Les athlètes absorbent plusieurs centaines de blessures cérébrales traumatiques légères (mTBI) / commotions cérébrales chaque année; Cependant, la conséquence de ces derniers sur le cerveau est mal comprise. Par conséquent, un modèle animal de mTBI unique et répétitif qui réplique constamment des symptômes cliniquement pertinents fournit les moyens de faire avancer l'étude de mTBI et de commotion cérébrale.
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Article de méthode
Un modèle de souris de blessures cérébrales traumatiques légères et répétitives légères
Dans cet article
Résumé
Résumé
Les lésions cérébrales traumatiques légères (mTBI) peuvent entraîner une perte aiguë de la fonction cérébrale, y compris une période de confusion, une perte de conscience (LOC), des déficits neurologiques focaux et même de l'amnésie. Les athlètes participant aux sports de contact courent un risque élevé d'exposition à un grand nombre de mTBI. En ce qui concerne le niveau de blessure chez un athlète sportif, un mTBI est défini comme une blessure légère qui ne cause pas de changements pathologiques grossiers, mais qui entraîne des déficits neurologiques à court terme résolus spontanément. Malgré les tentatives précédentes de modéliser le mTBI chez la souris et le rat, beaucoup ont signalé des effets indésirables grossiers, y compris des fractures du crâne, des saignements intracérébraux, des lésions axonales et des décès de cellules neuronales. Dans ce document, nous décrivons notre modèle animal hautement reproductible de mTBI qui reproduit des symptômes cliniquement pertinents. Ce modèle utilise un dispositif de frappe pneumatique personnalisé pour délivrer un traumatisme à tête fermée. Cet impact est réalisé dans des paramètres précis de la vitesse et de la déformation,En créant un modèle fiable et reproductible pour examiner les mécanismes qui contribuent aux effets de mTBI cérébral unique ou répétitif.
Introduction
La lésion cérébrale traumatique (TBI) est définie comme une blessure à la tête subie par une force physique externe, ce qui entraîne une perturbation de la fonction cérébrale normale. Cela représente un important fardeau socioéconomique et de santé publique, avec le rapport du Centre pour la lutte contre la maladie et la prévention 2015 au Congrès estimant que 2,5 millions d'Américains subissent un TBI chaque année. Cela affecte non seulement la qualité de vie du patient, mais aussi un coût économique extrêmement élevé pour la communauté, actuellement estimé à 76,5 milliards de dollars par an. La quantité de lésions cérébrales réelles transmises et les symptômes de phase aiguë définissent le TBI léger, modéré et sévère.
Les lésions cérébrales traumatiques légères (mTBI), également appelée commotion cérébrale, représentent plus de 70% des TCE déclarés chaque année 1 . Il est plus fréquent chez les athlètes qui participent à des sports de contact à haut risque dont la boxe et le football 2 . Contrairement à modéréOu des formes sévères de TBI, les dégâts immédiats et les symptômes associés au mTBI ne sont parfois pas aussi prononcés 3 . En revanche, les effets à long terme de mTBI peuvent être aussi débilitants que ceux observés dans les formes modérées et sévères. Ceux qui souffrent de mTBI répétitif ont montré qu'ils développent une encéphalopathie traumatique chronique (CTE), ainsi que d'autres maladies cognitives et dégénératives 4 . Par conséquent, il est important de mieux comprendre les mécanismes qui contribuent aux symptômes à court terme et à l'ensemble des dommages à long terme qui surviennent après mTBI.
Chez l'homme, la définition de la commotion cérébrale telle que définie par la quatrième Conférence internationale sur la Concurrence dans le sport (Zurich 2012) 5 indique que le niveau de blessure de la commotion sportive est doux, ne provoque pas de changements pathologiques grossiers, mais entraîne des déficits neurologiques à court terme Qui sont résolus spontanément. En effet, une receNt study a étudié l'effet de mTBI sur la déficience cognitive chez les joueurs de football du secondaire, en utilisant des systèmes de télémétrie à impact de tête. Cette étude a montré que le nombre de fois que les joueurs subissaient des impacts de casque> 20 g en une seule saison variait d'un minimum de 226 (moyenne, 4,7 par session) à un sommet de 1855 (moyenne, 38,6 par session) 6 . La plupart de ces impacts n'ont pas abouti au diagnostic clinique d'une commotion cérébrale; Mais la preuve de changements fonctionnels dans la fonction cérébrale pourrait être observée à l'aide d'IRMF 6 . Les changements de cerveau qui causent ces changements fonctionnels sont inconnus et, par conséquent, il est urgent de disposer d'un modèle fiable et reproductible pour faciliter la recherche sur les effets du mTBI concussif et subconscient.
Malgré les tentatives précédentes de modélisation de mTBI chez la souris et le rat 7 , beaucoup signalent des effets néfastes. En particulier, la plupart des modèles de rongeurs sont limités dans leur nature répétitive en utilisant moinsUn impact de cinq mTBI, ainsi que des événements pathologiques indésirables, y compris des saignements intracérébrés, des fractures du crâne, une lésion axonale sévère, une mort de cellules neuronales et une mortalité accrue 8 , 9 , 10 , 11 , 12 . Dans ce document, nous décrivons un modèle de souris de mTBI qui est plus proche de la véritable définition de la commotion cérébrale chez l'homme. Ce modèle récapitule plusieurs des symptômes observés chez le mTBI humain, comme la force mécanique qui entraîne une perte de conscience transitoire sans pathologie cervicale manifeste. En outre, il est avantageux de pouvoir utiliser pour des paradigmes à impact unique et à impact répétitif sur de longues périodes comme indiqué précédemment 13 .
