Un modelo escalable para estudiar los efectos de la lesión por fuerza contundente en peces cebra adultos

Las lesiones cerebrales traumáticas (LCT) son una crisis de salud mundial y una de las principales causas de muerte y discapacidad. En los Estados Unidos, aproximadamente 2.9 millones de personas experimentan una LCT cada año, y entre 2006-2014 la mortalidad debido a una LCT o secuelas de LCT aumentó en más del 50%¹. Sin embargo, las LCT varían en su etiología, patología y presentación clínica debido en gran parte al mecanismo de lesión (MOI), que también influye en las estrategias de tratamiento y el pronóstico ^previsto2. Aunque las LCT pueden ser el resultado de varios MOI, son predominantemente el resultado de un trauma penetrante o de fuerza contundente. Los traumatismos penetrantes representan un pequeño porcentaje de LCT y generan una lesión grave y focal que se localiza en las regiones cerebrales empaladas inmediatas y ^{circundantes3}. Por el contrario, las LCT de fuerza contundente son más comunes en la población general, abarcan una variedad de gravedades (leve, moderada y grave) y producen una lesión difusa, heterogénea y global que afecta a múltiples regiones cerebrales1,4,5.

El pez cebra (Danio rerio) se ha utilizado para examinar una amplia gama de insultos neurológicos que abarcan el sistema nervioso central (SNC)6,7,8,9. El pez cebra también posee, a diferencia de los mamíferos, una respuesta regenerativa innata y robusta para reparar el daño del ^SNC10. Los modelos actuales de trauma del pez cebra utilizan varios métodos de lesión, incluyendo penetración, escisión, insulto químico u ondas de ^{presión11,12,13,14,15,16}. Sin embargo, cada uno de estos métodos utiliza un MOI que rara vez es experimentado por la población humana, no es escalable en una variedad de gravedades de lesiones y no aborda la heterogeneidad o las secuelas de TBI dependientes de la gravedad reportadas después de una TBI de fuerza contundente. Estos factores limitan el uso del modelo de pez cebra para comprender los mecanismos subyacentes de las patologías asociadas con la forma más común de LCT en la población humana (lesiones leves por fuerza contundente).

Nuestro objetivo fue desarrollar un modelo de pez cebra TBI de fuerza contundente rápido y escalable que proporcione vías para investigar la patología de la lesión, la progresión de las secuelas de TBI y la respuesta regenerativa innata. Modificamos la caída de peso del roedor de uso común ^Marmarou17 y la aplicamos al pez cebra adulto. Este modelo produce un rango reproducible de severidades que van desde leves, moderadas a graves. Este modelo también recapitula múltiples facetas de la patología de TBI humana, de una manera dependiente de la gravedad, incluidas convulsiones, edema, hematomas subdurales e intracerebrales, muerte celular neuronal y déficits cognitivos, como el deterioro del aprendizaje y la memoria. Días después de la lesión, las patologías y los déficits se disipan, volviendo a niveles similares a los controles no dañados. Además, este modelo de pez cebra muestra una respuesta robusta de proliferación y regeneración neuronal a través del neuroeje con respecto a la gravedad de la lesión.

Aquí, proporcionamos detalles sobre la configuración e inducción del trauma por fuerza contundente, la puntuación de las convulsiones postraumáticas, la evaluación de las lesiones vasculares, las instrucciones sobre la preparación de las secciones cerebrales, los enfoques para cuantificar el edema y la comprensión de la respuesta proliferativa después de la lesión.