הספורטאים סופגים כמה מאות פציעות מוחיות טראומטיות קלות (mTBI) / זעזוע מוח מדי שנה; עם זאת, את התוצאות של אלה על המוח הוא הבין היטב. לכן, מודל החיות של mTBI יחיד וחוזר על עצמו באופן עקבי משכפל סימפטומים קליניים רלוונטיים מספק את האמצעים לקדם את המחקר של mTBI ו זעזוע מוח.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
דגם עכבר של פגיעה בודדת וחזרה קלה של פגיעה מוחית טראומטית
במאמר זה
סיכום
תקציר
פגיעה קלה במוח טראומטי (mTBI) עלולה לגרום לאובדן חריף של תפקוד המוח, כולל תקופה של בלבול, אובדן תודעה (LOC), חסרים נוירולוגיים מוקדמים ואפילו אמנזיה. ספורטאים המשתתפים בספורט מגע נמצאים בסיכון גבוה לחשיפה למספר גדול של mTBIs. במונחים של רמת הפציעה בספורטאי ספורטיבי, mTBI מוגדר כפציעה קלה שאינה גורמת לשינויים פתולוגיים גסים, אך גורמת לליקויים נוירולוגיים קצרי טווח, אשר נפתרים באופן ספונטני. למרות ניסיונות קודמים מודל mTBI בעכברים וחולדות, רבים דיווחו על תופעות לוואי ברוטו כולל שברים בגולגולת, דימום intracerebral, פגיעה axonal ומוות תאי עצבי. להלן, אנו מתארים מודל החייתיות שלנו לשחזור של mTBI כי משחזר סימפטומים קליניים הרלוונטיים. מודל זה משתמש במכשיר מותאם אישית פנאומטי עשה כדי לספק טראומה בראש סגור. השפעה זו מתבצעת תחת מהירות מדויקת ופרמטרים דפורמציה,יצירת מודל אמין לשחזור לבחון את המנגנונים התורמים להשפעות של mTBI יחיד או חוזר על המוח.
מבוא
פגיעה מוחית טראומטית (TBI) מוגדרת כפגיעת ראש שנגרמת כתוצאה מכוח פיזי חיצוני, וכתוצאה מכך הפרעה לתפקוד המוח הרגיל. היא מייצגת נטל כלכלי חברתי-כלכלי משמעותי, כאשר המרכז לבקרת מחלות ומניעתן לשנת 2015 מעריך כי 2.5 מיליון אמריקנים מחזיקים ב- TBI מדי שנה. זה משפיע לא רק על איכות החיים של המטופל, אלא גם עלות כלכלית גבוהה מאוד על הקהילה, מוערך כיום ב 76.5 מיליארד דולר בשנה. כמות הנזק המוחי המועבר והסימפטומולוגיה של השלב החריף היא מה שמגדיר TBI מתון, מתון וחמור.
פגיעה קלה במוח טראומטי (mTBI), המכונה גם זעזוע מוח, חשבונות עבור למעלה מ 70% של TBIs דיווחו מדי שנה 1 . זה נפוץ ביותר בקרב ספורטאים המשתתפים ספורט בסיכון גבוה, כולל אגרוף כדורגל 2 . שלא כמו מתוןאו צורות חמורות של TBI, הנזק המיידי ותסמינים הקשורים mTBI לפעמים לא מבוטא 3 . לעומת זאת, ההשפעות ארוכות הטווח של mTBI יכולות להיות פשוט מתישות כמו אלה המתבטאות בצורות המתונות והחמורות. אלה הסובלים מ mTBI חוזרים חזרו לפתח אנצפלופתיה טראומטית כרונית (CTE), כמו גם מחלות קוגניטיביות וניווניות אחרות 4 . לכן, חשוב לקבל הבנה טובה יותר של המנגנונים התורמים התסמינים לטווח קצר ואת הנזק הכולל לטווח ארוך שעולה בעקבות mTBI.
בבני אדם, ההגדרה של זעזוע מוח כפי שהוגדר על ידי הוועידה הבינלאומית הרביעית על זעזוע מוח בספורט (ציריך 2012) 5 קובע כי רמת הפגיעה של זעזוע מוח ספורט הוא מתון, לא לגרום לשינויים פתולוגיים ברוטו, אבל עושה לגרום לטווח קצר גירעונות נוירולוגיים אשר נפתרים באופן ספונטני. ואכן, קבלהNt המחקר בחן את ההשפעה של mTBI על ליקוי קוגניטיבי שחקני כדורגל בבית הספר התיכון, באמצעות מערכות ראש טלמטריה השפעה. מחקר זה הראה את כמות הפעמים שהשחקנים השפיעו על הקסדה> 20 גרם בעונה אחת נעו בין נמוך של 226 (ממוצע, 4.7 לפגישה) לשיא של 1855 (ממוצע, 38.6 לפגישה). רוב ההשפעות הללו לא הביאו לאבחון קליני של זעזוע מוח; אבל ראיות של שינויים תפקודיים בתפקוד המוח ניתן לצפות באמצעות fMRI 6 . השינויים במוח שגורמים שינויים פונקציונליים אלה אינם ידועים, ולכן יש צורך דחוף יש מודל אמין לשחזור כדי להקל על המחקר של ההשפעות של mTBI זעזוע מוחי.
