Se presenta un protocolo para establecer un modelo ratón de lesión cerebral traumática leve y cerrada repetitivo para estudiar los mecanismos subyacentes al comportamiento depresivo crónico en ausencia de lesiones cerebrales estructurales graves.
Artículo de método
Se presenta un protocolo para establecer un modelo ratón de lesión cerebral traumática leve y cerrada repetitivo para estudiar los mecanismos subyacentes al comportamiento depresivo crónico en ausencia de lesiones cerebrales estructurales graves.
La lesión cerebral traumática (LCT) puede provocar cambios neuropatológicos persistentes y secuelas neuropsiquiátricas a largo plazo. Durante la recuperación, una proporción considerable de pacientes desarrolla alteraciones afectivas, incluyendo síntomas depresivos y molestias relacionadas con el sueño, incluso cuando la tomografía computarizada rutinaria o la resonancia magnética no muestran anomalías estructurales evidentes. Se necesitan modelos experimentales que reproduzcan estas características para investigar los mecanismos subyacentes a los síntomas neuropsiquiátricos postraumáticos crónicos. Aquí presentamos un protocolo para establecer un modelo de ratón con lesión cerebral cerebral leve y repetitiva con trauma cerebral cerrado para estudiar los mecanismos subyacentes al comportamiento depresivo crónico en ausencia de lesiones cerebrales macroscópicas y resonancias magnéticas ponderadas en T2. En este método, el cráneo intacto queda expuesto y sometido a impactos repetidos utilizando parámetros definidos de caída de peso durante cinco días consecutivos. Bajo las condiciones descritas aquí, el procedimiento produce una lesión de cabeza cerrada sin fractura grave de cráneo ni contusión focal macroscópica. Tras un intervalo posterior a la lesión, los ratones muestran comportamientos similares a los depresivos sin mostrar anomalías estructurales focales evidentes en el examen macroscopico o en la resonancia magnética ponderada en T2 bajo las condiciones utilizadas en este estudio. Este protocolo proporciona un enfoque experimental para estudiar conductas crónicas similares a la depresión tras una lesión cerebral traumática leve repetitiva y para evaluar posibles intervenciones terapéuticas.
Sin embargo, dado que el paradigma actual proporciona principalmente un impacto lineal a un ratón con la cabeza fija, debe interpretarse como un modelo de rmTBI de cabeza cerrada optimizado para estudiar resultados afectivos crónicos, en lugar de una imitación biomecánica directa de una conmoción cerebral deportiva o una lesión menor de tráfico." La lesión cerebral traumática (LCT) es actualmente una de las principales causas de morbilidad y mortalidad relacionadas con el trauma, imponiendo una carga médica y económica considerable a las familias y a la sociedad 1,2. Cabe destacar que el daño al sistema nervioso central tras un TCE no es transitorio; Normalmente evoluciona de forma crónica y progresiva. Un estudio sobre el TCE reveló que, incluso 18 años después de la lesión, la activación microglial persiste, y la neuroinflamación crónica prolongada sigue causando un deterioro neuralsevero 3. Los datos epidemiológicos indican que entre un 28% y un 32% de los pacientes desarrollan trastornos afectivos graves durante la prolongada fase4 de recuperación. En este artículo, la RMI se refiere al paradigma de inducción de lesiones cerebrales traumáticas leves y repetitivas, mientras que la fase crónica posterior a la lesión, caracterizada por alteraciones persistentes en el comportamiento, se denomina aquí lesión cerebral traumática crónica (TCE-C). El término c-TBI se utiliza aquí para describir el estado crónico post-lesión caracterizado por alteraciones persistentes en el comportamiento tras la RMTL, en lugar de un paradigma de lesión distinto. Este uso es conceptualmente coherente con nuestro trabajo previo que demuestra que el TCE experimental puede evolucionar como un proceso crónico progresivo asociado a anomalías histopatológicas y conductuales a largo plazo.
Estas secuelas neuropsiquiátricas crónicas comprometen gravemente la calidad de vida y los resultados funcionalesde los pacientes 5. Sin embargo, la patogénesis exacta que subyace a estos trastornos afectivos secundarios sigue siendo esquiva, y las opciones de tratamiento clínico son muy limitadas. Por lo tanto, investigar los mecanismos de comportamientos depresivos inducidos por el TCE y la identificación de objetivos terapéuticos precisos es una necesidad clínica urgente y de gran importancia práctica.