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Protocole
Ces études ont été effectuées en stricte conformité avec les recommandations du Guide pour la prise en charge et l'utilisation des animaux de laboratoire de la National Institutes Health. Le protocole a été approuvé par le Comité institutionnel pour les soins et l'utilisation des animaux à l'Université de Georgetown. Les souris ont été logées dans une installation animale contrôlée par la température et ont été conservées sur un cycle de lumière de 12 h / 12 h. La nourriture et l'eau étaient disponibles ad libitum .
1. Préparation de l'appareil mTBI
REMARQUE: L'appareil mTBI comprend une boîte de saisie de données (DAQ) pour contrôler les paramètres d'impact, un impacteur pneumatique à grande vitesse pour effectuer l'impaction et une base moulée en gel pour décélérer la tête après l'impact.
- Activez l'air comprimé et initialisez l'impacteur pneumatique à grande vitesse pour un réglage de pression de 861,85 kPa.
- Calibrer le système de contrôle DAQ aux paramètres suivants - vitesse du piston de 2,35 m / s, durée de vie de surface timE de 31,5 ms.
- Placez la base moulée remplie de gel (compressibilité 64 kPa / mm) de telle sorte que la ligne médiane soit perpendiculaire à la trajectoire de la pointe de l'impact.
2. Impaction mTBI
- Enregistrez les poids de toutes les souris à utiliser.
- Anesthésier les souris avec 3% d'isoflurane dans de l'oxygène pendant 120 s dans une chambre d'induction.
- Transférer des souris dans un appareil mTBI, continuer l'anesthésie via un cône de nez flexible et non fixe.
- Alors que dans le cône du nez, placez la tête de la souris sur le tampon de gel afin que la surface plane du crâne soit présentée perpendiculairement à la pointe de l'impact.
- Placez le ruban sur la tête de la souris pour créer une surface plane et éloigner les oreilles du site d'impact.
- Abaisser la pointe de l'impact du polytétrafluoroéthylène pour aligner la ligne médiane sagittale au centre de la tête. La tige de frappe utilisée mesure 10 mm de diamètre et recouvre la zone du cuir chevelu juste derrière les yeux jusqu'à la ligne médiane des oreilles. Ajustez l'élément de frappe de sorte qu'il soit juEn touchant la surface de la tête de la souris.
- Rétractez la pointe de l'impacteur et composez manuellement la profondeur de déflexion requise (7,5 mm).
- Accrochez le système de contrôle DAQ et appuyez sur le bouton de déclenchement pour influer sur la tête de la souris, soit des impacts singuliers ou répétitifs. Les impacts répétitifs sont transmis successivement sans délai entre chaque impact.
- Immédiatement après l'impact final, retirez la souris de l'anesthésie et de l'appareil mTBI et placez-la en position couchée.
- L'utilisation d'un chronomètre mesure la latence du réflexe du réflexe de redressement (supine à propice), afin de déterminer la perte de temps de conscience, ainsi que le temps d'ambulation (marche sans entrave).
- Surveillez la souris et, après la récupération, à un comportement normal, retournez dans sa cage à domicile.
- Les souris Sham reçoivent une manipulation et une anesthésie identiques, mais ne reçoivent aucun impact.
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Résultats
L'utilisation de ce nouveau dispositif mTBI permet des blessures légères et répétitives légères sans risque de fracture du crâne ou de lésions cérébrales structurelles. Le modèle utilise un dispositif de frappe en Téflon pneumatique sur mesure pour réaliser un impact d'énergie mécanique en tête fermée. L'impact est réalisé dans des paramètres précis de la vitesse et de la déformation, en créant un modèle fiable et reproductible pour examiner les mécanismes qui contribuent aux...
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Discussion
Chez l'homme, le mTBI se caractérise par une altération fonctionnelle en l'absence de lésions structurelles. Cela peut se produire avec, ou sans, une perte de conscience 1 . On pense actuellement que l'exposition à des commotions de répétition sous-tend le développement et / ou la progression de maladies neurodégénératives telles que le CTE 4 . Il est bien documenté que le CTE se retrouve couramment chez les boxeurs et les joueurs de football et bien que l'...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n'ont rien à dévoiler.
Remerciements
Ce travail a été soutenu par R01 NS067417 de l'Institut national pour les troubles neurologiques et les accidents vasculaires cérébraux (MPB).
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Boîtier de commande d’acquisition de données (DAQ) Powerlab 8SP ; | (Instruments AD) | ||
| Vaporisateur calibré VIP 3000 | Matrx | ||
| Isoflurane | Henry Schein Santé animale | 29405 | |
| Oxygène | Disponible dans le commerce | ||
| Air comprimé | Disponible dans le commerce | ||
| Ruban | disponible dans le commerce | ||
| Stop Montre | Fisher Scientific | 02-261-840 | |
| C57 Bl/6 Souris | Jackson Laboratories | ||
| Numérique Balance et récipient de pesée | Fisher Scientific | 20031 | |
| anticorps anti-Iba1 | Wako | 019-19741 | |
| HRP étiqueté secondaire ; | Jackson Immunoresearch | 111-035-003 |
Références
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Réimpressions et autorisations
