用于研究创伤性脑损伤中出血与炎症的刺伤小鼠模型
2025年2月21日
简化的创伤性脑损伤（TBI）模型促进了治疗策略的开发。本方案概述了使用针头在小鼠大脑皮层制造刺伤损伤的方法，可用于分析出血和炎症反应。这种刺伤型TBI小鼠模型的优势在于无需特殊设备即可实施。
我们致力于开发一种能够止血并抑制TVI中炎症反应的方法，因此建立了一种仅使用针头即可简便制备TVI组织损伤模型的方案。我们的穿刺伤TVI模型具有优势，因其可促进出血和灰质激活。与其它技术相比，本方案具有三个主要优点。
无需特定的仪器或工具。该操作简单快速，且伤口极小，不会影响小鼠的行为，因此任何人都可以以高重复性完成此操作。我们实验室将重点研究在创伤性脑损伤修复过程中神经元、灰质细胞、胶质细胞与寄生虫之间的相互作用。
通讯在修复过程中起着关键作用，但目前尚未被完全理解。我们的方案对于分析通讯非常有用。
首先，将麻醉后的小鼠腹侧朝下放置在纸巾上。通过脚趾夹捏试验确认小鼠已处于深度麻醉状态。使用聚维酮碘和70%乙醇交替擦拭手术部位，每种溶液各擦拭三次，进行消毒。
现在，用钝头镊夹住枕部皮肤，做一个1至1.5毫米宽的切口，暴露枕骨，注意不要损伤颅骨或任何器官。然后轻柔缓慢地打开切口，透过颅骨观察大脑皮层与小脑之间的边界。进行小鼠开颅手术时，用针头在枕骨的右侧半球钻一个小孔。
轻轻旋转针头以形成刺伤穿刺的插入点，注意避免损伤脑实质。进行刺伤时，从插入点插入合适的针头，沿头尾轴方向刺入大脑皮层。最后，使用3-0尼龙缝线和半圆形针缝合皮肤切口。
通过显微镜确认了手术后的伤口情况。IgG 外渗在损伤后一天达到峰值，随后逐渐恢复，在损伤后第三天、第五天和第七天染色强度降低。伊文思蓝染料在损伤后立即渗漏至脑实质，其浓度在损伤后一小时达到峰值。
染料浓度在损伤后一天和三天逐渐降低。IBA1阳性小胶质细胞和GFAP阳性星形胶质细胞的峰值积累分别出现在损伤后五天和三天，到七天时其数量减少。炎症细胞因子，包括肿瘤坏死因子α、白细胞介素6和白细胞介素1β，在损伤后一天达到mRNA表达峰值，而转化生长因子β1在损伤后三天达到表达峰值。
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概述
本研究介绍了一种建立创伤性脑损伤（TBI）小鼠刺伤模型的实验方案，旨在促进对出血和炎症反应的研究。通过采用简单的针刺技术，该模型可在最小化行为学影响的同时，有效分析小鼠大脑皮层的病理变化。该方法设计简便易行，具有高度可重复性，便于科研人员使用。
关键研究要素
科学领域
- 神经科学
- 创伤性脑损伤
- 炎症研究
背景
- 创伤性脑损伤（TBI）会导致与出血和炎症相关的重大临床挑战。
- 理解神经元、胶质细胞及其他脑细胞之间的相互作用，对于修复机制至关重要。
- 现有模型通常需要专用工具，限制了其在更广泛研究应用中的可及性。
研究目的
- 建立一种简单且有效的创伤性脑损伤（TBI）刺伤模型。
- 分析急性炎症反应及出血机制。
- 促进对TBI恢复过程中神经元通讯的深入理解。
使用的方法
- 该方案涉及使用一只腹侧朝上的麻醉小鼠。
- 在头皮上做一个小切口以暴露枕骨，随后用针头在大脑皮层制造穿刺损伤。
- 该技术旨在尽量减少对小鼠组织的损伤及其行为学影响。
- 损伤后的分析包括显微镜检查以确认损伤并观察分子变化。