Para esclarecer los mecanismos patológicos de la LCT, los investigadores han desarrollado varios modelos animales, entre los cuales el modelo de impacto cortical controlado (CCI) es actualmente uno de los másutilizados 6,7. La CCI permite un control preciso de los parámetros de impacto para generar lesiones focales altamente reproducibles. Sin embargo, tanto los modelos de CCI como los tradicionales de lesión por percusión fluida (FPI) suelen requerir una craneotomía. Estos enfoques son especialmente útiles para estudiar la contusión focal, la pérdida de tejido y las respuestas neuroinflamatorias graves relacionadas con lesiones, pero tienden a simular un LCT abierto severo, que difiere significativamente de las presentaciones clínicas más comunes de lesiones cerebrales cerradas leves, como las conmociones cerebrales relacionadas conel deporte 8,9. De forma crucial, la necrosis del tejido cerebral, las cicatrices gliales y la cavitación en fase avanzada causadas por craneotomía e impacto presentan dos limitaciones principales. En primer lugar, los déficits estructurales graves suelen inducir disfunción motora, lo que confunde directamente la evaluación precisa de los resultados conductuales. Segundo, la pérdida física de tejido corta las proyecciones neuronales a largo alcance. Como se demostró en estudios previos utilizando el modelo de LCT inducido por CCI, los ratones presentaron contusiones cerebrales focalessignificativas 4. Esta alteración estructural dificulta gravemente la aplicación de técnicas neuroanatómicas avanzadas, como el trazo viral, lo que hace que sea en gran medida inviable investigar los síntomas psiquiátricos y sus circuitos neuronales asociados. Por tanto, aunque estos modelos siguen siendo valiosos para estudios de LCT grave o focal, pueden ser menos adecuados cuando el objetivo es investigar anomalías afectivas crónicas tras lesiones cerebrales cerradas leves y repetidas, especialmente cuando la preservación de la integridad estructural es importante para análisis conductuales y a nivel de circuito.
Para superar las limitaciones de los modelos de LCT abierto grave mencionados, este estudio detalla un protocolo para establecer un modelo murino de lesión cerebral leve y leve repetitiva (RMTL) utilizando un método de caída de peso sobre el cráneo expuesto e intacto sin craneotomía. Este protocolo emplea parámetros de impacto precisamente definidos: una altura de caída de 25 cm y un peso de 20 g. El lugar de impacto se dirigió a 2 mm a la izquierda de la sutura sagital y 2 mm posterior a la sutura coronal, utilizando una punta metálica curva de impactador con un diámetro de 4 mm para asegurar la precisión y uniformidad de la fuerza del impacto. Además, la frecuencia específica de impactos repetitivos durante cinco días consecutivos garantiza la estabilidad de alteraciones patológicas crónicas. Evaluaciones exhaustivas que incorporan resonancia magnética, histopatología y ensayos conductuales demuestran que este modelo murino presenta comportamientos depresivos significativos mientras preserva la integridad estructural macroscópica del cerebro, sin contusiones focales evidentes ni déficits motores. Este perfil fenotípico recoge características conductuales seleccionadas de lesiones cerebrales leves repetitivas, incluyendo cambios similares a los neuropsiquiátricos a pesar de no haber anomalías estructurales evidentes en neuroimagenrutinaria 10,11,12,13. Sin embargo, dado que el paradigma actual proporciona principalmente un impacto lineal a un ratón con la cabeza fija, debe interpretarse como un modelo de rmTBI de cabeza cerrada optimizado para estudiar resultados afectivos crónicos, en lugar de un simulador biomecánico directo de una conmoción cerebral deportiva o una lesión menor de tráfico.
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Todos los procedimientos animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso Animal del Instituto de Inteligencia Artificial, Centro Nacional Integral de Ciencias de Hefei (Aprobación, nº IAI2024071004). Todos los procedimientos se realizaron conforme a las directrices institucionales y nacionales para el cuidado y uso de animales de laboratorio. Un diagrama esquemático del protocolo experimental se muestra en la Figura 1. Se pueden utilizar equipos equivalentes de otros fabricantes, siempre que se mantengan las características críticas de rendimiento, como el peso de impacto de 20 g, la altura de caída de 25 cm, el diámetro de la punta del impactador de 4 mm, la entrega fiable de isoflurano y ajustes de resonancia magnética comparables a los utilizados aquí. Los reactivos y el equipo utilizado se enumeran en la Tabla de Materiales.
1. Preparación animal
2. Preparación para cirugía y anestesia
3. Establecimiento del modelo de lesión cerebral traumática leve repetitiva
4. Adquisición de imágenes por resonancia magnética
NOTA: En este estudio, la resonancia magnética se realizó el día 7 después de la lesión final. Los ratones fueron escaneados bajo anestesia con isoflurano y no fueron sacrificados antes de la imagen. La recogida de tejido se realizó tras la imagen según el calendario experimental.
