تحريض الصرع ما بعد الصدمة في نموذج الماوس من إصابات الدماغ المتكررة منتشر الصدمة
فبراير 10, 2020
يصف هذا البروتوكول المنهجي نموذجًا جديدًا للصرع ما بعد الصدمة بعد إصابات الدماغ الخفيفة المتكررة. الجزء الأول تفاصيل خطوات لتحريض إصابات الدماغ الرضية باستخدام نموذج انخفاض الوزن المعدلة. ويقدم الجزء الثاني تعليمات بشأن النهج الجراحي لنظم الحصول على البيانات الكهروالدماغة أحادية ومتعددة القنوات.
بروتوكولنا هو أول من يفصّل نموذج فأر للصرع اللاحق للصدمة الناجم عن إصابة خفيفة في الدماغ. استخدام خفيفة منتشرة نموذج إصابات الدماغ الرضية يحاكي جانبا هاما من أمراض إصابات الدماغ البشرية التي دائما تقريبا لديها عنصر منتشر. من أجل تطوير المؤشرات الحيوية والعلاجات ، هناك حاجة إلى إجراء أبحاث باستخدام نماذج تتكاثر بشكل مناسب جوانب من أمراض الإنسان.
نموذج إصابات الدماغ الرضية لدينا لديه أيضا القدرة على توفير نظرة ثاقبة في الآليات التي تسبب ضعف وظيفة الدماغ بعد إصابة الدماغ الرضية الخفيفة أو ارتجاج. بعد التأكد من عدم وجود استجابة ل المنع في الألم، ضع الماوس على وسادة رغوة ووضع رأس الماوس تحت أنبوب قطرة الوزن. وضع شقة 1.3 سم قطرها ملليمتر واحد سميكة 880 مليغرام الوزن الفولاذ المقاوم للصدأ القرص في وسط رأس الحيوان بين العينين والأذنين.
إزالة دبوس في أنبوب قطرة الوزن للافراج عن قضيب الوزن 100 غرام من ارتفاع 50 سم. للحث على إصابة زائفة في الفئران التحكم، وإزالة قضيب الوزن من الأنبوب لمنع الإفراج عن طريق الخطأ من دبوس أثناء انخفاض الوزن. بعد تحريض انخفاض الوزن، ضع الحيوان على ظهره على وسادة التدفئة مغطاة بمنشفة ممتصة مبطنة بولي مع مراقبة حتى إعادة شغل الوظائف الكاملة.
ثم ضع الماوس في قفص نظيف تم تدفئته على وسادة تدفئة مع هلام الانتعاش وعدد قليل من القطع تشاو مبللة لمدة 45 دقيقة. لإعداد الحقل الجراحي لزرع القطب الكهربائي EEG، ضع مستشعر درجة الحرارة على لوحة ووضع الماوس الدماغ المصاب reesthetized على ستائر معقم على أعلى وسادة التدفئة على جهاز stereotac. بعد تثبيت الرأس في مكان مع قضبان الأذن، وتطبيق مرهم التشحيم على عيون الحيوان واستخدام كريم إزالة الشعر لإزالة الشعر من فروة الرأس.
تطهير الجلد المكشوف مع ثلاث مسحات بالتناوب 20 ثانية من محلول مطهر باليود povidone الجراحية و 70٪ الإيثانول في حركة دائرية. بعد إزالة فروة الرأس، ضعي الهيموستاتات الصغيرة على حدود الجلد المفتوحة لتوسيع المنطقة المعرضة. بعد ذلك ، استخدم المشرط لإزالة الـ periosteum برفق ومسحة الجمجمة مع بيروكسيد الهيدروجين.
عندما يتم مسح الجمجمة من الأنسجة ويظهر مظهر بيضاء، وتجفيف العظام مع الشاش العقيم أو مسحة. لزرع القطب، استخدم حفر عالية السرعة مع جولة 0.5 ملليمتر فولاذي بت في 5، 000 إلى 6، 000 التناوب في الدقيقة الواحدة لخلق ستة ثقوب البور لأقطاب المسمار. عندما تم حفر جميع الثقوب، ضع الأقطاب المسمار ستة في ثقوب البور ومزيج نصف مغرفة من مسحوق الاسمنت الأسنان مع عدة قطرات من المذيبات.
