כאן אנו מציגים פרוטוקול כדי לגרום TBI חמורה עם פציעה לרוחב הכלי נקישה (FPI) מודל בוגרים, גברים וויסטאר חולדות. אנו גם להדגים את השימוש של מערכת טלמטריה אלחוטית לאסוף רציפה הקלטות וידאו EEG ולפקח על אפילפטית בעקביות פוסט טראומטית epileptogenesis.
פציעת הקשה נוזלית לרוחב (FPI) מודל מבוססת היטב ושימש לחקר TBI ו אפילפסיה פוסט טראומטית (PTE). עם זאת, השונות הניכרת דווחה על הפרמטרים הספציפיים המשמשים במחקרים שונים שהשתמשו במודל זה, מה שמקשה על הרמוניה ופענוח התוצאות בין מעבדות. לדוגמה, דווח על השונות בנוגע לגודל ולמיקום של הניתוח בגולגולת, כיצד ממוקם רכזת הנעילה של Luer ביחס לניתוח הגולגולת, הלחץ האטמוספרי המוחל על הדורא ומשך הדופק בלחץ. כל אחד מהפרמטרים הללו יכול להשפיע על חומרת הפציעה, התואם ישירות לשכיחות של PTE. זה כבר ביטוי כמו מגוון רחב של שיעורי התמותה, הצתה זמני רפלקס ושכיחות של ותקפים מוכי דווח. כאן אנו מספקים פרוטוקול מפורט לשיטה בה נהגנו לסייע בשיפור ההרמוניה בין הלימודים. השתמשנו FPI בשילוב עם מערכת טלמטריה EEG אלחוטית כדי לפקח ברציפות על שינויים אלקטרוגרפיים ולגלות פעילות תפיסה. FPI נגרמת על ידי יצירת כריתת גולגולת 5 מ”מ מעל האונה השמאלית, בין הברגמה למדא ובצמוד לרכס הצדדי. הרכזת מאובטחת על הגולגולת. מעל כריתת הגולגולת רכזת זו מחוברת להתקן ה-FPI, ופעימת לחץ של 20 מילי-שניה מועברת ישירות אל הדורא השלם דרך צינורות הלחץ המחוברים לרכזת באמצעות מחבר מנעול טוויסט. בעקבות ההחלמה, חולדות מורדם מחדש כדי להסיר את הרכזת. חמישה 0.5 מ”מ, ברגים מפלדת אל-חלד EEG ממוקמים במגע עם הדורא דרך הגולגולת ומשמשים כארבעה אלקטרודות הקלטה אחד התייחסות אלקטרודה. חוטי האלקטרודה נאספים לתוך מחבר המעמד אשר מאובטח למקום עם מלט העצם. וידאו רציף/הקלטות EEG נאספים עד 4 שבועות post TBI.
בדיווח 2015 לקונגרס, המרכזים לבקרת מחלות דיווחו כי כ-2,500,000 אנשים בשנה סובלים מנזק מוחי טראומטי (TBI) בארה ב1. מעריכים כי tbi גורם 20% של epilepsies סימפטומטי ו 5% של כל epilepsies2,3,4. בנוסף, כ -20% מהחולים TBI לפתח אפילפסיה פוסט טראומטית5. חשוב מכך, כרונית, ויהיו חוזרים ונשנים המתרחשים כתוצאה של TBI הם לעתים קרובות pharmacoresistant הגדלת הנטל של המחלה6. המנגנונים המדויקים המובילים לאפילפסיה פוסט-טראומטית (PTE) נותרים לא ברורים. עם זאת, כמה מחקרים לאפידמיולוגיה מפתח בחנו את השכיחות ואת הסיכון הפוטנציאלי לפתח אפילפסיה פוסט טראומטית (PTE)2,4,7,8,9 ,10,11. לימודי אפידמיולוגיה אלה מחוזקים כל אחד מהקורלציה של חומרת הפציעה בסיכון לepileptogenesis.
שיטות נוכחיות ששימשו בהרחבה כדי לזהות טיפולים הרומן נגד אפילפסיה יש להסתמך בכבדות על מודלים המשתמשים כימותרפיה-פרכוסים או הלהצית חשמל כדי לגרום לאפילפסיה12. בהינתן שכיחות גבוהה של פרמקוטינואו התנגדות תרופות שפותחו במודלים אלה על ידי חולים TBI, אנחנו ההשערה כי התקפים TBI עשויים להיות שונים מתוך כימופרכוסים או להצית התקפים ועשויים לכלול מסלולים שונים או תהליכים של epileptogenesis. לכן, מודל TBI עשוי להיות מתאים יותר לפיתוח טיפולים יעילים יותר למניעת epileptogenesis פוסט-טראומטית.
