Qui, è dimostrato come un modello di lesione a testa chiusa sveglia può essere utilizzato per esaminare gli effetti della lesione cerebrale traumatica lieve ripetuta (r-mTBI) sulla plasticità sinaptica nell'ippocampo. Il modello replica importanti caratteristiche di r-mTBI nei pazienti e viene utilizzato in combinazione con l'elettrofisiologia in vitro .
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Articolo metodologico
Valutazione dei cambiamenti nella plasticità sinaptica utilizzando un modello di trauma cranico chiuso sveglio di lieve lesione cerebrale traumatica
In questo articolo
Sommario
Abstract
Le lesioni cerebrali traumatiche lievi (mTBI) sono un problema di salute prevalente in Nord America. Vi è una crescente pressione per utilizzare modelli ecologicamente validi di mTBI a testa chiusa in ambito preclinico per aumentare la traducibilità alla popolazione clinica. Il modello di lesione a testa chiusa (ACHI) utilizza un impattatore corticale controllato modificato per fornire lesioni a testa chiusa, inducendo deficit comportamentali clinicamente rilevanti senza la necessità di una craniotomia o l'uso di un anestetico.
Questa tecnica normalmente non induce decessi, fratture del cranio o emorragie cerebrali ed è più coerente con l'essere una lesione lieve. In effetti, la natura lieve della procedura ACHI la rende ideale per gli studi che indagano l'mTBI ripetitivo (r-mTBI). Prove crescenti indicano che r-mTBI può provocare una lesione cumulativa che produce sintomi comportamentali, cambiamenti neuropatologici e neurodegenerazione. r-mTBI è comune nei giovani che praticano sport e queste lesioni si verificano durante un periodo di robusta riorganizzazione sinaptica e mielinizzazione, rendendo la popolazione più giovane particolarmente vulnerabile alle influenze a lungo termine di r-mTBI.
Inoltre, r-mTBI si verifica nei casi di violenza intima del partner, una condizione per la quale ci sono poche misure di screening oggettive. In questi esperimenti, la funzione sinaptica è stata valutata nell'ippocampo in ratti giovani che avevano sperimentato r-mTBI utilizzando il modello ACHI. A seguito delle lesioni, è stata utilizzata un'affettatrice tissutale per realizzare fette di ippocampo per valutare la plasticità sinaptica bidirezionale nell'ippocampo a 1 o 7 giorni dopo l'r-mTBI. Nel complesso, il modello ACHI fornisce ai ricercatori un modello ecologicamente valido per studiare i cambiamenti nella plasticità sinaptica dopo mTBI e r-mTBI.
Introduzione
La lesione cerebrale traumatica (TBI) è un problema di salute significativo, con ~ 2 milioni di casi in Canada e negli Stati Uniti ogni anno 1,2. Il trauma cranico colpisce tutte le fasce d'età e i generi e ha un tasso di incidenza maggiore di qualsiasi altra malattia, in particolare il cancro al seno, l'AIDS, il morbo di Parkinson e la sclerosi multipla3. Nonostante la prevalenza del trauma cranico, la sua fisiopatologia rimane poco conosciuta e le opzioni di trattamento sono limitate. In parte, ciò è dovuto al fatto che l'85% di tutti i TBI sono classificati come lievi (mTBI) e in pre....
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Protocollo
L'approvazione per tutte le procedure animali è stata fornita dal Comitato per la cura degli animali dell'Università di Victoria in conformità con gli standard del Canadian Council on Animal Care (CCAC). Tutti i ratti Long-Evans maschi sono stati allevati internamente o acquistati (vedi la tabella dei materiali).
1. Condizioni di stabulazione e di allevamento
- Consentire agli animali di acclimatarsi al loro ambiente di stabulazione per 1 settimana prima dello svezzamento al giorno postnatale (PND) 21.
- Mantenere i ratti in gabbia standard a 22,5 °C ± 2,5 °C, con accesso ad libitum....
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Risultati
Il modello di trauma cranico chiuso sveglio è un metodo praticabile per indurre r-mTBI nei ratti giovani. I ratti esposti a r-mTBI con il modello ACHI non hanno mostrato deficit comportamentali evidenti. I soggetti in questi esperimenti non hanno mostrato latenza a destra o apnea in nessun momento durante la procedura r-mTBI, indicando che si trattava effettivamente di una procedura TBI lieve. Sottili differenze comportamentali sono emerse nel NAP; Come descritto sopra, i ratti sono stati valutati su quattro compiti sens.......
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Discussione
La maggior parte della ricerca preclinica ha utilizzato modelli di mTBI che non ricapitolano le forze biomeccaniche osservate nella popolazione clinica. Qui, viene mostrato come il modello ACHI può essere utilizzato per indurre r-mTBI nei ratti giovani. Questo modello a testa chiusa di r-mTBI presenta vantaggi significativi rispetto alle procedure più invasive. In primo luogo, l'ACHI normalmente non causa fratture craniche, emorragie cerebrali o decessi, che sarebbero tutte controindicazioni di un TBI "lieve" nelle popol.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno conflitti di interesse da rivelare.
