Rattenmodell für leichte traumatische Verletzungen mit geschlossenem Kopf und seine Validierung
Summary
In dieser Arbeit stellen wir ein Rattenmodell mit geschlossenem Schädel-Hirn-Trauma (mTBI) und dessen Validierung vor, das eine bemerkenswerte Ähnlichkeit mit dem menschlichen mSHT in Bezug auf Verhaltensmanifestationen während der akuten und subakuten Stadien aufweist.
Abstract
Tiermodelle sind von entscheidender Bedeutung, um unser Verständnis von leichten Schädel-Hirn-Traumata (mSHT) zu verbessern und die klinische Forschung zu leiten. Um aussagekräftige Erkenntnisse zu gewinnen, ist die Entwicklung eines stabilen und reproduzierbaren Tiermodells unerlässlich. In dieser Studie berichten wir über eine detaillierte Beschreibung eines Closed-Head-mTBI-Modells und eine repräsentative Validierungsmethode mit Sprague-Dawley-Ratten, um den Modellierungseffekt zu verifizieren. Bei dem Modell wird ein 550 g schweres Massengewicht aus einer Höhe von 100 cm direkt auf den Kopf einer Ratte auf einer zerstörbaren Oberfläche fallen gelassen und anschließend um 180 Grad gedreht. Um die Verletzung zu beurteilen, unterzogen sich die Ratten 10 Minuten nach der Verletzung einer Reihe von neurologischen Verhaltensuntersuchungen, einschließlich des Zeitpunkts des Bewusstseinsverlusts, der Zeit für das erste Suchverhalten, der Fluchtfähigkeit und des Tests der Balkenbalancefähigkeit. Während der akuten und subakuten Phasen nach der Verletzung wurden Verhaltenstests durchgeführt, um die motorische Koordinationsfähigkeit (Beam-Aufgabe), die Angst (Open-Field-Test) sowie die Lern- und Gedächtnisfähigkeiten (Morris-Water-Maze-Test) zu bewerten. Das Closed-Head-mTBI-Modell erzeugte eine konsistente Verletzungsreaktion mit minimaler Mortalität und replizierte reale Situationen. Die Validierungsmethode verifizierte effektiv die Modellentwicklung und stellte die Stabilität und Konsistenz des Modells sicher.
Introduction
Ein leichtes Schädel-Hirn-Trauma (mTBI) oder eine Gehirnerschütterung ist die häufigste Art von Verletzung und kann zu verschiedenen kurzzeitigen und chronischen Symptomen führen1. Zu diesen Symptomen können unter anderem Schwindel, Kopfschmerzen, Depressionen und Anhedonie gehören, die bei Personen, die von mSHT betroffen sind, zu erheblichem Leiden führen2. Da die meisten mSHTs durch stumpfe Gewalteinwirkung verursacht werden3, ist es unerlässlich, Tiermodelle zu entwickeln, die solche Verletzungen genau nachahmen. Diese Modelle sind unerlässlich, um ein besseres Verständnis der Verletzung und der zugrunde liegenden Mechanismen zu erlangen, und bieten eine kontrollierte Umgebung mit reduzierter Variabilität und Heterogenität im Vergleich zu Studien am Menschen.
Für Schädel-Hirn-Traumata (SHT) wurden zahlreiche etablierte Nagetiermodelle entwickelt, darunter Fluid Percussion Injury (FPI)4, Controlled Cortical Impact (CCI)5, Weight DropInjury 6, Blast-Traumatic Brain Injury7 und andere. Diese Modelle konzentrieren sich jedoch in erster Linie auf die Replikation von mittelschweren bis schweren SHT-Szenarien. Im Gegensatz dazu haben die experimentellen Modelle, die speziell für die Simulation von mTBI entwickelt wurden, relativ wenig Aufmerksamkeit erhalten und sind noch wenig erforscht8. Daher ist es dringend erforderlich, ein stabiles und reproduzierbares Tiermodell zu etablieren, das das mSHT genau abbildet. Ein solches Modell würde unser Verständnis der neurobiologischen und verhaltensbezogenen Folgen von mSHT erheblich verbessern.
Man kann die funktionellen Defizite bei mTBI-Ratten im Vergleich zu normalen Ratten nicht durch zufällige Beobachtung unterscheiden, nachdem die Wirkung der Anästhesie abgeklungen ist. Daher ist es notwendig, spezifische Tests durchzuführen. Beim Menschen wird ein breites Spektrum klinischer Beurteilungen verwendet, um Patienten zu beurteilen 9,10,11. In ähnlicher Weise erfordert die Etablierung eines erfolgreichen Modells im Rattenmodell auch den Einsatz von Schnellbewertungsinstrumenten, um seine Gültigkeit zu bestimmen.
In dieser Studie stellen wir ein geschlossenes mTBI-Rattenmodell vor, das die Untersuchung von mTBI in einer Weise ermöglicht, die dem menschlichen Zustand sehr ähnlich ist. Die detaillierte Beschreibung des Modells und seines Validierungsverfahrens vermittelt ein umfassendes Verständnis des experimentellen Ansatzes, der bei der Untersuchung von mTBI verwendet wird.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieses Modell simuliert erfolgreich ein mTBI mit geschlossenem Kopf, ohne dass ein Kopfhautschnitt oder eine Schädelöffnung erforderlich ist, und bietet eine genauere Darstellung des Aufprallszenarios, das beim Menschen beobachtet wird. Die Vermeidung von Kopfhautschnitten hilft, Entzündungsreaktionen zu verhindern, die möglicherweise nicht mit der tatsächlichen Situation übereinstimmen. Im Vergleich zum pädiatrischen Modell12 von Richelle Mychasiuk ist das in dieser Studie verwendete Model…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir möchten uns bei allen Stipendiatinnen und Stipendiaten der Abteilung für Versuchstiere der Central South University bedanken. Diese Studie wurde von der National Natural Science Foundation of China (Nr. 81971791) unterstützt; Shanghai Key Lab of Forensic Medicine, Key Lab of Forensic Science, Ministry of Justice, China (Academy of Forensic Science) (No. KF202104).
Materials
| Acrylic box | In-house | N/A | 15 cm x 22 cm x 43 cm |
| Anesthesia Machine | RWD Life Science Co. | R540 Mice & Rat Animal Anesthesia Machine | |
| Helmet | In-house | N/A | Stainless-steel disk measuring 10 mm in diameter and 3 mm in thickness |
| Morris water maze | RWD Life Science Co. | Diameter 150 cm, height 50 cm,platform diameter 35 cm | |
| Open field | RWD Life Science Co. | 63007 | Width100 cm, height 40 cm |
| Panlab SMART V3.0 | RWD Life Science Co. | SMART v3.0 | |
| Perforated weight | In-house | N/A | Weight of 550 g and diameter of 18 mm |
| Pillow | In-house | N/A | Wedge-shaped sponge to place beneath the rat's head |
References
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