוש פגיעה מוחית טראומטית באמצעות מכשיר הקשה לרוחב הכלי נקישה ואחריו אוסף של תוכן caecum לניתוח microbiome בטן.
Abstract
העלאת ראיות מראה כי הציר מיקרוביוטה-המוח-בטן ממלא תפקיד חשוב בפתוגנזה של מחלות המוח. מספר מחקרים גם להדגים כי פציעות במוח טראומטי לגרום לשינויים במעיים מיקרוביוטה. עם זאת, מנגנונים המשמשים את הוויסות הדו-כיווני של ציר המוח-המעיים נותרים בלתי ידועים. כיום, מספר דגמים קיימים ללימוד השינויים מיקרוביוטה במעיים לאחר פגיעה מוחית טראומטית. לכן, המחקר המוצג משלב פרוטוקולים לגרימת נזק מוחי טראומטי באמצעות התקן כלי הקשה נוזל לרוחב וניתוח של דגימות caecum לאחר הפציעה עבור חקירת שינויים מיקרובידום הבטן. שינויים של הרכב המעיים מיקרוביוטה לאחר פגיעה מוחית טראומטית נקבעים באמצעות שינוי רצף של 16 s-rDNA. פרוטוקול זה מספק שיטה אפקטיבית ללימוד היחסים בין מיקרואורגניזמים בידור ופגיעה מוחית טראומטית.
Introduction
פגיעה מוחית טראומטית (tbi) היא בעיית בריאות הציבור העולמי והגורם המוביל למוות ונכות אצל מבוגרים צעירים1,2. TBI גורמת למקרי מוות רבים מדי שנה, והניצולים חווים מגוון של לקויות פיזיות, פסיכיאטריות, רגשיות וקוגניטיביות. לכן, TBI הוא נטל כבד למשפחתו של המטופל ולמשאבי החברה. TBI מערבת הן את הפגיעה המוחית העיקרית המתרחשת בזמן הטראומה וכל פציעות מוחי משני המתפתחים שעות לחודשים לאחר הפציעה הראשונית. פגיעה מוחית משנית מתווכת על ידי כמה מפלים ביוכימיים, אשר אינם מזיקים רק למוח אלא גם יש השפעות שליליות משמעותיות על מערכות איברים שונים, כולל מערכת העיכול3.
כיום, ישנם שלושה דגמים כדי לגרום TBI בניסויים בבעלי חיים: פגיעה בכלי הקשה של נוזל, שליטה השפעה קורטיקלית (CCI), והאצת ירידה במשקל. פציעה לרוחב הכלי הקשה (LFPI) היא המודל הנפוץ ביותר להקמת פגיעה מוחית מפוזר (DAI)4. המכשיר מייצר פגיעה מוחית באמצעות כריתת גולגולת על ידי החלת דופק קצר של לחץ נוזלי על השכבה השלמה. הדופק נוצר על ידי השביתה של המטוטלת. LFPI היא שיטת מידול מתוכמת ולשליטה עבור מחקר TBI.
המיקרובידום מוגדר הגנום הקולקטיבי של כל המיקרואורגניזמים השוכנים בגוף האדם. חיידקים מעיים במיוחד לא רק לשחק תפקיד חשוב בהומאוסטזיס מעיים פונקציה אלא גם לווסת היבטים רבים של הפיזיולוגיה המארחת ותפקוד של איברים אחרים5. בשנים האחרונות, יש הגדלת ראיות המציינת כי מיקרוביוטה המעיים להסדיר את התפתחות המוח ותפקוד באמצעות צירי המוח-בטן6. השיבוש של המעיים מיקרוביוטה נקשר להפרעות בתפקוד המוח כולל מחלת פרקינסון, הפרעות במצב הרוח, ואוטיזם7. לאחרונה, מחקרים פרה-קליניים דיווחו גם כי פגיעה במוח חריפה יכול לגרום לשינויים במעיים microbiota8,9.
מחקר של Treangen ואח ‘10 מצאו ירידה משמעותית בשלושה מינים מיקרוביאלית וגדל בשני מינים מיקרוביאלית אחרי tbi המושרה של CCI. הוכחה זו מצביעה על כך שאפנון של מיקרוביוטה עשוי להיות שיטה טיפולית בניהול TBI. עם זאת, המנגנונים המשמשים לפגיעה במוח המושרה שינויים מיקרוביוטה עדיין לא ידוע. מסיבה זו, מודל פשוט ויעיל יחסית של לימוד השינויים במעיים מיקרוביוטה לאחר TBI נדרש. לכן, המחקר הנוכחי מציג פרוטוקול לבחון שינויים במעיים מיקרוביוטה לאחר TBI בעכברים.
Protocol
Representative Results
Discussion
מוצג כאן הוא פרוטוקול פשוט ויעיל כדי לקבוע שינויים במיקרוביוטה cecal לאחר TBI בעכברים. אינדוקציה של פגיעה מוחית ואיסוף של דגימות תוכן caecum הם חלקים קריטיים של הפרוטוקול.
למרות החוקרים לאחר שחקרו את השינויים של מיקרוביוטה בטן בעקבות TBI, הפגיעה במוח המשמש במחקרים אלה היו CCI-<sup class="x…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
. למחברים אין מה לגלות
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).
