本稿では、急性期および亜急性期の行動症状に関して、ヒトmTBIと顕著な類似性を示す閉鎖頭軽度外傷性脳損傷(mTBI)ラットモデルとその検証について紹介する。
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この記事について
サマリー
要約
動物モデルは、軽度外傷性脳損傷(mTBI)の理解を深め、臨床研究を導くために重要です。有意義な洞察を得るためには、安定した再現性のある動物モデルの開発が不可欠です。本研究では、Sprague-Dawleyラットを用いたクローズドヘッドmTBIモデルと代表的な検証法について詳細に記述し、モデリング効果を検証した。このモデルでは、550gの重りを100cmの高さから破壊可能な表面のラットの頭に直接落下させ、その後180度回転させます。損傷を評価するために、ラットは損傷後10分後に、意識喪失時間、最初のシーク行動時間、脱出能力、およびビームバランス能力テストを含む一連の神経行動学的評価を受けました。受傷後の急性期および亜急性期には、運動協調能力(ビーム課題)、不安(オープンフィールドテスト)、学習能力と記憶能力(モリスウォーターメイズテスト)を評価するための行動テストが実施されました。クローズドヘッドmTBIモデルは、死亡率を最小限に抑え、実際の状況を再現した一貫した損傷反応を示しました。この検証手法は、モデル開発を効果的に検証し、モデルの安定性と一貫性を確保しました。
概要
軽度外傷性脳損傷(mTBI)、または脳震盪は、最も一般的なタイプの損傷であり、さまざまな短期的および慢性的な症状を引き起こす可能性があります1。これらの症状には、めまい、頭痛、うつ病、無快感症などがあり、mTBI2の影響を受けた個人に重大な苦痛をもたらします。ほとんどのmTBIは鈍器による外傷によって引き起こされるため3、そのような損傷を正確に模倣する動物モデルの開発が不可欠になります。これらのモデルは、損傷とその根底にあるメカニズムをよりよく理解するために不可欠であり、人間の研究と比較して変動性と異質性が低減された制御された環境を提供します。
外傷性脳損傷(TBI)については、流体衝撃損傷(FPI)4、制御皮質衝撃(CCI)5、重量低下損傷6、爆風外傷性脳損傷7など、数多くの確立されたげっ歯類モデルが開発されています。ただし、これらのモデルは、主に中等度から重度の TBI シナリオの再現に重点を置いています。対照的に、mTBIをシミュレートするために特別に設計された実験モデルは、比較的注目されておらず、未調査のままです
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プロトコル
動物実験は、中南大学動物管理委員会によって承認されました。すべての研究は、実験動物の福祉と倫理の原則に沿って実施されました。
1.動物の給餌と麻酔の手順
- 280〜320 gのSprague-Dawleyオスラットをグループ化し、12時間/ 12時間の明暗サイクルで維持し、自由に餌 と水にアクセスできます。ラットが6日間順応した後、研究を実施します。
- ラットが足または尾のつまみに反応しなくなるまで、誘導ボックス内の0.6 L / minの気流で3%イソフルランでラットを麻酔します。.流量を30秒間維持します。
注:鎮痛剤は、神経行動学的評価におけるラットの反応を妨げるため、使用されませんでした。
2. 術前設定
- 硬度35D(スポンジの重量35kg/m3)で、長さと幅は同じで厚さは12cmのスポンジを、トップカバーのないアクリルボックス(15 cm x 22 cm x 43 cm)に入れます。
- 錫箔(厚さ20μm)を切り取り、粘着テープでアクリル箱に貼り付けると、ネズミの体重を支えることができる破壊可能な表面を形成します。さらに、ラットの頭を配置するための指定された場所となる約10cmのカットラインをマークします。
- アイロンスタンドを使用して、PVCチューブを所定の位置にしっかりと固定します....
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結果
この研究で使用された装置は、KaneモデルとRichelle Mychasiukの小児モデル11,12の修正版でした。この研究では、SDラットを偽群とmTBI群に割り当てました。このモデルの再現性を実証するために、このモデルの3つの独立した複製と急性神経行動学的評価を行い、各実験には8〜12匹のラットが参加しました。本研究では、30匹以上のmTBIラットを使用し、そのうち2匹が麻酔による死亡を経験しました。しかし、実験中に脳損傷で死亡したラットはいませんでした。これらの実験の結果を図2に示します。さらに、急性期および亜急性期に神経行動学的評価を実施しました(図3、図4、および図5)。
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ディスカッション
このモデルは、頭皮の切開や頭蓋骨の開口部を必要とせずに閉じた頭部のmTBIをうまくシミュレートし、人間の症例で観察された衝撃シナリオをより正確に表現します。頭皮の切開を避けることで、実際の状況に合わない可能性のある炎症反応を防ぐことができます。Richelle Mychasiukの小児モデル12と比較して、この研究で使用されたモデルは、体重が280〜320gの成体ラット用に特別に調整されており、成人に対するmTBIの影響に関する貴重な洞察を得ることができます。さらに、枕やヘルメットなどの主要部品を組み込むことで、より均一な衝撃力の伝達が容易になり、オペレーターが衝撃のターゲット領域を正確に特定するのに役立ちます。
ここで強調しておきたいのは、ラットの衝撃手技は麻酔維持なしで行われたため、衝撃開始前に麻酔の深さを確認したことです。麻酔導入ボックスを軽く振って麻酔時間を30秒延長し、適切な麻酔レベルを確保することで、ラットが反応しないことを確認しました。衝撃プロセス全体を1分以内に完了することをお勧めします。
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開示事項
著者は、開示すべき金銭的利害関係を有していません。
謝辞
中南大学実験動物学科のフェローの皆さん、ありがとうございました。本研究は、中国国家自然科学基金会(第81971791号)の支援を受けた。中国司法省法医学院法医学重点実験室(法医学院)(No.KF202104)です。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アクリルボックス | 社内 | N/A | 15 cm x 22 cm x 43 cm |
| 麻酔器 | RWD Life Science Co. | R540マウス&ラット動物麻酔器 | |
| ヘルメット | 社内 | N/A | 直径10mm、厚さ3mmのステンレス製ディスク |
| モリス水迷路 | RWD Life Science Co. | 直径150cm、高さ50cm、プラットフォーム直径35cm | |
| フィールド | RWDライフサイエンス株式会社 | 63007 | 幅100 cm、高さ40 cm |
| Panlab SMART V3.0 | RWD Life Science Co. | SMART v3.0 | |
| 穴あきウェイト | 社内 | N/A | 重量550g、直径18mm |
| 枕 | 社内 | N/A | ネズミの頭の下に置くくさび形スポンジ |
参考文献
- Silverberg, N. D., Duhaime, A. C., Iaccarino, M. A. Mild traumatic brain injury in 2019-2020. JAMA. 323 (2), 177-178 (2020).
- Kim, K., Priefer, R. Evaluation of current post-concussion protocols. Biomedicine & Pharmacotherapy. 129, 110406(2020).
- Peeters, W., et al.
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再版と許可
