Controlled Cortical Impact-Modell für traumatische Hirnverletzung
5. August 2014
Traumatische Hirnverletzungen (TBIs) sind nach wie vor ein ernstes Gesundheitsproblem. Mit Hilfe des Modells der kontrollierten kortikalen Aufprallchirurgie können die Auswirkungen des SHT und mögliche Behandlungsmethoden erforscht werden.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, traumatische Hirnverletzungen mit Hilfe des kontrollierten kortikalen Aufprallmodells zu erzeugen. Dies wird erreicht, indem zunächst eine Maus anästhesiert und für die Operation vorbereitet wird. Der zweite Schritt des Eingriffs ist die Durchführung einer C-Kraniektomie.
Der dritte Schritt besteht darin, das Schlagsystem mit den gewünschten Parametern einzurichten. Der letzte Schritt besteht darin, das exponierte Gehirn zu beeinflussen. Letztendlich können die Ergebnisse die kortikale Verletzungshöhle durch Bildgebung des präparierten Gehirns und Immunhistochemie zeigen.
Im Allgemeinen werden Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, da sie Schwierigkeiten haben, konsistente Hirnverletzungen zu erzeugen. Das Verfahren wird von Dr. Shang Gao, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter in unserem Labor, vorgeführt. Nach der Betäubung rasiert sich eine Maus den Kopf zwischen den Ohren und reinigt die freiliegende Haut mit abwechselnden Peelings von 10 % Jod und 70 % Ethanol.
Achten Sie als Nächstes darauf, die Augen zu befeuchten, damit sie nicht austrocknen. Fixieren Sie dann die Maus im stereotaktischen Rahmen, indem Sie die Ohrstangen und die Bissplatte verwenden. Der Kopf sollte sehr stabil sein.
Beginnen Sie die Kraniektomie mit einem Längsschnitt in der Mitte des Kopfes mit einer Schere. Verwenden Sie dann ein Hämostatikum, um die Haut mit einem Applikator mit Baumwollspitze zur Seite zu halten. Wischen, reinigen und legen Sie den Schädelknochen frei. Lassen Sie es eine Minute trocknen, bevor Sie fortfahren.
Nach dem Trocknen üben Sie mit einer Pinzette Druck auf den Schädel aus. Achten Sie darauf, dass das Präparat unbeweglich bleibt. Identifizieren Sie die Lambda- und Bregma-Orientierungspunkte.
Zeichne dann in ihrer Mitte einen Kreis mit einem Durchmesser von vier Millimetern, der einen halben Millimeter von der Mittellinie entfernt ist. Bohren Sie dann entlang des markierten Kreises, damit der Knochen leicht zu brechen ist, aber dringen Sie nicht bis zur Dura mater ein. Entfernen Sie den Staub nach Bedarf.
Brechen Sie dann mit einer Pinzette den Knochenkreis ab und legen die Dura mater frei. Die C-Kraniektomie ist der kritischste Schritt. Die Erstellung konsistenter Knochenfensterparameter ermöglicht eine konsistente Schwere der Verletzung.
Stellen Sie sicher, dass die richtige Bohrergröße, Drehzahl und Kraft gut verwendet werden. Bohren Das Schlagsystem verwendet einen Aktuator, um den Aufprall in den Schädel auszuführen, und verfügt über einige Parameter, die eingestellt werden müssen. Stellen Sie die Geschwindigkeit des Aktuators auf drei Meter pro Sekunde ein.
Befestigen Sie als Nächstes den Aktuator am stereotaktischen Rahmen. Mit Hilfe der Mikromanipulatoren positionieren Sie den drei Millimeter breiten Aktuator im offenen Schädelbereich. Stellen Sie dann die Spitze des Aktuators so ein, dass sie parallel zur Aufprallfläche ist.
Um den Nullpunkt einzustellen, fahren Sie den Aktuator aus und senken Sie ihn ab, bis die Spitze gerade noch die Aufprallstelle berührt. Setzen Sie den entsprechenden Z-Kanal auf dem Frame auf Null. Ziehen Sie nun die Spitze in diesem Fall einen Millimeter zurück.
Stellen Sie dann die Verformungstiefe für das entsprechende Schädel-Hirn-Trauma ein, wodurch der Aktuator bewegt wird. Drücken Sie dann die Aufpralltaste, um die Verletzung nach dem Aufprall zu verursachen. Reinigen Sie das Blut mit einem Applikator mit Wattespitze, aber berühren Sie die Verletzung nicht.
