RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Dmitry Frank*1, Israel Melamed*2, Benjamin F. Gruenbaum3, Julia Grinshpun1, Ruslan Kuts1, Rachel Shvartsur4, Abed N. Azab4, Mohamad H. Assadi5, Max Vinokur1, Matthew Boyko1
1Division of Anesthesia and Critical Care, Soroka University Medical Center and the Faculty of Health Sciences,Ben-Gurion University of the Negev, 2Department of Neurosurgery, Soroka University Medical Center and the Faculty of Health Sciences,Ben-Gurion University of the Negev, 3Department of Anesthesiology,Yale University School of Medicine, 4Recanati School for Community Health Professions, Faculty of Health Sciences,Ben-Gurion University of the Negev, 5Department of microbiology and immunology, Faculty of Health Sciences,Ben-Gurion University of the Negev
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
هذا البروتوكول بالتحقق من صحة موثوق بها وسهلة الأداء واستنساخ نموذج القوارض من الدماغ منتشر إصابة المحور (DAI) الذي يسبب تلف المادة البيضاء على نطاق واسع دون كسور الجمجمة أو كدمات.
إصابة الدماغ الرضية (TBI) هي السبب الرئيسي للوفاة والعجز. الإصابة المحورة المنتشرة (DAI) هي الآلية الغالبة للإصابة في نسبة كبيرة من مرضى TBI الذين يحتاجون إلى دخول المستشفى. DAI ينطوي على ضرر عصبي واسع النطاق من اهتزاز, دوران أو إصابة الانفجار, مما يؤدي إلى إصابة التمدد المحوري السريع والتغيرات المحورية الثانوية التي ترتبط مع تأثير طويل الأمد على الانتعاش الوظيفي. تاريخيا، النماذج التجريبية من DAI دون إصابة البؤري كان من الصعب تصميم. هنا نحن التحقق من صحة نموذج القوارض بسيطة وموثوق بها واستنساخ من DAI الذي يسبب تلف المادة البيضاء على نطاق واسع دون كسور الجمجمة أو كدمات.
إصابة الدماغ الرضية (TBI) هي سبب رئيسي للوفاة والعجز في الولايات المتحدة. TBIs تساهم في حوالي 30٪ من جميع الوفيات المرتبطة بالإصابات1,2. تختلف الأسباب الرئيسية لـ TBI بين الفئات العمرية وتشمل السقوط والاصطدامات عالية السرعة أثناء الرياضة وإيذاء الذات المتعمد وحوادث السيارات والاعتداءات1و2و3.
إصابة محورية منتشر في الدماغ (DAI) هي نوع معين من TBI الناجمة عن تسارع الدوران أو الهز أو إصابة الانفجار في الدماغ الناتجة عن حركة الرأس غير المقيدة في لحظة بعد الإصابة4،5،6،7،8. DAI ينطوي على أضرار عصبية واسعة النطاق مما يؤدي إلى ضعف عصبي طويل الأمد يرتبط بالنتيجة السيئة ، وتكاليف الرعاية الصحية المرهقة ، ومعدل الوفيات 33-64٪1،2،4،,5،9،10،11. على الرغم من البحوث الهامة الأخيرة في الإمراض من DAI, لم يكن هناك توافق في الآراء حول أفضل خيارات العلاج11,,12,,13,,14.
على مدى العقود الماضية، حاولت العديد من النماذج التجريبية لتكرار بدقة جوانب مختلفة من DAI11،12،15،16. ومع ذلك، هذه النماذج لديها قيود نظرا للعرض الفريد من DAI بالمقارنة مع الإصابات البؤرية الأخرى. هذه النماذج السابقة ليس فقط تسبب إصابة محورية في مناطق المادة البيضاء ولكن أيضا يؤدي إلى إصابات الدماغ البؤري. سريريا، ويرافق DAI نزيف صغير، والتي قد تشكل سببا رئيسيا للضرر الذي يلحق بالمادة البيضاء.
وقد ثبت نموذجين فقط على الحيوانات لتكرار السمات السريرية الرئيسية لDAI. أنتجت Gennarelli وزملاؤه أول جهاز دوران الرأس الجانبي في عام 1982 ، وذلك باستخدام تسارع دوران الرأس غير الارتقان للحث على الغيبوبة مع DAI في نموذج الرئيسيات غير البشرية15. هذا النموذج الرئيسي اتّهم بالتناوب المتحكم به للتسارع والتباطؤ لإزاحة الرأس من خلال 60 درجة في غضون 10-20 مللي ثانية، وكانت هذه التقنية قادرة على محاكاة ضعف الوعي والضرر المحوري على نطاق واسع الذي يشبه آثار TBI الشديدة التي لوحظت في أدمغة الإنسان. ومع ذلك، نماذج4الرئيسيات مكلفة جدا4،11،,16. استنادا إلى نموذج سابق, نموذج خنزير من تسارع دوران إصابات الدماغ تم تصميمه في 1994 (روس وآخرون.) مع نتائج مماثلة14.