למרות ניסיונות קודמים מודל mTBI בעכברים וחולדות 7 , רבים הדו"ח תופעות לוואי. בפרט, רוב המודלים מכרסמים מוגבלים בטבע החוזר שלהם באמצעות פחות th5 mTBIs משפיע, כמו גם עם אירועים פתולוגיים שליליים כולל דימום תוך מוחי, שברים בגולגולת, פציעה קשה axonal, מוות של תאים עצביים, ותמותה מוגברת 8 , 9 , 10 , 11 , 12 . להלן, אנו מתארים מודל העכבר של mTBI כי הוא קרוב יותר ההגדרה האמיתית של זעזוע מוח אצל בני אדם. מודל זה משחזר רבים מהתסמינים שנצפו ב- mTBI האנושי, כגון כוח מכני המוביל לאובדן זמני של התודעה ללא הפתולוגיה גסה של המוח. יתר על כן, זה יתרון בכך שהוא יכול להיות מנוצל הן השפעה אחת חוזרת פרדיגמות השפעה על תקופות זמן ארוך כפי שדווח בעבר 13 .
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
מחקרים אלה בוצעו בהתאם קפדנית את ההמלצות במדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה של המכון הלאומי לבריאות. הפרוטוקול אושר על ידי טיפול בבעלי חיים מוסדיים ועדת שימוש באוניברסיטת ג'ורג'טאון. עכברים שוכנו במתקן הנשלט על ידי טמפרטורה נשמרו ונשמרו על 12 שעות אור / 12 שעות מחזור כהה. מזון ומים היו זמינים המודעה libitum .
1. הכנת מכשיר mTBI
הערה: מנגנון mTBI כולל רכישת נתונים (DAQ) התיבה כדי לשלוט בפרמטרים השפעה, מהירות גבוהה פנאומטי פקטור כדי לבצע את ההשפעה, ואת ג'ל יצוק בסיס מלא כדי להאט את הראש לאחר ההשפעה.
- הפעל את האוויר הדחוס ואתחל את המהירות הפנאומטית המהירה ביותר להגדרת לחץ של 861.85 kPa.
- לכייל את מערכת בקרת DAQ לפרמטרים הבאים - מהירות בוכנה של 2.35 m / s, משטח לשכון TimE של 31.5 ms.
- מניחים את הבסיס יצוק ג 'ל מלא (דחיסות 64 kPa / מ"מ) כך קו האמצע הוא בניצב עם מסלול של קצה impor.
2. mTBI השפעה
- שיא את המשקולות של כל העכברים לשמש.
- להרדים עכברים עם 3% isoflurane בחמצן במשך 120 שניות בחדר אינדוקציה.
- העברת עכברים למכשיר mTBI, המשך הרדמה דרך חרוט, לא קבוע חרוט האף.
- בעוד חרוט האף, מיקום העכבר בראש על משטח ג'ל כך משטח שטוח של הגולגולת מוצג בניצב קצה effor.
- מקום קלטת מעל הראש העכבר כדי ליצור משטח שטוח להחזיק את האוזניים הרחק באתר ההשפעה.
- להנמיך את קצה polytetrafluoroethylene impactor ליישר עם קו האמצע sagittal במרכז הראש. עצה imporor בשימוש הוא 10 מ"מ קוטר יכסה את שטח הקרקפת ממש מאחורי העיניים אל קו האמצע של האוזניים. להתאים את effector כך הוא juרחוב נוגע פני השטח של ראש העכבר.
- סלקו את קצה המפגע וחייגו ידנית את עומק ההסטה הנדרש (7.5 מ"מ).
- זרוע את מערכת הבקרה DAQ ו ללחוץ על כפתור ההדק להשפיע על ראש העכבר, או יחיד או חוזרות ונשנות. השפעות חוזרות ונשנות מועברות ברצף ללא עיכוב בין כל השפעה.
- מיד לאחר ההשפעה הסופית, להסיר את העכבר מן הרדמה ואת מכשיר mTBI ומקום בתנוחת שכיבה.
- שימוש במדידה סטופר למדוד את חביון של החזרה של רפלקס יישור (שכיבה כדי נוטה), כדי לקבוע אובדן זמן ההכרה, כמו גם זמן כדי אמבולציה (הליכה ללא הפרעה).
- צג העכבר עם ההתאוששות להתנהגות רגילה, לחזור לכלוב הבית שלה.
