Inducción de lesión cerebral axonal difusa en ratas basada en aceleración rotacional
9 de mayo de 2020
Este protocolo valida un modelo de roedor fiable, fácil de realizar y reproducible de lesión axonal difusa cerebral (DAI) que induce daño generalizado a la materia blanca sin fracturas o contusiones de cráneo.
La lesión cerebral traumática es una de las principales causas de muerte y discapacidad. La lesión cerebral axonal difusa es un daño axonal generalizado que se desarrolla después de la TBI. En esta investigación, me gustaría presentar nuestro modelo sobre la inducción difusa lesión cerebral axonal basada en el resultado del mecanismo de aceleración rotacional TBI.
Seleccione ratas Sprague-Dawley machos adultos que pesen de 300 a 350 gramos. Proporcione comida de rata y agua ad libitum. Realice todos los experimentos entre las 6:00 AM y las 12:00 PM. El dispositivo se colocó en una mesa de laboratorio pesada y estable.
El dispositivo consta de los siguientes componentes: un cilindro, un peso de hierro, un mecanismo de rotación que consta de un tubo cilíndrico y pasadores de fijación de la cabeza. El peso se une a una cuerda y se eleva a la altura de 120 centímetros. El peso que cae libremente golpea el perno activando el mecanismo de rotación.
El dispositivo de rotación del cabezal lateral de rata se utilizó para girar la cabeza rápidamente de cero a 90 grados. Después de la inducción, lesión cerebral axonal difusa, la rata fue trasladada a la sala de recuperación. F es la fuerza aplicada a la cabeza del animal en kilogramos.
Capital M es el momento de la fuerza, K para la energía cinética. Little m es la masa del peso de caída, g para la aceleración gravitacional, h para la altura en centímetros, y D es la distancia entre los pasadores de oído en centímetros. Para la evaluación del déficit neurológico y los déficits del modelo de grado, utilizamos la Puntuación de Gravedad Neurológica en ratas.
Evaluamos la movilidad, la hemiplejía, la tarea de caminar de haz, el fracaso en la tarea de caminar. Fallo de la tarea de equilibrio de haz de ancho 1,5 centímetros. Estabilidad y equilibrio de haz, esfuerzo en el equilibrio de haz de 1,5 centímetros de ancho y reflejos.
48 horas después de la lesión, todas las ratas, lesiones y grupos de control, fueron profundamente anestesiadas y transcardiacalmente perfundidas con 0,9% de solución salina heparinizada seguida de 500 mililitros de 4% de formaldehído en 0,1 M de solución salina de fosfato. Después de la perfusión, se produjo la decapitación y los cerebros se extirparon inmediatamente, luego se fijaron en una solución de 4%formaldehído durante 48 horas. Los cerebros fueron entonces bloqueados en secciones coronales de cinco milímetros desde la cara del bulbo olfativo hasta la corteza visual, mientras que el cerebelo y los tallos cerebrales fueron diseccionados.
Después de la incrustación de parafina, se hicieron secciones coronales y sagitales a partir del tálamo. Producir la tinción inmunoquímica de la proteína precursora beta-amiloide. Los diversos grupos de ratas en diferentes momentos se muestran en el esquema.
Lesión cerebral axonal difusa al comienzo del experimento. En el momento 48 horas, se examinó la Puntuación de Gravedad Neurológica. En el momento de 48 horas, la tinción inmunoquímica de beta-APP se realizó en los dos grupos.
Déficit neurológico ilustrado 48 horas después de una lesión cerebral axonal difusa para dos grupos de estudio. Una prueba de Mann-Whitney indicó que el déficit neurológico fue significativamente mayor para 15 ratas con lesión cerebral axonal difusa en comparación con 15 ratas ingenuas a las 48 horas después de la intervención. Fotomicrografías representativas que revelan inmunorreactivos axonales y neuronales tras una lesión cerebral axonal difusa aislada en ratas 48 horas después de la lesión.
Las cadenas celulares más pequeñas se detectan con proteína precursora beta-amiloide. En el grupo falso, no se detectó. En nuestro trabajo, desarrollamos un nuevo modelo simple, reproducible y confiable para la lesión cerebral axonal difusa basada en el mecanismo de aceleración rotacional.
Este modelo permitirá una mejor comprensión de la fisiopatología de la lesión cerebral axonal difusa y el desarrollo de tratamientos más eficaces. Muchas gracias por su atención.
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Descripción general
Este estudio presenta un modelo confiable y reproducible en roedores de lesión axonal difusa (LAD) cerebral, que induce daño extenso de la sustancia blanca mediante un mecanismo de aceleración rotacional. El modelo tiene como objetivo mejorar la comprensión de la fisiopatología de la LAD tras una lesión cerebral traumática (TBI) y podría facilitar el desarrollo de tratamientos efectivos.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Lesión Cerebral Traumática
- Modelos de Lesión Axonal
Antecedentes
- El traumatismo craneoencefálico es una causa principal de muerte y discapacidad.
- El daño axonal difuso provoca un deterioro axonal extenso tras el TCE.
- Existe la necesidad de modelos animales robustos para estudiar el DAD.
Objetivo del estudio
- Validar un nuevo modelo roedor para estudiar la lesión axonal difusa (DAI).
- Inducir lesión cerebral sin fracturas del cráneo ni contusiones.
