Modello di onda d'esplosione a bassa intensità per la valutazione preclinica della lesione cerebrale traumatica lieve a testa chiusa nei roditori

Aric  F. Logsdon; Brandon  P. Lucke-Wold; Ryan  C. Turner; Sean  M. Collins; Evan  L. Reeder; Jason  D. Huber; Charles  L. Rosen; Matthew  J. Robson; Florian Plattner

doi:10.3791/61244

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Articolo metodologico

Modello di onda d'esplosione a bassa intensità per la valutazione preclinica della lesione cerebrale traumatica lieve a testa chiusa nei roditori

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DOI:

10.3791/61244

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6 novembre 2020

Aric F. Logsdon^*¹^,² , Brandon P. Lucke-Wold^*³ , Ryan C. Turner^*⁴ , Sean M. Collins⁵ , Evan L. Reeder⁵ , Jason D. Huber⁴ , Charles L. Rosen⁶ , Matthew J. Robson^*⁵ , Florian Plattner^*⁷

¹Geriatrics Research Education and Clinical Center, Veterans Affairs, ²Division of Gerontology and Geriatric Medicine, University of Washington, ³Department of Neurosurgery, University of Florida, ⁴Department of Neurosurgery, West Virginia University, ⁵Division of Pharmaceutical Sciences, University of Cincinnati, ⁶Central Illinois Neuro Health Sciences, Bloomington, IL, ⁷Neuro-research, Dallas, TX

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Presentiamo qui un protocollo di un modello di onda d'urto per i roditori per studiare gli effetti neurobiologici e fisiopatologici di lesioni cerebrali traumatiche da lievi a moderate. Abbiamo stabilito una configurazione da banco a gas dotata di sensori di pressione che consentono una generazione affidabile e riproducibile di lesioni cerebrali traumatiche da lievi a moderate indotte da esplosioni.

Abstract

La lesione cerebrale traumatica (TBI) è un problema di salute pubblica su larga scala. Il TBI lieve è la forma più diffusa di neurotrauma e rappresenta un gran numero di visite mediche negli Stati Uniti. Attualmente non ci sono trattamenti approvati dalla FDA disponibili per TBI. L'aumento dell'incidenza di TBI militari e indotti da blasti accentua ulteriormente l'urgente necessità di trattamenti TBI efficaci. Pertanto, nuovi modelli animali preclinici di TBI che ricapitolano aspetti del TBI correlato all'esplosione umana faranno progredire notevolmente gli sforzi di ricerca sui processi neurobiologici e fisiopatologici alla base del TBI da lieve a moderato, nonché lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per TBI.

Qui presentiamo un modello affidabile e riproducibile per lo studio degli effetti molecolari, cellulari e comportamentali del TBI indotto da blast da lieve a moderato. Descriviamo un protocollo passo-passo per tbiti lievi a testa chiusa e indotti da esplosioni nei roditori utilizzando una configurazione da banco costituita da un tubo d'urto azionato da gas dotato di sensori di pressione piezoelettrici per garantire condizioni di prova coerenti. I vantaggi della configurazione che abbiamo stabilito sono il suo relativo basso costo, facilità di installazione, facilità d'uso e capacità di throughput elevato. Ulteriori vantaggi di questo modello TBI non invasivo includono la scalabilità della sovrapressione del picco di esplosione e la generazione di risultati riproducibili controllati. La riproducibilità e la rilevanza di questo modello TBI è stata valutata in una serie di applicazioni a valle, tra cui analisi neurobiologiche, neuropatologiche, neurofisiologiche e comportamentali, a supporto dell'uso di questo modello per la caratterizzazione dei processi alla base dell'eziologia del TBI da lieve a moderato.

Introduzione

La lesione cerebrale traumatica (TBI) rappresenta oltre due milioni di visite ospedaliere ogni anno solo negli Stati Uniti. I TBI lievi comunemente derivanti da incidenti automobilistici, eventi sportivi o cadute rappresentano circa l'80% di tutti i casi di ^TBI1. Il TBI lieve è considerato la "malattia silenziosa" in quanto i pazienti spesso non manifestano sintomi evidenti nei giorni e nei mesi successivi all'insulto iniziale, ma possono sviluppare gravi complicanze correlate al TBI più tardi nella ^vita2. Inoltre, il TBI lieve indotto da blast è prevalente tra i membri del servizio militare ed è stato associato a disfun....