5. Evaluación de la neuropatología macroscópica
6. Controlar el peso corporal
7. Realizar la prueba de caminata por haz
8. Realización de la prueba de suspensión de cola
9. Realizar la prueba de natación forzada
10. Realización de la prueba de campo abierto
11. Interpretando el laberinto de Barnes
12. Análisis de datos
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Imagen y evaluación neuropatológica de ratones con LCT
Para evaluar el estado general de salud y la función motora basal de los animales, se monitorizaron el peso corporal y el rendimiento en la caminata de barra según la cronología mostrada en la Figura 1. Las diferencias longitudinales de grupos se analizaron utilizando un modelo lineal de efectos mixtos con el animal como efecto aleatorio. Antes de la modelizac...
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Este estudio detalla un protocolo experimental estandarizado para establecer un modelo murino de lesión cerebral traumática leve repetitiva (rmTBI) utilizando un método repetido de caída de peso en caída libre. Al asegurar al ratón expuesto al cráneo en un aparato estereotáxico y aplicar impactos repetidos a coordenadas definidas usando un peso de 20 g que se redujo desde una altura de 25 cm durante cinco días consecutivos, se indujo un fenotipo conductual caracterizado por un comportami...
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No se declaran conflictos de interés.
Este trabajo está financiado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (N.º 82202438), el Proyecto Clave de Investigación en Ciencias Naturales de las Instituciones Provinciales de Educación Superior de Anhui (N.º 2025AHGXZK30114), el Proyecto de Investigación Clínica y Traslacional de la Provincia de Anhui (N.º 202427b10020130), el Programa Avanzado de Investigación Cooperativa Experimental y Clínica de la Universidad Médica de Anhui (N.º 202xkjT032) y el Programa de Investigación y Práctica en Innovación de Posgrado de la Universidad Médica de Anhui (N.º YJS20230179). Los autores agradecen a todos los participantes del estudio y reconocen al grupo central de gestión por organizar las bases de datos.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 5-0 nonabsorbable polypropylene monofilament suture | Jinhuan Medical | I303 | cierre de heridas |
| Máquina de anestesia | RWD Life Science | R550 | construcción de modelos animales |
| Software de seguimiento conductual ANY-maze | Stoelting | Versión 7 | software de comportamiento |
| Laberinto Barnes | Shanghai Xinruan Information Technology | XR-XB108 | software de comportamiento |
| Biorender | BioRender | https://biorender.com | software de dibujo para investigación científica |
| Buprenorfina | Sigma-Aldrich | Y0001108 | analgesia postoperatoria |
| Afeitadora eléctrica | AUX | AUX-C5-1 | depilación preoperatoria |
| Prueba de natación forzada | Shanghai Xinruan Information Technology | XR-XQX201 | software de comportamiento |
| GraphPad Prism 9.5 | La Jolla | 9.5 | software estadístico |
| Isoflurano | RWD Life Science | R510-22-10 | construcción de modelos animales |
| Ratones | Charles river | C57/6N | animal experimental |
| Prueba de campo abierto | Shanghai Xinruan Information Technology | XR-XZ301 | software de comportamiento |
| Pomada oftálmica | BEIJING TWINLUCK PHARMACEUTICAL | H11021342 | prevenir el secado de la córnea durante la anestesia |
| Paraformaldehído (PFA), 4% | Biosharp | BL539A | perfusión y fijación de tejidos |
| Solución de fosfato tamponada (PBS) | Biosharp | BL1425A | perfusión y lavado de tejidos |
| Solución de povidona yodada, 10% | Beyotime | 27883-25g | desinfección de la piel antes de la cirugía |
| Sistema de resonancia magnética preclínico | United Imaging Life Science Instrument | uMR9.4T | software de imágenes |
| Cuchilla de bisturí No. 11 | Jinhuan Medical | K3-11 | incisión de la piel durante la cirugía |
| Mango de bisturí | Jinhuan Medical | K6-10 | usado con la cuchilla de bisturí No. 11 |
| Instrumento de estereotaxis | RWD Life Science | 68025 | construcción de modelos animales |
| Gasa estéril | HYNAUT | BK05 | control de sangrado y limpieza quirúrgica |
| Prueba de suspensión de la cola | Shanghai Xinruan Information Technology | XR-XQX201 | software de comportamiento |
| Impactador de caída de peso | RWD Life Science | 68093 | construcción de modelos animales |
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