דגם רומן של טראומטית קל פגיעה מוחית לחולדות לנוער

Introduction

אמנם יש שיטות נפוצות רבות לייצור מתון עד חמורה פגיעה מוחית טראומטית (TBI), מעט מאוד טכניקות פותחו כדי לגרום קל, סגור פגיעות ראש במכרסמים. בשל העובדה שפגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) הוא פי שלוש יותר נפוץ מאשר פגיעה מוחית בינונית וקשה בשילוב ^1, יש צורך במודל אמין של mTBI כדי להקל על הפתופיזיולוגיה מחקר לגבי, תוצאות נוירו-ביולוגיות והתנהגותיים, ואסטרטגיות טיפוליות. לדוגמא, בחלקו בשל המגבלות של מודלים של בעלי החיים הנוכחיים ^2, בעשור האחרון היו יותר מ -200 ניסויים נכשלו תרופה קליניות לטיפול בTBI ^3. כאשר מערכות דוגמנות נוצרות ללימודי מחקר translational, תחולתו של הממצאים תלויות בתקפותו של המודל מיושם. לצורך המחקר של mTBI / זעזוע מוח, מודל חיה אמין לא רק לחקות את respon הכוחות ביו-המכאניsible לאטיולוגיה פציעה, אלא גם יגרמו תסמינים עקביים עם אלו שדווחו על ידי האוכלוסייה הרלוונטית מבחינה קלינית. יתר על כן, כי ילדים נמצאים בסיכון גבוה במיוחד לmTBI, מערכות דוגמנות אופטימליות תהיה ישימות למכרסמים צעירים ונוער, בנוסף להשווים בוגרים.

ניתוחים ביו-מכאניים של נסיבות שבן ספורטאים ספגו mTBIs או פגיעות מוח מזעזעות עולים כי הגורמים המנבאים הקריטיים ביותר לפגיעה הם האצת ראש מהירה והשפעות ⁴ מהירות גבוהות. רוב המודלים של מכרסמים מועסקים כיום לאינדוקציה של TBI לאפשר תנועה קטנה או לא של הראש ⁵ (לסקירה ראה ^2). המודל המתואר כאן, מספק השפעת מהירות גבוהה לראש של חולדה לנוער חסרת מעצורים פיזי שמלווה בסיבוב 180 מעלות ונפילה חופשית שחל כוחות תאוצה / האטה לראשו של הנושא וגוף. Tהנה שני יתרונות עיקריים הקשורים לטכניקת ירידה במשקל שונה זה לאינדוקציה של mTBI. ראשית, המודל מייצר מזעזע רלוונטיות קליני כמו symptomology מבלי לגרום נזק גלוי למוח (לתיאור מלא של תוצאות התנהגותיות רואים ^6). כמו כן עולה בקנה אחד עם דיווחים קליניים של תסמונת פוסט-מזעזעת, טכניקת ירידה במשקל שונה זה מייצרת תוצאות הטרוגניות. למרות שהתופעות מmTBI הן משמעותיות, יש וריאציה משמעותית בין המכרסמים שחוו mTBI כאשר נבדקו על מדדי תוצאה מרובים. שנית, השיטה מאפשרת הלימוד של mTBI חוזר על עצמו ^7. כמו רוב דגמי TBI קיימים לגרום פציעות חמורות כגון, הוא לעתים קרובות קשה כדי לגרום לפציעה שנייה, וכמעט בלתי אפשרי ללמוד TBI חוזר על עצמו ללא פגיעה נרחבת בכל קליפת המוח.

לכן, הרציונל העיקרי לשימוש בטכניקת הירידה במשקל שונה לתעשייהction של mTBI הוא לייצר פגיעה המייצגת את הפתופיזיולוגיה וsymptomology של זעזוע המוח וTBI חוזר על עצמו באוכלוסיות צעירות יותר מקרוב. עם השכיחות הגוברת של mTBI הקשורים לספורט, נופל, ותאונות דרכים, במיוחד בתקופת ילדות, מודל מכרסם ייחודי זה של mTBI מספק לחוקרים עם כלי רב ערך ללימוד פגיעה מוחית כמו-מזעזעת שיכול להיות מיושם בקלות למספר-להיט פרדיגמות.

Protocol

הערה: כל הניסויים בוצעו בהתאם למועצה הקנדית של טיפול בבעלי חיים ואושרו על ידי אוניברסיטת קלגרי, ועדת האתיקה טיפול בבעלי חיים.

