Rottemodel af mild traumatisk skade med lukket hoved og dens validering

Summary

Her præsenterer vi en rottemodel med lukket mild traumatisk hjerneskade (mTBI) og dens validering, der udviser bemærkelsesværdig lighed med human mTBI vedrørende adfærdsmæssige manifestationer i de akutte og subakutte stadier.

Abstract

Dyremodeller er afgørende for at fremme vores forståelse af mild traumatisk hjerneskade (mTBI) og vejlede klinisk forskning. For at opnå meningsfuld indsigt er det vigtigt at udvikle en stabil og reproducerbar dyremodel. I denne undersøgelse rapporterer vi en detaljeret beskrivelse af en lukket mTBI-model og en repræsentativ valideringsmetode ved hjælp af Sprague-Dawley-rotter til at verificere modelleringseffekten. Modellen indebærer at tabe en 550 g massevægt fra en højde på 100 cm direkte på hovedet af en rotte på en destruerbar overflade efterfulgt af en 180 graders drejning. For at vurdere skaden gennemgik rotter en række neuroadfærdsmæssige vurderinger 10 min efter skaden, herunder tid for bevidsthedstab, første søgeadfærdstid, flugtevne og strålebalanceevnetest. Under de akutte og subakutte stadier efter skaden blev adfærdstest udført for at vurdere motorisk koordinationsevne (stråleopgave), angst (Open Field test) og indlærings- og hukommelsesevner (Morris Water Maze test). Den lukkede mTBI-model producerede en konsekvent skaderespons med minimal dødelighed og replikerede virkelige situationer. Valideringsmetoden verificerede effektivt modeludviklingen og sikrede modellens stabilitet og konsistens.

Introduction

Mild traumatisk hjerneskade (mTBI) eller hjernerystelse er den mest udbredte type skade og kan føre til forskellige kortsigtede og kroniske symptomer¹. Disse symptomer kan blandt andet omfatte svimmelhed, hovedpine, depression og anhedonia, hvilket fører til betydelig lidelse for personer, der er ramt af mTBI². Da de fleste mTBI’er er forårsaget af stump krafttraume³, bliver det bydende nødvendigt at udvikle dyremodeller, der nøjagtigt efterligner sådanne skader. Disse modeller er afgørende for at få en bedre forståelse af skaden og dens underliggende mekanismer, der tilbyder et kontrolleret miljø med reduceret variabilitet og heterogenitet sammenlignet med humane undersøgelser.

Talrige veletablerede gnavermodeller er blevet udviklet til traumatisk hjerneskade (TBI), herunder væskepercussion skade (FPI)⁴, kontrolleret kortikal påvirkning (CCI)⁵, vægtfaldsskade⁶, blasttraumatisk hjerneskade⁷ og andre. Disse modeller fokuserer dog primært på at replikere moderate til svære TBI-scenarier. I modsætning hertil har de eksperimentelle modeller, der specifikt er designet til at simulere mTBI, fået relativt mindre opmærksomhed og forbliver underudforsket⁸. Derfor er der et kritisk behov for at etablere en stabil og reproducerbar dyremodel, der præcist repræsenterer mTBI. En sådan model ville øge vores forståelse af de neurobiologiske og adfærdsmæssige konsekvenser forbundet med mTBI betydeligt.

Man kan ikke skelne de funktionelle underskud hos mTBI-rotter sammenlignet med normale rotter via tilfældig observation, efter at virkningerne af anæstesi er aftaget. Derfor er det nødvendigt at administrere specifikke tests. Hos mennesker anvendes en bred vifte af kliniske vurderinger til at evaluere patienter ^9,10,11. På samme måde kræver etablering af en vellykket model i rottemodellen også, at der anvendes hurtige vurderingsværktøjer til at bestemme dens gyldighed.

I denne undersøgelse præsenterer vi en lukket mTBI-rottemodel, der muliggør undersøgelse af mTBI på en måde, der ligner den menneskelige tilstand. Den detaljerede beskrivelse af modellen og dens valideringsprocedure giver en omfattende forståelse af den eksperimentelle tilgang, der anvendes til at studere mTBI.

Protocol

Dyreforsøg blev godkendt af Central South University Animal Care and Use Committee. Alle undersøgelser blev udført i overensstemmelse med forsøgsdyrs velfærd og etiske principper. 1. Procedure for fodring og bedøvelse af dyr Gruppehus 280-320 g Sprague-Dawley hanrotter og vedligehold dem på en 12 t/12 timers lys/mørk cyklus med adgang til mad og vand ad libitum. Udfør undersøgelsen, efter at rotterne akklimatiserer i 6 dage. Bedøv rotten med 3% isofluran…

Representative Results

Apparatet, der blev brugt i dette arbejde, var en modificeret version af Kane-modellen og Richelle Mychasiuks pædiatriske model11,12. I denne undersøgelse blev SD-rotter tildelt sham- og mTBI-grupper. For at demonstrere reproducerbarheden af denne model gennemførte vi tre uafhængige replikater af denne model sammen med den akutte neuroadfærdsmæssige vurdering, hvor hvert eksperiment involverede 8-12 rotter. I denne undersøg…

Discussion

Denne model simulerer med succes en mTBI med lukket hoved uden behov for hovedbundssnit eller kranieåbning, hvilket giver en mere nøjagtig repræsentation af det påvirkningsscenarie, der observeres i humane tilfælde. Undgåelse af hovedbundssnit hjælper med at forhindre inflammatoriske reaktioner, der muligvis ikke stemmer overens med den aktuelle situation. Sammenlignet med Richelle Mychasiuks pædiatriske model¹² er modellen, der anvendes i denne undersøgelse, specielt skræddersyet til vo…

Materials

Acrylic box	In-house	N/A	15 cm x 22 cm x 43 cm
Anesthesia Machine	RWD Life Science Co.	R540 Mice & Rat Animal Anesthesia Machine
Helmet	In-house	N/A	Stainless-steel disk measuring 10 mm in diameter and 3 mm in thickness
Morris water maze	RWD Life Science Co.		Diameter 150 cm, height 50 cm,platform diameter 35 cm
Open field	RWD Life Science Co.	63007	Width100 cm, height 40 cm
Panlab SMART V3.0	RWD Life Science Co.	SMART v3.0
Perforated weight	In-house	N/A	Weight of 550 g and diameter of 18 mm
Pillow	In-house	N/A	Wedge-shaped sponge to place beneath the rat's head