- עכברים שמאים מקבלים טיפול זהה והרדמה, אך לא מקבלים כל השפעה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
השימוש במכשיר זה mTBI הרומן מאפשר פציעות ראש יחיד וחוזר ונשנות ללא סיכון של שבר בגולגולת או נזק מוחי. המודל משתמש בהתקן מותאם אישית טפלון פנאומטי שנעשה בהתאמה אישית כדי לספק ראש סגור השפעה מכנית האנרגיה. ההשפעה מתבצעת תחת מהירות מדויקת ופרמטרים דפורמציה, יצירת מודל אמין לשחזור לבחון את המנגנונים התורמים להשפעות של mTBI יחיד או חוזרות ונשנות ( איור 1 ).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
בבני אדם, mTBI מאופיינת על ידי פגיעה תפקודית בהעדר פגיעה מבנית. זה יכול להתרחש עם או, ללא אובדן, תודעה 1 . חשיפה לזעזוע מוח חוזר נחשבת כיום לבסיס ההתפתחות ו / או ההתקדמות של מחלות נוירודגנרטיביות כגון CTE 4 . זה מתועד היטב כי CTE נמצא בדרך כלל מתאגרפים שחקני כדורגל ואף על פי החשיפה לזעזוע מוח חוזר (כולל אלה שאינם לגרום לאובדן התודעה) ידוע כרכיב חיוני בפיתוח CTE, אנחנו עדיין לא יודעים למה המנגנונים שבאמצעותם זעזוע מוח חוזר גורם לשינוי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
למחברים אין מה לחשוף.
תודות
עבודה זו נתמכה על ידי R01 NS067417 מהמכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ (MPB).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| תיבת בקרה לרכישת נתונים Powerlab 8SP (DAQ) | (מכשירי AD) | ||
| וופורייזר מכויל VIP 3000 | Matrx | ||
| Isoflurane | הנרי שיין בריאות בעלי חיים | 29405 | |
| חמצן | זמין מסחרית | ||
| אוויר | זמין מסחרית | ||
| סרט | זמין מסחרית | ||
| עצור צפו בפישר | סיינטיפיק | 02-261-840 | |
| C57 Bl/6 עכברים | מעבדות | ||
| משקל דיגיטלי ומיכל שקילה | פישר סיינטיפיק | 20031 | |
| נוגדן נגד Iba1 | Wako | 019-19741 | |
| HRP מסומן משני | ג'קסון אימונוסקר | 111-035-003 |
מקורות
- McMahon, P., et al. Symptomatology and functional outcome in mild traumatic brain injury: results from the prospective TRACK-TBI study. J Neurotrauma. 31 (1), 26-33 (2014).
- Barkhoudarian, G., Hovda, D. A., Giza, C. C. The molecular pathophysiology of concussive brain injury. Clin Sports Med. 30 (1), 33-48 (2011).
- Blennow, K., Hardy, J., Zetterberg, H. The neuropathology and neurobiology of traumatic brain injury. Neuron. 76 (5), 886-899 (2012).
- Levin, H. S., Diaz-Arrastia, R. R. Diagnosis, prognosis, and clinical management of mild traumatic brain injury. Lancet Neurol. 14 (5), 506-517 (2015).
- McCrory, P., et al. Consensus statement on concussion in sport: the 4th International Conference on Concussion in Sport, Zurich, November 2012. J Athl Train. 48 (4), 554-575 (2012).
- Talavage, T. M., et al. Functionally-detected cognitive impairment in high school football players without clinically-diagnosed concussion. J Neurotrauma. 31 (4), 327-338 (2014).
- Angoa-Perez, M., et al. Animal models of sports-related head injury: bridging the gap between pre-clinical research and clinical reality. J Neurochem. 129 (6), 916-931 (2014).
- Creed, J. A., et al. Concussive brain trauma in the mouse results in acute cognitive deficits and sustained impairment of axonal function. J Neurotrauma. 28 (4), 547-563 (2011).
- Hamberger, A., et al. Concussion in professional football: morphology of brain injuries in the NFL concussion model--part 16. Neurosurgery. 64 (6), 1174-1182 (2009).
- Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. J Neurosci Methods. 203 (1), 41-49 (2012).
- Prins, M. L., et al. Repeat traumatic brain injury in the juvenile rat is associated with increased axonal injury and cognitive impairments. Dev Neurosci. 32 (5-6), 510-518 (2010).
- Tang, Y. P., et al. A concussive-like brain injury model in mice (II): selective neuronal loss in the cortex and hippocampus. J Neurotrauma. 14 (11), 863-873 (1997).
- Winston, C. N., et al. Dendritic Spine Loss and Chronic White Matter Inflammation in a Mouse Model of Highly Repetitive Head Trauma. Am J Pathol. 186 (3), 552-567 (2016).
- Johnson, V. E., et al. Inflammation and white matter degeneration persist for years after a single traumatic brain injury. Brain. 136, Pt 1 28-42 (2013).
- Barrio, J. R., et al. In vivo characterization of chronic traumatic encephalopathy using [F-18]FDDNP PET brain imaging. Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (16), 2039-2047 (2015).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
