Induktion von diffusen axonalen Hirnverletzungen bei Ratten basierend auf Rotationsbeschleunigung
9. Mai 2020
Dieses Protokoll validiert ein zuverlässiges, einfach durchzuführendes und reproduzierbares Nagetiermodell der diffusen Axonalverletzung (DAI), das weit verbreitete Schäden an weißer Materie ohne Schädelfrakturen oder Prellungen verursacht.
Traumatische Hirnverletzungen sind eine der Hauptursachen für Tod und Behinderung. Diffuse axonale Hirnverletzungen sind eine weit verbreitete axonale Schädigung, die sich nach TBI entwickelt. In dieser Forschung möchte ich unser Modell über Induktion diffuse axonale Hirnverletzungen auf der Grundlage von Rotationsbeschleunigungsmechanismus Ergebnis TBI präsentieren.
Wählen Sie erwachsene männliche Sprague-Dawley Ratten mit einem Gewicht von 300 bis 350 Gramm. Geben Sie Ratte Chow und Wasser ad libitum. Führen Sie alle Experimente zwischen 6:00 Uhr und 12:00 Uhr durch. Das Gerät wurde auf einen schweren, stabilen Labortisch gestellt.
Das Gerät besteht aus folgenden Komponenten: einem Zylinder, einem Eisengewicht, einem Rotationsmechanismus, der aus einem zylindrischen Rohr besteht, und Kopfbefestigungsstiften. Das Gewicht wird an einer Schnur befestigt und auf die Höhe von 120 Zentimetern erhöht. Das frei fallende Gewicht trifft die Schraube, die den Rotationsmechanismus aktiviert.
Die seitliche Kopfrotationsvorrichtung der Ratte wurde verwendet, um den Kopf schnell von null auf 90 Grad zu drehen. Nach der Induktion, diffuse naxonale Hirnverletzung, Wurde die Ratte in den Erholungsraum gebracht. F ist die Kraft, die in Kilogramm auf den Kopf des Tieres ausgeübt wird.
Hauptstadt M ist das Moment der Kraft, K für kinetische Energie. Little m ist die Masse des fallenden Gewichts, g für Gravitationsbeschleunigung, h für die Höhe in Zentimetern und D ist der Abstand zwischen den Ohrnadeln in Zentimetern. Für die Beurteilung von neurologischen Defiziten und Gradmodelldefiziten haben wir den neurologischen Schweregrad bei Ratten verwendet.
Wir bewerten Mobilität, Hemiplegie, Strahl-Walking-Aufgabe, Versagen in Strahl-Walking-Aufgabe. Ausfall der Strahlausgleichsaufgabe breit 1,5 Zentimeter. Stabilität und Strahlausgleich, Aufwand auf Strahlbalance 1,5 Zentimeter breit und Reflexe.
48 Stunden nach der Verletzung waren alle Ratten, Verletzungen und Kontrollgruppen tief befruchtet und transkardial mit 0,9% heparinisierter Saline gefolgt von 500 Millilitern 4%Formaldehyd in 0,1 M Phosphatpuffer-Saline. Nach der Perfusion wurde enthauptet und die Gehirne wurden sofort entfernt, dann in einer 4%Formaldehyd-Lösung für 48 Stunden fixiert. Die Gehirne wurden dann in fünf Millimeter koronalen Abschnitten von der olfaktorischen Glühbirne Gesicht zum visuellen Kortex blockiert, während das Kleinhirn und GehirnStämme seziert wurden.
Nach Paraffineinbettung wurden aus dem Thalamus koronare und sagittale Abschnitte gemacht. Produzieren Sie die immunchemische Färbung von Beta-Amyloid-Vorläuferprotein. Die verschiedenen Gruppen von Ratten zu verschiedenen Zeiten sind auf dem Schema dargestellt.
Diffuse axonale Hirnverletzungen zu Beginn des Experiments. Zu 48 Stunden wurde der neurologische Schweregrad-Score untersucht. In 48 Stunden wurde die immunchemische Färbung von beta-APP in allen zwei Gruppen durchgeführt.
Illustriertes neurologisches Defizit 48 Stunden nach diffuser axonaler Hirnverletzung für zwei Studiengruppen. Ein Mann-Whitney-Test zeigte, dass das neurologische Defizit bei 15 diffusen axonalen Hirnverletzungen ratten signifikant größer war als bei 15 naiven Ratten nach 48 Stunden nach intervention. Repräsentative Photomikroskope, die axonale und neuronale Immunreaktivität nach isolierten diffusen axonalen Hirnverletzungen bei Ratten 48 Stunden nach der Verletzung aufdecken.
Kleinere zelluläre Saiten werden mit Beta-Amyloid-Vorläuferprotein nachgewiesen. In Scheingruppen wurde sie nicht erkannt. In unserer Arbeit haben wir ein einfaches, reproduzierbares und zuverlässiges neues Modell für diffuse axonale Hirnverletzungen auf der Grundlage eines Rotationsbeschleunigungsmechanismus entwickelt.
