マウスにおける軽度外傷性脳損傷の電磁制御クローズドヘッドモデル

外傷性脳損傷(TBI)は、脳への外力によって引き起こされ、多くの場合、転倒、スポーツ傷害、身体的暴力、または交通事故に関連しています。2014年、疾病管理予防センターは、253万人のアメリカ人がTBI関連の事故の治療支援を求めるために救急科を訪れたと判断しました¹。軽度TBI(mTBI)がTBI症例の大部分を占めるため、過去数十年にわたって、体重減少、ピストン駆動閉鎖性頭部損傷および制御された皮質衝撃、回転損傷、軽度の流体パーカッション損傷、および爆風損傷モデルを含むmTBIの複数のモデルが採用されてきました^2,3。mTBIモデルの異質性は、人に見られるmTBIに関連するさまざまな特徴に対処し、脳損傷に関連する細胞および分子メカニズムを評価するのに役立ちます。

閉鎖性頭部外傷の一般的に使用されるモデルのうち、最初で最も広く使用されているモデルの1つは、物体を特定の高さから動物の頭に落とす(麻酔または覚醒)重量減少法です^2,4。体重減少法では、傷害の重症度は、開頭術が行われるか否か、頭部固定または自由、ならびに落下物^の距離および重量を含むいくつかのパラメータに依存する^2,4。このモデルの欠点の1つは、損傷の重症度の高い変動性と呼吸抑制に関連する高い死亡率です^5,6。一般的な代替手段は、空気圧または電磁装置を使用して衝撃を与えることであり、これは露出した硬膜(制御された皮質衝撃:CCI)または閉じた頭蓋骨(閉鎖性頭部外傷:CHI)に直接行うことができます。ピストン駆動の損傷の強みの1つは、その高い再現性と低い死亡率です。しかし、CCIは開頭術^7,8を必要とし、開頭術自体が炎症を誘発します⁹。代わりに、CHIモデルでは、開頭術は必要ありません。すでに述べたように、各モデルには制限があります。この論文に記載されているCHIモデルの限界の1つは、手術が脳定位固定フレームを使用して行われ、動物の頭部が固定されていることです。頭部全体の固定は再現性を保証しますが、mTBIに関連する損傷に寄与する可能性のある衝撃後の動きを考慮していません。

このプロトコルは、市販の電磁インパクタ装置¹⁰を用いてマウスでCHI衝撃を行う基本的な方法を記載する。このプロトコルは、再現性の高い損傷を達成するために関連する正確なパラメータを詳述しています。特に、研究者はパラメータ(損傷の深さ、滞留時間、衝撃の速度)を正確に制御して、損傷の重症度を正確に定義できます。記載されたように、このCHIモデルは、びまん性および顕微鏡的の両方の両側病理(すなわち、グリアの慢性活性化、軸索および血管損傷)、ならびに行動表現型¹¹、^12、13、^14、15をもたらす傷害を生じる。さらに、記載されたモデルは、損傷後1年でもMRIに基づく構造的脳病変または病理学上の肉眼的病変を誘発しないため、軽度と見なされます^16,17。