- 关键时间点包括：损伤后第一天出现IgG外渗和炎症细胞因子表达的峰值，以及数天后小胶质细胞和星形胶质细胞的反应。
主要结果
- IgG 外渗在损伤后一天达到峰值，而伊文思蓝染料泄漏立即发生，并在一小时时达到峰值。
- 小胶质细胞和星形胶质细胞的活化分别在损伤后五天和三天达到峰值，表明存在强烈的炎症反应。
- 炎症性细胞因子在损伤后一至三天内表现出 mRNA 表达峰值，标志着损伤应答的关键时间点。
结论
- 本研究展示了一种实用且易于实施的方法，用于诱导和研究创伤性脑损伤（TBI）及其炎症反应。
- 该方法为修复过程中神经元与胶质细胞之间的通讯机制提供了深入见解。
- 该模型对进一步开展TBI相关研究及潜在治疗干预措施具有重要意义。
常见问题
行业重要性概述
用于创伤性脑损伤（TBI）的刺伤小鼠模型为研究与神经创伤药物发现相关的出血和炎症机制提供了一个可重复、可扩展的平台。该模型能够实现精确且局部化的损伤，同时避免混杂的行为学效应，因而适用于抗炎和止血类治疗候选药物的早期靶点验证和机制性风险评估。由于其操作简便且可产生定量结果，该模型成为药物研发组合筛选和临床前管线推进的重要工具。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可在可控性脑损伤后，对急性出血和炎症通路进行深入研究。
- 支持对胶质细胞活化及细胞因子信号通路相关靶点的功能验证。
- 通过分离原发性和继发性损伤反应，促进作用机制的去风险化分析。
- 为推进抗炎和凝血候选药物的开发提供可预测的信心支持。
筛选与检测方法开发
- 提供标准化、可重复的损伤模型，用于化合物筛选。
- 生成定量读出结果，如IgG外渗、染料泄漏和细胞因子表达。
- 可评估化合物在调节胶质细胞和炎症反应中的有效性。
- 支持检测的可扩展性及跨研究间的可比性。
转化与临床前研究
- 与创伤性脑损伤（TBI）相关的疾病机制一致，包括出血和神经炎症。
- 支持从发现到治疗假设的临床前验证的连续性研究。
- 基于定量生物标志物输出，实现风险调整后的推进决策。
- 支持对小胶质细胞和星形胶质细胞活化等转化生物标志物的评估。
流程与工作流整合
该模型通过在与疾病相关的背景下实现假设验证、靶点确证和化合物筛选，融入了从发现到临床前研究的连续过程。
- 发现生物学：支持对出血和炎症机制进行假设驱动的深入研究。
- 筛选：提供可重复、定量的结果，用于化合物评估。
- 分析：可检测细胞因子 mRNA、胶质细胞活化及血管渗漏，实现比较分析。
- 转化研究：在创伤性脑损伤模型中，连接早期发现与临床前生物标志物验证。
- 企业级复用：提供可扩展且易于访问的平台，可在神经炎症和神经创伤研究项目中反复使用。
运营与企业影响
- 科学价值：提高创伤性脑损伤研究的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：实现高重复性、标准化操作，并对设备需求极低。
- 战略价值：优化神经治疗研发管线中的决策流程，提升资本使用效率。
- 组合影响：支持基于风险调整的抗炎和止血候选药物的优先排序与推进。
实施注意事项
- 需要具备啮齿类动物外科手术技术和神经解剖学方面的专业知识。
- 所需仪器最少，标准实验室工具即可满足。
- 由于方案简单且可重复，有利于跨团队的标准化操作。
- 可适用于多种针对出血或炎症的化合物研究。
- 局部损伤模型可能限制其向弥散性创伤性脑损伤形式的外推。
