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Untersuchung von Veränderungen in Caecum Microbiota nach traumatischen Hirnverletzungen bei Mäusen
Untersuchung von Veränderungen in Caecum Microbiota nach traumatischen Hirnverletzungen bei Mäusen
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JoVE Journal Neuroscience
Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice

Untersuchung von Veränderungen in Caecum Microbiota nach traumatischen Hirnverletzungen bei Mäusen

Full Text
6,716 Views
04:29 min
September 19, 2019

DOI: 10.3791/59410-v

Liang Wen*1, Wendong You*1, Yadong Wang*1, Yuanrun Zhu1, Hao Wang1, Xiaofeng Yang1

1Emergency and Trauma Center, The International Medical Center, The First Affiliated Hospital, School of Medicine,Zhejiang University

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a protocol for inducing diffuse traumatic brain injury (TBI) using a lateral fluid percussion device in mice. Following injury, the study investigates changes in gut microbiota by collecting caecum contents for analysis. The approach aims to elucidate the interactions between brain injury and gut microbiota composition.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Microbiome analysis
  • Traumatic brain injury research

Background

  • Understanding the relationships between the brain and gut microbiota is critical in TBI research.
  • Current knowledge of how TBI affects gut microbiota is limited.
  • The use of mice as a model organism allows for controlled experimental conditions.

Purpose of Study

  • To develop a reliable protocol for inducing TBI and analyzing subsequent changes in the gut microbiome.
  • To investigate potential correlations between neurological injury and gut microbiota diversity.
  • To provide insights into the impacts of TBI on overall health and microbiome interactions.

Methods Used

  • A lateral fluid percussion device was utilized to induce TBI in anesthetized mice.
  • Careful surgical procedures were undertaken, including skull penetration and cannula implantation.
  • Post-injury, caecum contents were collected for microbiome analysis and stored appropriately.
  • 16S rDNA sequencing was employed to determine changes in microbiota diversity and composition.

Main Results

  • Analysis indicated reduced diversity in caecum microbiota within three days post-TBI.
  • Non-metric multidimensional scaling demonstrated significant shifts in microbiota composition following injury.
  • The study highlights the need for caution when handling tissues and maintaining sterile conditions.

Conclusions

  • This study establishes a methodology for exploring the gut-brain axis in the context of TBI.
  • Findings suggest that TBI may disrupt gut microbiota, which could have implications for recovery.
  • Enhancement of knowledge regarding gut-brain interactions could inform future therapeutic strategies for TBI.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of using this TBI induction model?
The lateral fluid percussion method is relatively simple and efficient, facilitating controlled experiments to study TBI effects on the microbiome.
How is the brain injury induced in the study?
Anesthetized mice undergo cranial surgery, after which a lateral fluid percussion device administers a controlled injury.
What types of data are obtained from this study?
Data includes microbiome diversity and compositional changes analyzed through 16S rDNA sequencing.
How can this method be adapted for other research?
This protocol can be adapted to study other brain injuries or variations in microbiome analysis techniques.
What are key considerations when performing the surgical procedures?
Maintaining sterility and carefully manipulating tissues are crucial to avoid complications during the procedure.

Präsentiert hier ist ein Protokoll, um diffuse traumatische Hirnverletzungen mit einem lateralen Fluid Percussion-Gerät gefolgt von der Sammlung des Caecum-Gehalts für Darm-Mikrobiom-Analyse induzieren.

Gleichzeitigkeit und die Linien Interaktionen zwischen dem Gehirn und der Darm-Mikrobiota bleibt unbekannt. Verwenden Sie diese Technik, Veränderungen in der Darmmikrobiota nach traumatischen Hirnverletzungen bei Mäusen können untersucht werden. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass sie relativ einfach und effizient ist.

Demonstriert das Verfahren wird Wendong You, ein Student aus meinem Labor. Für traumatische Hirnverletzung Induktion, bestätigen Sie einen Mangel an Reaktion auf Zehenkneifen in einer anästhesierten Maus, und tragen Salbe auf die Augen des Tieres. Nach der Rasur, desinfizieren Sie die exponierte Kopfhaut mit 70% Ethanol, bevor Sie die Kopfhaut in einer sagittalen Ebene einschneiden.

