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

Dieses Protokoll führt zu einer nicht-invasiven geschlossenen Hirnverletzung, die die menschliche Erfahrung einer Sportverletzung oder einer Explosionsexposition auf freiem Feld rekapituliert. Der Hauptvorteil dieses Protokolls besteht darin, dass es eine Bewegung des Kopfes ermöglicht, um Beschleunigungs-/Verzögerungsereignisse zu erfassen, die vielen Formen von SHT inhärent sind. Dieses Modell zielt darauf ab, die menschlichen Erfahrungen mit verschiedenen Faktoren des SHT zu rekapitulieren und ermöglicht die Bewertung klinisch relevanter SHT-Folgen.

Aufgrund der Beschleunigungs-/Verzögerungseffekte des Modells reproduzieren wir die Faktoren und Erfahrungen, die den häufig beobachteten Formen des SHT inhärent sind. Besorgen Sie sich zunächst alle für den Aufbau benötigten Arbeitsteile und installieren Sie diese einzeln auf Maschinenschiebetischen, die auf einer stabilen, leicht zu reinigenden Edelstahloberfläche in einem für Tierversuche zugelassenen Laborraum befestigt sind. Befestigen Sie den PVC-Rohrschutz senkrecht zum Stoßdämpferrohr, so dass der Körper des Tieres vollständig bedeckt ist und nur der Kopf herausragt.

Montieren Sie eine Gasflasche in der Nähe des Setups an der Wand und befolgen Sie die einschlägigen Sicherheitsvorschriften. Nachdem Sie alle für das Experiment erforderlichen Materialien vorbereitet haben, überprüfen Sie den Aufbau auf ordnungsgemäße Installation, indem Sie die Parameter entsprechend dem Ziel der Studie anpassen. Schneiden Sie die Polyestermembran vorsichtig ab und setzen Sie sie zwischen den Antriebs- und den Mitnehmerteil ein.

Sichern Sie es, indem Sie die Verbindungsschrauben festziehen. Platzieren Sie drei Drucksensoren in einem Winkel von 120 Grad Abstand am Ausgang des Stoßrohrs, um die Druckwelleneigenschaften während der TBI-Induktion zu überwachen. Stellen Sie mit dem Mikrometer sicher, dass der Abstand vom Ende des Stoßdämpfergeräts für das jeweilige Motiv korrekt ist.

Halten Sie die Kopfposition des Nagetiers in Studien konstant, um eine konsistente Verletzungsbewertung zu ermöglichen. Starten Sie über die grafische Benutzeroberfläche der Software die Aufzeichnung von den Drucksensoren. Platzieren Sie das vollnarkostisierte Nagetier in den PVC-Rohrschild mit Polsterung, um die peripheren Organe vor der Druckwelle zu schützen.

Platzieren Sie den Kopf im Bereich der Kopfplatzierung und stützen Sie ihn von unten durch ein Mullkissen. Bestimmen Sie die Ausrichtung des Kopfes entsprechend der Anatomie jedes Nagetiers, wobei der Hinterhauptkondylus mit dem Rand der Schutzabschirmung ausgerichtet ist. Öffnen Sie das Hauptventil des Druckgasbehälters, um eine Druckspitze zu erzeugen, die die Membran aufreißt, und eine laute Explosion, die die Erzeugung der Druckwelle bestätigt.

Die Membran wird visuell gerissen, wenn sie nach dem Experiment entfernt wird. Schalten Sie den Gasfluss sofort aus, nachdem Sie die Explosion gehört haben. Nehmen Sie das Nagetier aus dem Gerät und legen Sie es auf die Seite auf eine ebene Fläche direkt neben dem Stoßdämpferrohr.

Sobald es seinen Aufrichtreflex wiedererlangt hat, setzen Sie es in seinen jeweiligen Heimkäfig und überwachen Sie es für die nächsten 24 Stunden auf Nebenwirkungen. Reinigen Sie das Setup mit Reinigungsmittel, um Gerüche zu entfernen und sich auf das nächste Experiment vorzubereiten. Die Spitzendrücke stiegen in Übereinstimmung mit der Membrandicke im Bereich der Kopfplatzierung und am Ausgang der Stoßrohrvorrichtung an, was zeigt, dass sie skalierbar sind.

einer Druckwelle ausgesetzt waren, die mit der 76,2-Mikrometer-Membran erzeugt wurde, zeigten im Vergleich zu Scheinkontrollen eine signifikante Verlängerung der Aufrichtreflexzeit, was darauf hindeutet, dass diese Druckwelle Bewusstlosigkeit induziert. Im Gegensatz dazu zeigten Mäuse, die einer Druckwelle von der 50,8-Mikrometer-Membran ausgesetzt waren, keine signifikante Erhöhung der Aufrichtungsreflexzeit, was auf eine milde Form des SHT hindeutet. Die Exposition gegenüber einer Druckwelle mit der 76,2-Mikrometer-Membran führte zu einer signifikanten Abnahme der Körpertemperatur der SHT-induzierten Mäuse während der ersten Stunde im Vergleich zu ihren Scheinkontrollen, was auf einen signifikanten physiologischen Effekt hindeutet.

Mäuse, die einem Schädel-Hirn-Trauma mit der 76,2-Mikrometer-Membran ausgesetzt waren, zeigten eine akute zeitabhängige Verringerung des Gesamtkörpergewichts einen Tag nach dem SHT im Vergleich zu Scheinkontrollen und eine signifikante Abnahme der Bewegungsaktivität. Es ist wichtig, die Membran für eine reproduzierbare Druckwellenerzeugung ausreichend zu sichern. Vor den in vivo Experimenten sollte die Druckwelle mit Hilfe von Drucksensoren erfasst und ausgewertet werden.

Neurologische Beurteilungen wie die akute Aufrichtung, die Reflexzeit, die Fortbewegung und/oder komplexere Verhaltensbeurteilungen der Kognition können nach dem SHT-Protokoll durchgeführt werden. Neuroinflammation und/oder Neuropathologie können ebenfalls mit entsprechenden biochemischen Assays beurteilt werden.