Modelo Murino de Impacto Cortical Controlado para la Inducción de Lesiones Cerebrales Traumáticas
16 de agosto de 2019
Aquí describimos un protocolo para la inducción de una lesión cerebral traumática murina a través de un impacto cortical controlado a cabeza abierta.
El impacto cortical controlado es fácil de estandarizar entre sujetos y experimentos y permite la aplicación de todo el espectro de lesiones cerebrales traumáticas a regiones definidas con precisión del cerebro. Demostrando este procedimiento está La Meca Islam, un técnico de investigación en mi laboratorio. Esta técnica sigue siendo la forma más consistente y reproducible de inducir lesiones cerebrales traumáticas en roedores.
Antes de comenzar el procedimiento, conecte el dispositivo impactante al cuadro de funcionamiento estereotaxico. Se el dispositivo de accionamiento con los parámetros biomecánicos deseados para la velocidad experimental adecuada y el tiempo de pozo. Ponte nuevo equipo de protección personal y guantes estériles y confirma la falta de respuesta al pellizco del dedo del dedo del ratón experimental anestesiado.
Use pinzas para afeitar el pelaje para el sitio quirúrgico y aplicar ung ón en los ojos del animal. A continuación, coloque el ratón en el quirófano y prepare la piel afeitada con tres exfoliantes quirúrgicos secuenciales a base de yodo y alcohol. Para inducir una lesión cerebral traumática cortical controlada, primero usa un bisturí para hacer una incisión de un centímetro a lo largo de la línea media del cuero cabelludo para exponer el cráneo.
Retirar el cuero cabelludo del sitio operativo e identificar las suturas sagitales y coronal en el cráneo expuesto. Para realizar una craniectomía, equipe un microdrill con una broca de trephine de cinco milímetros para activar el taladro a la máxima velocidad y aplique la broca perpendicular al cráneo dos milímetros a la izquierda de la sutura sagital y dos milímetros rosados a la sutura coronal con una presión uniforme suave. Una ligera da se sentirá cuando el taladro penetra en el cráneo.
Utilice fórceps y una aguja hipodérmica de pequeño calibre para extraer la solapa ósea, exponiendo completamente la duramadre subyacente y gire la punta del impactador en el campo operativo. Asegure los huesos temporales bilaterales entre las barras de oído en miniatura del marco estereotaxico y bloquee los incisivos dentro de la abrazadera incisiva para crear una sujeción estable de tres puntos en la cabeza del ratón. Baje la punta hasta que entre en contacto con la dura mater expuesta.
El sensor de contacto del instrumento hará un tono audible para alertar de que se ha realizado contacto. Retirar la punta impactante desde el punto cero y bajar la posición del impactador en el marco estereotaxico para establecer la profundidad de impacto deseada. A continuación, active el impactador en el dispositivo de accionamiento antes de volver a girar el dispositivo fuera del campo para permitir que el animal sea retirado del marco.
Inmediatamente después de la lesión, aplique la presión directa de un aplicador con punta de algodón estéril en el cráneo y la superficie cortical lesionada para controlar cualquier sangrado y utilice un aplicador fresco para secar el cráneo. Cierre el cuero cabelludo sobre la craniectomía de acuerdo con las técnicas estándar y administre analgesia postoperatoria. A continuación, coloque al animal en la posición de recuperación de los decúbitos laterales en una jaula limpia precalientada con monitoreo hasta la recumbencia completa y mida el peso corporal cada tres días a lo largo del experimento.
La entrega de la lesión como se demuestra resulta en una hemorragia intraparenquimal y subaracnoidea subdural. La evaluación histológica de las secciones del tejido cerebral por lesión cerebral traumática después de una lesión grave revela una pérdida cortical y hipocampal ipsilateral significativa, así como un edema y distorsión contralaterales. Las imágenes por RMN de cerebros gravemente lesionados también demuestran la pérdida progresiva de tejido y el reemplazo por el líquido cefalorraquídeo.