Mit Zangen, ziehen Sie den Schnitt auf beiden Seiten, und trennen Sie das Periost leicht. Verwenden Sie einen Marker, um einen Kreis mit drei Millimetern Durchmesser auf dem rechten Parietalbereich des Schädels zwei Millimeter von der Mittellinie entfernt zu zeichnen. Verwenden Sie einen elektrischen Bohrer, um vorsichtig den Schädel zu durchdringen, ohne die Dura zu beschädigen.

Entfernen Sie die Knochenklappe, um ein Drei-Millimeter-Knochenfenster freizulegen, und legen Sie eine Plastikverletzungskanüle über die Kraniotomie. Nach der Zementierung der Kanüle zum Schädel mit Zahnacryl, verwenden Sie eine Fünf-Milliliter-Spritze, um die Kanüle mit sterilen 0,9%normaler Saline zu füllen, wobei darauf zu achten ist, Blasen zu vermeiden. Schalten Sie das Oszilloskop und den Verstärker ein.

Bestätigen Sie, dass das Hochdruckrohr der seitlichen Fluid-Percussion-Verletzungsvorrichtung frei von Luftblasen ist, und liefern Sie etwa 10 Testimpulse, bis das Gerät ein stabiles Signal aussendet. Stellen Sie den Winkel der Pendelstartposition so ein, dass eine Pulsintensität von etwa zwei Standardatmosphären erreicht wird, und verbinden Sie die Verletzungskanüle mit der seitlichen Fluid-Percussion-Verletzungsvorrichtung. Ziehen Sie den Auslöser, um das Pendel freizugeben, was die Hirnverletzung induzieren.

Dann erhalten und übertragen Sie einen Impuls an die Dura durch das gesamte geschlossene, flüssigkeitsgefüllte Schlauchsystem. Nach der Induktion einer Hirnverletzung entfernen Sie die Kanüle und vernähten den Schnitt. Legen Sie dann die Maus auf ein Heizkissen mit Überwachung, bis es ambulant ist, bevor Sie das Tier in seinen Hauskäfig mit ad libitum Zugang zu Nahrung und Wasser zurück.

An den angegebenen experimentellen Zeitpunkten, setzen Sie den Darm nach Standardprotokollen und verwenden Atraumatische Zangen, um das Ekzum sanft von den anderen Darmtrakten zu trennen. Wenn das Gewebe gefunden wurde, schneiden Sie das Caecum mit einer scharfen Schere und extrahieren Sie den Caecum-Inhalt manuell auf einen sterilen Verband. Dann übertragen Sie den Inhalt auf ein 1,5-Milliliter-Mikrozentrifugenrohr, für minus 80 Grad Celsius Lagerung bis zur Mikrobiom-Analyse.

16S rekombinante DNA-Sequenzierung zeigt eine reduzierte Vielfalt der Caecum-Mikrobiota bei Mäusen drei Tage nach traumatischen Hirnverletzungen, wobei die am häufigsten vorkommende Taxa innerhalb des Caecum-Inhalts der Schein- und traumatischen Hirnverletzungsgruppen in der Abbildung gezeigt wird. Darüber hinaus zeigt die nicht-metrische, multidimensionale Skalierung Veränderungen in der Zusammensetzung der Caecum-Mikrobiota nach traumatischen Hirnverletzungen. Denken Sie daran, Dura intakt zu halten, wenn Sie den Schädel bohren, und sanft zu sein, wenn Sie das Caecum von anderen Darmtrakten lokalisieren und trennen.

Nach diesem Verfahren, Hämatoxylin und Eosin Färbung und analyse kann durchgeführt werden, um die histologische Veränderung und Entzündungsreaktion in Darmtrakt nach traumatischen Hirnverletzungen zu untersuchen.

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