- Comprender el inicio de los déficits neurológicos.
Métodos Utilizados
- La plataforma principal incluye un dispositivo de lesión cerebral rotacional.
- Se utilizaron ratas macho adultas de la cepa Sprague-Dawley como modelo biológico, centrándose en la inducción de lesión axonal difusa (DAI).
- Los déficits neurológicos se evaluaron mediante la puntuación de severidad neurológica a las 48 horas posteriores a la lesión.
- Se realizó tinción inmunoquímica para la proteína precursora del beta-amiloide en secciones cerebrales.
Resultados Principales
- Se observaron déficits neurológicos significativamente aumentados en ratas con LAD en comparación con los controles.
- Los ensayos inmunoquímicos revelaron daño axonal indicado por la tinción de proteína precursora beta-amiloide.
- El modelo demuestra impactos claros y medibles sobre la función neurológica dentro de las 48 horas.
Conclusiones
- Este estudio establece un modelo sencillo y eficaz para investigar los mecanismos de la lesión axonal difusa.
- Los conocimientos obtenidos podrían conducir a una mejor comprensión y tratamientos para el TCE.
- Los hallazgos podrían orientar futuras investigaciones sobre los procesos de lesión y recuperación neuronales.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Los modelos preclínicos confiables de lesión axonal difusa (DAI) son esenciales para reducir los riesgos en la validación de dianas en neurotrauma y para permitir la continuidad traslacional en la investigación de lesiones cerebrales traumáticas (TBI). Este modelo en ratas basado en aceleración rotacional proporciona una plataforma reproducible para cuantificar déficits neurológicos y patología axonal, lo que respalda la confianza predictiva en estudios tempranos de descubrimiento y mecanicistas. Su capacidad para inducir daño difuso en la sustancia blanca sin lesiones focales concurrentes lo posiciona como un recurso estratégico para el avance de la cartera de neuroterapéuticos.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite investigar hipótesis sobre neurotrauma mediante el aislamiento de mecanismos de lesión axonal difusa.
- Apoya la validación funcional de objetivos mediante puntos finales neurológicos e histológicos cuantificables.
- Facilita la reducción del riesgo biológico al excluir factores de confusión por lesiones focales.
- Proporciona una plataforma para estudios mecanicistas de la patología axonal relacionada con el TCE.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Proporciona una inducción estandarizada de lesiones para pruebas preclínicas reproducibles.
- Genera resultados cuantitativos mediante la puntuación de severidad neurológica y la tinción de la proteína precursora beta-amiloide.
- Permite la preparación del ensayo para evaluar compuestos neuroprotectores o regenerativos.
- Facilita la escalabilidad y la comparabilidad entre estudios en la investigación de neurotraumatismos.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Se alinea con los mecanismos relacionados con la enfermedad observados en pacientes humanos con lesión cerebral traumática (TBI).
- Proporciona continuidad desde el descubrimiento hasta la validación preclínica de neuroterapéuticos.
- Permite decisiones de avance ajustadas al riesgo basadas en puntos finales robustos y cuantificables.
- Apoya el desarrollo de biomarcadores mediante la detección inmunoquímica del daño axonal.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
Este modelo se integra en la continuidad desde el descubrimiento hasta la fase preclínica al permitir estudios basados en hipótesis, cribado cuantitativo y validación traslacional de intervenciones para neurotraumatismos.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la prueba de hipótesis nulas y la reducción del riesgo mecanicista de las vías de lesión axonal.
- Tamizaje: Proporciona lecturas neurológicas e histológicas cuantitativas y reproducibles para la evaluación de compuestos.
- Analítica: Permite la comparación estadística de la gravedad de la lesión y los efectos del tratamiento mediante puntuaciones estandarizadas y tinción inmunohistoquímica.
- Investigación Traductiva: Conecta hallazgos preclínicos con el TCE clínico mediante la modelización de la patología axonal difusa sin interferencias focales.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma validada y escalable para la investigación continua en neurotrauma y el desarrollo de terapias.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la validación de objetivos en neurotrauma.
- Valor operativo: Mejora la estandarización, reproducibilidad y escalabilidad de los estudios preclínicos de TBI.
- Valor estratégico: Mejora la toma de decisiones de avance o interrupción y la eficiencia del capital al proporcionar puntos finales sólidos y cuantificables.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización y el avance ajustados al riesgo de candidatos neuroterapéuticos.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en modelos de neurotrauma en roedores y evaluación neurológica.
- Necesita un equipo especializado para lesiones por rotación e infraestructura para análisis histológico.
- Exige estandarización entre equipos de los protocolos de inducción de lesión y de puntuación.
- Puede ser necesaria una adaptación para diferentes cepas de roedores o grados de severidad de la lesión.
- El modelo se centra en la lesión aguda; los estudios de resultados crónicos pueden requerir una extensión del protocolo.
Preguntas frecuentes sobre biofarmacia
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:45
Preparing Rats for the Experimental Procedure
1:11
Procedure of Induction Diffuse Axonal Brain Injury
1:54
Measurement of Rotational Kinematics, Biomechanical Parameters
2:32
Evaluation of Neurological Severity Score after 48 hours
3:08
Brain Collection for Histological Examination after 48 hours
4:02
Immunohistochemical Staining
4:16
Results
5:22
Conclusion
