Il protocollo descrive una lieve lesione cerebrale traumatica in un modello murino. In particolare, viene spiegato un protocollo passo-passo per indurre un lieve trauma cranico chiuso della linea mediana e la caratterizzazione del modello animale.
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Il protocollo descrive una lieve lesione cerebrale traumatica in un modello murino. In particolare, viene spiegato un protocollo passo-passo per indurre un lieve trauma cranico chiuso della linea mediana e la caratterizzazione del modello animale.
Modelli animali altamente riproducibili di lesioni cerebrali traumatiche (TBI), con patologie ben definite, sono necessari per testare gli interventi terapeutici e comprendere i meccanismi di come un TBI altera la funzione cerebrale. La disponibilità di più modelli animali di TBI è necessaria per modellare i diversi aspetti e gravità del TBI osservati nelle persone. Questo manoscritto descrive l'uso di un trauma cranico chiuso della linea mediana (CHI) per sviluppare un modello murino di trauma cranico lieve. Il modello è considerato lieve perché non produce lesioni cerebrali strutturali basate sul neuroimaging o sulla perdita neuronale grossolana. Tuttavia, un singolo impatto crea abbastanza patologia che il deterioramento cognitivo è misurabile almeno 1 mese dopo l'infortunio. Un protocollo passo-passo per indurre un CHI nei topi utilizzando un impattatore elettromagnetico guidato stereotassicamente è definito nel documento. I vantaggi del modello CHI della linea mediana lieve includono la riproducibilità dei cambiamenti indotti da lesioni con bassa mortalità. Il modello è stato caratterizzato temporalmente fino a 1 anno dopo la lesione per cambiamenti neuroimaging, neurochimici, neuropatologici e comportamentali. Il modello è complementare ai modelli a cranio aperto di impatto corticale controllato utilizzando lo stesso dispositivo di impatto. Pertanto, i laboratori possono modellare sia TBI diffusi lievi che TBI focali da moderati a gravi con lo stesso impattatore.
La lesione cerebrale traumatica (TBI) è causata da una forza esterna sul cervello, spesso associata a cadute, lesioni sportive, violenza fisica o incidenti stradali. Nel 2014, i Centers for Disease Control and Prevention hanno stabilito che 2,53 milioni di americani hanno visitato il pronto soccorso per cercare assistenza medica per incidenti correlati al TBI1. Poiché il TBI lieve (mTBI) rappresenta la maggior parte dei casi di TBI, negli ultimi decenni sono stati adottati più modelli di mTBI, che includono caduta di peso, trauma cranico chiuso guidato da pistone e impatto corticale controllato, lesione rotazionale, lieve lesione da percussione fluida e modelli di lesioni da esplosione 2,3. L'eterogeneità dei modelli mTBI è utile per affrontare le diverse caratteristiche associate all'mTBI osservate nelle persone e per aiutare a valutare i meccanismi cellulari e molecolari associati alla lesione cerebrale.
Tra i modelli comunemente usati di trauma cranico chiuso, uno dei primi e più utilizzati è il metodo della caduta di peso, in cui un oggetto viene lasciato cadere da un'altezza specifica sulla testa dell'animale (anestetizzato o sveglio)2,4. Nel metodo di caduta del peso, la gravità della lesione dipende da diversi parametri, tra cui craniotomia eseguita o meno, testa fissa o libera, e la distanza e il peso dell'oggetto che cade 2,4. Uno svantaggio di questo modello è l'elevata variabilità nella gravità della lesione e l'alto tasso di mortalità associato alla depressione respiratoria 5,6. Un'alternativa comune è quella di fornire l'impatto utilizzando un dispositivo pneumatico o elettromagnetico, che può essere fatto direttamente sulla dura esposta (impatto corticale controllato: CCI) o sul cranio chiuso (trauma cranico chiuso: CHI). Uno dei punti di forza della lesione guidata dal pistone è la sua elevata riproducibilità e bassa mortalità. Tuttavia, la CCI richiede craniotomia 7,8 e una craniotomia stessa induce infiammazione9. Invece, nel modello CHI, non c'è bisogno di craniotomia. Come già affermato, ogni modello ha delle limitazioni. Uno dei limiti del modello CHI descritto in questo documento è che l'intervento chirurgico viene eseguito utilizzando un telaio stereotassico e la testa dell'animale è immobilizzata. Mentre l'immobilizzazione completa della testa assicura la riproducibilità, non tiene conto del movimento dopo l'impatto che potrebbe contribuire alla lesione associata a un mTBI.
Questo protocollo descrive un metodo di base per eseguire un impatto CHI con un dispositivo di impatto elettromagnetico disponibilein commercio 10 in un mouse. Questo protocollo dettaglia i parametri esatti coinvolti per ottenere una lesione altamente riproducibile. In particolare, lo sperimentatore ha un controllo preciso sui parametri (profondità della lesione, tempo di permanenza e velocità di impatto) per definire con precisione la gravità della lesione. Come descritto, questo modello CHI produce una lesione che si traduce in patologia bilaterale, sia diffusa che microscopica (cioè attivazione cronica della glia, danno assonale e vascolare) e fenotipi comportamentali 11,12,13,14,15. Inoltre, il modello descritto è considerato lieve in quanto non induce lesioni cerebrali strutturali basate sulla risonanza magnetica o lesioni macroscopiche sulla patologia anche 1 anno dopo la lesione16,17.
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Gli esperimenti eseguiti sono stati approvati dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) dell'Università del Kentucky, e durante lo studio sono state seguite sia le linee guida ARRIVE che la Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio.
