ここでは、軽度から中等度の外傷性脳損傷の神経生物学的および病態生理学的影響を調査するためのげっ歯類のための爆風波モデルのプロトコルを提示する。圧力センサーを備えたガス駆動のベンチトップセットアップを確立し、爆風による軽度から中等度の外傷性脳損傷の信頼性と再現性の発生を可能にしました。
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方法論記事
げっ歯類における閉鎖性軽度外傷性脳損傷の前臨床評価のための低強度ブラスト波モデル
* These authors contributed equally
この記事について
サマリー
要約
外傷性脳損傷(TBI)は、大規模な公衆衛生上の問題です。軽度のTBIは、神経外傷の最も一般的な形態であり、米国で多数の医療訪問を占めています。現在、TBIに利用可能なFDA承認の治療法はありません。軍事関連の爆風誘発性TBIの発生率の増加は、効果的なTBI治療の緊急の必要性をさらに強調する。したがって、ヒト芽球関連TBIの側面を再現する新しい前臨床TBI動物モデルは、軽度から中等度のTBIの根底にある神経生物学的および病態生理学的プロセスの研究努力、ならびにTBIに対する新規治療戦略の開発を大きく前進させるであろう。
ここでは、軽度から中等度の芽球誘発性TBIの分子的、細胞的、および行動的影響の調査のための信頼性が高く再現可能なモデルを提示する。我々は、一貫した試験条件を保証するために圧電圧力センサを備えたガス駆動ショックチューブからなるベンチトップセットアップを使用して、げっ歯類における閉頭、爆風誘発軽度のTBIのためのステップバイステップのプロトコルを説明する。私たちが確立したセットアップの利点は、比較的低コスト、インストールの容易さ、使いやすさ、高スループット容量です。この非侵襲的TBIモデルのさらなる利点には、ブラストピーク過圧のスケーラビリティと制御された再現可能な結果の生成が含まれます。このTBIモデルの再現性と関連性は、神経生物学的、神経病理学的、神経生理学的および行動学的分析を含む多くの下流アプリケーションで評価されており、軽度から中等度のTBIの病因の根底にあるプロセスの特性評価のためのこのモデルの使用を支持している。
概要
外傷性脳損傷(TBI)は、米国だけで毎年200万回以上の病院訪問を占めています。自動車事故、スポーツイベント、または転倒によって一般的に生じる軽度のTBIは、すべてのTBI症例の約80%を占めています1。軽度のTBIは、患者は最初の侮辱の数日後や数ヶ月で明白な症状を経験しないことが多いため、「静かな病気」と考えられていますが、人生の後半で深刻なTBI関連の合併症を発症する可能性があります2。さらに、爆風誘発性軽度のTBIは軍人の間で蔓延しており、慢性CNS機能不全と関連している3,4,5,6。芽球関連軽度TBIの発生率の上昇により7,8、軽度のTBIに関連する神経生物学的および病態生理学的プロセスの前臨床モデリングは、TBIに対する新規治療介入の開発における焦点となっている。
歴史的に、TBI研究は、重篤なヒトTBI症例の数が比較的少ないにもかかわらず、主に重度の形態の神経外傷に焦点を当ててきた。制御された皮質衝....
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プロトコル
このプロトコルは、シンシナティ大学とウェストバージニア大学の動物ケアガイドラインに準拠しています。動物を含むすべての手順は 、施設動物 ケアおよび使用委員会(IACUC)によって承認され、 実験動物のケアおよび使用のためのガイドの原則に従って実施された。
1. ブラストTBIセットアップのインストール
- スチール製駆動およびドライバセクションからなるショックチューブ、ポリエステルメンブレン、固定ボルト、圧力センサ、周辺臓器を保護するポリ塩化ビニル(PVC)パイプシールド、9.53mm高圧油圧ラインとクイック接続オスおよびメスアタッチメント、高流量ガスレギュレータ、壁掛けブラケット付きガスボンベなど、セットアップに必要なすべての作業部品を入手してください( 図1A、B および 材料表)。
注:ここで使用される駆動およびドライバセクション(図2および材料表を参照)の仕様は、マウスに軽度から中等度のTBIを誘導するために、一貫した短時間のスケールブラスト波(図3C、Dを参照)を生成するために確立されています。この....