1. גידול והכנת בעלי החיים

1. להזמין חולדות הרות מהספקים סטנדרטיים בעלי חיים במעבדה או גורי גזע בבית על פי פרוטוקולי גידול סטנדרטיים.
2. בית כל בעלי החיים גישה כרצונך מודעת מזון ומים, בחדר בטמפרטורה מבוקרת עכברוש דיור (21 ° C) עם, שנשמרו באור 12:12 hr: מחזור כהה.
3. כאשר גורים מגיעים לאחר הלידה היום 21 (P21), לגמול את הגורים מהאמהות וביתם בקבוצות מאותו המין של 3 או 4.

2. הגדרה-מפגיעה מוחית מכשירים טראומתיים קל (mTBI)

1. לפני תחילתו של הליך, משקולות טחנה למסה הרצויה (למשל 150 גרם). באופן מאובטח לצרף לולאת מתכת לקצה העליון של המשקל המאפשר חוט הדיג להיות fiהיה קבוע למשקל.
2. ציון נייר אלומיניום עם סכין גילוח חד. ודא שנייר אלומיניום הבקיע תומך במשקל הגוף של העכברוש אבל לא יפריע להאצה של העכברוש הבא השפעת הראש עם המשקל.
3. קלטת נייר אלומיניום בשער השלב בצורת U עשוי פלסטיק שקוף (38 x 27 x 27 סנטימטר ³⁾ המכילה ספוג אוסף (38 x 25 x 15 סנטימטר ³⁾ (איור 1), כך שהוא מתוח.
4. מניחים את הבמה פלסטיק בצורת U במיקום הנכון מתחת לצינור המדריך עשוי פלסטיק שקוף.
5. החזק את צינור מדריך פלסטיק (קוטר x 1.5 מ '2.2 סנטימטרים) במקום עם עמדת מהדק ומקם את צינור המדריך כך שזה 3.5 סנטימטרים מעל נייר אלומיניום הבקיע.
6. צרף את חוט הדיג דרך לולאת המתכת למשקל להבטיח שתחתית המשקל תלויה בחופשיות 2.5 סנטימטרים מעל נייר אלומיניום הבקיע.
7. באופן מאובטח לצרף חוט הדיג לדוכן המהדק.
   הערה: קשירת המשקל לצדפותעמדת p בגובה של 2.5 סנטימטרים מעל נייר האלומיניום מונעת מחדש להיטים בעוד החולדה נופלת מההשפעה לספוג האוסף).
8. משוך את המשקל דרך צינור מדריך פלסטיק עם חוט הדיג ולהחזיק אותו במקום עם סיכת מפתח האלן ב1.0 מ '.

3. אינדוקציה של mTBI

1. כאשר חולדות להגיע P30 כלובי מהלך לחדר פרוצדורליים.
2. מניחים חולדות בחדר isoflurane וקלים להרדים את העכברוש עד שהוא אינו מגיב לקמצוץ כפה או זנב.
3. במהירות מניח את החולדה החזה כלפי מטה על נייר האלומיניום שגמר עם הראש שלה באופן ישיר בדרך של המשקל נופל. ראה איור 2. אם החולדה מתחילה לנוע או השכמה לפני שניתן להציב על נייר אלומיניום כבש, לחזור לתא isoflurane עד שאינו מגיב לקמצוץ כפה או זנב ולהתחיל שוב.
4. משוך את סיכת מפתח אלן, המאפשר למשקל לרדת במאונך דרך צינור מדריך הפלסטיק ולהכות את החולדה על הראש. העכברוש דואר במהירות יעבור סיבוב 180 מעלות ולנחות במצב שכיבה.
5. מייד להסיר את החולדה מהספוג האוסף ולהחיל ידוקאין האקטואלי לראשו של העכברוש עם המוליך כותנה שקצהו.
6. מניחים את החולדה במצב שכיבה בכלוב נקי שמחומם על ידי הגדרת אותו על כרית חימום זמינה מסחרי.
7. שימוש בשעון עצר או שעון עצר דיגיטלי לרכוש את "הזמן לימין". זמן לימין הוא הזמן שלקח לחולדה להתעורר מההרדמה ולהעיף מהמצב שכיבה למצב שכיבה או להתחיל הליכה.
8. להחזיר את החולדה לכלוב-הבית שלה לאחר שהתאוששה התנהגות נורמלית (טיפוח, הליכה, לחקור, וכו ').
9. חזור על שלבים 3.2-3.8 לכל חולדה נוספת הדורשת mTBI.
10. חזור על התהליך באותו העכברוש בנקודות זמן רבות לניסויי mTBI חוזרים ונשנים.