El impacto cortical controlado induce una lesión confiable y consistente que es capaz de producir una amplia gama de lesiones cerebrales clínicamente aplicables. Nuestro método de impacto cortical controlado genera un modelo murino de lesión cerebral traumática grave para el análisis conductual y por imágenes y produce tejido para el análisis molecular y celular.
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Descripción general
Este artículo presenta un protocolo para inducir lesión cerebral traumática (LCT) en ratones utilizando un modelo de impacto cortical controlado. El estudio se centra en la fiabilidad y consistencia de este método, permitiendo a los investigadores explorar diversas respuestas fisiológicas y procesos de recuperación tras la LCT. Los hallazgos clave incluyen pérdida de tejido, hemorragia y posibles resultados de imágenes para evaluar lesiones cerebrales.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Lesión cerebral traumática
- Modelos experimentales
Antecedentes
- La técnica de impacto cortical controlado estandariza el TCE en diferentes experimentos.
- Este modelo permite a los investigadores estudiar los mecanismos de lesión en una región cerebral definida.
- Se reconoce como un método reproducible para inducir TCE en roedores.
- Las evaluaciones histológicas y de imágenes proporcionan información sobre las respuestas del tejido cerebral.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un método confiable para inducir TBI en ratones.
- Facilitar los análisis conductuales y de imágenes tras la lesión.
- Permitir exámenes moleculares y celulares del tejido cerebral tras el TBI.
Métodos Utilizados
- El estudio emplea un método de impacto cortical controlado.
- Se utilizan modelos murinos para simular el TCE, comenzando con anestesia y preparación quirúrgica.
- Parámetros específicos de ajuste garantizan una administración precisa del impacto sobre la duramadre.
- Se describen los protocolos de cuidados posoperatorios y monitoreo para evaluar la recuperación.
Resultados principales
- La lesión inducida provoca alteraciones significativas en el tejido cerebral, como pérdida cortical e hipocampal.
- La imagen por resonancia magnética revela una pérdida progresiva del tejido tras una lesión cerebral grave.
- El impacto cortical controlado produce de forma constante diversos grados de lesión cerebral con implicaciones clínicamente relevantes.
- La técnica proporciona datos para evaluaciones conductuales y análisis moleculares.
Conclusiones
- Este estudio demuestra un modelo eficaz para investigar el TCE en ratones, lo que contribuye a la comprensión de la mecánica de la lesión.
- El método de impacto cortical controlado ayuda a investigar la recuperación y posibles intervenciones terapéuticas.
- Los conocimientos obtenidos podrían orientar futuros estudios sobre lesiones cerebrales y neuroplasticidad.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
El modelo de impacto cortical controlado (CCI) proporciona un método estandarizado y reproducible para inducir lesión cerebral traumática en sistemas murinos, permitiendo una evaluación preclínica consistente de los mecanismos de lesión y las respuestas terapéuticas. Este enfoque apoya la validación de dianas y la reducción mecanicista del riesgo en el descubrimiento de neuroterapias, generando una patología cuantificable y clínicamente relevante en puntos finales conductuales, histológicos y de imagen. Su fiabilidad mejora la confianza predictiva en programas de etapa temprana dirigidos a la fisiopatología del TBI.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas mediante la inducción estandarizada de pérdida de tejido cortical e hipocampal, edema y hemorragia.
- Valor operativo: Genera patrones consistentes de lesión cerebral ipsilateral que respaldan evaluaciones fiables del compromiso de dianas y la modulación de vías.
- Valor predictivo: Facilita la triage preclínica al modelar un TCE grave con resultados medibles relevantes para estrategias neuroprotectoras y neurorestauradoras.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Valor científico: Genera métricas cuantificables de pérdida tisular y edema que sirven como lecturas farmacodinámicas para la selección de compuestos.
