Модифицированная мышиная модель повторяющейся легкой черепно-мозговой травмы, включающей истонченное окно черепа и жидкостную перкуссию

Легкая ЧМТ, включая сотрясение мозга и подсотрясение мозга, составляет большинство всех случаев ЧМТ (>80% всех ЧМТ)¹. Легкая ЧМТ обычно возникает в результате падений, дорожно-транспортных происшествий, актов насилия, контактных видов спорта (например, футбола, бокса, хоккея) и военных боев ^2,3. Легкая ЧМТ может привести к нейробиологическим событиям, которые влияют на нейроповеденческие функции на протяжении всей жизни пациента и увеличивают риск нейродегенеративных заболеваний ^4,5,6. Животные модели обеспечивают эффективные и контролируемые средства для изучения легкой ЧМТ с надеждой на дальнейшее улучшение диагностики и лечения легкой ЧМТ. Были разработаны различные модели для легкой ЧМТ, такие как модели контролируемого кортикального воздействия (CCI), падения веса (WD), жидкостной перкуссионной травмы (FPI) и модели^{blast-TBI 7,8}. Ни одна экспериментальная модель не может имитировать всю сложность патологии, вызванной ЧМТ ^9,10. Гетерогенность этих моделей является преимуществом для рассмотрения различных особенностей, связанных с пациентами с легкой ЧМТ, и исследования соответствующих клеточных и молекулярных механизмов. Тем не менее, каждая животная модель ЧМТ имеет^{свои ограничения3}, ограничивающие наши текущие знания о легкой ЧМТ у животных и их клинической значимости.

Модели WD и CCI используются для воспроизведения клинических состояний, таких как потеря мозговой ткани, острая субдуральная гематома, аксональная травма, сотрясение мозга, дисфункция гематоэнцефалического барьера и даже кома после ЧМТ ^3,11,12. Модель WD включает в себя индуцирование повреждения мозга путем удара по твердой мозговой оболочке или черепу свободно падающими грузами. Воздействие утяжеленного объекта на неповрежденный череп может воспроизводить смешанные очаговые/диффузные травмы; Тем не менее, этот метод связан с низкой точностью и повторяемостью места травмы, рикошетной травмой и более высокой смертностью из-за переломов черепа ^3,11,12. Модель CCI включает в себя применение металла с пневматическим приводом для прямого воздействия на открытую твердую мозговую оболочку. По сравнению с моделью WD, модель CCI является более точной и воспроизводимой, но она не приводит к диффузным травмам из-за малого диаметра ударного наконечника¹¹. Во время моделирования FPI ткань мозга кратковременно смещается и деформируется под действием перкуссии. FPI может вызывать смешанное очаговое/диффузное повреждение и воспроизводить внутричерепное кровоизлияние, отек мозга и прогрессирующее повреждение серого вещества после ЧМТ. Тем не менее, FPI имеет высокий уровень смертности из-за повреждения ствола мозга и длительного апноэ ^3,12. Трепанация черепа, используемая в обычных моделях WD, CCI и FPI, может привести к кортикальной контузии, геморрагическим поражениям, повреждению гематоэнцефалического барьера, инфильтрации иммунных клеток, активации глиальных клеток, увеличению времени моделирования и возможным летальным исходам ^3,12.

Легкая ЧМТ характеризуется оценкой по шкале GCS (шкала комы Глазго, GCS) в диапазоне от 13 до 15². Легкая ЧМТ может быть как очаговой, так и диффузной и связана как с острыми травмами, такими как нарушение клеточного гомеостаза, эксайтотоксичность, истощение глюкозы, митохондриальная дисфункция, нарушение кровотока и повреждение аксонов, так и с подострыми травмами, включая повреждение аксонов, нейровоспаление и глиоз ^2,3. Несмотря на значительный прогресс в описании сложной патофизиологии ЧМТ, основные механизмы легкой ЧМТ/ЧМТ остаются неясными и требуют^{дальнейшего изучения}. Учитывая, что ЧН является наиболее распространенным типом ЧМТ¹², этот протокол представляет собой новый подход к созданию более точно контролируемой мышиной модели ЧМТ с использованием модифицированного устройства FPI для выполнения удара в окне¹³ с истонченным черепом. Избегая травм, вызванных трепанацией черепа, переменной толщины черепа и неточностей, вызванных формой, а также рикошетной травмы, этот подход направлен на преодоление основных недостатков, связанных с моделями WD, CCI и FPI. Применение воздействия FPI на окно истонченного черепа удобно для оценки повреждения сосудов головного мозга после ЧМТ и помогает свести к минимуму высокие показатели смертности в некоторых моделях, что приводит к более близкому сходству с клиническими особенностями пациентов с ЧМТ.