Onderzoeken van veranderingen in caecum microbiota na traumatisch hersenletsel bij muizen
Summary
Hier gepresenteerd is een protocol voor het opwekken van diffuse traumatisch hersenletsel met behulp van een laterale vloeistof percussie-apparaat gevolgd door de verzameling van het caecum inhoud voor gut microbiome analyse.
Abstract
Steeds meer bewijsmateriaal toont aan dat de microbiota-gut-Brain as een belangrijke rol speelt in de pathogenese van hersenziekten. Verschillende studies tonen ook aan dat traumatische hersenletsel veranderingen in de darm microbiota veroorzaken. Echter, mechanismen die aan de bidirectionele regulering van de hersenen-gut as blijven onbekend. Op dit moment, enkele modellen bestaan voor het bestuderen van de veranderingen in gut microbiota na traumatisch hersenletsel. Daarom, de gepresenteerde studie combineert protocollen voor het induceren van traumatisch hersenletsel met behulp van een laterale vloeistof percussie-apparaat en analyse van caecum monsters na letsel voor het onderzoeken van veranderingen in de darm-microbiome. Wijzigingen van de darm microbiota samenstelling na traumatisch hersenletsel worden bepaald met behulp van 16S-rDNA-sequencing. Dit protocol biedt een effectieve methode voor het bestuderen van de relaties tussen enterische micro-organismen en traumatisch hersenletsel.
Introduction
Traumatisch hersenletsel (TBI) is een wereldwijd volksgezondheidsprobleem en de belangrijkste doodsoorzaak en handicap bij jongvolwassenen1,2. TBI veroorzaakt jaarlijks vele sterfgevallen, en overlevenden ervaren een verscheidenheid aan lichamelijke, psychiatrische, emotionele en cognitieve handicaps. Daarom is TBI een zware last voor de familie en de maatschappelijke middelen van de patiënt. TBI omvat zowel het primaire hersenletsel dat optreedt op het moment van trauma en eventuele secundaire hersenletsels die uren tot maanden na het eerste letsel ontwikkelen. Secundaire hersenletsel wordt gemedieerd door verschillende biochemische Cascades, die niet alleen schadelijk zijn voor de hersenen, maar ook aanzienlijke negatieve effecten hebben op verschillende orgaansystemen, waaronder het gastro-intestinale systeem3.
Op dit moment zijn er drie modellen om TBI te induceren in dier experimenten: vloeistof percussie letsel, controle corticale impact (CCI), en gewicht drop versnelling. Laterale vloeistof percussie letsel (LFPI) is het meest gebruikte model om diffuus hersenletsel (DAI)4vast te stellen. Het apparaat produceert hersenletsel door een craniectomie door een korte vloeistofdruk puls toe te passen op de intact Dura. Deze puls wordt gecreëerd door de staking van de slinger. LFPI is een reproduceerbare en bestuurbare modelleringsmethode voor TBI-onderzoek.
De microbiome wordt gedefinieerd als de collectieve genomen van alle micro-organismen die zich in het menselijk lichaam bevinden. Intestinale microben in het bijzonder spelen niet alleen een belangrijke rol in de intestinale homeostase en functie, maar ook het reguleren van vele aspecten van gastheer fysiologie en het functioneren van andere organen5. In de afgelopen jaren, er is steeds meer bewijs dat geeft aan dat gut microbiota reguleren van de ontwikkeling van de hersenen en functie via hersenen-gut assen6. Verstoring van de darm microbiota is gekoppeld aan verschillende hersenfunctie aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson, stemmingsstoornissen, en autisme7. Onlangs, preklinische studies hebben ook gemeld dat acute hersenletsel veranderingen in gut microbiota kan induceren8,9.
Een studie van Treangen et al.10 vond significante dalingen in drie microbiële soorten en verhogingen in twee microbiële soorten na CCI-geïnduceerde TBI. Dit bewijs geeft aan dat de modulatie van gut microbiota een therapeutische methode in TBI Management kan zijn. Echter, de mechanismen onderliggende hersenen letsel-geïnduceerde gut microbiota veranderingen blijven onbekend. Om deze reden is een relatief eenvoudig en efficiënt model van het bestuderen van de veranderingen in gut microbiota na TBI vereist. Daarom presenteert de huidige studie een protocol om veranderingen in gut microbiota na TBI bij muizen te onderzoeken.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier gepresenteerd is een eenvoudig en efficiënt protocol om veranderingen in cecal microbiota na TBI bij muizen te bepalen. Inductie van hersenletsel en het verzamelen van caecum-inhoud monsters zijn kritische delen van het protocol.
Ondanks onderzoekers hebben bestudeerd de veranderingen van gut microbiota na TBI, de hersenen letsel gebruikt in deze studies waren CCI-8 en gewicht drop/impact-geïnduceerde modellen9. Echter, het CCI model repli…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs hebben niets te onthullen.
Materials
| DNA isolation kit | QIAGEN | 51604 | For fast purification of genomic DNA from stool samples |
| Gene analysis service | GENEWIZ | Gene analyse service | |
| Heating pad | Shanghai SAFE Biotech Co. | TR-200 | heating pad |
| Injector | The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University | injector | |
| LFPI device | Virginia Commonwealth University |
FP302 | LFPI device |
| Micro cranial drill | RWD Life Science | 78061 | Micro cranial drill |
| Povidone Iodine | The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University | Povidone Iodine |
References
- Cheng, P., et al. . Trends in traumatic brain injury mortality in China, 2006-2013: A population-based longitudinal study. 14, e1002332 (2017).
- Maas, A. I. R., et al. Traumatic brain injury: integrated approaches to improve prevention, clinical care, and research. The Lancet Neurology. 16, 987-1048 (2017).
- Gaddam, S. S., Buell, T., Robertson, C. S. Systemic manifestations of traumatic brain injury. Handbook of Clinical Neurology. 127, 205-218 (2015).
- Kabadi, S. V., et al. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5, 1552-1563 (2010).
- Fung, T. C., Olson, C. A., Hsiao, E. Y. Interactions between the microbiota, immune and nervous systems in health and disease. Nature Neuroscience. 20, 145-155 (2017).
- Collins, S. M., Surette, M., Bercik, P. The interplay between the intestinal microbiota and the brain. Nature Reviews Microbiology. 10, 735-742 (2012).
- Cryan, J. F., Dinan, T. G. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nature Reviews Neuroscience. 13, 701-712 (2012).
- Nicholson, S. E., et al. Moderate Traumatic Brain Injury Alters the Gastrointestinal Microbiome in a Time-Dependent. Shock. , (2018).
- Houlden, A., et al. Brain injury induces specific changes in the caecal microbiota of mice via altered autonomic activity and mucoprotein production. Brain, Behavior, and Immunity. 57, 10-20 (2016).
- Treangen, T. J., et al. Traumatic Brain Injury in Mice Induces Acute Bacterial Dysbiosis Within the Fecal Microbiome. Frontiers in Immunology. 9, 2757 (2018).
- Alder, J., Fujioka, W., Lifshitz, J., Crockett, D. P., Thakker-Varia, S. Lateral fluid percussion: model of traumatic brain injury in mice. Journal of Visualized Experiments. , (2011).
- Thompson, H. J., et al. Lateral fluid percussion brain injury: a 15-year review and evaluation. Journal of Neurotrauma. 22, 42-75 (2005).
- Pang, W., Vogensen, F. K., Nielsen, D. S., Hansen, A. K. Faecal and caecal microbiota profiles of mice do not cluster in the same way. Laboratory Animals. 46, 231-236 (2012).
