Kapalı Kafa Hafif Travmatik Yaralanmanın Sıçan Modeli ve Validasyonu
Summary
Burada, kapalı başlı hafif travmatik beyin hasarı (mTBI) sıçan modelini ve akut ve subakut evrelerdeki davranışsal belirtiler açısından insan mTBI’sına dikkate değer benzerlik gösteren doğrulamasını sunuyoruz.
Abstract
Hayvan modelleri, hafif travmatik beyin hasarı (mTBI) anlayışımızı ilerletmek ve klinik araştırmalara rehberlik etmek için çok önemlidir. Anlamlı içgörüler elde etmek için istikrarlı ve tekrarlanabilir bir hayvan modeli geliştirmek çok önemlidir. Bu çalışmada, modelleme etkisini doğrulamak için kapalı başlı bir mTBI modelinin ayrıntılı bir tanımını ve Sprague-Dawley sıçanlarını kullanan temsili bir doğrulama yöntemini sunuyoruz. Model, 550 g’lık bir kütle ağırlığını 100 cm yükseklikten doğrudan tahrip edilebilir bir yüzey üzerinde bir sıçanın kafasına düşürmeyi ve ardından 180 derecelik bir dönüşü içerir. Yaralanmayı değerlendirmek için sıçanlar, yaralanmadan 10 dakika sonra, bilinç kaybı zamanı, ilk arama davranışı süresi, kaçış yeteneği ve ışın dengesi yetenek testi dahil olmak üzere bir dizi nörodavranışsal değerlendirmeye tabi tutuldu. Yaralanmayı takip eden akut ve subakut aşamalarda, motor koordinasyon yeteneğini (Işın görevi), anksiyeteyi (Açık Alan testi) ve öğrenme ve hafıza yeteneklerini (Morris Su Labirenti testi) değerlendirmek için davranış testleri yapıldı. Kapalı kafa mTBI modeli, minimum mortalite ve çoğaltılmış gerçek yaşam durumları ile tutarlı bir yaralanma yanıtı üretti. Doğrulama yöntemi, model geliştirmeyi etkili bir şekilde doğruladı ve modelin kararlılığını ve tutarlılığını sağladı.
Introduction
Hafif travmatik beyin hasarı (mTBI) veya beyin sarsıntısı, en yaygın yaralanma türüdür ve çeşitli kısa süreli ve kronik semptomlara yol açabilir1. Bu semptomlar, diğerlerinin yanı sıra baş dönmesi, baş ağrısı, depresyon ve anhedoniyi içerebilir ve mTBI2’den etkilenen bireyler için önemli acılara yol açabilir. Çoğu mTBI’ye künt kuvvet travması3 neden olduğundan, bu tür yaralanmaları doğru bir şekilde taklit eden hayvan modelleri geliştirmek zorunlu hale gelir. Bu modeller, yaralanmayı ve altında yatan mekanizmaları daha iyi anlamak için gereklidir ve insan çalışmalarına kıyasla daha az değişkenlik ve heterojenlik ile kontrollü bir ortam sunar.
Travmatik beyin hasarı (TBI) için sıvı perküsyon yaralanması (FPI)4, kontrollü kortikal etki (CCI)5, ağırlık düşürme yaralanması6, patlama travmatik beyin hasarı7 ve diğerleri dahil olmak üzere çok sayıda köklü kemirgen modeli geliştirilmiştir. Bununla birlikte, bu modeller öncelikle orta ila şiddetli TBI senaryolarını çoğaltmaya odaklanmaktadır. Buna karşılık, mTBI’yi simüle etmek için özel olarak tasarlanmış deneysel modeller nispeten daha az ilgi gördü ve yeterince keşfedilmedi8. Bu nedenle, mTBI’yi doğru bir şekilde temsil eden istikrarlı ve tekrarlanabilir bir hayvan modeli oluşturmak için kritik bir ihtiyaç vardır. Böyle bir model, mTBI ile ilişkili nörobiyolojik ve davranışsal sonuçlar hakkındaki anlayışımızı önemli ölçüde artıracaktır.
Anestezinin etkileri geçtikten sonra mTBI sıçanlarında fonksiyonel eksiklikler normal sıçanlara göre rastgele gözlem yoluyla ayırt edilemez. Bu nedenle, spesifik testlerin uygulanması gereklidir. İnsanlarda, hastaları değerlendirmek için çok çeşitli klinik değerlendirmeler kullanılır 9,10,11. Benzer şekilde, sıçan modelinde başarılı bir model oluşturmak, geçerliliğini belirlemek için hızlı değerlendirme araçlarının kullanılmasını da gerektirir.
Bu çalışmada, mTBH’nin insan durumuna çok benzer bir şekilde araştırılmasını sağlayan kapalı başlı bir mTBI sıçan modeli sunuyoruz. Modelin ayrıntılı açıklaması ve doğrulama prosedürü, mTBI çalışmasında kullanılan deneysel yaklaşımın kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu model, kafa derisi kesisine veya kafatası açılmasına gerek kalmadan kapalı başlı bir mTBI’yi başarılı bir şekilde simüle ederek, insan vakalarında gözlemlenen etki senaryosunun daha doğru bir temsilini sağlar. Kafa derisi insizyonundan kaçınmak, gerçek durumla uyumlu olmayabilecek enflamatuar yanıtların önlenmesine yardımcı olur. Richelle Mychasiuk’un pediatrik modeli12 ile karşılaştırıldığında, bu çalışmada kullanılan model, 280-320 g ağırlığındaki yeti…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Central South Üniversitesi Laboratuvar Hayvanları Bölümü’ndeki tüm bursiyerlere teşekkür etmek istiyoruz. Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (No. 81971791) tarafından desteklenmiştir; Şangay Adli Tıp Anahtar Laboratuvarı, Adli Bilimler Anahtar Laboratuvarı, Adalet Bakanlığı, Çin (Adli Bilimler Akademisi) (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).