4. אינדוקציה של הפציעה שאם

1. קל anesthetize העכברוש עם isoflurane עד שהוא אינו מגיב לקמצוץ כפה או זנב.
2. במהירות מניח את החולדה החזה כלפי מטה על נייר האלומיניום שגמר עם הראש שלה באופן ישיר בדרך של המשקל נופל.
3. הסר את העכברוש מנייר האלומיניום ללא משיכת סיכת מפתח אלן מצינור פלסטיק המדריך ולהחיל ידוקאין האקטואלי לראש של החולדה עם המוליך כותנה שקצהו.
4. מניחים את החולדה במצב שכיבה בכלוב נקי שמחומם על ידי הגדרת אותו על כרית חימום זמינה מסחרי.
5. השתמש בשעון עצר או שעון עצר דיגיטלי לרכוש את "הזמן לימין".
6. להחזיר את החולדה לכלוב-הבית שלה לאחר שהתאוששה התנהגות נורמלית (טיפוח, הליכה, לחקור, וכו ').

5. אימות של mTBI עם מהלך בדיקת Beam ⁸

1. 24 שעות אחרי הגיוס של mTBI או בעלי החיים חזרת פציעת דמה לחדר פרוצדורליים.
2. העבר את החולדות לכלוב החזקה נקייהולמקם את הכלוב-הבית של החולדה בסוף הצר של סנטימטר 165 מחודד קורה כך שהחלק הפתוח של הכלוב-הבית עומד בפני הסוף הצר של הקורה.
   הערה: הקרן מחודדת היא ארוכה 165 סנטימטר. פלטפורמת מרכז הקורה יש רוחב של 6 סנטימטר בסוף הרחב ו1.75 סנטימטר בקצה הצר. יש הקורה במרכז אדנים (רחבים 2 סנטימטר ו -2 סנטימטרים מתחת לקורה במרכז), המספקים בטיחות בעת תלושי הרגל של החולדה. מניחים ריפוד קצף מתחת לקורה כדי להפחית את הסיכון לפגיעה בחולדות שעלולות ליפול הקרן במהלך הבדיקה.
3. הנח מצלמת וידאו בקצה הרחב של הקרן ומיקום המחודדים / להגדיל את מצלמת וידאו על מנת להבטיח שהחוקר צופה בוידאו יכול לראות בבירור את התנועות של החולדה לכל אורכו של הקרן מחודדת.
4. מניחים את החולדה בסוף הרחב של הקרן מחודדת ולעודד אותו ללכת על הקורה לכלוב-הבית שלה. ברגע שהעכברוש חוצה את הקרן מחודדת, לעזוב את החולדה בכלוב-הבית שלה לפחות 60 שניות לרייnForce מיקום היעד. זה מס '1 משפט ולא נכלל בניתוח.
5. הפעל את מצלמת וידאו ובלאפשר העכברוש כדי להשלים את משימת הקורה ההליכה 4 פעמים נוספות (שמירה על תקופות חיזוק 60 שניות בכלוב בבית). ברגע שהחולדה השלימה את כל הניסויים, להחזיר את החולדה לכלוב-הבית שלה.
6. להבקיע, לרשום את המספר של רגל-תלושי רגל אחוריות המתרחשים ואת הזמן / המשך לחצות את הקרן, לכל ניסוי בודד. השתמש בנתונים אלה כדי לחשב את המספר הממוצע של מטר תלושי רגל האחורי וזמן לחצות את הקרן לכל חולדה.

Representative Results

טכניקת הירידה במשקל שונה שתוארה לעיל היא שיטה אמינה לאינדוקציה של פציעה קלה מוח טראומטי (mTBI) בחולדות צעירות. ניצול משקל השפעה של 150 גרם, בטכניקה זו יושמה בהצלחה לחולדות לנוער הנעים 50-120 g. בנוסף, ההליך ניתן לחזור בקלות באותה חיות לחקר mTBI חוזר על עצמו. למרות שבעלי חיים שחווים תערוכת יחיד mTBI עלייה בזמן לימין (איור 3) ומופיעים המומים כשהתעוררו, הם במהירות לחזור לפעילות רגילה והם נבדלים מבחינה ויזואלית מבעלי חיים הפצועים דמה. בהתחשב בכך שהפגיעה היא קלה, לידוקאין האקטואלי אשר מבטל כל כאב הקשורים להשפעה מציצה, הוא משכך הכאבים היחידים שנדרשו. זה חשוב למחקר כתרופות לשיכוך כאבים ידועים להתערב בתהליכים דלקתיים והתאוששות טיפוסיים. בשל חוסר symptomology הגלוי, משימת ההליכה הקרן היא אמינה לol שיכול לשמש כדי לאמת את האינדוקציה של mTBI. חשוב לציין, שלא כל בעלי חיים שחווים mTBI יפגינו גירעונות במשימת ההליכה קורה, אבל כקבוצה, חולדות לנוער עם mTBI להפגין רגל-תלושי רגל משמעותית יותר אחוריות בהשוואה לחולדות לנוער עם פגיעת דמה (איור 4).

