Summary

闭合头轻度创伤大鼠模型及其验证

Published: September 22, 2023
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Summary

在这里,我们提出了一个闭合式轻度创伤性脑损伤 (mTBI) 大鼠模型及其验证,在急性和亚急性阶段的行为表现方面与人类 mTBI 表现出显着的相似性。

Abstract

动物模型对于促进我们对轻度创伤性脑损伤 (mTBI) 的理解和指导临床研究至关重要。为了获得有意义的见解,开发稳定且可重复的动物模型至关重要。在这项研究中,我们报告了闭头 mTBI 模型的详细描述以及使用 Sprague-Dawley 大鼠验证建模效果的代表性验证方法。该模型涉及将 550 克的质量砝码从 100 厘米的高度直接落到可破坏表面上的大鼠头部,然后进行 180 度转弯。为了评估损伤,大鼠在受伤后 10 分钟接受了一系列神经行为评估,包括意识丧失时间、首次寻找行为时间、逃生能力和光束平衡能力测试。在受伤后的急性和亚急性阶段,进行行为测试以评估运动协调能力(光束任务)、焦虑(开放场地测试)以及学习和记忆能力(莫里斯水迷宫测试)。闭头 mTBI 模型以最低的死亡率产生了一致的损伤反应,并复制了现实生活中的情况。验证方法有效地验证了模型的开发,保证了模型的稳定性和一致性。

Introduction

轻度创伤性脑损伤 (mTBI) 或脑震荡是最普遍的损伤类型,可导致各种短期和慢性症状1。这些症状可能包括头晕、头痛、抑郁和快感缺乏等,导致受 mTBI2 影响的个体遭受重大痛苦。由于大多数 mTBI 是由钝器外伤引起的 3,因此必须开发准确模拟此类损伤的动物模型。这些模型对于更好地了解损伤及其潜在机制至关重要,与人类研究相比,提供了一个可控的环境,减少了变异性和异质性。

已经开发了许多成熟的啮齿动物模型来治疗创伤性脑损伤 (TBI),包括液体叩击损伤 (FPI)4、受控皮质冲击 (CCI)5、体重下降损伤6、爆炸性创伤性脑损伤7 等。然而,这些模型主要侧重于复制中度至重度 TBI 情景。相比之下,专门设计用于模拟 mTBI 的实验模型受到的关注相对较少,并且仍未得到充分探索8。因此,迫切需要建立一个稳定且可重复的动物模型,以准确表示mTBI。这样的模型将显着增强我们对与 mTBI 相关的神经生物学和行为后果的理解。

在麻醉效果消失后,人们无法通过随意观察来区分mTBI大鼠与正常大鼠的功能缺陷。因此,有必要进行特定的测试。在人类中,广泛的临床评估用于评估患者 9,10,11。同样,在大鼠模型中建立一个成功的模型也需要使用快速评估工具来确定其有效性。

在这项研究中,我们提出了一个闭头mTBI大鼠模型,能够以与人类状况非常相似的方式研究mTBI。对模型及其验证程序的详细描述提供了对研究 mTBI 所用实验方法的全面理解。

Protocol

动物实验由中南大学动物护理和使用委员会批准。所有研究均按照实验动物的福利和伦理原则进行。 1.动物喂养和麻醉程序 群居280-320克Sprague-Dawley雄性大鼠,并将它们维持在12小时/ 12小时的光/暗循环中, 并随意获得食物和水。在大鼠适应环境6天后进行研究。 在诱导箱中以0.6L / min的气流用3%异氟醚麻醉大鼠,直到它对爪子或尾巴捏没有反应。保持流速30…

Representative Results

这项工作中使用的设备是 Kane 模型和 Richelle Mychasiuk 的儿科模型11,12 的改进版本。在这项研究中,SD大鼠被分配到假手术组和mTBI组。为了证明该模型的可重复性,我们对该模型进行了三次独立重复以及急性神经行为评估,每个实验涉及 8-12 只大鼠。在这项研究中,我们使用了 30 多只 mTBI 大鼠,其中 2 只大鼠因麻醉而死亡。然而?…

Discussion

该模型成功地模拟了闭合的头部 mTBI,而无需头皮切口或颅骨开口,从而更准确地表示了在人类病例中观察到的撞击场景。避免头皮切口有助于防止可能与实际情况不符的炎症反应。与 Richelle Mychasiuk 的儿科模型12 相比,本研究中使用的模型专为体重在 280-320 g 之间的成年大鼠量身定制,使我们能够获得对 mTBI 对成年个体影响的宝贵见解。此外,结合枕头和头盔等关键部件有助于?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们要感谢中南大学实验动物系的所有研究员。本研究得到了国家自然科学基金(第81971791号)的支持;法医学上海市重点实验室, 法医学部重点实验室(法医学研究院)KF202104)。

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

References

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Cite This Article
Liu, Y., Wang, T., Zhang, C., Cai, J. Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation. J. Vis. Exp. (199), e65849, doi:10.3791/65849 (2023).

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