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La contusión cerebral es una forma de lesión cerebral traumática que ocupa un lugar destacado entre los problemas de salud más mortales de la sociedad moderna. Es causada principalmente por eventos accidentales, como un accidente de tráfico, que resulta en fuerzas externas que aplican energía mecánica a la cabeza. Las lesiones cerebrales traumáticas afectan a aproximadamente 3,5 millones de personas y representan el 30% de todas las muertes relacionadas con lesiones agudas en los EE. UU. cada año2. Los pacientes que sobreviven a una contusión cerebral a menudo sufren consecuencias a largo plazo, como debilidad motora focal, disfunción sensorialy enfermedad mental.
La lesión primaria de la contusión cerebral es inducida por factores mecánicos que incluyen fuerzas de estiramiento y desgarro, lo que conduce a la deformación inmediata de la estructura parenquimatosa y a la muerte focal de las células del SNC3. La contusión por hemorragia es un término general para las hemorragias cerebrales debidas a un desgarro vascular en el sitio del traumatismo craneal4. En concreto, la hemorragia intraparenquimatosa se produce inmediatamente después de una contusión cerebral que conduce a un retraso en la formación de un hematoma. Dentro del hematoma, la hemoglobina y el hierro libre liberados por los glóbulos rojos lisados pueden desencadenar aún más toxicidad relacionada con la sangre 5,6 que causa hernia, edema cerebral y elevación de la presión intracraneal 5,6. Las funciones colaborativas de las neuronas (axones), la glía, los vasos sanguíneos y el tejido de soporte también se ven comprometidas por el efecto de masa del hematoma7. Además, la neuroinflamación persistente y difusa con neurodegeneración progresiva continúa durante meses y causa daño secundario en el cerebro8.
La activación de la microglía es una de las muchas características patológicas importantes de la contusión cerebral 9,10. Después de detectar los patrones moleculares asociados al daño (DAMP) y la sangre filtrada en el tejido lesionado, la microglía activada desencadena una neuroinflamación que fomentael daño cerebral secundario. Además, el quimioatrayente liberado por la microglía promueve la infiltración de células inmunitarias periféricas en el territorio traumático, lo que resulta en la producción de especies reactivas de oxígeno y citocinas proinflamatorias. Esto crea un entorno proinflamatorio que se perpetúa a sí mismo y que desencadena una lesión cerebral progresiva 9,12. Mientras tanto, la microglía con un fenotipo activado alternativamente puede contribuir a la restauración homeostática de los tejidos y a la reparación del cerebro mediante la eliminación de residuos del tejido lesionado13. Se ha demostrado que la prevención de la neuroinflamación secundaria mediante la reducción de las respuestas inmunitarias microgliales perjudiciales es particularmente útil para promover la recuperación del cerebro de la contusión cerebral 3,9,10,12.
Se han desarrollado varios modelos preclínicos para estudiar la lesión cerebral traumática, incluido el modelo de pérdida de peso, la lesión por percusión de líquido lateral y el modelo de onda expansiva14,15. Sin embargo, cada uno de estos modelos tiene sus debilidades, incluyendo la alta tasa de mortalidad durante el procedimiento, la baja reproducibilidad de los resultados histológicos y la alta variabilidad de las lesiones infligidas entre los laboratorios16,17. En comparación, el modelo de impacto cortical controlado (ICC) es más adecuado para el estudio de la contusión cerebral focal debido a su control preciso y alta reproducibilidad 14,15,18,19.
Además, a través de la manipulación de los parámetros de deformación biomecánica, como la velocidad y la profundidad del impacto, se puede controlar la gravedad del daño inducido para producir una amplia gama de magnitudes de lesión, lo que permite a los investigadores imitar diferentes niveles de deterioro que a menudo se observan en los pacientes17. El modelo preclínico de ICC se desarrolló por primera vez en 189620. Desde entonces, el CCI ha sido el modelo aplicable más amplio que se ha modificado para su uso en primates21, cerdos22, ovejas23, ratas24 y ratones25. En conjunto, estas características hacen de la ICC uno de los modelos experimentales de contusión cerebral más adecuados26.
Nuestro laboratorio utiliza un sistema de impacto CCI neumático disponible en el mercado y parámetros de deformación biomecánica probados para producir una contusión cerebral focal moderadamente severa que territorializa las áreas corticales sensoriales y motoras primarias sin dañar el hipocampo27,28. Nosotros y otros demostramos que este procedimiento de CCI se puede utilizar para estudiar las características clínicas de la contusión cerebral humana, incluida la pérdida de tejido cerebral, la lesión neuronal, la hemorragia intraparenquimatosa, la neuroinflamación y la deficiencia sensoriomotora 24,25,27,28,29,30 . Aquí, detallamos un protocolo estándar para realizar CCI en ratones que permite hacer preguntas sobre la pérdida de mielina inducida por CCI, la deposición de hierro, la inflamación del SNC, la toxicidad hemorrágica y las respuestas de la microglía/macrófagos después de una contusión cerebral focal.