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結果
ブラスト波セットアップのスケーラビリティは、25.4、50.8、76.2 μmの3つの異なる膜厚を使用してテストされました。ピーク圧力レベルは、圧電圧力センサを用いてショックチューブ装置のヘッド配置領域および出口において評価された(図 1 および 図2を参照のこと)。ピーク圧力は、両方のセンサ位置で膜厚と一致して増加し(図3A、B)、ピーク圧力が本質的にスケーラブルであることを示しています。セットアップのこのプロパティを利用して、手順 2.3 で説明したように、システムを較正し、スケーラビリティを評価できます。
インビボでの芽球誘発性TBIの影響を評価するために、成体、生後3ヶ月、雄、野生型C57Bl/6Jマウスを、ここで説明するプロトコルを用いて、このセットアップによって生成された爆風波に曝露した(図1
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ディスカッション
ここでは、費用対効果が高く、セットアップと実行が容易で、高スループットで信頼性が高く、再現性のある実験結果を可能にする前臨床軽度TBIモデルを紹介します。このモデルは、末梢器官に保護シールドを提供し、軽度のTBIメカニズムへの集中的な調査を可能にしながら、全身損傷の交絡変数を制限する。対照的に、他の爆風モデルは末梢器官に損傷を与えることが知られている2,39,40。このモデルの別の利点は、他のブラストモデル40における固定位置と比較して任意の所望の角度からブラスト波を送達する能力である。これにより、脳の脆弱性をよりよく理解するための焦点を絞った解剖学的研究が可能になります。
ヒト芽球関連TBIを研究するために、TBIの関連モデルは、TBI誘導中に被験者が経験したものに匹敵する生体力学的力を生成するべきである。臨床的に関連するモデルはまた、軽度のTBI.......
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開示事項
著者らは、競合する利害関係はないと宣言している。
謝辞
我々は、TBIモデルの開発に貢献したR. Gettens、N. St. Johns、P. Bennet及びJ. Robsonに感謝する。Brain & Behavior Research Foundation(F.P.およびM.J.R.)からのNARSAD Young Investigator Grants、Darrell K. Royal Research Fund for Alzheimer's Disease(F.P.)からの研究助成金、PhRMA Foundation Award(M.J.R.)がこの研究を支援しました。この研究は、米国薬学教育財団(A.F.L.およびB.P.L.)の博士前フェローシップを通じて支援されました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 3/8 SAE高圧油圧ホース | イートンAeroquip | R2-6-6-36M | グレインジャーから入手可能 |
| 3/8インチ クイックコネクト メスプラグ | ケルヒ | ャーKAR 86410440 | |
| 3/8インチ クイックコネクトオスプラグ | ケルヒ | ャーKAR 86410440 | |
| ANY迷路ビデオ追跡ソフトウェア | Stoelting Co. | ANY迷路ソフトウェア | |
| Clear Mylar membrane | ePlastics.com | POLYCLR0.003 | http://www.eplastics.com/Plastic/Clear_Polyester_Film/POLYCLR0-003;クリアマイラーメンブレンは、さまざまな厚さで販売されています。すべて上記のベンダーによって販売されています。 |
| コンパウンドスライドテーブル(X2) | グリズリーインダストリアル | G5757 | |
| デッドマン ガスコントロールボールバルブ | コネラコ | 71-502-01 | "アポロ"、グレインジャー |
| ドライバーと駆動セクション(マウス) | 自身の設計/生産 | n / a | 、著者 |
| ドライバーと駆動セクション(ラット) | 自身の設計/生産 | n / a | 詳細については、著者にお問い合わせください |
| Ear Muffs | 3M | 37274 | インジャー |
| から入手可能ガスレギュレーター - ハイフロー 3500-600-580 | ハリス | 3003539 | |
| ヘリウムガス | エアガス | HE 300 | タンクは様々なサイズで利用可能 |
| 吸入麻酔システム | VetEquip | 901806 | |
| 入力モジュール | ナショナルインスツルメンツ | NI 9223 | |
| イソフルラン | バクスター | NDC 10019-360-40 | 獣医師 |
| による注文ラボ用タイマー/ストップウォッチ | Fisher Scientific | 50-550-352 | |
| Labviewバージョン12.0 | National Instruments | Data Acquistion Software | |
| 磁気ダイヤルインジケータ/マイクロメータ | Grizzly Industrial | G9849 | |
| MATLAB | MathWorks | 圧力記録解析用ソフトウェア | |
| 酸素レギュレータ | Medline | HCS8725M | |
| データ処理用PC | Dell | ||
| Polyvinylchloride Tubing - 25.4 mm | FORMUFIT | P001FGP-WH-40x3 | |
| 圧力センサ | PCB Piezotronics | 102A05 | |
| レシーバ USBシャーシ | National Instruments | DAQ-9171 | |
| センサ 信号コンディショナ | PCB Piezotronics | 482Cシリーズ | |
| ステンレスNSF定格取り付けテーブル | |||
| Tハンドルアレンレンチ - 3/16'' | S&K | 73310 |
参考文献
- Bazarian, J. J., et al. Mild traumatic brain injury in the United States, 1998--2000. Brain Injury. 19 (2), 85-91 (2005).
- Meabon, J. S., et al. Repetitive blast exposure in mice and combat veterans causes persistent cerebella....
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再版と許可
