Induzieren posttraumatische Epilepsie in einem Mausmodell von sich wiederholenden diffusen traumatischen Hirnverletzungen

Summary

Dieses systematische Protokoll beschreibt ein neues Tiermodell der posttraumatischen Epilepsie nach wiederholten leichten Schädel-Hirn-Verletzungen. Der erste Teil beschreibt die Schritte zur traumatischen Hirnverletzungsinduktion mit einem modifizierten Gewichtsabnahmemodell. Der zweite Teil enthält Anweisungen zum chirurgischen Ansatz für ein- und mehrkanalige elektroenzephalographische Datenerfassungssysteme.

Abstract

Traumatische Hirnverletzungen (TBI) sind eine der Hauptursachen für erworbene Epilepsie. TBI kann zu einer fokalen oder diffusen Hirnverletzung führen. Fokale Verletzungen sind das Ergebnis direkter mechanischer Kräfte, die manchmal durch den Schädel eindringen und eine direkte Läsion im Hirngewebe verursachen. Diese sind während der Bildgebung des Gehirns als Bereiche mit Kontusion, Zerrung und Blutungen sichtbar. Fokale Läsionen induzieren neuronale Todesfälle und gliale Narbenbildung und sind bei 20% bis 25% aller Menschen, die ein TBI ereignen, vorhanden. In den meisten TBI-Fällen wird die Verletzung jedoch durch Beschleunigungsverzögerungskräfte und anschließende Gewebescherungen verursacht, was zu nicht fokalen, diffusen Schäden führt. Eine Subpopulation von TBI-Patienten entwickelt nach einer Latenzzeit von Monaten oder Jahren weiterhin eine posttraumatische Epilepsie (PTE). Derzeit ist es unmöglich vorherzusagen, welche Patienten PTE entwickeln werden, und Anfälle bei PTE-Patienten sind eine Herausforderung zu kontrollieren, was weitere Forschung erfordert. Bis vor kurzem beschränkte sich das Feld auf nur zwei Tier-/Nagetiermodelle mit validierten spontanen posttraumatischen Anfällen, die beide mit großen fokalen Läsionen mit massivem Gewebeverlust im Kortex und manchmal subkortikalen Strukturen aufwiesen. Im Gegensatz zu diesen Ansätzen wurde festgestellt, dass diffuses TBI, das mit einem modifizierten Gewichtsabfallmodell induziert wird, ausreicht, um die Entwicklung spontaner krampfhatiger und nicht krampfhaniger Anfälle zu initiieren, selbst wenn es keine fokalen Läsionen oder Gewebeverlust gibt. Ähnlich wie bei menschlichen Patienten mit erworbener posttraumatischer Epilepsie bietet dieses Modell eine Latenzzeit nach einer Verletzung vor dem Anfall. In diesem Protokoll wird der Gemeinschaft ein neues Modell der posttraumatischen Epilepsie zur Verfügung gestellt, in dem detailliert beschrieben wird, wie diffuses nicht-lesionales TBI induziert werden kann, gefolgt von einer kontinuierlichen Video-Elektroenzephalografischen Tierüberwachung über mehrere Monate hinweg. Dieses Protokoll wird die Handhabung von Tieren, das Gewichtfallverfahren, die Elektrodenplatzierung für zwei Erfassungssysteme und die häufigen Herausforderungen in jedem der Schritte der Operation, der postoperativen Überwachung und der Datenerfassung beschreiben.

Introduction

Jedes Jahr sind weltweit schätzungsweise 60 Millionen Menschen von TBI betroffen. Betroffene Personen haben ein höheres Risiko, epilepsie zu entwickeln, die sich Jahre nach der anfänglichen Verletzung manifestieren kann. Obwohl schwere TBIs mit einem höheren Risiko für Epilepsie verbunden sind, erhöht selbstmildes TBI die Wahrscheinlichkeit, epilepsie nanzuentwickeln 1^,2,3,4. Alle TBIs können als fokal, diffus oder als Kombination aus beidem klassifiziert werden. Diffuse Hirnverletzungen, die in vielen, wenn nicht allen TBIs vorhanden sind, ....

Protocol

Alle in diesem Protokoll beschriebenen tierischen Verfahren wurden in Übereinstimmung mit dem Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) von Virginia Tech und in Übereinstimmung mit dem "Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren" der National Institutes of Health durchgeführt. .

1. Tierhandhabungsprotokoll

HINWEIS: Dieses Protokoll soll Tiere, die von einem Verkäufer nach der Ankunft bestellt wurden, in die Anlage eingewöhnen und sie so konditionieren, dass sie vom Experimentator behandelt werden. Dies verbessert das Wohlbefinden der Tiere, indem Stress und Angst reduziert werden, und vereinf....

