Um modelo escalável para estudar os efeitos da lesão por força bruta em zebrafish adulto

Lesões cerebrais traumáticas (TBIs) são uma crise de saúde global e uma das principais causas de morte e incapacidade. Nos Estados Unidos, cerca de 2,9 milhões de pessoas experimentam um TCE a cada ano, e entre 2006-2014 a mortalidade por sequelas de TCE ou TCE aumentou mais de 50% ¹. No entanto, os TBIs variam em sua etiologia, patologia e apresentação clínica devido, em grande parte, ao mecanismo de lesão (MOI), que também influencia as estratégias de tratamento e previu o ^{prognóstico2}. Embora os TBIs possam resultar de vários MOI, eles são predominantemente o resultado de um trauma penetrante ou contundente. Traumas penetrantes representam uma pequena porcentagem de TBIs e geram uma lesão grave e focal localizada nas regiões cerebrais próximas e ^{circundantes3}. Em contraste, as TBIs de força bruta são mais comuns na população geral, abrangem uma série de gravidades (leves, moderadas e graves) e produzem uma lesão difusa, heterogênea e global que afeta múltiplas regiões cerebrais1,4,5.

Os zebrafish (Danio rerio) têm sido utilizados para examinar uma ampla gama de insultos neurológicos que abrangem o sistema nervoso central (CNS)6,7,8,9. Os zebrafish também possuem, ao contrário dos mamíferos, uma resposta regenerativa inata e robusta para reparar danos do ^CNS10. Os modelos atuais de trauma de zebrafish utilizam vários métodos de lesão, incluindo penetração, excisão, insulto químico ou ondas de pressão11,12,13,14,15,16. No entanto, cada um desses métodos utiliza um MOI que raramente é experimentado pela população humana, não é escalável em uma série de gravidades de lesões, e não aborda a heterogeneidade ou sequência de TCE dependente da gravidade relatada após tbi de força bruta. Esses fatores limitam o uso do modelo de zebrafish para compreender os mecanismos subjacentes das patologias associadas à forma mais comum de TCE na população humana (lesões leves por força bruta).

Nosso objetivo foi desenvolver um modelo rápido e escalável de zebrafish TBI de força bruta que fornece caminhos para investigar a patologia da lesão, a progressão das sequelas do TCE e a resposta regenerativa inata. Modificamos a queda de peso do roedor ^Marmarou17 comumente usado e aplicamos-no a zebrafish adulto. Este modelo produz uma gama reprodutível de gravidades que variam de leve, moderada, a grave. Este modelo também recapitula múltiplas facetas da patologia do TCE humano, de forma dependente da gravidade, incluindo convulsões, edema, hematomas subdurais e intracerebrais, morte celular neuronal e déficits cognitivos, como aprendizado e prejuízo de memória. Dias após lesões, patologias e déficits se dissipam, retornando a níveis semelhantes a controles não danificados. Além disso, este modelo de zebrafish exibe uma resposta robusta de proliferação e regeneração neuronal através da neuroaxis em relação à gravidade da lesão.

Aqui, fornecemos detalhes para a configuração e indução de trauma por força bruta, pontuação de convulsões pós-traumáticas, avaliação de lesões vasculares, instruções sobre a preparação de seções cerebrais, abordagens para quantificar edema, e insights sobre a resposta proliferativa após lesão.