在小鼠模型中诱导闭合性轻度创伤性脑损伤

摘要

来源：Logsdon, A. F., 等。用于啮齿类动物闭合性轻度创伤性脑损伤临床前评估的低强度冲击波模型。J. Vis. Exp. （2020）

本视频展示了利用加压气体冲击管装置在小鼠模型中诱导闭合性轻度创伤性脑损伤的方法。产生的压力波使聚酯膜破裂，向小鼠头部传递冲击波，导致脑组织在颅骨内快速移动，从而引发轻度创伤性脑损伤。

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. 实验装置的准备及在啮齿类动物中诱导轻度创伤性脑损伤（TBI）

注意：在开始创伤性脑损伤（TBI）实验前30分钟至1小时，将啮齿类动物转移至饲养区域以适应环境。选择一个受实验操作噪音影响较小的区域作为饲养区。

1. 准备实验所需的所有材料，并检查装置是否正确安装（例如，根据研究目的调整参数）（约5 – 10分钟）。
   注意：可通过选择聚酯膜的厚度来调节损伤严重程度。根据我们的研究，小鼠轻度至中度创伤性脑损伤（TBI）通常使用25.4至102 μm厚度的膜。此前我们曾使用76.2至127 μm厚度的膜在大鼠中诱导轻度至中度TBI。
   1. 小心裁剪聚酯膜，将其插入驱动段与被驱动段之间，并通过拧紧连接螺栓固定。
   2. 使用快速接头将气罐连接至冲击管。确保膜被紧密固定在驱动段与被驱动段之间。
   3. 在冲击管出口处以120°间隔放置三个压力传感器，用于监测TBI诱导过程中的冲击波特性。
   4. 使用已安装的千分尺确保每个受试动物与冲击管末端的距离正确。在研究过程中保持啮齿类动物头部位置（即，位置、距离）恒定，以便进行一致的损伤评估。
      注意：通过选择冲击波作用于头部的方向，可诱导不同类型的损伤。本文所述用于诱导轻度至中度TBI的操作中，将动物身体垂直于冲击管放置，使冲击波作用于头部侧面。在此设置下，头部可自由移动，因而同时暴露于冲击波和快速旋转力，从而产生对冲性损伤（coup和contrecoup效应）。
   5. 通过软件的图形用户界面（GUI）启动压力传感器的记录。

2. 实验动物的麻醉与装置中的体位固定

1. 将啮齿类动物从饲养室转移，并使用含4%异氟烷的氧气诱导麻醉，随后以含2%异氟烷的氧气维持麻醉，以减轻动物的痛苦与不适。
   注意：在继续操作前，需确认动物对脚趾或尾部夹捏无反应。确保所有实验动物（包括假手术对照组）的麻醉诱导条件保持一致。本实验所需的麻醉水平较低且持续时间较短。
2. 将完全麻醉的啮齿类动物置于带有缓冲材料的聚氯乙烯（PVC）管屏蔽装置中，以保护其外周器官免受冲击波影响。
   注意：对照组动物需接受麻醉并放置在装置附近，但不直接暴露于冲击波下。需确保对照组动物暴露于激波管产生的噪音环境中。
3. 将啮齿类动物的头部置于头部定位区域，并从下方提供支撑，可使用屏蔽装置内置的支撑结构或纱布垫。根据每只啮齿类动物的解剖结构确定头部对齐方式，使枕骨髁与防护屏蔽边缘对齐。
   注意：应避免将压力波直接对准脑干，以降低死亡率。在创伤性脑损伤（TBI）的啮齿类动物模型中，脑干呼吸中枢及颈段脊髓的损伤已被证实可导致呼吸异常甚至死亡。

3. 啮齿类动物暴露于冲击波

1. 迅速打开压缩气体罐的主阀，产生压力脉冲，使膜片破裂，并引发响亮的爆炸声，以确认压力波的产生。实验结束后取出膜片时，可观察到其已发生明显破裂。
   注意：可使用高速摄像机记录啮齿类动物在旋转加速度作用下产生的冲击伤和对冲伤效应，用于后续分析。
2. 听到爆炸声后立即关闭气流。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
3/8 英寸 SAE 高压液压软管	Eaton Aeroquip	R2-6-6-36M	可从 Grainger 购买
3/8 英寸快速接头母插头	Karcher	KAR 86410440
3/8 英寸快速接头公插头	Karcher	KAR 86410440
ANY-maze 视频追踪软件	Stoelting Co.	ANY-maze software
透明聚酯薄膜膜	https://www.eplastics.com/	POLYCLR0.003	http://www.eplastics.com/Plastic/Clear_Polyester_Film/POLYCLR0-003；透明聚酯薄膜膜有多种厚度可选，均由上述供应商提供。
复合滑动平台（X2）	Grizzly Industrial	G5757
死手式气体控制球阀	Coneraco Inc.	71-502-01	"Apollo"，可从 Grainger 购买
驱动段与从动段（小鼠用）	自主设计/生产	n/a	更多信息请与作者联系
耳罩	3M	37274	可从 Grainger 购买
气体调节器 - Hi-Flow 3500-600-580	Harris	3003539
氦气	AirGas	HE 300	气瓶有多种规格可选
吸入式麻醉系统	VetEquip	901806
输入模块	National Instruments	NI 9223
异氟烷	Baxter	NDC 10019-360-40	由兽医订购
实验室计时器/秒表	Fisher Scientific	50-550-352
Labview 版本 12.0	National Instruments		数据采集软件
磁性表座千分表	Grizzly Industrial	G9849
MATLAB	MathWorks		用于压力记录分析的软件
氧气调节器	Medline	HCS8725M
用于数据处理的计算机	Dell
聚氯乙烯管 - 25.4 mm	FORMUFIT	P001FGP-WH-40x3
压力传感器	PCB Piezotronics	102A05
接收器 USB 机箱	National Instruments	DAQ-9171
传感器信号调理器	PCB Piezotronics	482C 系列
不锈钢 NSF 认证安装台	Gridmann	GR06-WT2448
T 型手柄内六角扳手 - 3/16 英寸	S&K	73310