Bewegen Sie die Maus auf ein warmes Pad und überwachen Sie die Verletzung Wenn die Blutung aufgehört hat, nähen Sie die Wunde zu, bringen Sie die Maus dann zurück in einen sauberen Käfig auf einem warmen Pad und lassen Sie sie dort über Nacht genesen. Nach dem Aufprall zeigt das Ausmaß der Schwellung, Blutung und Schädeldistorsion die wahre Schwere der Verletzung. Ein begrenzter bis vollständiger Durchbruch der Dura macht einen großen Unterschied in der Menge der Blutungen und führt zu einem leichten bis mittelschweren SHT.
Das Fixieren des Gewebes und das Betrachten mit dem Mikroskop lässt sich leicht zwischen einem mittelschweren und einem schweren SHT unterscheiden. Hier nis. Die L-Färbung wird verwendet, um eine Kontrolle mit einer Maus zu vergleichen, die eine moderate TBIA-Kavität erhalten hat, die tief in den Kortex reicht.
Dieses Modell kann verwendet werden, um solche Verleumdungen sowie den neuronalen Tod und andere histopathologische Veränderungen zu untersuchen, die durch Hirnverletzungen verursacht werden. Einmal gemeistert, kann diese Technik in 15 Minuten abgeschlossen werden, wenn sie richtig ausgeführt wird.
Sehen Sie sich das vollständige Transkript an und erhalten Sie Zugang zu Tausenden wissenschaftlicher Videos
Übersicht
In diesem Artikel wird das Modell der kontrollierten kortikalen Impact-Chirurgie besprochen, das zur Untersuchung traumatischer Hirnverletzungen (THV) verwendet wird. Es werden das Verfahren zur Induktion von THV bei Mäusen sowie die anschließende Analyse der Hirnverletzungen beschrieben.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Forschung zur traumatischen Hirnverletzung
- Tiermodelle
Hintergrund
- Schwerpunktmäßig stellen traumatische Hirnverletzungen ein erhebliches Gesundheitsproblem dar.
- Das Verständnis von traumatischen Hirnverletzungen kann zu besseren Behandlungsmöglichkeiten führen.
- Das Modell des kontrollierten kortikalen Aufpralls ist eine weit verbreitete Methode zur Untersuchung traumatischer Hirnverletzungen.
- Mit diesem Modell lassen sich kontrollierte und reproduzierbare Hirnverletzungen erzeugen.
Zweck der Studie
- Um traumatische Hirnverletzungen in einer kontrollierten Umgebung zu erzeugen.
- Um die Auswirkungen von Schädel-Hirn-Traumata auf die Struktur und Funktion des Gehirns zu analysieren.
- Um mögliche Behandlungsmethoden für Schädel-Hirn-Traumata zu untersuchen.
Verwendete Methoden
- Betäubung und Vorbereitung einer Maus für einen chirurgischen Eingriff.
- Durchführung einer Kraniotomie zur Exposition des Gehirns.
- Einrichten des Impaktsystems mit spezifischen Parametern.
- Ausübung eines Impakts auf das freigelegte Gehirn, um eine Verletzung zu induzieren.
Hauptergebnisse
- Die Bildgebung des präparierten Gehirns zeigt die kortikale Verletzungshöhle.
- Mittels Immunhistochemie werden die Auswirkungen der Verletzung analysiert.
- Die Ergebnisse tragen zum Verständnis der Pathologie traumatischer Hirnverletzungen bei.
- Die Befunde könnten zukünftige therapeutische Strategien beeinflussen.
Schlussfolgerungen
- Das kontrollierte kortikale Impact-Modell eignet sich effektiv für die Untersuchung von Schädel-Hirn-Traumata.
- Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Untersuchung von Schädel-Hirn-Traumata unter kontrollierten Bedingungen.