1. Configurazione chirurgica
NOTA: I topi sono alloggiati in gruppi di 4-5 / gabbia, l'umidità nella stanza dell'alloggiamento è mantenuta al 43% -47% e la temperatura è mantenuta a 22-23 ° C. Ai topi viene dato accesso ad libitum a cibo e acqua ed esposti a un ciclo luce/buio di 12 ore / 12 ore (7:00/19:00).
2. Procedura pre-operatoria
3. Procedura chirurgica
4. Assistenza post-operatoria
5. Pulizia
6. Criteri di esclusione
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Questo dispositivo di impatto elettromagnetico stereotassico è versatile. Viene utilizzato sia per un impatto corticale controllato a cranio aperto (CCI) o per un intervento chirurgico di trauma cranico chiuso (CHI). Inoltre, la gravità della lesione può essere modulata modificando i parametri della lesione come la velocità dell'impatto, il tempo di permanenza, la profondità dell'impatto, la punta del dispositivo d'urto e l'obiettivo della lesione. Qui è descritto un intervento chirurgico CHI utilizzando un impattatore d...
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Diversi passaggi sono coinvolti nella ricreazione di un modello di lesione coerente utilizzando il modello descritto. In primo luogo, è fondamentale fissare correttamente l'animale nella cornice stereotassica. La testa dell'animale non dovrebbe essere in grado di muoversi lateralmente e il cranio dovrebbe essere completamente piatto con bregma e lambda che leggono le stesse coordinate. Posizionare correttamente le barre auricolari è l'aspetto più difficile di questo intervento chirurgico, e questo può essere appreso solo...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato supportato in parte dal National Institutes of Health con i numeri di premio R01NS120882, RF1NS119165 e R01NS103785 e il numero di premio del Dipartimento della Difesa AZ190017. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresenta le opinioni ufficiali del National Institutes of Health o del Dipartimento della Difesa.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Applicatore Autoclip da 9 mm | Braintree scientific | ACS- APL | Surgery |
| Dispositivo di rimozione Autoclip da 9 mm | Braintree scientific | ACS- RMV | Surgery |
| Autoclip da 9 mm, Confezione da 1.000 clip | Braintree scientific | ACS- CS | Surgery (Staples) |
| Software Aperio ImageScope | Leica BioSystems | NA | IHC |
| BladeFLASK Blade Remover | Fisher Scientific | 22-444-275 | Chirurgia |
| Applicatore di punte in cotone | VWR | 89031-270 | Chirurgia |
| Cornice stereotassica digitale del mouse | Stoelting | 51730D | Chirurgia |
| Dumont #7 Pinze | Roboz | RS-5047 | Chirurgia |
| Barre auricolari | Stoelting | 51649 | Chirurgia |
| EthoVision XT 11.0 | Noldus Information Technology | NA | RAWM |
| Fiber-Lite | Dolan-Jeffer Industries | UN16103-DG | Chirurgia |
| Fisherbrand Lampadina per piccole pipette | Fisher Scientific | 03-448-21 | Apparato di supporto per la testa |
| Gemini Avoidance System | San Diego Instruments | NA | Cuscinetto riscaldante per evitamento attivo |
| Sunbeam | 732500000U | Preparazione chirurgica | |
| HRP capra coniugata anti-coniglio IgG | Laboratori di ricerca immunologica Jackson | 111-065-144 | IHC |
| Camera di induzione | Kent Scientific | VetFlo-0530XS | Preparazione chirurgica |
| Isoflurano, USP | Covetrus | NDC: 11695-6777-2 | Chirurgia |
| Supporto per testa per anestesia gassosa di topo | Stoelting | 51609M | |
| Chirurgia Neuropactor Impactor stereotassico | Strumenti per neuroscienze | n/a | Chirurgia: Formalmente distribuito da Lecia come impact one |
| NexGen Mouse 500 | Allentown | n/a | Post-operatorio, gabbia di supporto |
| Parafilm | Bemis | PM992 | Apparecchio di supporto per |
| la testa Peanut - Tagliacapelli professionale | Whal | 8655-200 | Preparazione alla chirurgia |
| Soluzione di iodio povidone USP, 10% (p/v), 1% (p/v) disponibile Iodio, per laboratorio | Ricca | 3955-16 | Chirurgia |
| Puralube Vet Unguento, unguento oftalmico di petrolati, lubrificante oculare sterile | Dechra | 17033-211-38 | Chirurgia |
| Coniglio anti-GFAP | Dako | Z0334 | IHC |
| Coniglio anti-IBA1 | Wako | 019-19741 | IHC |
| Labirinto d'acqua a braccio radiale a 8 bracci | MazeEngineers | n/a | RAWM |
| Bilancia | OHAUS CS serie | BAL-101 | Preparazione chirurgica |
| Bisturi Manico #7 Solido 6.25" | Roboz | RS-9847 | Spray |
| Alcohol Prep Pads (alcol isopropilico 70% v/v) | Fisher Brand | 22-363-750 | Preparazione chirurgica |
| Sistema di anestesia a basso flusso SumnoSuite | Kent | Scientific SS-01 | Surgery |
| Siringa da 10 ml Chirurgia Luer-Lok Tip | BD Bard-Parker | 302995 | Apparecchio di supporto per la testa |
| Timer | Fisher Scientific | 6KED8 | Chirurgia |
| Crema anestetica topica | L.M.X 4 | NDC 0496-0882-15 | Preparazione alla chirurgia |
| Triplo unguento antibiotico | Major | NDC 0904-0734-31 | post-operatorio |
| MasterFlex | 96410-16 | Apparecchio di supporto per la testa | |
| Vaporizzatore Sistema di anestesia a canale singolo | Kent Scientific | VetFlo-1210S | Preparazione alla chirurgia |
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