Analyse systémique de la réponse neuroinflammatoire et hémodynamique aux lésions cérébrales traumatiques

Rowan O. Brothers; Sara Bitarafan; Alyssa F. Pybus; Levi  B. Wood; Erin  M. Buckley

doi:10.3791/61504

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Article de méthode

Analyse systémique de la réponse neuroinflammatoire et hémodynamique aux lésions cérébrales traumatiques

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DOI :

10.3791/61504

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27 mai 2022

Rowan O. Brothers^*¹ , Sara Bitarafan^*²^,³ , Alyssa F. Pybus¹^,³ , Levi B. Wood^*¹^,²^,³ , Erin M. Buckley^*¹^,⁴^,⁵

¹Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology and Emory University, ²George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, ³Parker H. Petit Institute for Bioengineering and Bioscience, Georgia Institute of Technology, ⁴Department of Pediatrics, Emory University School of Medicine, ⁵Children's Research Scholar, Children's Healthcare of Atlanta

^* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Ce protocole présente des méthodes pour caractériser la réponse neuro-inflammatoire et hémodynamique à une lésion cérébrale traumatique légère et pour intégrer ces données dans le cadre d’une analyse des systèmes multivariés utilisant la régression partielle des moindres carrés.

Résumé

Les lésions cérébrales traumatiques légères (TBI) constituent un problème de santé publique important. Une exposition répétée au TCC peut entraîner des déficits fonctionnels cumulatifs et durables. De nombreuses études menées par notre groupe et d’autres ont montré que le TCC stimule l’expression des cytokines et active la microglie, diminue le flux sanguin cérébral et le métabolisme et altère la réactivité cérébrovasculaire. De plus, plusieurs travaux ont rapporté une association entre les dérangements dans ces marqueurs neuro-inflammatoires et hémodynamiques et les troubles cognitifs. Nous détaillons ici les méthodes permettant de caractériser la réponse des tissus neuro-inflammatoires et hémodynamiques au TCC chez la souris. Plus précisément, nous décrivons comment effectuer un modèle de perte de poids de l’ITCm, comment mesurer longitudinalement le flux sanguin cérébral à l’aide d’une technique optique non invasive appelée spectroscopie de corrélation diffuse, et comment effectuer un immunodosage multiplexé Luminex sur des échantillons de tissu cérébral pour quantifier les cytokines et les phospho-protéines immunomodulatrices (par exemple, dans les voies MAPK et NFκB) qui répondent et régulent l’activité de la microglie et d’autres cellules immunitaires neurales. Enfin, nous détaillons comment intégrer ces données à l’aide d’une approche d’analyse de systèmes multivariés pour comprendre les relations entre toutes ces variables. Comprendre les relations entre ces variables physiologiques et moléculaires nous permettra en fin de compte d’identifier les mécanismes responsables de l’ITM.

Introduction

Aperçu
Les lésions cérébrales traumatiques légères (TBI) touchent environ 1,6 à 3,8 millions d’athlètes chaque année¹. Ces blessures, y compris les commotions cérébrales et commotionnelles, peuvent laisser les patients avec des symptômes physiques, émotionnels, psychologiques et cognitifs transitoires². De plus, les ITM répétitifs (ITMR) maintenus dans une « fenêtre de vulnérabilité » peuvent entraîner une gravité et une durée cumulatives des conséquences cognitives qui durent plus longtemps que les effets d’un seul TCC seul³, et finalement même à une perte permanente ....