使用撞击器设备建立小鼠创伤性脑损伤模型

摘要

来源：Schwulst, S. J. 等. 用于诱导创伤性脑损伤的可控皮质冲击小鼠模型。J. Vis. Exp. (2019)

本视频演示了在小鼠模型中诱导创伤性脑损伤（TBI）的操作步骤。将一只麻醉后暴露颅骨的小鼠置于操作台，通过颅骨开窗，使用撞击装置诱导可控的皮层损伤。该损伤可破坏脑组织，导致认知功能障碍和运动协调能力受损。

方案

所有涉及动物模型的操作均已通过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会的审核。

1. 诱导麻醉

1. 通过腹腔注射氯胺酮（125 mg/kg）和赛拉嗪（10 mg/kg）对小鼠进行麻醉。

2. 每15分钟监测一次生命体征

1. 监测体温、呼吸频率和皮肤颜色。小鼠触摸时应感觉温暖，皮肤应呈粉红色且血流灌注良好，呼吸频率应为每分钟50–70次。

3. 术前准备

1. 在诱导损伤前一天称量所有小鼠的体重。
2. 为每个实验动物通过高压灭菌法消毒一套手术器械。使用前对撞击装置进行灭菌。 
3. 准备一个恢复笼，将一个干净的笼子放置在设定为“低档”的电热垫上，并确保小鼠在恢复活动能力后可自由远离热源。
4. 在无菌超净工作台内设置手术区域。
   1. 放置立体定位手术架。
   2. 将撞击装置固定在立体定位架上。
   3. 根据所需的生物力学参数设定冲击速度和停留时间。
      注意：本方案中描述的重度脑损伤采用直径为 3 mm 的冲击头，通过直径为 5 mm 的颅骨开窗，设定速度为 2.5 m/s，停留时间为 0.1 s。可通过多种不同的生物力学参数组合来诱导出创伤性脑损伤（TBI）的完整谱系。
5. 穿戴新的个人防护装备和无菌手套。
6. 使用电动剪毛器剃除手术部位的毛发。
7. 在小鼠眼部涂抹保护性眼膏，以防止角膜损伤和干燥。
8. 将小鼠放入手术区域。
9. 用含碘外科擦洗剂与酒精交替消毒皮肤三次。

4. 控制性皮质冲击的应用

1. 用手术刀在颅顶正中切开皮肤1 cm，暴露颅骨。
2. 将小鼠置于立体定位仪中，通过将双侧颞骨固定在微型耳杆之间，并将门齿锁入门齿夹，从而在小鼠头部形成稳定的三点固定。
3. 使用止血钳或锁紧式镊子将头皮从手术区域拉开，确保在去骨瓣过程中头皮不会接触钻头。
4. 在暴露的颅骨上辨认矢状缝和冠状缝。
   注意：本方案将去骨瓣中心定位在矢状缝左侧2 mm、冠状缝前方2 mm处。
5. 使用配备环钻钻头的钻机进行去骨瓣操作。
   1. 进行去骨瓣时，首先将钻机调至最高速度，然后将环钻钻头垂直作用于颅骨预定位置。
   2. 钻头接触颅骨后施加轻柔且均匀的压力。当钻头穿透颅骨时会感到轻微的“突破感”。注意不要穿透下方的硬脑膜。
      注意：本方案使用直径为5 mm的环钻钻头进行去骨瓣。
6. 使用镊子和细规格皮下注射针头移除骨瓣，充分暴露下方的硬脑膜。
7. 将撞击头旋转进入手术区域，并缓慢下降直至接触暴露的硬脑膜。一旦接触，仪器的接触传感器会发出可听见的提示音，提示术者已实现接触。此位置即为设定变形深度的零点。
   注意：本方案使用直径为3 mm的撞击头以造成重度损伤。也可使用小至1 mm的撞击头以实现更局限的损伤。
8. 将撞击头回撤，并通过调节立体定位仪上的撞击装置位置，设定所需的撞击深度。
   注意：在本方案中，通过将变形深度设为2 mm来模拟重度损伤。
9. 启动驱动装置上的撞击功能，实施损伤。
10. 将撞击装置旋离手术区域，并将动物从立体定位仪中取出。

5. 手术部位关闭

1. 使用无菌棉签直接按压颅骨和受损皮质表面以控制出血。
2. 使用无菌棉签将颅骨擦干。
3. 使用市售外科粘合剂或单丝缝线缝合颅骨切除部位的头皮。
   注意： 本方案中使用兽用外科粘合剂闭合头皮。骨瓣不复位，予以丢弃。

6. 术后护理与监测

1. 给予术后镇痛药物（例如，皮下注射缓释丁丙诺啡 0.1–0.5 mg/kg，可提供长达 72 小时的持续镇痛效果）。
2. 将动物置于清洁且预热的笼子中，保持侧卧位以利于恢复。
3. 观察动物直至其清醒并能够自主活动，然后将每只小鼠放回其原有饲养笼中。
4. 确保自由获取食物和水。通常在损伤后一至两小时内恢复正常的食物和水摄入。
5. 在整个实验期间每三天测量一次体重。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
AnaSed 注射用赛拉嗪无菌溶液	LLOYD, Inc.	5939911020
Buprenorphine SR Lab 0.5mg/mL	Zoopharm-Wildlife Pharmaceuticals USA	BSRLAB0.5-182012
高速旋转微型电机套装	Foredom Electric Company	K.1070
Imapact one 立体定位仪 CCI 型	Leica Biosystems Nussloch GmbH	39463920
Ketathesia 氯胺酮注射液 USP	Henry Schein, Inc	56344
小鼠专用立体定位仪底座	Leica Biosystems Nussloch GmbH	39462980
微型钻头用环钻	Fine Science Tools, Inc	18004-50