Method Article

マウスにおける軽度外傷性脳損傷の電磁制御クローズドヘッドモデル

DOI:

10.3791/64556

⸱

September 28th, 2022

 ,  , 
1Spinal Cord & Brain Injury Research Center, University of Kentucky, 2Department of Neuroscience, University of Kentucky, 3Sanders-Brown Center on Aging, University of Kentucky

In This Article

Summary

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プロトコルは、マウスモデルにおける軽度の外傷性脳損傷について説明しています。特に、軽度の正中線閉鎖頭部外傷を誘発するための段階的なプロトコルおよび動物モデルの特徴付けが完全に説明されている。

Abstract

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治療的介入をテストし、TBIが脳機能をどのように変化させるかのメカニズムを理解するには、明確に定義された病状を持つ外傷性脳損傷(TBI)の再現性の高い動物モデルが必要です。TBIの複数の動物モデルが利用可能であることは、人々に見られるTBIのさまざまな側面と重症度をモデル化するために必要です。この原稿では、軽度のTBIのマウスモデルを開発するための正中線閉鎖性頭部外傷(CHI)の使用について説明しています。このモデルは、ニューロイメージングや肉眼的ニューロン喪失に基づく構造的な脳病変を引き起こさないため、軽度と見なされます。しかし、単一の衝撃は、認知障害が損傷後少なくとも1か月で測定可能であるのに十分な病状を作成します。定位固定誘導電磁インパクターを使用してマウスにCHIを誘導するための段階的なプロトコルが論文で定義されています。軽度の正中線CHIモデルの利点には、死亡率が低い傷害誘発性変化の再現性が含まれます。このモデルは、神経イメージング、神経化学的、神経病理学的、および行動的変化について、損傷後1年までの時間的に特徴付けられています。このモデルは、同じインパクターデバイスを使用して制御された皮質衝撃のオープンスカルモデルを補完するものです。したがって、ラボは、同じインパクターを使用して、軽度のびまん性TBIと焦点の中程度から重度のTBIの両方をモデル化できます。

Introduction

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外傷性脳損傷(TBI)は、脳への外力によって引き起こされ、多くの場合、転倒、スポーツ傷害、身体的暴力、または交通事故に関連しています。2014年、疾病管理予防センターは、253万人のアメリカ人がTBI関連の事故の治療支援を求めるために救急科を訪れたと判断しました1。軽度TBI(mTBI)がTBI症例の大部分を占めるため、過去数十年にわたって、体重減少、ピストン駆動閉鎖性頭部損傷および制御された皮質衝撃、回転損傷、軽度の流体パーカッション損傷、および爆風損傷モデルを含むmTBIの複数のモデルが採用されてきました2,3。mTBIモデルの異質性は、人に見られるmTBIに関連するさまざまな特徴に対処し、脳損傷に関連する細胞および分子メカニズムを評価するのに役立ちます。

閉鎖性頭部外傷の一般的に使用されるモデルのうち、最初で最も広く使用されているモデルの1つは、物体を特定の高さから動物の頭に落とす(麻酔または覚醒)重量減少法です2,4。体重減少法では、傷害の重症度は、開頭術が行われるか否か、頭部固定または自由、ならびに落下物の距離および重量を含むいくつかのパラ....

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Protocol

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実施された実験は、ケンタッキー大学の施設動物管理および使用委員会(IACUC)によって承認され、研究中はARRIVEと実験動物の世話と使用のためのガイドの両方のガイドラインに従いました。

1.手術のセットアップ

注:マウスは4〜5 /ケージのグループで飼育され、収容室の湿度は43%〜47%に維持され、温度は22〜23°Cに維持されます。マウスは食物と水への 自由 アクセスを与えられ、12時間/ 12時間の明暗サイクル(午前7時/午後7時)にさらされます。

  1. フードや専用の手術室などの指定された手術エリアを使用して、動物の手術を行います。
  2. 手術領域に、加熱パッド、電磁インパクターを備えた定位固定フレーム、およびイソフルランガスを投与するように設計された麻酔マスクが含まれていることを確認してください( 図1Aを参照)。
  3. 外科医または手術に関与する担当者が、清潔な白衣、フェイスマスク、手袋、および手術用キャップを着用していることを確認してください。
  4. 滅菌手術器具、滅菌綿先端アプリケーター、およびガーゼパッドを使用してください。ホットビーズ滅菌器を使用して、手術日中にマウス間の器具を滅菌します。
  5. 麻酔導入室を使用して、手術....

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Results

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この定位固定装置電磁インパクター装置は汎用性があります。これは、開いた頭蓋骨制御皮質衝撃(CCI)または閉鎖性頭部外傷(CHI)手術の両方に使用されます。さらに、傷害の重症度は、衝撃速度、滞留時間、衝撃の深さ、インパクターチップ、および傷害標的などの傷害パラメータを変更することによって調節することができる。本明細書では、5.0 mm鋼製先端インパクターを用いたCHI手術について説明する。構造的な脳病変がないため、この損傷は軽度と見なされます。成体マウスの死亡率は0.9%未満であり11,14、高齢マウス(生後>8か月)ではわずかに増加して~2.5%に達します11。無呼吸のために最初の2分間に死亡しますが、これは衝撃の数秒前の麻酔の深さを注意深く監視することで大部分を防ぐことができます。

このCHIモデルの利点は、衝撃が皮質硬膜表面を露出させる必要なしに両側びまん性の病理を引き起こすことです(開頭術)。これを効果的な.......

