Un modello di mouse del singolo e ripetitivo dolore cerebrale traumatico lieve
20 giugno 2017
Gli atleti assorbono ogni anno centinaia di lievi infezioni traumatiche cerebrali (mTBI) / concussioni; Tuttavia, la conseguenza di queste nel cervello è poco capita. Pertanto, un modello animale di mTBI singolo e ripetitivo che replica costantemente sintomi clinicamente rilevanti fornisce i mezzi per avanzare lo studio di mTBI e concussione.
L'obiettivo generale di questo modello murino di lesione cerebrale traumatica o TBI, è quello di creare un metodo affidabile e riproducibile per esaminare i meccanismi che sono alla base della lesione cerebrale concussiva e sub-concussiva. Questo metodo facilita l'indagine di domande chiave nel campo del trauma cranico del topo, come ad esempio quali sono i cambiamenti fisiologici che si verificano nel cervello dopo una commozione cerebrale singola o ripetuta. Il vantaggio principale di questa tecnica è che il dispositivo per lesioni è specificamente progettato per consentire impatti ripetitivi della testa senza il rischio di fratture del cranio o danni cerebrali strutturali.
Prima di iniziare la procedura, accendere l'aria compressa e inizializzare l'impattatore pneumatico ad alta velocità su un'impostazione di pressione di 861,85 kilo pascal. Calibrare la macchina alla velocità e al tempo di permanenza desiderati. Posizionare la base riempita di gel, in modo che la linea mediana sia perpendicolare alla traiettoria della punta dell'impattatore e registrare i pesi di tutti i mouse da utilizzare.
Quindi, trasferire e anestetizzare il mouse sull'apparecchio MTBI, posizionando la testa sul cuscinetto in gel con il cranio perpendicolare alla punta dell'impattatore e il nastro adesivo sopra la testa del topo, per creare una superficie piana e per garantire che le orecchie siano lontane dal sito dell'impatto. Abbassare la punta dell'impattatore in politetrafluoroetilene per allinearla con la linea mediana sagittale al centro della testa, appena dietro gli occhi. La punta dell'impator ha un diametro di 10 millimetri e coprirà la maggior parte dell'area della testa.
Regola l'impattatore fino a toccare appena la superficie della testa del mouse. Quindi, ritrarre la punta e ridurre manualmente la profondità di deflessione richiesta a 7,5 millimetri. Ora, armare il sistema di controllo dell'acquisizione dati e premere il pulsante di attivazione per colpire la testa del mouse.
Subito dopo l'impatto finale, trasferire il mouse sul piano del banco in posizione supina, senza il cono anteriore e utilizzare un cronometro per misurare la latenza del ritorno del riflesso raddrizzante per determinare il tempo di perdita di coscienza e il tempo di ritorno, della deambulazione spontanea. Dopo aver recuperato il comportamento normale, riportare l'animale nella gabbia di casa. Il ritorno del tempo del riflesso raddrizzante, è una valutazione neurologica acuta della gravità della lesione che può essere utilizzata per quantificare la perdita di coscienza dopo MTBI.
Ad esempio, gli animali che ricevono un singolo MTBI dimostrano un aumento significativo della perdita di coscienza e dei tempi di deambulazione, rispetto agli animali fittizi. Nei paradigmi di infortunio ripetuto, la perdita di coscienza e i tempi di deambulazione sono significativamente aumentati in tutti i giorni di test. La colorazione IBA one per microglia e macrofagi rivela cambiamenti nei profili infiammatori sperimentali del topo, dopo la ripetizione dell'MTBI, rispetto a singoli MTBI o animali fittizi.
Gli animali con MTBI ripetuti mostrano una forte immunoreattività IBA one che è limitata al tratto ottico, senza evidenza di infiammazione della materia grigia nella corteccia, nell'ippocampo o in altre aree cerebrali. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in cinque minuti se eseguita correttamente.
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Panoramica
Questo studio presenta un modello murino per lo studio delle lesioni cerebrali traumatiche lievi (mTBI) e delle commozioni cerebrali. Il modello ha lo scopo di riprodurre sintomi clinicamente rilevanti e facilitare la comprensione dei cambiamenti fisiologici successivi a commozioni singole e ripetute.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Lesione Cerebrale Traumatica
- Modelli Animali
Sfondo
- Gli atleti subiscono numerose mTBI ogni anno, ma gli effetti di queste lesioni sul cervello rimangono poco chiari.
- Lo sviluppo di modelli animali affidabili è fondamentale per far progredire la ricerca sulle mTBI.
- Comprendere i meccanismi delle lesioni da commozione può portare a strategie migliori di prevenzione e trattamento.
- Questo studio si concentra su un metodo che permette impatti ripetuti alla testa senza causare danni strutturali.
