Entwicklung eines unkomplizierten Modells für ein leichtes Schädel-Hirn-Trauma, modifiziert durch Weight-Drop-Methode und nachgewiesen durch Magnetresonanztomographie

Unsere Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung eines Tiermodells für geschlossene Kopfverletzungen, das die Neuroimaging-Ergebnisse einer unkomplizierten leichten traumatischen Hirnverletzung nachahmt. Am Ende untersuchen wir, ob unterschiedliche Wirkungsparameter im RmTBI zu unterschiedlichen bildgebenden, verhaltensbezogenen und pathologischen Veränderungen führen. Wir haben ein Tiermodell entwickelt, das die radiologischen Veränderungen des unkomplizierten mSHT repliziert und signifikante Verhaltensdefizite und eine langfristige Hirnatrophie zeigt.

Diese Arbeit verbindet Querschnittsstudien am Menschen mit der tierpathologischen Forschung und bietet Translation und longitudinale Neuroimaging-Bewertung, um das Fortschreiten des mTBI besser zu verstehen. Unsere Ergebnisse eröffnen neue Wege für die Untersuchung des Krankheitsverlaufs und der Ergebnisveränderungen nach einem unkomplizierten mTBI. Sie unterstreichen auch die entscheidende Rolle von Verletzungsparametern bei der Gestaltung des Ergebnisses nach Verletzungen.

Unser Labor konzentriert sich auf das mSHT bei Kindern und Jugendlichen, die größte Patientenkohorte. Wir werden unser komfortables CHI-Modell anwenden, um entwicklungsbedingte Hirnverletzungen zu untersuchen und langfristige Veränderungen mithilfe von MRT, Verhaltens- und neuropathologischen Untersuchungen zu verfolgen. Zu Beginn legen Sie die anästhesierte Ratte auf ein Heizkissen und befestigen sie mit einer Zahnstange im stereotaktischen Rahmen.

Positionieren Sie die Ohrbügel, um den Kopf zu stabilisieren. Stellen Sie sicher, dass die Ratte zentriert und symmetrisch im stereotaktischen Rahmen steht. Befestigen Sie nun den Sensor des Pulsoximeters an der Hinterpfote, um die Atemfrequenz, die Herzfrequenz, den Blutsauerstoffgehalt und die Körpertemperatur zu überwachen.

Tragen Sie die Haarentfernungscreme auf den Kopf auf Nach drei Minuten wischen Sie die Creme mit 70%igen Isopropylalkoholtupfern ab. Reinigen Sie die rasierte Stelle mehrmals mit einem sterilen, in Jod getränkten Wattestäbchen. Entfernen Sie dann die Jodrückstände mit einem Wattestäbchen, das in 70%igem Ethanol getränkt ist.

Erstellen Sie mit einer sterilen chirurgischen Klinge einen etwa zwei bis 2,5 Zentimeter langen Mittellinienschnitt, um Zugang zur Schädeloberfläche zu erhalten. Entfernen Sie anschließend das weiche Gewebe mit einem Wattepad vom Schädel. Reinigen Sie die Schädeloberfläche mit einem Wattestäbchen, das in 0,9 % Kochsalzlösung getränkt ist, gefolgt von einem trockenen Wattepad.

Identifizieren Sie nun das Bregma als Referenzpunkt, um den Aufprallbereich zu bestimmen. Nachdem Sie die gewünschten Koordinaten identifiziert haben, zementieren Sie einen kreisförmigen Edelstahlhelm mit Zahnzement über die vorgesehene Stelle. Entfernen Sie dann das Heizkissen und das Pulsoximeter.

Bewegen Sie das stereotaktische Gerät und die Ratte auf den Hubtisch unter dem geschlossenen Kopfverletzungsimpaktor. Heben Sie den Körper der Ratte mit einem Schaumstoffschwamm an. Entfernen Sie die Ratte von den Ohrbügeln, während Sie sie auf der Zahnstange befestigen, die mit einem Nasenkonus verbunden ist, der 2 % Isofluorin liefert.

Stellen Sie sicher, dass der Kopf und der Körper der Ratte in rostrocaudaler Richtung waagerecht sind. Stellen Sie den Hubtisch so ein, dass kein Spalt zwischen dem CHI-Schlagkörper und dem Helm entsteht. Schalten Sie dann Isofluran unmittelbar vor dem Aufprall aus.