עוד מאפיין מרכזי של טכניקת ירידה במשקל שונה זו הוא חוסר האיפוק להחיל את החולדה לנוער במהלך האינדוקציה פציעה. על ידי מתן מכה מציצה לראש ואחריו תאוצה סיבובית מהירה והאטה, מודל זה מייצג באופן הדוק יותר הכוחות ביו-המכאניים המיוחס לmTBI וזעזוע המוח. כאשר הליך זה חל על חולדות לנוער או עכברים בוגרים, שיעורי תמותה נמוכים מאוד (7/202 בעלי חיים לנוער ~ 3.4% שיעור תמותה), ושבר בגולגולת ודימום תוך-גולגולתי הם נדירים ^6,7 יוצא דופן. בנוסף, המודל מייצר סאי רלוונטיות מבחינה קליניתmptomology. מכרסמים לנוער שחוו mTBI בודד הפגינו גירעונות במאזן התנהגויות ומוטוריות, יחד עם גירעונות בתפקוד ביצועי, עלו התנהגויות כמו דיכאון, ואינטראקציות חברתיות שינו ^6,9. באופן דומה, עכברים בוגרים גם להציג גירעונות שיווי משקל וקואורדינציה עדינים שיתאוששו עם זמן ^7. לבסוף, אינדוקציה של mTBI באמצעות מודל זה דורשת הרדמה מינימאלית ואינה כרוכה בהכנה כירורגית או מתחפרים לתוך הגולגולת. תוצאות ולכן לא מוטה על ידי השפעות דלקתיות או חיסוניות בלבול מופעלות על ידי הניתוח או הרדמה. יתר על כן, הזמן המהיר התאוששות וחוסר פצעים פתוחים מאפשרים לתחילתו של פרדיגמות בדיקות נוספות להתרחש זמן קצר לאחר מכרסמים לחוות mTBI.

איור 1: ייצוג artoon C של בצורה U שלב פלסטיק וספוג אוסף עם כל הממדים הרלוונטיים. מרחק של 10 סנטימטרים חייב להישמר בין ספוג האיסוף והחלק העליון של שלב הפלסטיק כדי להבטיח את החולדה לנוער יש> מספיק זמן כדי להשלים את 180 סיבוב °.

איור 2: (א) ייצוג צילום של פלטפורמת האינדוקציה פציעה. עכברוש הנוער ממוקם חזה כלפי מטה על נייר אלומיניום הבקיע כך שהראש הוא ישירות מתחת למשקל נופל. מבט צד (B) של פלטפורמת האינדוקציה פציעה. הפגנת צילום של המשקל המשמש באינדוקציה של mTBI (C) .

להעלות / 51,820 / "width =" 500 51820fig3highres.jpg "/>
איור 3: ייצוג גרפי של ההבדלים בזמן לימין בין חולדות לנוער הממוצע שחוו mTBI אחת וחולדות לנוער שחוו פציעת דמה (* p <0.01) חולדות שקיבל תערוכת mTBI גידול משמעותי ב. צורך משך הזמן לתקן את עצמם מהמצב שכיבה.

איור 4: ייצוג גרפי של מספר מטרים תלושי רגל האחורי הוצגו במשימת ההליכה Beam ידי חולדות צעירות הממוצע שחווה mTBI אחת וחולדות לנוער שחוו פציעת דמה (* p <0.05).

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Brass Weights	Ginsberg Scientific	7-2500-2	Need to have metal loop attached to base
Alluminum Foil	Alcan		Available at most grocery stores
Masking Tape			Commercially available
U-Shaped Plastic Stand			Constructed by Laboratory
Clamp Stand	Sigma-Aldrich	Z190357
Plastic Guide Tube			Could be constructed or purchased at a hardware store
Fishing Line	Angler 10lb		Purchased from a sporting goods retailer
Isoflurane	Pharmaceutical Partners of Canada	DIN 02237518	Inhalation Anesthetic
Topical Lidocaine (30ml)	Astra Zeneca	DIN 0001694	Xylocaine Jelly 2%
Cotton Swabs			Commercially available
Heating Pad - 3 heat setting			Commercially available
Stop Watch	Sportline	L303	Purchased from a sporting goods retailer
Video Camera	Sony	HDR-CX260V
Sprague Dawley Rats	Charles River Laboratories	SAS SD 40	Male and females ordered from Charles River Laboratories and pups bred in-house
Balance Beam			Constructed by Laboratory