Электромагнитно-управляемая модель легкой черепно-мозговой травмы у мышей с закрытой головой

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) вызвана внешней силой на мозг, часто связанной с падениями, спортивными травмами, физическим насилием или дорожно-транспортными происшествиями. В 2014 году Центры по контролю и профилактике заболеваний определили, что 2,53 миллиона американцев обратились в отделение неотложной помощи, чтобы обратиться за медицинской помощью в связи с несчастными случаями, связанными с ЧМТ¹. Поскольку легкая ЧМТ (мЧМТ) составляет большинство случаев ЧМТ, за последние несколько десятилетий было принято несколько моделей ЧМТ, которые включают снижение веса, закрытую черепно-мозговую травму, управляемую поршнем, и контролируемое воздействие коры, ротационную травму, легкую жидкостную ударную травму и модели взрывной травмы ^2,3. Гетерогенность моделей mTBI полезна для устранения различных особенностей, связанных с mTBI, наблюдаемых у людей, и для оценки клеточных и молекулярных механизмов, связанных с повреждением головного мозга.

Из широко используемых моделей закрытой черепно-мозговой травмы одной из первых и наиболее широко используемых моделей является метод сброса веса, при котором на голову животного (обезболиваемый или бодрствующий) падает предмет с определенной высоты)^2,4. В методе снижения веса тяжесть травмы зависит от нескольких параметров, в том числе от трепанации черепа, неподвижной или свободной головы, а также расстояния и веса падающего предмета ^2,4. Одним из недостатков этой модели является высокая вариабельность тяжести травмы и высокий уровень смертности, связанный с угнетением дыхания ^5,6. Распространенной альтернативой является нанесение удара с помощью пневматического или электромагнитного устройства, которое может быть выполнено непосредственно на открытой твердой мозговой оболочке (контролируемое корковое воздействие: CCI) или закрытом черепе (закрытая черепно-мозговая травма: CHI). Одной из сильных сторон поршневой травмы является ее высокая воспроизводимость и низкая смертность. Однако CCI требует трепанации черепа ^7,8, а сама трепанация^черепа вызывает воспаление⁹. Вместо этого в модели ОМС нет необходимости в трепанации черепа. Как уже говорилось, каждая модель имеет ограничения. Одним из ограничений модели ОМС, описанной в данной статье, является то, что операция проводится с использованием стереотаксического каркаса, а голова животного обездвиживается. В то время как полная иммобилизация головы обеспечивает воспроизводимость, она не учитывает движение после удара, которое может способствовать травме, связанной с мЧМТ.

В этом протоколе описывается базовый способ выполнения воздействия ОМС с помощью коммерчески доступного электромагнитного ударного устройства¹⁰ в мыши. В этом протоколе подробно описаны точные параметры, необходимые для достижения высоковоспроизводимой травмы. В частности, исследователь имеет точный контроль над параметрами (глубина травмы, время выдержки и скорость удара) для точного определения тяжести травмы. Как описано, эта модель ОМС вызывает травму, которая приводит к двусторонней патологии, как диффузной, так и микроскопической (т.е. хронической активации глии, аксонального и сосудистого повреждения), а также поведенческим фенотипам 11,12,13,14,15. Кроме того, описанная модель считается легкой, так как не вызывает структурных поражений головного мозга на основе МРТ или грубых поражений по патологии даже через 1 год после травмы^16,17.