Lassen Sie nun ein 600 Gramm schweres Messinggewicht aus einer Höhe von einem Meter durch ein Edelstahlrohr auf den gesicherten Schlagkörper mit runder Spitze fallen und zielen Sie auf den Metallhelm. Nach dem Schlagen den Hubtisch absenken. Nehmen Sie die Ratte aus dem stereotaktischen Rahmen und legen Sie sie in Rückenlage auf ein Heizkissen.

Notieren Sie die Zeit des Aufrichtreflexes, d. h. die Zeit, in der die Ratte versucht, sich von der Rückenlage in die Bauchlage zu bewegen. Mobilisieren Sie nun die Ratte im stereotaktischen Rahmen. Nehmen Sie den Helm ab und reinigen Sie das gesamte Bindegewebe, bevor Sie es von der Schädeloberfläche zementieren.

Bedecken Sie nun den Schädel mit Zahnzement und lassen Sie ihn trocknen. Überprüfe mit der Rückseite einer Pinzette, ob der Zement steif und hart ist. Schließen Sie dann den Schnitt mit chirurgischen Nähten aus 4o-Nylon mit vier bis fünf unabhängigen Knoten und tragen Sie topische Antibiotika auf die Operationsstelle auf, um Infektionen zu vermeiden.

Injizieren Sie einen Milliliter Carprofen pro Kilogramm Körpergewicht subkutan in den Hals als postoperatives Analgetikum. Setze die Ratte in einen sauberen Käfig auf einem Heizkissen, bis sie wieder zu Bewusstsein kommt. Sobald die Ratte aufrecht sitzt, bringe sie in den Heimkäfig zurück.

Verabreichen Sie an drei aufeinanderfolgenden Tagen täglich fünf Milliliter Paracetamol in 200 Milliliter Wasser als Analgetikum. Positionieren Sie die anästhesierte Ratte in der Kopfhalterung und verbinden Sie sie mit einem Nasenkonus zur Aufrechterhaltung der Anästhesie. Fixieren Sie den Kopf mit einem kleinen Stück Klebeband, um Bewegungen während des Scannens zu verhindern.

Legen Sie dann ein Druckkissen unter den Brustkorb, um die Atmung zu überwachen. Führen Sie die Elektroden ein und kleben Sie die Oximeterclips an die hintere Extremität, um die Herzfrequenz zu überprüfen. Führen Sie die Rektumsonde ein, um die Rektumtemperatur zu messen.

Decken Sie die Ratte mit einer Heizdecke mit zirkulierendem warmem Wasser und einer Gewebeumhüllung ab, um die Körpertemperatur während des Experiments zu halten. Verwenden Sie das Laser-Positioniersystem des PET-MR-Scanners, um die Mitte des Kopfes für eine präzise Ausrichtung zu markieren. Bewegen Sie die Ratte mit dem motorisierten Tiertransportsystem in die MRT-Bohrung, bis die Mitte des Kopfes mit dem Isozentrum des Scanners übereinstimmt.

Holen Sie sich abschließend die MRT-Bilder und analysieren Sie diese. In T2-gewichteten Bildern und fraktionellen Anisotropiekarten ein und 50 Tage nach der CHI wurden keine signifikanten Schädelfrakturen, Hirnprellungen, Ödeme der weißen Substanz oder Deformationen beobachtet, was einen minimalen strukturellen Schaden im CHI-Modell bestätigt. 50 Tage nach der CHI wurde eine signifikante Verringerung des kortikalen Volumens beobachtet, und wiederholte CHI führte zu einem größeren kortikalen Verlust im Vergleich zu einer einzelnen CHI.

Die stärkste kortikale Volumenreduktion wurde in Schichten bei Bregma minus vier bis plus null und Bregma minus fünf bis plus eins nach wiederholtem CHI mit unterschiedlichen Wirkungsparametern festgestellt. Ein signifikant kleineres kortikales Volumen wurde bei Bregma Null nach CHI des Zentralhirns im Vergleich zu SMCx CHI beobachtet. Die Immunfärbung am Tag 50 nach der Verletzung zeigte eine Astrozytenakkumulation in der ipsilesionalen SMCx, unabhängig vom Schweregrad der CHI und der Aufprallstelle.