Modello elettromagnetico controllato a testa chiusa di lieve lesione cerebrale traumatica nei topi

La lesione cerebrale traumatica (TBI) è causata da una forza esterna sul cervello, spesso associata a cadute, lesioni sportive, violenza fisica o incidenti stradali. Nel 2014, i Centers for Disease Control and Prevention hanno stabilito che 2,53 milioni di americani hanno visitato il pronto soccorso per cercare assistenza medica per incidenti correlati al TBI¹. Poiché il TBI lieve (mTBI) rappresenta la maggior parte dei casi di TBI, negli ultimi decenni sono stati adottati più modelli di mTBI, che includono caduta di peso, trauma cranico chiuso guidato da pistone e impatto corticale controllato, lesione rotazionale, lieve lesione da percussione fluida e modelli di lesioni da esplosione ^2,3. L’eterogeneità dei modelli mTBI è utile per affrontare le diverse caratteristiche associate all’mTBI osservate nelle persone e per aiutare a valutare i meccanismi cellulari e molecolari associati alla lesione cerebrale.

Tra i modelli comunemente usati di trauma cranico chiuso, uno dei primi e più utilizzati è il metodo della caduta di peso, in cui un oggetto viene lasciato cadere da un’altezza specifica sulla testa dell’animale (anestetizzato o sveglio)^2,4. Nel metodo di caduta del peso, la gravità della lesione dipende da diversi parametri, tra cui craniotomia eseguita o meno, testa fissa o libera, e la distanza e il peso dell’oggetto che cade ^2,4. Uno svantaggio di questo modello è l’elevata variabilità nella gravità della lesione e l’alto tasso di mortalità associato alla depressione respiratoria ^5,6. Un’alternativa comune è quella di fornire l’impatto utilizzando un dispositivo pneumatico o elettromagnetico, che può essere fatto direttamente sulla dura esposta (impatto corticale controllato: CCI) o sul cranio chiuso (trauma cranico chiuso: CHI). Uno dei punti di forza della lesione guidata dal pistone è la sua elevata riproducibilità e bassa mortalità. Tuttavia, la CCI richiede craniotomia ^7,8 e una craniotomia stessa induce infiammazione⁹. Invece, nel modello CHI, non c’è bisogno di craniotomia. Come già affermato, ogni modello ha delle limitazioni. Uno dei limiti del modello CHI descritto in questo documento è che l’intervento chirurgico viene eseguito utilizzando un telaio stereotassico e la testa dell’animale è immobilizzata. Mentre l’immobilizzazione completa della testa assicura la riproducibilità, non tiene conto del movimento dopo l’impatto che potrebbe contribuire alla lesione associata a un mTBI.

Questo protocollo descrive un metodo di base per eseguire un impatto CHI con un dispositivo di impatto elettromagnetico disponibile^{in commercio 10} in un mouse. Questo protocollo dettaglia i parametri esatti coinvolti per ottenere una lesione altamente riproducibile. In particolare, lo sperimentatore ha un controllo preciso sui parametri (profondità della lesione, tempo di permanenza e velocità di impatto) per definire con precisione la gravità della lesione. Come descritto, questo modello CHI produce una lesione che si traduce in patologia bilaterale, sia diffusa che microscopica (cioè attivazione cronica della glia, danno assonale e vascolare) e fenotipi comportamentali 11,12,13,14,15. Inoltre, il modello descritto è considerato lieve in quanto non induce lesioni cerebrali strutturali basate sulla risonanza magnetica o lesioni macroscopiche sulla patologia anche 1 anno dopo la lesione^16,17.