Modelo de Rata de Lesión Traumática Leve de Cabeza Cerrada y su Validación
Summary
Aquí, presentamos un modelo de lesión cerebral traumática leve (mTBI) de cabeza cerrada y su validación que muestra una notable similitud con la mTBI humana en lo que respecta a las manifestaciones conductuales durante las etapas aguda y subaguda.
Abstract
Los modelos animales son cruciales para avanzar en nuestra comprensión de la lesión cerebral traumática leve (mTBI, por sus siglas en inglés) y guiar la investigación clínica. Para lograr conocimientos significativos, es esencial desarrollar un modelo animal estable y reproducible. En este estudio, reportamos una descripción detallada de un modelo de mTBI de cabeza cerrada y un método de validación representativo utilizando ratas Sprague-Dawley para verificar el efecto del modelado. El modelo consiste en dejar caer un peso de masa de 550 g desde una altura de 100 cm directamente sobre la cabeza de una rata sobre una superficie destructible, seguido de un giro de 180 grados. Para evaluar la lesión, las ratas se sometieron a una serie de evaluaciones neuroconductuales 10 minutos después de la lesión, incluido el tiempo de pérdida de conciencia, el tiempo de primer comportamiento de búsqueda, la capacidad de escape y la prueba de capacidad de equilibrio del haz. Durante las etapas aguda y subaguda después de la lesión, se realizaron pruebas conductuales para evaluar la capacidad de coordinación motora (tarea Beam), la ansiedad (prueba Open Field) y las habilidades de aprendizaje y memoria (prueba Morris Water Maze). El modelo de LCTM de cabeza cerrada produjo una respuesta consistente a la lesión con una mortalidad mínima y reprodujo situaciones de la vida real. El método de validación verificó eficazmente el desarrollo del modelo y garantizó la estabilidad y coherencia del modelo.
Introduction
La lesión cerebral traumática leve (mTBI, por sus siglas en inglés), o conmoción cerebral, es el tipo de lesión más frecuente y puede provocarvarios síntomas crónicos y a corto plazo. Estos síntomas pueden incluir mareos, dolores de cabeza, depresión y anhedonia, entre otros, lo que lleva a un sufrimiento significativo para las personas afectadas por mTBI2. Dado que la mayoría de las lesiones cerebrales traumáticas leves son causadas por un traumatismo por fuerza contundente3, se vuelve imperativo desarrollar modelos animales que imiten con precisión dichas lesiones. Estos modelos son esenciales para obtener una mejor comprensión de la lesión y sus mecanismos subyacentes, ofreciendo un entorno controlado con una variabilidad y heterogeneidad reducidas en comparación con los estudios en humanos.
Se han desarrollado numerosos modelos de roedores bien establecidos para la lesión cerebral traumática (TBI), incluida la lesión por percusión de fluidos (FPI)4, el impacto cortical controlado (CCI)5, la lesión por pérdida de peso6, la lesión cerebral traumática por explosión7 y otras. Sin embargo, estos modelos se centran principalmente en replicar escenarios de LCT de moderadas a graves. Por el contrario, los modelos experimentales diseñados específicamente para simular el TCE leve han recibido relativamente menos atención y siguen siendo poco explorados8. Por lo tanto, existe una necesidad crítica de establecer un modelo animal estable y reproducible que represente con precisión el TCEm. Un modelo de este tipo mejoraría significativamente nuestra comprensión de las consecuencias neurobiológicas y conductuales asociadas con la LCTM.
No se pueden distinguir los déficits funcionales en las ratas mTBI en comparación con las ratas normales a través de la observación casual después de que los efectos de la anestesia hayan desaparecido. Por lo tanto, es necesario administrar pruebas específicas. En humanos, se utiliza una amplia gama de evaluaciones clínicas para evaluar a los pacientes 9,10,11. Del mismo modo, el establecimiento de un modelo exitoso en el modelo de ratas también requiere el uso de herramientas de evaluación rápida para determinar su validez.
En este estudio, presentamos un modelo de rata mTBI de cabeza cerrada, que permite la investigación de mTBI de una manera que se asemeja mucho a la condición humana. La descripción detallada del modelo y su procedimiento de validación proporciona una comprensión completa del enfoque experimental utilizado en el estudio de la LCTm.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este modelo simula con éxito un traumatismo craneoencefálico leve de cabeza cerrada sin necesidad de incisión en el cuero cabelludo o apertura del cráneo, lo que proporciona una representación más precisa del escenario de impacto observado en casos humanos. Evitar la incisión en el cuero cabelludo ayuda a prevenir respuestas inflamatorias que pueden no alinearse con la situación real. En comparación con el modelo pediátrico12 de Richelle Mychasiuk, el modelo utilizado en este estudio est…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Queremos agradecer a todos los becarios del Departamento de Animales de Laboratorio de la Universidad Central del Sur. Este estudio contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nº 81971791); Laboratorio Clave de Medicina Forense de Shanghai, Laboratorio Clave de Ciencias Forenses, Ministerio de Justicia, China (Academia de Ciencias Forenses) (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
- Silverberg, N. D., Duhaime, A. C., Iaccarino, M. A. Mild traumatic brain injury in 2019-2020. JAMA. 323 (2), 177-178 (2020).
- Kim, K., Priefer, R. Evaluation of current post-concussion protocols. Biomedicine & Pharmacotherapy. 129, 110406 (2020).
- Peeters, W., et al. Epidemiology of traumatic brain injury in Europe. Acta Neurochirurgica (Wien). 157 (10), 1683-1696 (2015).
- Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552-1563 (2010).
- Smith, D. H., et al. A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects. Journal of Neurotrauma. 12 (2), 169-178 (1995).
- Feeney, D. M., Boyeson, M. G., Linn, R. T., Murray, H. M., Dail, W. G. Responses to cortical injury: I. Methodology and local effects of contusions in the rat. Brain Research. 211 (1), 67-77 (1981).
- Cernak, I., et al. The pathobiology of blast injuries and blast-induced neurotrauma as identified using a new experimental model of injury in mice. Neurobiology of Disease. 41 (2), 538-551 (2011).
- Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: Translational challenges and strategies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 76 (Pt B), 396-414 (2017).
- Chen, J., et al. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke. 32 (4), 1005-1011 (2001).
- Flierl, M. A., et al. Mouse closed head injury model induced by a weight-drop device. Nature Protocols. 4 (9), 1328-1337 (2009).
- Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. J Neuroscience Methods. 203 (1), 41-49 (2012).
- Mychasiuk, R., Farran, A., Esser, M. J. Assessment of an experimental rodent model of pediatric mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 31 (8), 749-757 (2014).
- Pham, L., et al. Mild closed-head injury in conscious rats causes transient neurobehavioral and glial disturbances: A novel experimental model of concussion. Journal of Neurotrauma. 36 (14), 2260-2271 (2019).
- Jacotte-Simancas, A., Molina, P., Gilpin, N. W. Repeated mild traumatic brain injury and JZL184 produce sex-specific increases in anxiety-like behavior and alcohol consumption in Wistar rats. Journal of Neurotrauma. , (2023).
- Levin, H. S., et al. Association of sex and age with mild traumatic brain injury-related symptoms: A TRACK-TBI study. JAMA Network Open. 4 (4), e213046 (2021).
