Un modello scalabile per studiare gli effetti della lesione da forza smussata nel pesce zebra adulto

Le lesioni cerebrali traumatiche (TBI) sono una crisi sanitaria globale e una delle principali cause di morte e disabilità. Negli Stati Uniti, circa 2,9 milioni di persone sperimentano un TBI ogni anno e tra il 2006-2014 la mortalità dovuta a sequele di TBI o TBI è aumentata di oltre il 50%¹. Tuttavia, i TBI variano nella loro eziologia, patologia e presentazione clinica a causa in gran parte del meccanismo di lesione (MOI), che influenza anche le strategie di trattamento e la prognosi ^prevista2. Sebbene i TBI possano derivare da vari MOI, sono prevalentemente il risultato di un trauma penetrante o con forza contundente. I traumi penetranti rappresentano una piccola percentuale di TBI e generano una lesione grave e focale localizzata nelle regioni cerebrali impalate immediate e ^circostanti3. Al contrario, i TBI a forza smussata sono più comuni nella popolazione generale, coprono una gamma di gravità (lieve, moderata e grave) e producono una lesione diffusa, eterogenea e globale che colpisce più regioni del ^{cervello1,4,5}.

I pesci zebra (Danio rerio) sono stati utilizzati per esaminare una vasta gamma di insulti neurologici che attraversano il sistema nervoso centrale (SNC)6,7,8,9. I pesci zebra possiedono anche, a differenza dei mammiferi, una risposta rigenerativa innata e robusta per riparare i danni al ^SNC10. Gli attuali modelli di trauma del pesce zebra utilizzano vari metodi di lesione, tra cui penetrazione, escissione, insulto chimico o onde di ^{pressione11,12,13,14,15,16}. Tuttavia, ciascuno di questi metodi utilizza un MOI che è raramente sperimentato dalla popolazione umana, non è scalabile in una gamma di gravità delle lesioni e non affronta l’eterogeneità o la gravità dipendente dalle sequele TBI riportate dopo TBI a forza contundente. Questi fattori limitano l’uso del modello zebrafish per comprendere i meccanismi alla base delle patologie associate alla forma più comune di TBI nella popolazione umana (lievi lesioni da forza contundente).

Abbiamo mirato a sviluppare un modello di zebrafish TBI a forza smussata rapido e scalabile che fornisca strade per studiare la patologia della lesione, la progressione della sequela tbi e la risposta rigenerativa innata. Abbiamo modificato la caduta di peso del roditore Comunemente usato ^Marmarou17 e l’abbiamo applicata al pesce zebra adulto. Questo modello produce una gamma riproducibile di gravità che vanno da lieve, moderata a grave. Questo modello ricapitola anche molteplici aspetti della patologia TBI umana, in modo dipendente dalla gravità, tra cui convulsioni, edema, ematomi subdurali e intracerebrali, morte delle cellule neuronali e deficit cognitivi, come disturbi dell’apprendimento e della memoria. Giorni dopo l’infortunio, patologie e deficit si dissipano, tornando a livelli simili a controlli non danneggiati. Inoltre, questo modello di zebrafish mostra una robusta proliferazione e una risposta di rigenerazione neuronale attraverso il neuroassico per quanto riguarda la gravità delle lesioni.

Qui, forniamo dettagli sulla configurazione e l’induzione del trauma da forza contundente, il punteggio delle convulsioni post-traumatiche, la valutazione delle lesioni vascolari, le istruzioni sulla preparazione delle sezioni cerebrali, gli approcci per quantificare l’edema e le informazioni sulla risposta proliferativa dopo la lesione.