وقد أضاف هذان النموذجان الحيوانيان ، على الرغم من أنهما أنتجا عروضًا مختلفة من علم الأمراض النموذجي ، إلى حد كبير إلى مفاهيم التهاب الإمراض DAI. يتم قبول دوران الرأس السريع بشكل عام كأفضل طريقة لتحفيز DAI ، وتوفر القوارض نموذجًا أقل تكلفة لدراسات دوران الرأس السريع11،16. هنا، نحن التحقق من صحة نموذج القوارض بسيطة وموثوق بها واستنساخ من DAI الذي يسبب تلف المادة البيضاء على نطاق واسع دون كسور الجمجمة أو كدمات. هذا النموذج الحالي سوف تمكن من فهم أفضل للفيزيولوجيا المرضية من DAI وتطوير علاجات أكثر فعالية.
وأجريت التجارب بناء على توصيات إعلاني هلسنكي وطوكيو وللمبادئ التوجيهية لاستخدام الحيوانات التجريبية للجماعة الأوروبية. وقد وافقت لجنة رعاية الحيوانات التابعة لجامعة بن غوريون في النقب على هذه التجارب.
1. إعداد الفئران للإجراء التجريبي
ملاحظة: حدد الفئران الذكور الكبار سبراغ-داولي وزنها 300-350 غرام.
2. تحريض من إصابة عصبيّة منتشر
ملاحظة: يتكون الجهاز من المكونات التالية: 1) اسطوانة بلاستيكية شفافة، 2) وزن الحديد (1308 ز)، 3) آلية دوران تتكون من أنبوب أسطواني، ومحامل اثنين يدور عليها المحور ومثبت الرأس (لدبابيس الأذن)؛ 4) منصة أفقية التي هي ثابتة اثنين محامل.
3. قياس المعالم الحركية الدورانية / البيوميكانيكية.



4. تقييم درجة شدة عصبية بعد 48 ساعة
ملاحظة: تم تقييم العجز العصبي وتصنيفه باستخدام درجة شدة عصبية، كما سبق وصفه17،18،19. يتم تقييم التعديلات في الوظيفة الحركية والسلوك من قبل نظام نقطة بحيث درجة الحد الأقصى من 24 يمثل خلل عصبي حاد. تشير درجة 0 إلى حالة عصبية سليمة. يتم تقييم الوظائف السلوكية التالية.
5. جمع الدماغ للفحص النسيجي بعد 48 ساعة
6. تلطيخ المناعة الكيميائية والفحص
ويوضح الجدول 1 الجدول الزمني للبروتوكول. وكان معدل الوفيات في هذا النموذج من DAI 0٪. وأشار اختبار مان ويتني إلى أن العجز العصبي كان أكبر بكثير بالنسبة للفئران 15 DAI مقارنة بالفئران الصورية الـ 15 في 48 ساعة بعد التدخل (Mdn = 1 مقابل 0)، U = 22.5، p & 0.001، r = 0.78 (انظر الجدول 2). يتم قياس البيانات في العد ويتم تقديمها كنطاق متوسط و25-75 مئناً.
وترد الصور الضوئية التمثيلية للأقسام المهاد من أنسجة الدماغ في الشكل 1. كشفت الصور الضوئية عن الأنشطة المناعية المحورية والعصبية التي تتبع DAI المعزول في الفئران بعد الإصابة 48 ساعة مقارنة بالمجموعة التحكمية (67.46 ± 30 مقابل 0 ± 0) ، U = 0 ، p & 1.1E-06 ، r = 0.92. يتم قياس البيانات كعد وعرضها كمتوسط ± SD.
| مجموعات | الوقت | الاجراءات |
| DAI (15 الفئران) | 0 ساعة | التعريفي منتشر إصابة أكسونال |
| شام (15 جرذان) | 48 ساعة | تقييم نقاط الشدة العصبية، |
| DAI (15 الفئران) | تلطيخ كيميائي من BAPP. |
الجدول 1: عرض زمني للبروتوكول. وتظهر مجموعات مختلفة من الفئران في أوقات مختلفة: DAI = إصابة الدماغ المحاور المنتشر في بداية التجربة; في 48 ساعة، تم تحديد درجة شدة عصبية وتم إجراء تلطيخ كيميائي مناعي من αAPP في كلتا المجموعتين.
| قيم NSS للمجموعات المختلفة في 48 ساعة | ||
| مجموعة الحيوانات | ن | NSS 48 ساعة بعد DAI |
| الشام | 15 | 0 (0-0) |
| داي | 15 | 1 (1-1)* |
الجدول 2: درجة شدة عصبية. العجز العصبي 48 ساعة بعد DAI لمجموعتين دراسيين. وأشار اختبار مان ويتني إلى أن العجز العصبي كان أكبر بكثير للفئران DAI 15 مقارنة مع الفئران الصورية 15 في 48 ساعة بعد التدخل (Mdn = 1 مقابل 0)، U = 22.5، p & 0.001، ص = 0.78. يتم قياس البيانات في العد ويتم تقديمها كنطاق متوسط و25-75 مئناً.