Ein solches Modell wird ein besseres Verständnis der Pathophysiologie der diffusen axonalen Hirnverletzungen und die Entwicklung effektiverer Behandlungen ermöglichen. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
Sehen Sie sich das vollständige Transkript an und erhalten Sie Zugang zu Tausenden wissenschaftlicher Videos
Überblick
Diese Studie präsentiert ein zuverlässiges und reproduzierbares Nagetiermodell der diffusen axonalen Hirnverletzung (DAI), das durch einen Rotationsbeschleunigungsmechanismus weitverbreitete Schädigungen der weißen Substanz verursacht. Das Modell zielt darauf ab, die Pathophysiologie von DAI nach einer traumatischen Hirnverletzung (TBI) besser zu verstehen und kann die Entwicklung wirksamer Behandlungen erleichtern.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Traumatische Hirnverletzungen
- Axonale Verletzungsmodelle
Hintergrund
- Traumatische Hirnverletzungen sind eine führende Todesursache und Behinderung.
- Diffuse axonale Hirnverletzungen führen zu ausgedehnten axonalen Schäden nach TBI.
- Es besteht ein Bedarf an robusten Tiermodellen zur Untersuchung von DAI.
Zweck der Studie
- Validierung eines neuartigen Nagetiermodells zur Untersuchung von DAI.
- Induktion von Hirnverletzungen ohne Schädelfrakturen oder Kontusionen.
- Verständnis des Auftretens neurologischer Defizite.
Verwendete Methoden
- Die Hauptplattform umfasst ein Rotations-Kopfverletzungsgerät.
- Erwachsene männliche Sprague-Dawley-Ratten dienten als biologisches Modell mit Fokus auf die DAI-Induktion.
- Neurologischer Schweregrad wurde 48 Stunden nach der Verletzung mit dem Neurological Severity Score bewertet.
- Immunchemische Färbung für beta-Amyloid-Vorläuferprotein wurde an Hirnschnitten durchgeführt.
Hauptergebnisse
- Erheblich erhöhte neurologische Defizite wurden bei DAI-Ratten im Vergleich zu Kontrolltieren beobachtet.
- Immunchemische Assays zeigten axonale Schäden, die durch die Beta-Amyloid-Vorläuferprotein-Färbung angezeigt wurden.
- Das Modell zeigt klare und messbare Auswirkungen auf die neurologische Funktion innerhalb von 48 Stunden.
Schlussfolgerungen
- Diese Studie etabliert ein einfaches und effektives Modell zur Untersuchung von Mechanismen diffuser axonaler Verletzungen.
- Die gewonnenen Erkenntnisse können zu einem verbesserten Verständnis und Behandlungen von TBI führen.
- Die Ergebnisse können zukünftige Forschungen zu neuronalen Verletzungen und Erholungsprozessen beeinflussen.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Reliable preclinical models of diffuse axonal injury (DAI) are essential for de-risking neurotrauma target validation and enabling translational continuity in traumatic brain injury (TBI) research. This rotational acceleration-based rat model provides a reproducible platform for quantifying neurological deficits and axonal pathology, supporting predictive confidence in early discovery and mechanistic studies. Its ability to induce widespread white matter damage without confounding focal injuries positions it as a strategic asset for neurotherapeutic pipeline advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of neurotrauma hypotheses by isolating diffuse axonal injury mechanisms.
- Supports functional target validation through quantifiable neurological and histological endpoints.
- Facilitates biological de-risking by excluding focal injury confounders.
- Provides a platform for mechanistic studies of axonal pathology relevant to TBI.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized injury induction for reproducible preclinical screening.
- Generates quantitative outputs via Neurological Severity Score and beta-amyloid precursor protein staining.
- Enables assay readiness for evaluating neuroprotective or regenerative compounds.
- Supports scalability and cross-study comparability in neurotrauma research.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant mechanisms observed in human TBI patients.
- Provides continuity from discovery through preclinical validation of neurotherapeutics.
- Enables risk-adjusted advancement decisions based on robust, quantifiable endpoints.
- Supports biomarker development through immunochemical detection of axonal injury.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling hypothesis-driven studies, quantitative screening, and translational validation of neurotrauma interventions.
- Discovery Biology: Supports null hypothesis testing and mechanistic de-risking of axonal injury pathways.
- Screening: Provides reproducible, quantitative neurological and histological readouts for compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of injury severity and treatment effects using standardized scores and immunostaining.
- Translational Research: Bridges preclinical findings to clinical TBI by modeling diffuse axonal pathology without focal confounds.
- Enterprise Reuse: Offers a validated, scalable platform for ongoing neurotrauma research and therapeutic development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in neurotrauma target validation.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of preclinical TBI studies.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital efficiency by providing robust, quantifiable endpoints.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of neurotherapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent neurotrauma modeling and neurological assessment.
- Needs specialized rotational injury apparatus and histological analysis infrastructure.
- Demands cross-team standardization of injury induction and scoring protocols.
- Adaptation may be needed for different rodent strains or injury severities.
- Model focuses on acute injury; chronic outcome studies may require protocol extension.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:45
Preparing Rats for the Experimental Procedure
1:11
Procedure of Induction Diffuse Axonal Brain Injury
1:54
Measurement of Rotational Kinematics, Biomechanical Parameters
2:32
Evaluation of Neurological Severity Score after 48 hours
3:08
Brain Collection for Histological Examination after 48 hours
4:02
Immunohistochemical Staining
4:16
Results
5:22
Conclusion