- Valor operativo: Parámetros de impacto estandarizados permiten la inducción reproducible de lesiones entre laboratorios, apoyando la transferencia de ensayos y la comparabilidad entre sitios.
- Preparación del ensayo: Resultados como el reemplazo tisular definido por imágenes de resonancia magnética y la puntuación histológica permiten plataformas de cribado cuantitativas de alto contenido.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Relevancia traslacional: Induce patrones de hemorragia subdural, intraparenquimatosa y subaracnoidea observados en el TCE humano, mejorando la fidelidad del modelo de la enfermedad.
- Reducción de riesgos mecanicistas: Permite evaluar las vías moleculares y celulares secundarias al impacto primario, lo que orienta la selección de dianas y la estrategia de biomarcadores.
- Continuidad preclínica: Proporciona tejido para análisis molecular longitudinal y evaluación conductual, posibilitando la correlación entre resultados funcionales y patología.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
El modelo de CCI se integra en el continuo de descubrimiento desde la validación del blanco hasta la identificación de compuestos prometedores y las pruebas de eficacia preclínicas, especialmente para terapéuticas dirigidas al SNC, donde la consistencia de la lesión es fundamental para los estudios de relación dosis-respuesta y de mecanismo de acción.
- Biología del Descubrimiento: Permite la prueba basada en hipótesis de vías neuroinflamatorias, excitotóxicas y apoptóticas tras un impacto cortical estandarizado.
- Selección: Proporciona resultados cuantitativos reproducibles (por ejemplo, pérdida volumétrica de tejido, área de hemorragia) adecuados para la determinación del tamaño del efecto de compuestos.
- Análisis: Genera datos multimodales—conductuales, histológicos y de imágenes—que apoyan el análisis integrado y la toma de decisiones multifuncionales.
- Investigación Translacional: Refleja patologías clave de TCE clínicas, favoreciendo la alineación de biomarcadores y la relevancia fisiopatológica en estudios preclínicos.
- Reutilización Empresarial: Establece una capacidad de plataforma para su uso repetido en múltiples proyectos dirigidos a mecanismos de TCE o neuroprotección.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Reduce la variabilidad biológica en la modelización de la lesión cerebral traumática, aumentando la confianza en la validación de objetivos y la elucidación de mecanismos.
- Valor operativo: Los procedimientos quirúrgicos y de impacto estandarizados mejoran la reproducibilidad entre operadores y centros.
- Valor estratégico: Permite tomar decisiones tempranas de avance o interrupción al proporcionar señales de eficacia confiables en sistemas relevantes para la enfermedad.
- Impacto en la cartera: Apoya la inversión ajustada al riesgo en programas neuroterapéuticos mediante una modelización de la lesión consistente y trasladable.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en neurocirugía de roedores, uso de marco estereotáxico y técnica aséptica para garantizar la precisión de la craneotomía y la integridad de la duramadre.
- Depende del acceso a un impactador cortical controlado con ajustes calibrados de velocidad, profundidad y tiempo de permanencia, para estandarizar la lesión.
- Exige protocolos estandarizados de cuidados y monitoreo posoperatorios para minimizar la variabilidad derivada de factores relacionados con la recuperación.
- La adaptación entre modelos requiere la validación de los parámetros de impacto para mantener una severidad de lesión equivalente en diferentes cepas o edades.
- Las limitaciones prácticas incluyen la dependencia técnica de la habilidad del cirujano para la remoción consistente del colgajo óseo y la colocación precisa de la punta del impactador.
Preguntas frecuentes sobre biofármacos
Chapters in this video
0:04
Title
0:42
Pre-Surgical Preparation
1:24
Controlled Cortical Traumatic Brain Injury (TBI) Induction
3:02
Surgical Site Closure and Post-Operative Care
3:39
Results: Representative Gross, Histologic, and MRI Evaluation of Mouse Brain Tissue After Severe TBI
4:16
Conclusion