الشكل 1: الفحص الكيميائي المناعي. كشفت الصور الضوئية التمثيلية للأقسام المهاد من أنسجة الدماغ عن أنشطة المناعة المحورية والعصبية بعد DAI المعزول في الفئران (B) بعد 48 ساعة من الإصابة مقارنة بالمجموعة الخاضعة للتحكم (A). تم الكشف عن النشاط المناعي في المنطقة التي تهم جميع الفئران DAI الـ 15 ، وليس على الإطلاق في أي من الفئران التي تعمل بصور. وأشار اختبار مان ويتني إلى أن عدد المحاور الإيجابية التي تبلغ من العمر 15 جرذانًا من نوع DAI أكبر بكثير من عدد الحيوانات المصابة بالعار بنسبة 48 ساعة بعد DAI (67.46 ± 30 مقابل 0 ± 0) ، U = 0 ، p & lt; 1.1E-06 ، r = 0.92. الصور هي في التكبير الأصلي * 200. يتم قياس البيانات كعد وعرضها على أنها متوسط ± SD. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
هذا البروتوكول بالتحقق من صحة موثوق بها وسهلة الأداء واستنساخ نموذج القوارض من الدماغ منتشر إصابة المحور (DAI) الذي يسبب تلف المادة البيضاء على نطاق واسع دون كسور الجمجمة أو كدمات.
ويعرب المؤلفان عن امتنانهما للدكتور ناثان كليورين (قسم الهندسة الميكانيكية، جامعة بن غوريون في النقب) على مساعدته في القياسات الميكانيكية الحيوية. كما نشكر البروفيسورة أولينا سيفيلنوفسكا، ومارينا كوشينيفا، وماكسيم كريفونوسوف، وداريا ياكومينيكو، وإيفجينيا غونتشاريك من قسم علم وظائف الأعضاء، كلية البيولوجيا، والبيئة، والطب، جامعة أوليس هونشار دنيبرو، دنيبرو، أوكرانيا على دعمها ومساهماتها المفيدة في مناقشاتنا.
| 0.01 M سترات الصوديوم | SIGMA - ALDRICH | ||
| 2.5٪ مصل الحصان العادي | SIGMA - ALDRICH | H0146 | سائل |
| 4٪ محلول | فورمالديهايد مخزن | ||
| بروتين سلائف مضاد للأميلويد ، C - جسم مضاد طرفي يتم إنتاجه في الأرانب | SIGMA - ALDRICH | Lot 056M4867V | |
| الجسم المضاد | الثانوي البيوتينيلBA-1000-1.5 | 10 ملي فوسفات الصوديوم ، درجة الحموضة 7.8 ، 0.15 م كلوريد الصوديوم ، 0.08٪ أزيد الصوديوم ، 3 مجم / مل ملقط قطع العظام من الألبومين البقري | |
| DAB | |||
| بيروكسيداز (HRP) مجموعة الركيزة (مع النيكل) ، 3،3'-diaminobenzidine | ناقلات مختبر | ||
| كاسيت | |||
| الإيثانول 99.9٪ | سائل قابل للاشتعال | ROMICAL | |
| المقصلة | |||
| Hematoxylin | SIGMA - ALDRICH | H3136-25G | |
| محلول بيروكسيد الهيدروجين | Millipore | 88597-100ML-F | |
| Isofluran ، USP 100٪ | Piramamal Critical Care ، Inc | ||
| Olympus BX 40 مجهر | أوليمبوس | ||
| بارافلاست | بالإضافة إلى نظام | لايكا الحيوي | تضمين الأنسجة |
| المحلول الملحي المخزن بالفوسفات المتوسط (PBS) | SIGMA - ALDRICH | P5368-10PAK | محتويات كيس واحد ، عند إذابتها في لتر واحد من الماء المقطر أو منزوع الأيونات ، ستنتج 0.01 M محلول ملحي مخزن من الفوسفات (كلوريد الصوديوم 0.138 م ؛ KCl - 0.0027 م) ؛ درجة الحموضة 7.4 ، عند 25 درجة مئوية. |
| Streptavidin HRP | ABCAM | ab64269 | Streptavidin-HRP للاستخدام مع الأجسام المضادة الثانوية البيوتينيل أثناء IHC / الكيمياء المناعية. |
| الزيلين |