استخدام ملعقة لتحريك حتى خليط الاسمنت الأسنان هو مبتذل ولكن مرنة وقاسية بما يكفي لتكون مكثفة بشكل صحيح عندما وضعت على الجمجمة الحيوان. تطبيق الاسمنت على كامل السطح المكشوف من الجمجمة وكل قطب المسمار. بعد دقيقة إلى دقيقتين، قم بتشغيل الحديد لحام ووضع جبل الرأس EEG الثلاثة في ذراع حامل مجسم.
ضع جبل الرأس فوق الجمجمة بحيث تطابق مواضع الرصاص الستة الأسلاك موقف الرصاص السلك لكل قطب برغي. خفض الجهاز بحيث جزء من بطني تقع على رأس الاسمنت الأسنان. تحريف السلك من كل الرصاص من كل من الأقطاب المسمار مع الرصاص الأسلاك المقابلة من جبل الرأس، لحام كل زوج الملتوية من الأسلاك لإجراء إشارة السليم واستخدام مقص لتقليم أي الأسلاك الزائدة.
ثني كل زوج من الأسلاك لحام يؤدي حول جبل الرأس. عندما تم عازمة جميع أزواج، وتغطي كل من الأسلاك مع الاسمنت الأسنان الطازجة ترك فقط الجزء الأسود من جبل الرأس يتعرض. إطلاق الهيموستات عقد اللوحات الجلدية وتطبيق الكلورهيكسيدين مطهر إلى المنطقة المحيطة زرع لتجنب العدوى.
ثم نقل الحيوان من الجهاز إلى توازن لقياس وزن الحيوان كمرجع للرصد في المستقبل قبل وضع الحيوان في قفص نظيف على وسادة تدفئة دافئة مع الرصد ، هلام الانتعاش ، وعدد قليل من قطع الطعام الرطب. في هذا الشكل، يتم عرض نوبة تلقائية في الماوس بعد 97 يوماً من تكرار إصابة الدماغ الرضية في الوزن المسجلة باستخدام ثلاثة جبل رأس EEG تم تكوينه كما هو موضح في بروتوكول الفيديو هذا. هنا ، يظهر نوبة كهربائية غير متشنجة تلقائية مسجلة في الماوس بعد 65 يومًا من تكرار إصابة الدماغ الرضية.
في هذا الرقم، تم تسجيل نوبة عفوية في الماوس بعد 23 يوما من تكرار انخفاض الوزن إصابات الدماغ الرضية باستخدام جبل رأس واحد EEG. تشير القوة الطيفية لنوبة نموذجية إلى أعلى كثافة لتكون في نطاق 10 إلى 40 هرتز مع ذروة عند 15 هرتز. ويبين هذا البروتوكول الجداول الزمنية لاستهلاء المضبوطات في الحيوانات بعد تكرار انخفاض الوزن إصابات الدماغ الرضية مما يدل على وقوع المضبوطات تتجمع في بعض الحيوانات، ويؤكد على أهمية الحصول على التسجيلات المستمرة بدلا من متقطعة.
وضع السليم من القرص الصلب، وزرع دقيق من الأقطاب المسمار والحام حذر من خيوط الأسلاك كلها حاسمة لنجاح تجربة طويلة الأجل. بعد مراقبة التخطيط الدماغي، يمكن أن تكون طبقات الحيوانات مع إصابة الدماغ التي تطور المضبوطات من تلك التي لا لتحليل لاحق من الاختلافات الخلوية والجزيئية والفسيولوجية. إن تقسيم الحيوانات المصابة بالصرع اللاحق للصدمة من تلك التي تُصاب بإصابة دماغية مؤلمة ولكنها لا تصاب بنوبات هو أمر بالغ الأهمية لتطوير التدخلات والعلامات البيولوجية.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
يصف هذا البروتوكول نموذجًا جديدًا للفئران لمرض الصرع التالي للرضوض الناجم عن إصابة دماغية رضية خفيفة. ويفصل تحريض الإصابة الدماغية الرضحية باستخدام نموذج إسقاط الوزن المعدل ويقدم تعليمات للحصول على البيانات الكهربائية الدماغية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- الإصابة الدماغية الرضحية
- الفيزيولوجيا الكهربائية
الخلفية
- الصرع التالي للرضوض هو نتيجة مهمة للإصابة الدماغية الرضحية.
- غالبًا ما يكون للإصابات الدماغية الرضحية الخفيفة مكون منتشر، مما يعكس علم الأمراض البشرية.
- نماذج البحث ضرورية لتطوير المؤشرات الحيوية والعلاجات.
- يهدف هذا النموذج إلى توضيح آليات ضعف وظيفة الدماغ بعد الإصابة.
