Ein skalierbares Modell zur Untersuchung der Auswirkungen von Stumpfkraftverletzungen bei erwachsenen Zebrafischen

James Hentig; Kaylee Cloghessy; Chloe Dunseath; David  R. Hyde

doi:10.3791/62709

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Methodenartikel

Ein skalierbares Modell zur Untersuchung der Auswirkungen von Stumpfkraftverletzungen bei erwachsenen Zebrafischen

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DOI:

10.3791/62709

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31. Mai 2021

James Hentig¹^,²^,³ , Kaylee Cloghessy¹^,²^,³ , Chloe Dunseath²^,³ , David R. Hyde¹^,²^,³

¹Department of Biological Sciences, University of Notre Dame, ²Center for Zebrafish Research, University of Notre Dame, ³Center for Stem Cells and Regenerative Medicine, University of Notre Dame

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir modifizierten das Marmarou-Gewichtsabfallmodell für erwachsene Zebrafische, um eine Breite von Pathologien nach stumpfer traumatischer Hirnverletzung (TBI) und die Mechanismen, die der nachfolgenden neuronalen Regeneration zugrunde liegen, zu untersuchen. Dieses stumpfe TBI-Modell ist skalierbar, induziert ein leichtes, mittelschweres oder schweres SHT und rekapituliert die bei menschlichen TBI beobachtete Verletzungsheterogenität.

Zusammenfassung

Stumpfe Schädel-Hirn-Traumata (TBI) sind die häufigste Form des Kopftraumas, das sich über einen dicken Schweregrad erstreckt und zu komplexen und heterogenen Nebenwirkungen führt. Während es keinen Mechanismus gibt, um die verlorenen Neuronen nach einem TBI beim Menschen zu ersetzen oder zu regenerieren, besitzen Zebrafische die Fähigkeit, Neuronen in ihrem ganzen Körper, einschließlich des Gehirns, zu regenerieren. Um die Breite der Pathologien zu untersuchen, die bei Zebrafischen nach einem stumpfen TBI gezeigt werden, und um die Mechanismen zu untersuchen, die der nachfolgenden neuronalen regenerativen Reaktion zugrunde liegen, modifizierten wir den häufig verwendeten Nagetier-Marmarou-Gewichtsabfall für die Verwendung bei erwachsenen Zebrafischen. Unser einfaches Stumpfkraft-TBI-Modell ist skalierbar, induziert einen leichten, mittelschweren oder schweren TBI und rekapituliert viele der Phänotypen, die nach menschlichen TBI beobachtet wurden, wie Kontakt- und posttraumatische Anfälle, Ödeme, subdurale und intrazerebrale Hämatome und kognitive Beeinträchtigungen, die jeweils in Abhängigkeit von der Schwere der Verletzung auftreten. TBI-Folgeerscheinungen, die innerhalb von Minuten nach der Verletzung auftreten, klingen ab und kehren innerhalb von 7 Tagen nach der Verletzung auf nahezu unbeschädigte Kontrollniveaus zurück. Der regenerative Prozess beginnt bereits 48 Stunden nach der Verletzung (hpi), wobei die maximale Zellproliferation von 60 hpi beobachtet wird. So erzeugt unser Zebrafisch-Stumpfkraft-TBI-Modell charakteristische primäre und sekundäre Verletzungs-TBI-Pathologien, die dem menschlichen SHT ähneln, was die Untersuchung des Krankheitsbeginns und -fortschreitens sowie der Mechanismen der neuronalen Regeneration ermöglicht, die für Zebrafische einzigartig sind.

Einleitung

Traumatische Hirnverletzungen (TBIs) sind eine globale Gesundheitskrise und eine der Hauptursachen für Tod und Behinderung. In den Vereinigten Staaten erleben etwa 2,9 Millionen Menschen jedes Jahr einen TBI, und zwischen 2006 und 2014 stieg die Mortalität aufgrund von TBI oder TBI-Folgeerkrankungen um über 50%¹. TBIs unterscheiden sich jedoch in ihrer Ätiologie, Pathologie und klinischen Präsentation, was zum großen Teil auf den Mechanismus der Verletzung (MOI) zurückzuführen ist, der auch die Behandlungsstrategien und die prognostizierte Prognose ^beeinflusst2. Obwohl TBIs aus verschiedenen MOI resultieren können, sind ....