Ringraziamenti
Ringraziamo tutti i membri del Christie Laboratory presso l'Università di Victoria, passati e presenti, per il loro contributo allo sviluppo di questo protocollo. Questo progetto è stato sostenuto con fondi del Canadian Institutes for Health Research (CIHR: FRN 175042) e NSERC (RGPIN-06104-2019). La grafica del cranio Figura 1 è stata creata con BioRender.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Elmetto stampato in 3D | Progettato e costruito dal laboratorio Christie (Vedi le specifiche in Christie et al. (2019), Current Protocols in Neuroscience) | ||
| Agarosio | Fisher Scientific (BioReagenti) | BP160500 | |
| Camera per anestesia | Fatto in casa | N / A | Plexiglass Contenitore |
| Riscaldatore automatico | Controller Warner Electric | TC-324B | |
| Axon Digidata | Molecular Devices | 1440A | Sistema di acquisizione dati a basso rumore |
| Trave di bilanciamento | Può essere costruito o acquistato (100 cm di lunghezza x 2 cm di larghezza x 0,75 cm di spessore) | ||
| Cloruro di calcio | Bio Basic Canada Inc. | CD0050 | Per aCSF |
| Camera | Dage MTI | NC-70 | |
| Serbatoio Carbogen | Praxair | MM OXCD5C-K | Anidride Carbonica 5%, Ossigeno 95% |
| Clampex Software | Molecular Devices | Clampex 10.5 Versione | |
| Compresstome Microtomo vibrante | di precisione | VF 310-0Z | |
| Elettrodo bipolare concentrico | FHC Inc. | ||
| Destrosio (D-glucosio) | Fisher Scientific (chimico) | D16-3 | aCSF |
| Amplificatore di isolamento dello stimolo digitale | Ottenere strumenti, Inc. | Modello 4D | |
| Fosfato disodico | Fisher Scientific (Chemical) | S373-500 | PBS |
| Strumenti | |||
| Feather Double Edge Blade Microscopia | elettronica Scienze | 72002-10 | |
| Carta da filtro | Whatman 1 | 1001-055 | |
| Estrattore per micropipette fiammeggiante/marrone | Strumento Sutter | P-1000 | |
| Fermaglio | Può essere ottenuto da qualsiasi grande magazzino | ||
| Gabbie | Gabbie per ratti normali dall'unità di cura degli animali. | ||
| Hum Bug Noise Eliminator | Quest Scientific | 726300 | |
| Isoflurano USP | Fresenius Kabi | CP0406V2 | |
| Isotemp 215 Bagno d'acqua digitale | Fisher Scientific | 15-462-15 | |
| Unità Leica Impact One CCI | Biosystems | è stata modificata per contenere la punta d'impatto in gomma da 7 mm | |
| Ratti Long-Evans, maschio | Charles River Laboratories (St. Constant, PQ) | ||
| Pad in schiuma a bassa densità Foglio | schiuma poliuretanica da 3" | ||
| Cloruro di magnesio | Fisher Scientific (Chimico) | M33-500 | aCSF |
| Maschio Long Evans Ratti | Charles River Laboratories | Animali ordinati da Charles River Laboratories, o cuccioli allevati presso l'Università di Victoria | |
| MultiClamp 700B Amplificatore | Dispositivi molecolari | Modello 700B | |
| Strisce reattive per pH | VWR Chemicals BDH | BDH83931.601 | |
| Cloruro di potassio | Fisher Scientific (chimico) | P217-500 | ACSF, PBS |
| fosfato di potassio | Sigma | P9791-500G | PBS |
| Push Button Controller | Siskiyou Corporation | MC1000e | pulsante a pulsante con controller a circuito chiuso |
| ELITechGroup | SS-033 | Per l'uso con osmometro a pressione | |
| di vapore Asciugamano | |||
| Bicarbonato di sodio | Fisher Scientific (chimico) | S233-500 | aCSF |
| Cloruro di sodio | Fisher Scientific (chimico) | S271-3 | Per aCSF, PBS |
| sodico Phosphate | Fisher Scientific (Chemical) | S369-500 | aCSF |
| Coni di ritenuta in plastica morbida | Braintree Scientific | modello DC-200 | |
| Cronometro | Molti membri del laboratorio usano il loro iPhone per questo | ||
| tavolo o un grande carrello con bordi rialzati. | NAP e ACHI | ||
| (con filamento) | Sutter Instrument | BF150-110-10 | Diametro esterno: 1,5 mm; Diametro interno: 1,10 mm; Lunghezza: 10 cm |
| Microscopio verticale | Olympus | Olympus BX5OWI | 5x MPlan 0.10 NA Obiettivo Osmometro |
| pressione di vapore Vapro | Modello 5600 | aCSF dovrebbe essere 300-310 mOSM | |
| Vetbond Adesivo tissutale | 3M | 1469SB | |
| Tavolo di isolamento dalle vibrazioni del piano di vibrazione | Sistemi cinetici | 9101-01-45 |
Riferimenti
- Fu, T. S., Jing, R., McFaull, S. R., Cusimano, M. D. Health & economic burden of traumatic brain injury in the emergency department. Canadian Journal of Neurological Sciences. 43 (2), 238-247 (2016).
- Chen, C., Peng, J., Sribnick, E., Zhu, M., Xiang, H.
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Ristampe e permessi