פגיעה בכלי ההקשה הנוזלית (fpi) של tbiהייתה בשימוש במשך עשרות שנים, והיא שיטה מבוססת היטב לחקור הן את tbi והן את PTE13,14,15,16,17, 18. עם זאת, כפי שנסקרו לאחרונה, יש מידה גבוהה של שינויים בשיטות fpi שדווחו על פני מעבדות19,20. חוסר עקביות בין מעבדות מונע העדר ממצאים פרה-קליניים והופך את הפרשנות של תוצאות אתגר. כתוצאה מכך, הריבית המוגברת והמאמצים הוחלו לקראת הקמת הרמוניה גדולה יותר עבור סוגי מחקרים אלה21,22,23,24.
במאמץ להגביר עוד יותר את העקביות וההרמוניה בין המעבדות המתמקדות בלמידה פוסט-טראומטית epileptogenesis, אנו מספקים כאן מתודולוגיה מפורטת של הגישה שלנו. אנו דיווחו בעבר 60% שכיחות של ויהיו בתוך שישה שבועות לאחר TBI20חמור. אנו משתמשים כעת בגישה זו כדי לנטר חולדות החל את היום של פציעה וברציפות לעקוב אחריהם 24 שעות ביממה עד 4 שבועות. בחרנו להשתמש במערכת טלמטריה אלחוטית הנותנת מספר יתרונות. ראשית, חולדות מסוגלים בחופשיות לנוע על הכלוב שלהם, וכך מפחית את הלחץ. שנית, ירידה ברעש האותות. כאשר החולדה משמשת כקרקע בנוסף, המערכת הנוכחית שלנו מעסיקה תאוצה אשר מזהה תנועה מהירה בכל שלושת המטוסים (X, Y ו-Z) והוא יכול להיות מועיל כדי לזהות אירועים התקף העוויתיים. בסופו של דבר, מערכת הטלמטריה האלחוטית מאפשרת ניהול קל יותר של חולדות כגון זריקות מלוחים משלימה, שקילה וביצוע של עשרות חומרה נוירולוגית, אשר מסובך כאשר חולדות מצורפות לקשר. עם זאת, גישה זו יש גם מספר מגבלות. ראשית, העלות ההתחלתית של מערכת להקליט בין עד שמונה חולדות בו יכול להיות בטווח של $60,000. שנית, הכוח מוגבל על-ידי מקור סוללה. זה דורש ניטור יומי והחלפת סוללות. הזמן הנדרש בין שינויי הסוללה יכול להיות מושפע מקצב הדגימה. עם זאת, עבור קצב דגימה של 1000 Hz, סוללות משתנות בדרך כלל פעם בשבוע. אספקת החשמל המוגבלת גם מגבילה את המערכת להקלטה מארבעה אותות EEG בלבד. לבסוף, הירידה באות מוגבלת אך מתרחשת לעתים. עם זאת, גישה זו מספקת שיטה עקבית ואמינה לניטור פוסט-טראומטית epileptogenesis והיא יכולה לסייע בזיהוי טיפולים טיפוליים חדשניים.
השונות הניכרת דווחה בין מעבדות לגבי הפרמטרים הספציפיים והשיטות המשמשות לדגם fpi tbi 14,26,27,28. חוסר עקביות זה גרם לתוצאות סותרות ולהקשות על הרמוניה של מאמצים ותוצאות בין מעבדות. כאן, הצגנו מתודולוגיה מפורטת המתארת את הגישה שלנו לטווח ארוך, הקלטה רציפה של וידאו/EEG כדי לפקח על פעילות אפילפטית פוסט טראומטית. מספר שלבים הם קריטיים ליצירת תוצאות שאינן מתקבלות באמצעות השיטה המתוארת.
