Hier beschrijven we een protocol voor de inductie van muriene traumatisch hersenletsel via een open-Head gecontroleerd corticale impact.
De centra voor ziektebestrijding en letselpreventie schatten dat bijna 2.000.000 mensen elk jaar in de Verenigde Staten een traumatisch hersenletsel (TBI) ondersteunen. In feite is TBI een factor die bijdraagt tot meer dan een derde van alle letsel-gerelateerde sterfte. Niettemin worden de cellulaire en moleculaire mechanismen die aan de pathofysiologie van TBI liggen, slecht begrepen. Zo zijn preklinische modellen van TBI die in staat zijn om de schade mechanismen die relevant zijn voor TBI bij menselijke patiënten te repliceren, een kritische Onderzoeksbehoefte. Het gecontroleerde corticale impact (CCI) model van TBI maakt gebruik van een mechanisch apparaat om de blootgestelde cortex direct te beïnvloeden. Hoewel geen enkel model de uiteenlopende schade patronen en heterogene aard van TBI bij menselijke patiënten volledig kan recapituleren, is CCI in staat om een breed scala aan klinisch toepasbare TBI te induceren. Bovendien is CCI eenvoudig gestandaardiseerd, zodat onderzoekers resultaten kunnen vergelijken tussen experimenten en onderzoeksgroepen. Het volgende protocol is een gedetailleerde beschrijving van het toepassen van een ernstige CCI met een commercieel beschikbaar beïnvloedingapparaat in een muriene model van TBI.
De centra voor ziektebestrijding en letselpreventie schatten dat ongeveer 2.000.000 Amerikanen ondersteunen een traumatisch hersenletsel (TBI) elk jaar1,2. In feite, TBI draagt bij aan meer dan 30% van alle letsel gerelateerde sterfgevallen in de Verenigde Staten met zorgkosten nadert $80.000.000.000 jaarlijks en bijna $4.000.000 per persoon per jaar het overleven van een ernstige TBI3,4,5. De impact van TBI wordt benadrukt door de aanzienlijke lange termijn Neurocognitieve en neuropsychiatrische complicaties die worden ondervonden door de overlevenden met het verraderlijke begin van gedrags-, cognitieve en motorische beperkingen, genaamd chronische traumatische encefalopathie (CTE) 6 , 7 , 8 , 9 , 10. zelfs subklinische concussieve gebeurtenissen — die effecten die niet resulteren in klinische symptomen — kan leiden tot langdurige neurologische disfunctie11,12.
Diermodellen voor de studie van TBI zijn in dienst sinds de late jaren 180013. In de jaren tachtig werd een pneumatisch botslichaam ontwikkeld met het oog op modellering van TBI. Deze methode wordt nu aangeduid als gecontroleerde corticale impact (CCI)14. De controle en reproduceerbaarheid van CCI leidde onderzoekers om het model aan te passen voor gebruik bij knaagdieren15. Ons laboratorium gebruikt dit model om TBI te induceren via een in de handel verkrijgbaar botslichaam en elektronisch bedieningsapparaat16,17. Dit model is in staat om een breed scala van klinisch relevante TBI-toestanden te produceren, afhankelijk van de biomechanische parameters die worden gebruikt. Histologische evaluatie van TBI-hersenen na een ernstig letsel dat in ons laboratorium is geïnduceerd, toont significant ipsilateraal corticale en hippocampal verlies, evenals contralateraal oedeem en vervorming. Bovendien, CCI produceert een consistente beperking in motorische en cognitieve functie zoals gemeten door gedragstesten18. Beperkingen voor CCI omvatten de noodzaak van craniotomie en de kosten van het verwerven van het botslichaam en de Bedien inrichting.
Verschillende aanvullende modellen van TBI bestaan en zijn goed gevestigd in de literatuur, met inbegrip van de laterale vloeistof percussie model, gewicht druppel model, en Blast letsel model19,20,21. Terwijl elk van deze modellen hebben hun eigen duidelijke voordelen hun belangrijkste nadelen zijn gemengde letsel, hoge sterfte en gebrek aan standaardisatie, respectievelijk22. Bovendien bieden geen van deze modellen de nauwkeurigheid, precisie en reproduceerbaarheid van CCI. Door het aanpassen van de biomechanische parameters input in de Bedien inrichting, geeft het CCI-model de onderzoeker precieze controle over de grootte van het letsel, de diepte van het letsel en de kinetische energie die op de hersenen wordt toegepast. Dit geeft onderzoekers de mogelijkheid om het gehele spectrum van TBI toe te passen op specifieke gebieden van de hersenen. Het maakt ook de grootste reproduceerbaarheid van experiment om te experimenteren.
Er zijn verschillende stappen die essentieel zijn voor het toepassen van een betrouwbaar en consistent letsel. Ten eerste moet de muis een diep vlak van chirurgische anesthesie bereiken die geen beweging garandeert tijdens de uitvoering van de craniectomie. Terwijl talrijke anesthetica regimes kunnen worden gebruikt voor het opwekken van algemene anesthesie bij knaagdieren, verdoving die induceren respiratoire depressie zoals inhalatieve anesthetica kan resulteren in ademhalingsstilstand wanneer gecombineerd met een erns…
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd gesteund door National Institutes of Health Grant GM117341 en het American College of Surgeons C. James Carrico Research Fellowship to S.J.S.
AnaSed Injection Xylazine Sterile Solution | LLOYD, Inc. | 5939911020 |
Buprenorphine SR Lab 0.5mg/mL | Zoopharm-Wildlife Pharmaceuticals USA | BSRLAB0.5-182012 |
High Speed Rotary Micromotor KiT0 | Foredom Electric Company | K.1070 |
Imapact one for Stereotaxix CCI | Leica Biosystems Nussloch GmbH | 39463920 |
Ketathesia Ketamine HCl Injection USP | Henry Schein, Inc | 56344 |
Mouse Specific Stereotaxic Base | Leica Biosystems Nussloch GmbH | 39462980 |
Trephines for Micro Drill | Fine Science Tools, Inc | 18004-50 |