Induzir epilepsia pós-traumática em um modelo de camundongo de lesão cerebral traumática difusa repetitiva

Todos os anos, a TBI afeta cerca de 60 milhões de pessoas em todo o mundo. Indivíduos impactados têm maior risco de desenvolver epilepsia, o que pode se manifestar anos após a lesão inicial. Embora os TBIs graves estejam associados a um maior risco de epilepsia, mesmo o TBI leve aumenta a chance de um indivíduo desenvolver epilepsia^1,2,3,4. Todos os TBIs podem ser classificados como focas, difusos ou uma combinação de ambos. A lesão cerebral difusa, presente em muitos, se não todos os TBIs, é resultado de tecidos cerebrais de diferentes densidades se escorando uns contra os outros devido à aceleração-desaceleração e forças rotacionais. Por definição, a lesão difusa só ocorre isoladamente em lesão cerebral leve/concussiva, na qual não há lesões cerebrais visíveis em tomografiacomputadorizada^{computadorizada 5}.

Atualmente, há dois problemas críticos no manejo de pacientes que têm, ou estão em risco de desenvolver epilepsia pós-traumática (PTE). A primeira é que, uma vez manifestado pelo PTE, as apreensões são resistentes às drogas antiepilépticas disponíveis (AEDs)⁶. Em segundo lugar, os AEDs são igualmente ineficazes na prevenção da epilepileptogênese, e não há abordagens terapêuticas alternativas eficazes. Para enfrentar esse déficit e encontrar melhores metas terapêuticas e candidatos ao tratamento, será necessário explorar novos mecanismos celulares e moleculares na raiz do PTE⁶.

Uma das características proeminentes da epilepsia pós-traumática é o período latente entre o evento traumático inicial e o início de convulsões espontâneas, não provocadas e recorrentes. Os eventos que ocorrem dentro dessa janela temporal são um foco natural para os pesquisadores, pois desta vez a janela pode permitir o tratamento e a prevenção do PTE completamente. Os modelos animais são mais utilizados para esta pesquisa porque oferecem vários benefícios distintos, e não menos importante é que o monitoramento contínuo de pacientes humanos seria ao mesmo tempo impraticável e caro ao longo de tais períodos potencialmente longos de tempo. Além disso, mecanismos celulares e moleculares na raiz da epileptogênese só podem ser explorados em modelos animais.

Modelos animais com convulsões pós-traumáticas espontâneas e epilepsia são preferidos em modelos onde as convulsões são induzidas após o TBI por meios menos fisiologicamente relevantes, como por quimioconvulsivos ou estimulação elétrica agudamente, cronicamente ou por acender. Modelos espontâneos de convulsão pós-traumática testam como o TBI modifica a rede cerebral saudável que leva à epilofegênese. Estudos utilizando estimulação adicional após o TBI avaliar como a exposição ao TBI reduz o limiar de convulsão e afeta a suscetibilidade às convulsões. As vantagens dos modelos animais com convulsões induzidas quimicamente ou com estimulação elétrica estão em testar os mecanismos específicos de refratividade aos AEDs e a eficácia dos AEDs existentes e novos. No entanto, o grau de relevância e tradução desses dados para humanos pode ser ambíguo⁷ devido ao seguinte: 1) mecanismos de apreensão podem ser diferentes daqueles induzidos apenas pelo TBI; 2) nem todos esses modelos levam a convulsões espontâneas^7; 3) lesões criadas pelo próprio agente convulsivo, com a cânula necessária para sua entrega, ou estimulando a colocação de eletrodos em estruturas de profundidade (por exemplo, o hipocampo ou amilgdala) já podem causar maior suscetibilidade de convulsões e até mesmo potenciais de campo epilépformehipo⁷. Além disso, alguns agentes convulsivos (ou seja, ácido kainic) produzem lesões hipocampais diretas e esclerose, o que não é típico após tbi difuso.

Até recentemente, existiam apenas dois modelos animais de epilepsia pós-traumática: impacto cortical controlado (CCI, focal) ou lesão de percussão fluida (FPI, focal e difusa)⁸. Ambos os modelos resultam em grandes lesões focais ao lado da perda de tecido, hemorragia e gliose em roedores⁸. Esses modelos imitam epilepsia pós-traumática induzida por grandes lesões focais. Um estudo recente demonstrou que o TBI difuso repetido (3x) é suficiente para o desenvolvimento de convulsões espontâneas e epilepsia em camundongos mesmo na ausência de lesões focais^9,adicionando um terceiro modelo de PTE roedor com convulsões espontâneas confirmadas. Este novo modelo imita mudanças celulares e moleculares induzidas pelo TBI difuso, representando melhor a população humana com TBIs leves e concussivos. Nesse modelo, o período latente de três semanas ou mais antes do início da convulsão e o surgimento de convulsões tardias, espontâneas e recorrentes permite investigar as causas básicas da epileptogênese pós-traumática, testando a eficácia de abordagens preventivas e novos candidatos terapêuticos após o início da convulsão, e tem potencial para o desenvolvimento de biomarcadores de epileptogênese pós-traumática porque aproximadamente metade dos animais desenvolvem epilepsia pós-traumática.

A escolha do modelo animal para o estudo da epilepsia pós-traumática depende da questão científica, do tipo de lesão cerebral investigada e de quais ferramentas serão usadas para determinar os mecanismos celulares e moleculares subjacentes. Em última análise, qualquer modelo de epilepsia pós-traumática deve demonstrar tanto o surgimento de convulsões espontâneas após o TBI quanto um período inicial de latência em um subconjunto de animais TBI, porque nem todos os pacientes que incorrem em um TBI passam a desenvolver epilepsia. Para isso, a eletroencefalografia (EEG) com aquisição simultânea de vídeo é utilizada neste protocolo. Entender os aspectos técnicos por trás do hardware e abordagens de aquisição de dados é fundamental para uma interpretação precisa dos dados. Os aspectos críticos do hardware incluem o tipo de sistema de gravação, tipo de eletrodos (parafuso ou suporte de arame) e material de que são feitos, aquisição sincronizada de vídeo sincronizado (como parte do sistema EEG ou terceiros) e propriedades do sistema de computador. É imprescindível definir os parâmetros de aquisição adequados em qualquer tipo de sistema, dependendo da meta de estudo, eventos de interesse eEG, método de análise adicional e sustentabilidade do armazenamento de dados. Por fim, o método de configuração de eletrodos (montagem) deve ser considerado, pois cada um tem vantagens e desvantagens e afetará a interpretação dos dados.

Este protocolo detalha como usar o modelo de queda de peso marmarou modificado^10,11 para induzir lesões difusas resultando em convulsões espontâneas, não provocadas e recorrentes em camundongos, descreve abordagens cirúrgicas para adquirir um EEG de vídeo contínuo e multicanal único e sincronizado usando a montagem monopolar, bipolar ou mista.