Il trauma cranico lieve, tra cui commozione cerebrale e sub-commozione cerebrale, rappresenta la maggior parte di tutti i casi di trauma cranico (>80% di tutti i trauma cranico)1. Il trauma cranico lieve deriva comunemente da cadute, incidenti stradali, atti di violenza, sport di contatto (ad es. calcio, boxe, hockey) e combattimenti militari 2,3. Un trauma cranico lieve può portare a eventi neurobiologici che influenzano le funzioni neurocomportamentali per tutta la vita del paziente e aumentano il rischio di malattie neurodegenerative 4,5,6. I modelli animali forniscono un mezzo efficiente e controllato per studiare il trauma cranico lieve, con la speranza di migliorare ulteriormente la diagnosi e il trattamento del trauma cranico lieve. Sono stati sviluppati vari modelli per il trauma cranico lieve, come l'impatto corticale controllato (CCI), la caduta di peso (WD), la lesione da percussione del fluido (FPI) e i modelli blast-TBI 7,8. Nessun singolo modello sperimentale può imitare l'intera complessità della patologia indotta da TBI 9,10. L'eterogeneità di questi modelli è vantaggiosa per affrontare le diverse caratteristiche associate ai pazienti con trauma cranico lieve e studiare i corrispondenti meccanismi cellulari e molecolari. Tuttavia, ogni modello animale di trauma cranico ha i suoi limiti3, limitando le nostre attuali conoscenze riguardo al trauma cranico lieve animale e alla loro rilevanza clinica.
I modelli WD e CCI sono utilizzati per replicare condizioni cliniche come la perdita di tessuto cerebrale, l'ematoma subdurale acuto, la lesione assonale, la commozione cerebrale, la disfunzione della barriera emato-encefalica e persino il coma dopo TBI 3,11,12. Il modello WD prevede l'induzione di danni cerebrali colpendo la dura madre o il cranio con pesi che cadono liberamente. L'impatto di un oggetto ponderato su un cranio intatto può replicare lesioni miste focali/diffuse; Tuttavia, questo metodo è associato a scarsa precisione e ripetibilità del sito della lesione, lesioni da rimbalzo e un tasso di mortalità più elevato a causa di fratture del cranio 3,11,12. Il modello CCI prevede l'applicazione di metallo azionato ad aria per colpire direttamente la dura madre esposta. Rispetto al modello WD, il modello CCI è più accurato e riproducibile, ma non produce lesioni diffuse a causa del piccolo diametro della punta d'impatto11. Durante la modellazione FPI, il tessuto cerebrale viene brevemente spostato e deformato dalla percussione. L'FPI può indurre lesioni miste focali/diffuse e replicare l'emorragia intracranica, il gonfiore cerebrale e il danno progressivo della materia grigia dopo trauma cranico. Tuttavia, l'FPI ha un alto tasso di mortalità a causa del danno del tronco encefalico e dell'apnea prolungata 3,12. La craniotomia coinvolta nei modelli convenzionali di WD, CCI e FPI può portare a contusione corticale, lesioni emorragiche, danni alla barriera emato-encefalica, infiltrazione di cellule immunitarie, attivazione delle cellule gliali, tempo di modellazione prolungato e possibili esiti fatali 3,12.
Il trauma cranico lieve è caratterizzato da un punteggio GCS (Glasgow coma scale, GCS) compreso tra 13 e 152. Il trauma cranico lieve può essere focale o diffuso ed è associato sia a lesioni acute, come la rottura dell'omeostasi cellulare, l'eccitotossicità, la deplezione di glucosio, la disfunzione mitocondriale, il disturbo del flusso sanguigno e il danno assonale, sia a lesioni subacute, tra cui danno assonale, neuroinfiammazione e gliosi 2,3. Nonostante i progressi significativi nel delineare l'intricata fisiopatologia del trauma cranico, i meccanismi alla base del trauma cranico/rmTBI lieve rimangono sfuggenti e richiedono ulteriori indagini9. Dato che il CHI è il tipo più comune di TBI12, questo protocollo presenta un nuovo approccio alla creazione di un modello murino di rmTBI controllato in modo più preciso utilizzando un dispositivo FPI modificato per eseguire l'impatto in una finestra cranica assottigliata13. Evitando lesioni indotte dalla craniotomia, lo spessore variabile del cranio e le imprecisioni indotte dalla forma e le lesioni da rimbalzo, questo approccio mira a superare i principali svantaggi associati ai modelli WD, CCI e FPI. L'applicazione dell'impatto FPI sulla finestra del cranio assottigliato è utile per valutare il danno ai vasi cerebrali dopo rmTBI e aiuta a ridurre al minimo gli alti tassi di mortalità in alcuni modelli, risultando in una maggiore somiglianza con le caratteristiche cliniche dei pazienti con trauma cranico.