Low-Intensity Blast Wave Model for Preclinical Assessment of Closed-Head Mild Traumatic Brain Injury bei Nagetieren

Aric  F. Logsdon; Brandon  P. Lucke-Wold; Ryan  C. Turner; Sean  M. Collins; Evan  L. Reeder; Jason  D. Huber; Charles  L. Rosen; Matthew  J. Robson; Florian Plattner

doi:10.3791/61244

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Methodenartikel

Low-Intensity Blast Wave Model for Preclinical Assessment of Closed-Head Mild Traumatic Brain Injury bei Nagetieren

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DOI:

10.3791/61244

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6. November 2020

Aric F. Logsdon^*¹^,² , Brandon P. Lucke-Wold^*³ , Ryan C. Turner^*⁴ , Sean M. Collins⁵ , Evan L. Reeder⁵ , Jason D. Huber⁴ , Charles L. Rosen⁶ , Matthew J. Robson^*⁵ , Florian Plattner^*⁷

¹Geriatrics Research Education and Clinical Center, Veterans Affairs, ²Division of Gerontology and Geriatric Medicine, University of Washington, ³Department of Neurosurgery, University of Florida, ⁴Department of Neurosurgery, West Virginia University, ⁵Division of Pharmaceutical Sciences, University of Cincinnati, ⁶Central Illinois Neuro Health Sciences, Bloomington, IL, ⁷Neuro-research, Dallas, TX

^* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir stellen hier ein Protokoll eines Blastwellenmodells für Nagetiere vor, um neurobiologische und pathophysiologische Wirkungen von leichten bis mittelschweren traumatischen Hirnverletzungen zu untersuchen. Wir haben ein gasbetriebenes Tisch-Setup etabliert, das mit Drucksensoren ausgestattet ist, die eine zuverlässige und reproduzierbare Erzeugung von blastinduzierten leichten bis mittelschweren traumatischen Hirnverletzungen ermöglichen.

Zusammenfassung

Schädel-Hirn-Trauma (TBI) ist ein großes Problem der öffentlichen Gesundheit. Mildes TBI ist die häufigste Form von Neurotrauma und macht eine große Anzahl von Arztbesuchen in den Vereinigten Staaten aus. Es gibt derzeit keine von der FDA zugelassenen Behandlungen für TBI. Die erhöhte Inzidenz von militärischen, explosionsinduzierten TBI unterstreicht die dringende Notwendigkeit wirksamer TBI-Behandlungen zusätzlich. Daher werden neue präklinische TBI-Tiermodelle, die Aspekte des blastenbedingten SHT beim Menschen rekapitulieren, die Forschungsanstrengungen zu den neurobiologischen und pathophysiologischen Prozessen, die leichten bis mittelschweren SHT zugrunde liegen, sowie die Entwicklung neuartiger therapeutischer Strategien für TBI erheblich voranbringen.

Hier stellen wir ein zuverlässiges, reproduzierbares Modell zur Untersuchung der molekularen, zellulären und Verhaltenseffekte von leichten bis mittelschweren blasteninduzierten TBI vor. Wir beschreiben ein Schritt-für-Schritt-Protokoll für explosionsinduzierte leichte TBI mit geschlossenem Kopf bei Nagetieren unter Verwendung eines Tischaufbaus, der aus einem gasbetriebenen Schockrohr besteht, das mit piezoelektrischen Drucksensoren ausgestattet ist, um konsistente Testbedingungen zu gewährleisten. Die Vorteile des Setups, das wir etabliert haben, sind die relativ niedrigen Kosten, die einfache Installation, die Benutzerfreundlichkeit und die hohe Durchsatzkapazität. Weitere Vorteile dieses nicht-invasiven TBI-Modells sind die Skalierbarkeit des Blast-Peak-Überdrucks und die Generierung kontrollierter reproduzierbarer Ergebnisse. Die Reproduzierbarkeit und Relevanz dieses TBI-Modells wurde in einer Reihe von nachgelagerten Anwendungen bewertet, einschließlich neurobiologischer, neuropathologischer, neurophysiologischer und Verhaltensanalysen, die die Verwendung dieses Modells zur Charakterisierung von Prozessen unterstützen, die der Ätiologie von leichten bis mittelschweren TBI zugrunde liegen.

Einleitung

Schädel-Hirn-Trauma (TBI) macht allein in den Vereinigten Staaten jedes Jahr mehr als zwei Millionen Krankenhausbesuche aus. Leichte SHT-Werte, die häufig auf Autounfälle, Sportereignisse oder Stürze zurückzuführen sind, machen etwa 80 % aller ^{TBI-Fälle aus1.} Mildes SHT gilt als die "stille Krankheit", da Patienten in den Tagen und Monaten nach der ersten Beleidigung oft keine offensichtlichen Symptome haben, aber später im Leben ernsthafte TBI-bedingte Komplikationen entwickeln ^können2. Darüber hinaus ist blasteninduziertes mildes TBI unter Militärangehörigen weit verbreitet und wurde mit chronischer ZNS-Dysfunktion in ....