Results

Das hier skizzierte Protokoll beschreibt das Verfahren zur isolierten Induktion einer diffusen Verletzung (z. B. in Ermangelung einer fokalen Läsion) mit einem Mausmodell des sich wiederholenden diffusen TBI (Abbildung 1). Abbildung 1A zeigt die Gewichtsabnahmevorrichtung und ihre Komponenten ( Abbildung1A, a1-a5), die für die Induktion von TBI in diesem Modell verwendet wird, und entscheidende Schr.......

Discussion

Im Gegensatz zu CCI- und FPI-Modellen, die entweder fokale oder eine Kombination von fokalen und diffusen Verletzungen induzieren, ermöglicht das in diesem Protokoll beschriebene Modell des repetitiven diffusen TBI die Induktion diffuser Verletzungen ohne fokale Hirnverletzungen und erfordert keine Kopfhaut- oder Schädelöffnungen und die damit verbundene Entzündung. Ein zusätzlicher Vorteil des Fehlens von Kraniektomie in diesem Modell ist, dass es nicht nur erlaubt, die Elektroden für chronische kontinuierliche EEG-Aufn.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
0,10" Schraube	Pinnacle Technology Inc., KS, USA	8209	0,10 Zoll lange
Edelstahlschraube 0,10	Pinnacle Technology Inc., KS, USA	8403	0,10 Zoll lang mit vorgelöteter Drahtleitung
0,12" Schraube	Pinnacle Technology Inc., KS, USA	8212	0,12 Zoll lange
	Invitro1 (Tochtergesellschaft von Plastics One), VA, USA	MS333/8-A/SPC	3 einzeln teflonisolierte Platin-Iridiumdrahtelektroden (verdrillt oder unverdrillt, 0,005 Zoll Durchmesser), die sich unter dem Gewindesockel aus Kunststoff erstrecken
2EEG/1EMG-Kopfhalterung	Pinnacle Technology Inc., KS, USA	8201	2EEG/1EMG-Kanäle
3% Wasserstoffperoxid			Apotheke
3EEG-Kopfhalterung	Pinnacle Technology Inc., KS, USA	8235-SM-C	kundenspezifischer 6-Pin-Anschluss für 3EEG-Kanäle
Buprenorphin	Par Pharmaceuticals, Cos. Inc., Spring Valley, NY, USA	060969
Buprenorphin	Par Pharmaceuticals, Cos. Inc., Spring Valley, NY, USA	060969
C57BL/6 Mäuse	Harlan/Envigo Laboratories Inc		männlich, 12-16 Wochen alt
C57BL/6 Mäuse	The Jackson Laboratory		altes
Carprofen	Zoetis Services LLC, Parsippany, NJ, USA	026357	HINWEIS: Dieses Medikament wird während der Gewichtsabnahme nur hinzugefügt, wenn die stereotaktische Elektrodenimplantation am selben Tag durchgeführt wird
Chlorhexidin Antiseptikum			Apotheke
Zahnzement und Lösungsmittel Kit	Stoelting Co., USA	51459
Bohrer	Foredom	HP4-917
Bohrer	Meisinger USA, LLC, USA	HM1-005-HP	0,5 mm, Rund, 1/4, Stahl
Trockensterilisator	Cellpoint Scientific, USA		Germinator 500
EEG System 1	Biopac Systems, CA, USA
EEG System 2	Pinnacle Technology Inc., KS, USA
Ethanol ≥ 70%	VWR, USA	71001-652	KOPTEC USP, Biotechnologie Grade (140 Proof)
Augensalbe	Pro Labs Ltd, USA		Puralube Vet Salbe Steriles Augengleitmittel erhältlich in allgemeinen Online-Shops und Apotheken
Fluriso Flüssigkeit für Inhalationsanästhesie	MWI Veterinary Supply Co., USA	502017
Haarentfernungsprodukt	Kirche & Dwight Co., Inc., USA		Nair Creme
Isofluran	MWI Veterinary Supply Co., USA	502017
Povidon-Jod chirurgische Lösung	Purdue Products, USA	004677	Betadine
Rimadyl/Carprofen	Zoetis Services LLC, Parsippany, NJ, USA	026357
Löten			Harware Store
Lötkolben	Weller, USA	WP35	ST7 Spitze, 0,8 mm
Edelstahlscheibe			Sonderanfertigung
Sterile Wattestäbchen
Sterile Mullbinden	Fisher Scientific, USA	22362178
Sterile polygefütterte saugfähige Handtücher	Cardinal Health, USA	3520
Gewebekleber	3M Tierpflegeprodukte, USA	1469SB