- Weitere Forschung ist erforderlich, um Behandlungsoptionen zu erforschen.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Relevanz für die Industrie
Das Modell des kontrollierten kortikalen Traumas (CCI) ermöglicht eine präzise und reproduzierbare Induktion einer traumatischen Hirnverletzung (TBI) in präklinischen Systemen und unterstützt so die Aufklärung von Wirkmechanismen zur Risikominimierung sowie die translationale Kontinuität für neurotherapeutische Wirkstoffentwicklungsprogramme. Durch die Bereitstellung quantifizierbarer und skalierbarer Verletzungsparameter ermöglicht CCI eine robuste Zielstruktur-Validierung und den vergleichenden Test von Wirkstoffkandidaten. Dieses Modell ist strategisch günstig positioniert, um Entscheidungen im frühen Entdeckungsstadium, bei der Identifizierung von Leitverbindungen und beim präklinischen Vormarsch in Forschungsprogrammen zur Neurotraumatologie zu unterstützen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Überprüfung von Hypothesen zur Neurotraumatisierung unter kontrollierten, reproduzierbaren Bedingungen.
- Ermöglicht die funktionelle Validierung molekularer und zellulärer Zielstrukturen, die an der Pathologie einer traumatischen Hirnverletzung (TBI) beteiligt sind.
- Erleichtert die mechanistische Risikominimierung durch Modellierung der Schwere und Progression von Verletzungen, die für die humane TBI relevant sind.
- Bietet eine Plattform zur vergleichenden Bewertung neuroprotektiver Strategien.
Screening und Assay-Entwicklung
- Liefert standardisierte Verletzungsparameter für nachgeschaltete histologische und verhaltensbezogene Analysen.
- Ermöglicht die reproduzierbare Quantifizierung des Schweregrads der Verletzung und der therapeutischen Wirkung.
- Unterstützt die Skalierbarkeit von Analysen und den Vergleich zwischen Studien durch eine präzise Kontrolle der Aufprallparameter.
- Ermöglicht die Nutzung validierter präklinischer Systeme für die Wirkstoffscreening und die Entdeckung von Biomarkern.
Translationale und präklinische Forschung
- Koppelt Verletzungsphänotypen mit klinisch relevanten Merkmalen von Schädel-Hirn-Traumata zur translationellen Biomarker-Entwicklung.
- Ermöglicht die longitudinale Beurteilung von Neurodegeneration, Ödemen und funktionellen Defiziten nach der Verletzung.
- Unterstützt die risikoadjustierte Weiterentwicklung neurotherapeutischer Kandidaten basierend auf prädiktiven präklinischen Daten.
- Erleichtert die Durchgängigkeit von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung in Neurotrauma-Pipelines.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das CCI-Modell ist in die Entdeckungs- bis präklinische Kontinuum integriert, indem es eine reproduzierbare Plattform für Hypothesentests, Zielvalidierung und therapeutische Bewertung in der TBI-Forschung bereitstellt.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt mechanistische Untersuchungen zum neuronalen Zelltod, Ödemen und Gedächtnisstörungen nach kontrollierter Verletzung.
- Screening: Ermöglicht standardisierte, quantitative Messgrößen zur Bewertung potenzieller therapeutischer Ansätze und Verletzungs-Biomarker.
- Analytik: Liefert bildgebende und immunhistochemische Ergebnisse zur vergleichenden Analyse des Schweregrads der Verletzung und der therapeutischen Wirksamkeit.
- Translationale Forschung: Modelliert klinisch relevante Merkmale einer Schädel-Hirn-Trauma (TBI), um die Abstimmung von Biomarkern und entscheidungsrelevante präklinische Daten zu unterstützen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine validierte, skalierbare Plattform, die für verschiedene Forschungsprogramme zum Neurotrauma angepasst werden kann.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen bei der Validierung von Neurotraumazielstrukturen.
- Operativer Wert: Ermöglicht standardisierte, reproduzierbare und skalierbare Verletzungsinduktion für den Vergleich zwischen Studien.
- Strategischer Wert: Verbessert Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch von Projekten sowie die Kapitalnutzung, indem eine robuste präklinische Bewertung ermöglicht wird.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von neurotherapeutischen Wirkstoffen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert technische Fachkenntnisse in stereotaktischer Chirurgie und Kraniectomieverfahren.
- Benötigt präzise Instrumentierung zur Kontrolle der Impaktparameter und Reproduzierbarkeit.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen verschiedenen Arbeitsgruppen bei der Induktion von Verletzungen und der Definition analytischer Endpunkte.
- Die Anpassung auf verschiedene Spezies oder Schweregrade von Verletzungen kann eine Optimierung des Protokolls erfordern.
- Zu den Modellgrenzen zählt die unvollständige Nachbildung aller pathologischen Befunde des menschlichen Schädel-Hirn-Traumas.