ראשית, בהתחשב בשכיחות של אפילפסיה פוסט טראומטית התואם חומרת הפציעה, להחיל תנאים הנובעים TBI חמור ביותר. באופן ספציפי, השתמשו בניתוח גולגולת של 5 מ”מ כדי לוודא שאזור גדול מספיק של דורא נחשף. בנוסף, יש לאבטח את מכשיר נעילת הנקבה לואור על פני הגולגולת, כשהפתח מוצב ישירות על פני כריתת הגולגולת. זה שונה ממעבדות אחרות אשר השתמשו בניתוח גולגולת קטן יותר (3 מ”מ) ו/או מניחים רכזת מחט שונה בתוך הניתוח הגולגולת, אשר למעשה מפחית את גודל הפתיחה. על ידי הצבת נעילת Luer מחוץ לניתוח הגולגולת, הפתיחה 5mm נשמר. פרמטרים ספציפיים אלה משפיעים על הכוח הכולל המוחל על הדורא. ללחץ האטמוספרי המוחל על הדורא יש גם השפעה גדולה על חומרת הפציעה שנצפתה. למרבה הצער, לחץ אטמוספרי הוא משתנה מאוד נראה להיות תלוי התקן. כמה מעבדות דיווחו על החלת דופק הלחץ של 8-10 ms18. לעומת זאת, השיטה המתוארת כאן גורמת לדופק 20 ms הלחץ. זה מתאים למעבדות אחרות שנראות. כשהן מייצרות פציעה חמורה יותר 14,28 ברור כי הדופק ממריץ את הפציעה הוא פרמטר המראה שינויים ניכרים בין מעבדות ויש להגדיר מדעית. עם זאת, חומרת הפציעה עשויה להיקבע על בסיס שילוב של שיעורי תמותה (40-50%), הורדה של זמני רפלקס (> 30 דקות)26. כמו-כן, יש לכלול בחדר העבודה רק בעלי חיים עם השכבה הקשה ביותר. בנוסף, אם הניתוח של הגולגולת מושפע מדבק או ממלט כזה שחלק מהשכבה שמתחת לניתוח הגולגולת אינו נחשף למלוא העוצמה של דופק הלחץ הנוזלי, יש לסלק את החיה מהמחקר. כמו כן, דבק עודף מתחת למנעול Luer יכול לדבוק בדורא ולהסיר אותו עם כובע בטון גם לאחר פציעה מוצלחת. לבסוף, את הצורה החלקה של עקומת הדופק לחץ על מעקב האולוסקופ נותן אינדיקציה כי אין בועות אוויר בתא הנוזל ומציין את הבוכנה נע ללא עכבה.
הרדמה היא גורם קריטי נוסף. שיש לשלוט בו חשיפה של איזוof, יש לשמור על הרמות הנמוכות ביותר האפשרי לשמור על מישור כירורגי של הרדמה. חולדות חשופות לרמות גבוהות יותר של isof, או עבור משכים ארוכים נוטים יותר לפתח בצקת ריאתי המושרה נוירוגניים. הכנת הגולגולת מייצגת היבט ביקורתי נוסף של השיטה. במיוחד, ייבוש הגולגולת והסרת אבק העצם מסייעת למנוע את החולדות מפני הסרת המשדר בטרם עת.
מיקום הברגים והחיבור של חוטי ה-EEG הם בהחלט קריטיים להפקת הקלטות הקיימות בעקביות. חשוב כי הברגים לא מונחים עמוק מדי כדי לגרום לפגיעה במוח. כנף העצם התאושש מניתוח הגולגולת של מבוגר (12 שבועות) זכר חולדות Wistar הוא בעקביות 2 מ”מ עובי. השימוש ברגים EEG עם פיר 2.5 מ”מ. זה עוזר להשתמש בקצות מלקחיים נגד יתושים מעוקל כמרחב כדי להבטיח כי הברגים רק להאריך לבסיס העצם ולא לבלוט לתוך המוח.
לגישה המוצגת כאן יש כמה מגבלות. יש לשנות את הסוללות על בסיס קבוע. תדירות השינויים בסוללה תלויה בקצב הדגימה. סוללות משתנות בדרך כלל פעם בשבוע עבור קצב דגימה של 1000 Hz. ניתן להרחיב את מסגרת הזמן על-ידי הפחתת קצב הדגימה. המערכת מוגבלת גם הקלטה של ארבעה מונואולאר אלקטרודות EEG. עם זאת, זה מספק שני ערוצים לחצי הכדור והוא יכול להבדיל בין אירועים מוקד וכללית והוא יכול להבדיל בין השינויים הקדמי והאחורי. למרות מגבלות אלה, גישה זו מספקת שיטה סבירה לבצע ניטור וידאו/EEG רציפה וזיהוי של שינויים אפילפטית בעקבות TBI חמור.
השיטה המתוארת כאן גורמת להתקפים אלקטרו-גרפיים ומנזעי-חשמל בתוך חודש אחד אחרי TBI. לפיכך, גישה זו מספקת מסגרת זמן סבירה שבה יש ללמוד therapeutics פוטנציאליות למניעת הepileptogenesis בעקבות TBI חמורים. גישה זו מספקת גם שיטה לחקור את המנגנונים המולקולריים הקשורים ל-PTE ועלול להוביל לזיהוי של סמנים פוטנציאליים שניתן להשתמש בהם כדי לזהות חולים הנמצאים בסיכון רב יותר לפתח PTE.