هدف الدراسة
- لإنشاء نموذج حيواني موثوق لدراسة الصرع التالي للرضوض.
- لتقليد ظروف الإصابة الدماغية الرضحية البشرية.
- لتسهيل البحث في العلاجات المحتملة والمؤشرات الحيوية.
الطرق المستخدمة
- تحريض الإصابة الدماغية الرضحية الخفيفة باستخدام طريقة إسقاط الوزن.
- وضع قرص من الفولاذ المقاوم للصدأ على رأس الفأر لتحريض الإصابة.
- اكتساب البيانات الكهربائية الدماغية لمراقبة نشاط الدماغ.
- تقييم رد فعل الألم لضمان تحريض الإصابة المناسب.
النتائج الرئيسية
- تحريض ناجح للصرع التالي للرضوض في نموذج الفئران.
- إنشاء بروتوكول للحصول على البيانات في تسجيل النشاط الدماغي الكهربائي.
- أفكار حول آليات ضعف وظيفة الدماغ بعد الإصابة.
- إمكانية البحث المستقبلي في المؤشرات الحيوية واستراتيجيات العلاج.
الخلاصات
- يوفر هذا النموذج أداة قيمة لدراسة الصرع التالي للرضوض.
- يماثل بدرجة عالية ظروف الإصابة الدماغية الرضحية البشرية.
- يمكن أن يؤدي البحث الإضافي إلى تقدم في العلاج وفهم الحالة.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
This model addresses a critical gap in preclinical epilepsy research by enabling study of diffuse traumatic brain injury without focal lesions, mirroring the majority of human TBI cases. It supports target validation and mechanistic de-risking for anti-epileptogenic interventions by providing a reproducible system to study epileptogenesis after mild, repetitive injury. The latency period and spontaneous seizure phenotype allow for longitudinal biomarker screening and therapeutic window assessment in a disease-relevant system.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in diffuse TBI-induced epileptogenesis without confounding focal lesions.
- Operational Value: Provides a disease-relevant system for functional target validation and pathway clarification in acquired epilepsy.
- Predictive Value: Supports predictive confidence by modeling human-like latency and spontaneous seizure onset after mild injury.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates quantifiable electrographic seizure endpoints (10–40 Hz spectral power, peak at 15 Hz) for compound screening.
- Reproducibility: Standardized weight drop parameters (100g from 50cm) and electrode placement enable consistent seizure induction across cohorts.
- Scalability: Continuous video-EEG monitoring supports longitudinal assessment of seizure burden and clustering for therapeutic response evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Mirrors human PTE latency and seizure semiology, supporting biomarker alignment and preclinical validation.
- Mechanistic De-risking: Allows stratification of epileptic vs. non-epileptic TBI animals for mechanistic analysis of impairment and intervention response.
- Risk-Adjusted Advancement: Enables evaluation of disease-modifying effects rather than acute seizure suppression, reducing late-stage biological risk.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for disease-modifying anti-epileptogenic strategies.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of epileptogenic pathways following diffuse, non-lesional TBI.
- Screening: Enables assay development using continuous EEG readouts to quantify seizure incidence, duration, and spectral features.
- Analytics: Provides quantitative dependent variables (seizure onset latency, clustering, power spectra) for comparing genetic, pharmacological, or environmental conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical validation via latency-period monitoring and spontaneous convulsive/non-convulsive seizure phenotypes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for chronic epilepsy modeling across genetic backgrounds and injury paradigms.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in PTE etiology by isolating diffuse injury as a sufficient trigger for epileptogenesis.
- Operational Value: Standardizes surgical and induction procedures (disc placement, burr hole patterning, electrode soldering) for cross-site reproducibility.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by identifying compounds that modify epileptogenesis rather than merely suppress seizures.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on disease-modifying potential in a clinically reflective model.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotactic surgery, EEG electrode implantation, and soldering techniques for reliable signal acquisition.
- Dependent on precise instrumentation: weight drop tube, high-speed drill (0.5mm bit, 5,000–6,000 RPM), and multi-channel EEG acquisition systems.
- Necessitates cross-team standardization of postoperative care protocols (heating pads, recovery gel, monitoring) to minimize variability in seizure latency.
- Adaptation considerations include model scalability to rat systems or alternative injury modalities while preserving diffuse injury characteristics.
- Practical limitations include surgical morbidity risk and the need for months-long monitoring, demanding sustained animal care and data management infrastructure.
