Modelo de Rata de Lesión Traumática Leve de Cabeza Cerrada y su Validación

Summary

Aquí, presentamos un modelo de lesión cerebral traumática leve (mTBI) de cabeza cerrada y su validación que muestra una notable similitud con la mTBI humana en lo que respecta a las manifestaciones conductuales durante las etapas aguda y subaguda.

Abstract

Los modelos animales son cruciales para avanzar en nuestra comprensión de la lesión cerebral traumática leve (mTBI, por sus siglas en inglés) y guiar la investigación clínica. Para lograr conocimientos significativos, es esencial desarrollar un modelo animal estable y reproducible. En este estudio, reportamos una descripción detallada de un modelo de mTBI de cabeza cerrada y un método de validación representativo utilizando ratas Sprague-Dawley para verificar el efecto del modelado. El modelo consiste en dejar caer un peso de masa de 550 g desde una altura de 100 cm directamente sobre la cabeza de una rata sobre una superficie destructible, seguido de un giro de 180 grados. Para evaluar la lesión, las ratas se sometieron a una serie de evaluaciones neuroconductuales 10 minutos después de la lesión, incluido el tiempo de pérdida de conciencia, el tiempo de primer comportamiento de búsqueda, la capacidad de escape y la prueba de capacidad de equilibrio del haz. Durante las etapas aguda y subaguda después de la lesión, se realizaron pruebas conductuales para evaluar la capacidad de coordinación motora (tarea Beam), la ansiedad (prueba Open Field) y las habilidades de aprendizaje y memoria (prueba Morris Water Maze). El modelo de LCTM de cabeza cerrada produjo una respuesta consistente a la lesión con una mortalidad mínima y reprodujo situaciones de la vida real. El método de validación verificó eficazmente el desarrollo del modelo y garantizó la estabilidad y coherencia del modelo.

Introduction

La lesión cerebral traumática leve (mTBI, por sus siglas en inglés), o conmoción cerebral, es el tipo de lesión más frecuente y puede provocar^{varios síntomas} crónicos y a corto plazo. Estos síntomas pueden incluir mareos, dolores de cabeza, depresión y anhedonia, entre otros, lo que lleva a un sufrimiento significativo para las personas afectadas por mTBI². Dado que la mayoría de las lesiones cerebrales traumáticas leves son causadas por un traumatismo por fuerza contundente³, se vuelve imperativo desarrollar modelos animales que imiten con precisión dichas lesiones. Estos modelos son esenciales para obtener una mejor comprensión de la lesión y sus mecanismos subyacentes, ofreciendo un entorno controlado con una variabilidad y heterogeneidad reducidas en comparación con los estudios en humanos.

Se han desarrollado numerosos modelos de roedores bien establecidos para la lesión cerebral traumática (TBI), incluida la lesión por percusión de fluidos (FPI)⁴, el impacto cortical controlado (CCI)⁵, la lesión por pérdida de peso⁶, la lesión cerebral traumática por explosión⁷ y otras. Sin embargo, estos modelos se centran principalmente en replicar escenarios de LCT de moderadas a graves. Por el contrario, los modelos experimentales diseñados específicamente para simular el TCE leve han recibido relativamente menos atención y siguen siendo poco explorados⁸. Por lo tanto, existe una necesidad crítica de establecer un modelo animal estable y reproducible que represente con precisión el TCEm. Un modelo de este tipo mejoraría significativamente nuestra comprensión de las consecuencias neurobiológicas y conductuales asociadas con la LCTM.

No se pueden distinguir los déficits funcionales en las ratas mTBI en comparación con las ratas normales a través de la observación casual después de que los efectos de la anestesia hayan desaparecido. Por lo tanto, es necesario administrar pruebas específicas. En humanos, se utiliza una amplia gama de evaluaciones clínicas para evaluar a los pacientes ^9,10,11. Del mismo modo, el establecimiento de un modelo exitoso en el modelo de ratas también requiere el uso de herramientas de evaluación rápida para determinar su validez.

En este estudio, presentamos un modelo de rata mTBI de cabeza cerrada, que permite la investigación de mTBI de una manera que se asemeja mucho a la condición humana. La descripción detallada del modelo y su procedimiento de validación proporciona una comprensión completa del enfoque experimental utilizado en el estudio de la LCTm.

Protocol

Los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Central del Sur. Todos los estudios se llevaron a cabo de acuerdo con los principios éticos y de bienestar de los animales de laboratorio. 1. Alimentación animal y procedimiento de anestesia Aloje en grupo ratas macho Sprague-Dawley de 280-320 g y manténgalas en un ciclo de luz/oscuridad de 12 h/12 h con acceso a comida y agua ad libitum. Realizar el estudio despu?…

Representative Results

El aparato utilizado en este trabajo fue una versión modificada del modelo de Kane y del modelo pediátrico de Richelle Mychasiuk11,12. En este estudio, las ratas SD fueron asignadas a grupos simulados y de mTBI. Para demostrar la reproducibilidad de este modelo, realizamos tres réplicas independientes de este modelo junto con la evaluación neuroconductual aguda, y cada experimento involucró a 8-12 ratas. En este estudio, util…

Discussion

Este modelo simula con éxito un traumatismo craneoencefálico leve de cabeza cerrada sin necesidad de incisión en el cuero cabelludo o apertura del cráneo, lo que proporciona una representación más precisa del escenario de impacto observado en casos humanos. Evitar la incisión en el cuero cabelludo ayuda a prevenir respuestas inflamatorias que pueden no alinearse con la situación real. En comparación con el modelo pediátrico¹² de Richelle Mychasiuk, el modelo utilizado en este estudio est…

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