Scopo dello studio
- Creare un modello riproducibile per lo studio degli effetti del trauma cranico lieve (mTBI).
- Indagare i cambiamenti fisiologici nel cervello dopo una commozione cerebrale.
- Migliorare la comprensione dei meccanismi alla base dei traumi cerebrali.
Metodi Utilizzati
- Utilizzo di un impattore pneumatico ad alta velocità per impatti controllati sulla testa.
- Calibrazione dell'impattore per una velocità e un tempo di permanenza specifici.
- Implementazione di una base riempita di gel per garantire la sicurezza durante gli impatti.
- Registrazione dei pesi dei topi per standardizzare le condizioni sperimentali.
Risultati principali
- Il modello replica con successo i sintomi associati al trauma cranico lieve.
- I cambiamenti fisiologici nel cervello possono essere monitorati in modo efficace.
- Impatti ripetuti non portano a fratture del cranio o danni strutturali.
- Questo metodo apre nuove strade per ulteriori ricerche sui meccanismi della commozione cerebrale.
Conclusioni
- Il modello murino sviluppato è uno strumento prezioso per lo studio del trauma cerebrale lieve.
- Permette di esplorare gli effetti sia della singola che della concussione ripetuta.
- I risultati potrebbero contribuire a una migliore comprensione e gestione delle lesioni cerebrali negli atleti.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale per gli Esperti
Modelli preclinici affidabili di trauma cerebrale lieve (mTBI) sono essenziali per ridurre i rischi nei portafogli di scoperta precoce e di neuroscienze traslazionali. Questo modello riproducibile nel topo consente un'analisi precisa degli effetti neurologici acuti e cumulativi rilevanti per lesioni concussive legate allo sport e ripetitive. La sua capacità di isolare i meccanismi lesivi senza danni strutturali concomitanti supporta una maggiore affidabilità predittiva nelle validazioni degli obiettivi e negli studi meccanicistici.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Permette la verifica controllata di ipotesi sui meccanismi di mTBI acuta e ripetuta in vivo.
- Consente la validazione funzionale di bersagli quantificando i deficit neurologici e le risposte infiammatorie.
- Facilita la riduzione del rischio meccanicistico distinguendo tra gli effetti della lesione primaria e l'infiammazione secondaria.
Sviluppo di Screening e Saggi
- Fornisce un paradigma di lesione standardizzato e riproducibile per lo screening di biomarcatori e terapie successive.
- Genera output quantitativi come tempi di perdita di coscienza e di ripresa della deambulazione, utili per lo sviluppo di saggi.
- Garantisce la prontezza del saggio minimizzando variabili confondenti come fratture craniche o danni tissutali evidenti.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Si allinea a endpoint rilevanti per la malattia osservati nella commozione cerebrale umana e nelle mTBI ripetute.
- Permette studi longitudinali sulla neuroinfiammazione e sul recupero, favorendo la scoperta di biomarcatori traslazionali.
- Supporta l' avanzamento di candidati neuroprotettivi o anti-infiammatori con adeguata valutazione del rischio.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo modello si inserisce nel percorso di scoperta e preclinico per la ricerca sulla neurotrauma e la neuroinfiammazione.
- Biologia della scoperta: Consente la verifica dell'ipotesi nulla riguardo ai cambiamenti neurologici e infiammatori indotti da lesioni.
- Screening: Fornisce letture comportamentali e istologiche quantitative e riproducibili per la valutazione dei composti.
- Analisi: Permette il confronto statistico tra paradigmi di lesione singola e ripetuta mediante endpoint standardizzati.
- Ricerca traslazionale: Collega i risultati preclinici ai fenotipi clinici della commozione cerebrale e alle strategie di biomarcatori.
- Riutilizzo aziendale: Offre una piattaforma scalabile e validata per svariati programmi di ricerca sul neurotrauma.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nella selezione di bersagli e percorsi per interventi contro il trauma cerebrale lieve.
- Valore operativo: Garantisce un'elevata riproducibilità e standardizzazione tra studi e gruppi di ricerca.
- Valore strategico: Riduce l'abbandono nelle fasi avanzate chiarificando i fattori meccanicistici responsabili dei deficit neurologici.
- Impatto sul portafoglio: Informa la priorizzazione corretta per rischio di asset neuroprotettivi e antinfiammatori.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nell'uso degli animali, nell'anestesia e nella valutazione neurologica.
- Necessita dell'accesso a un impattore pneumatico calibrato e a un sistema di acquisizione dati.
- Esige una rigorosa standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per i parametri di lesione e gli endpoint comportamentali.
- Adattabile a diverse ceppi di topi, ma può richiedere un'ottimizzazione del protocollo per specifiche domande di ricerca.
- Limitato a endpoint acuti e subacuti; le conseguenze croniche potrebbero richiedere ulteriori validazioni.
