Elektromagnetisch gecontroleerd gesloten-hoofd model van mild traumatisch hersenletsel bij muizen

Traumatisch hersenletsel (TBI) wordt veroorzaakt door een externe kracht op de hersenen, vaak geassocieerd met vallen, sportblessures, fysiek geweld of verkeersongevallen. In 2014 stelden de Centers for Disease Control and Prevention vast dat 2,53 miljoen Amerikanen de afdeling spoedeisende hulp bezochten om medische hulp te zoeken voor TBI-gerelateerde ongevallen¹. Aangezien milde TBI (mTBI) de meerderheid van de TBI-gevallen vertegenwoordigt, zijn in de afgelopen decennia meerdere modellen van mTBI aangenomen, waaronder gewichtsval, zuigeraangedreven gesloten hoofdletsel en gecontroleerde corticale impact, rotatieletsel, mild vloeistofpercussieletsel en blastaire letselmodellen ^2,3. De heterogeniteit van de mTBI-modellen is nuttig om de verschillende kenmerken aan te pakken die geassocieerd zijn met mTBI die bij mensen worden gezien en om de cellulaire en moleculaire mechanismen geassocieerd met hersenletsel te helpen evalueren.

Van de meest gebruikte modellen van gesloten hoofdletsel is een van de eerste en meest gebruikte modellen de gewichtsvalmethode, waarbij een voorwerp van een bepaalde hoogte op het hoofd van het dier wordt laten vallen (verdoofd of wakker)^2,4. Bij de gewichtsvalmethode hangt de ernst van het letsel af van verschillende parameters, waaronder al dan niet uitgevoerde craniotomie, hoofd vast of vrij, en de afstand en het gewicht van het vallende voorwerp ^2,4. Een nadeel van dit model is de hoge variabiliteit in de ernst van het letsel en het hoge sterftecijfer geassocieerd met ademhalingsdepressie ^5,6. Een veel voorkomend alternatief is om de impact af te leveren met behulp van een pneumatisch of elektromagnetisch apparaat, wat direct op de blootgestelde dura (gecontroleerde corticale impact: CCI) of gesloten schedel (gesloten hoofdletsel: CHI) kan worden gedaan. Een van de sterke punten van de zuigeraangedreven blessure is de hoge reproduceerbaarheid en lage mortaliteit. CCI vereist echter craniotomie ^7,8 en een craniotomie zelf induceert ontsteking⁹. In plaats daarvan is er in het CHI-model geen craniotomie nodig. Zoals gezegd heeft elk model beperkingen. Een van de beperkingen van het CHI-model dat in dit artikel wordt beschreven, is dat de operatie wordt uitgevoerd met behulp van een stereotaxisch frame en dat het hoofd van het dier wordt geïmmobiliseerd. Hoewel de volledige immobilisatie van het hoofd de reproduceerbaarheid garandeert, houdt het geen rekening met beweging na de impact die zou kunnen bijdragen aan het letsel dat gepaard gaat met een mTBI.

Dit protocol beschrijft een basismethode om een CHI-impact uit te voeren met een in de handel verkrijgbaar elektromagnetisch impactorapparaat¹⁰ in een muis. Dit protocol beschrijft de exacte parameters die nodig zijn om een zeer reproduceerbare verwonding te bereiken. In het bijzonder heeft de onderzoeker nauwkeurige controle over de parameters (diepte van het letsel, verblijftijd en snelheid van impact) om de ernst van het letsel nauwkeurig te definiëren. Zoals beschreven, produceert dit CHI-model een verwonding die resulteert in bilaterale pathologie, zowel diffuus als microscopisch (d.w.z. chronische activering van glia, axonale en vasculaire schade), en gedragsfenotypen 11,12,13,14,15. Bovendien wordt het beschreven model als mild beschouwd omdat het geen structurele hersenletsels induceert op basis van MRI of grove laesies op pathologie, zelfs niet 1 jaar na het letsel^16,17.