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Discussion

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記述されたモデルを使用して一貫した傷害モデルを再現するには、いくつかのステップが含まれます。第一に、動物を定位固定装置フレームに正しく固定することが重要です。動物の頭は横方向に動くことができないようにし、頭蓋骨は完全に平らで、ブレグマとラムダが同じ座標を読み取る必要があります。イヤーバーを正しく配置することは、この手術の最も難しい側面であり、これは練習によってのみ学ぶことができます。頭蓋骨が水平でない場合は、CHIを誘発する前に頭を調整する必要があります。 頭の位置を調整しないと、頭蓋骨骨折を引き起こします。頭蓋骨が平らであることを評価するには、頭蓋骨と衝撃先端の間の隙間を先端の周りのあらゆる角度から見る必要があります。頭蓋骨骨折が落ち込んだマウスは、頭蓋骨骨折を患わなかったマウスと比較して、はるかに強い炎症反応とより重度の損傷を持っているため、実験から除外する必要があります19。さらに、頭蓋骨骨折のマウスは、心的外傷後呼吸抑制、二次リバウンド損傷、そして最終的には死亡など、より重度のTBIの結果を示します20。

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Disclosures

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著者は開示するものは何もありません。

Acknowledgements

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この研究の一部は、国立衛生研究所によって、賞番号R01NS120882、RF1NS119165、およびR01NS103785および国防総省の賞番号AZ190017でサポートされました。内容は著者の責任であり、国立衛生研究所または国防総省の公式見解を表すものではありません。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
9 mm オートクリップ アプライヤーBraintree scientificACS- APLSurgery
9 mm オートクリップ リムーバーBraintree scientificACS- RMVSurgery
9 mm オートクリップ、ケース 1,000 クリップBraintree scientificACS- CSSurgery (ステープルズ)
Aperio ImageScope software ライカバイオシステムズNA IHCの
ブレードフラスク ブレードリムーバーフィッシャーサイエンティフィック22-444-275手術
コットンチップアプリケーターVWR89031-270手術
デジタルマウス 定位固定装置フレームストールティング51730D手術
デュモン #7 鉗子ロボズRS-5047手術
イヤーバーストールティング51649手術
EthoVisionXT 11.0 ノルダス情報技術NARAWM 
Fiber-LiteDolan-Jeffer IndustriesUN16103-DGSurgery
Fisherbrand Bulb for Small PipetsFisher Scientific03-448-21ヘッドサポート装置
Gemini Avoidance SystemSan Diego InstrumentsNAActive avoidance
Heating PadSunbeam 732500000U手術準備
HRP 抱合型ヤギ抗ウサギ IgG ジャクソン・イムノ・リサーチ・ラボラトリーズ111-065-144 IHCの
誘導室ケント・サイエンティフィックVetFlo-0530XS手術準備
イソフルラン、USPCovetrusNDC:11695-6777-2手術
マウス ガス麻酔ヘッドホルダーStoelting51609M手術
神経俳優 定位固定剤 インパクター神経科学ツールn/a手術:正式にはLiciaがインパクト1
NexGen Mouse 500を配布アレンタウン N / a手術後、保持ケージ
フィルムビーミスPM992ヘッドサポート装置
ピーナッツ-プロフェッショナルバリカンホワル8655-200 手術準備
ポビドン-ヨウ素溶液USP、10%(w / v)、1%(w / v)利用可能なヨウ素、実験室用Ricca3955-16手術
Puralube Vet Oinment、ワセリン眼科軟膏、滅菌眼潤滑剤Dechra17033-211-38
ウサギ抗GFAP ダコZ0334IHC
ラビット抗IBA1 ワコー019-19741IHC
8アーム ラジアルアーム ウォーターズ メイズエンジニアズ n/aRAWM 
スケールオーハウス CSシリーズBAL-101手術準備
ハンドル #7 ソリッド 6.25" RobozRS-9847手術
用滅菌アルコール調製パッド (イソプロピルアルコール 70% v/v)フィッシャー ブランド22-363-750手術用
準備 SumnoSuite 低流量麻酔システムケント・サイエンティフィックSS-01手術
10mL シリンジ ルアーロックチップBD バード・パーカー302995頭部支持装置
タイマーフィッシャー・サイエンティフィック6KED8手術
局所麻酔クリームL.M.X 4NDC 0496-0882-15手術準備
トリプル抗生物質軟膏メジャーNDC 0904-0734-31手術後
チューブMasterFlex96410-16ヘッドサポート装置
気化器 シングルチャンネル麻酔システムケントサイエンティフィックVetFlo-1210S手術準備
パラ手術メイメス用

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Capizzi, A., Woo, J., Verduzco-Gutierrez, M. Traumatic brain injury: An overview of epidemiology, pathophysiology, and medical management. The Medical Clinics of North America. 104 (2), 213-238 (2020).
  2. Bodnar, C. N., Roberts, K. N., Higgins, E. K., Bachstetter, A. D.

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