The authors have nothing to disclose.
אנו רוצים להודות לפול דרזל על התמיכה הרבה שלו בעיצוב גרפי והכנת דמויות.
1.00 mm Drill Bits | Drill Bit City: New Carbide Tools | 05M200 | |
3M ESPE Durelon Carboxylate Cement | 3M , Neuss Germany | 38019 | Dental Cement |
4-0 Suture | Ethicon, Sommerville, NJ | K831H | 4-0 Ethicon Perma-hand Silk, 26mm 1/2c Taperpoint, 30" (75cm), Black Braided non-absorbable suture |
5 mm outer diameter trephine | Fine Science Tools | 18004-50 | |
Bonewax | Medline Industries, Mendelcin, IL | REF DYNJBW25 | |
Buprenorphine HCL, Injection (0.3 mg/mL) 1 mL vial | Par Pharmalogical, Chestnut Ridge NY | 3003706 | NDC 42023-179-01 |
Dumont #6 Forceps | Fine Science Tools | 11260-20 | |
Dumont #7b Forceps | Fine Science Tools | 11270-20 | |
ecgAUTO | EMKA Technologies, Falls Church, VA | ||
Female Luer Thread Style Coupler Clear Polycarbonare | Cole-Palmer instrument | SKO#45501-22 | Order lot #214271 |
Foot Power Drill | Grobet USA, Carlstadt, NJ | Model C-300 | |
GentaMax 100 (Gentamicin, Sulfate Solution) | Phoenix, Manufactured by Clipper Distributing Company LLC, St. Joseph, MO | NDC 57319-520-05 | |
Hill's Prescription Diet a/d Canine/Feline | Hill's Pet Nutrition, Inc. , Topeka, KS | ||
IOX2 Software | EMKA Technologies, Falls Church, VA | ||
Isoflorane, USP | Piramal Enterprise Limited, Andhra, India | NDC 66794-013-25 | |
IsoTech Anesthesia machine | SurgiVet | WWV9000 | |
Lateral FPI device | AmScien | 302 | curved tip, with pressure tubing extension. connected via screw lock connector (Cole-Palmer; #4550-22) |
Leica A60 Stereomicroscope | Leica Biosystems, Richmond, VA | PN: 10 450 488 | |
Marcaine (0.5%) Bupivacaine hcl injection usp 5 mg/mL | Hospira, Lake Forest, IL | CA-3627 | 50mL multiple dose vial; NDC 0409-1610-50 |
Micro-Adson Forceps | Fine Science Tools | 11018-12 | |
Olsen-Hegar Needle Holders with Suture Cutters | Fine Science Tools | 12002-14 | |
PALACOS R+G bone cement with gentamicin | Heraeus, | REF: 5036964 | Radiopaque bone cement containing 1 x 0.5g Gentamicin |
Physio Suite | Kent Scientific, Terrington, CT | ||
Povidone-iodine solution | Betadine | ||
Puralube Vet Ointment | Dechra Veterinary Products, Overland Park KS | NDC 17033-211-38 | |
Scalpel blade (#10) and holder | Integra Miltex, York, PA | REF: 4-110 | |
Scalpel Handle – #4 | Fine Science Tools | 10004-13 | |
Sickle Knife | Bausch + Lomb Storz Instruments | N1705 HM | 5mm curved blade. Round handle. Overall length 168mm, 6.6 inches. |
Silverstein Micro Mirror | Bausch + Lomb Storz Instruments | N1706 S8 | 3mm diameter. Angled 45 degrees. Overall length 180mm, 7.2 inches |
Storage NAS | Synology Inc. | DS3615xs | |
Synology Assistant | Synology Inc. | ||
Thermal Cautery Unit | Geiger Medical Technology, Delasco Council Bluffs, IA | Model NO: 150 | |
Vetivex | Dechra Veterinary Products, Overland Park KS | Veterinary pHyLyteTM Injection pH 7.4 (Multiple Electrolytes Injection, Type 1, USP) | |
Video Cameras | TRENDnet, Torrance, CA | TV-IP314PI | Indoor/Outdoor 4MP H.265 WDR PoE IR Bullet Network Cameral |
Video NAS | Synology Inc. | DS916 | |
Wistar IGS rats | Charles River | strain code 003 | 12 wk old at the time of injury |
Wullstein Retractor | Fine Science Tools | 17018-11 |