Name: 片性および反復性軽度外傷性脳損傷のマウスモデル (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-20T12:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 19 s
Description: 学ぶマウスモデルによる片性および反復性軽度外傷性脳損傷の研究法。高速度空気圧インパクターを用いて、頭蓋骨骨折や構造的損傷のリスクなく反復的な頭部衝撃を可能にし、脳の生理学的変化を詳細に調査できます。

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この研究は、神経障害および脳卒中（MPB）に関する国立研究所のR01 NS067417によって支持された。

これらの研究は、国立研究所の保健所の実験動物のケアと使用に関するガイドの推奨事項に厳密に従って行った。このプロトコールは、ジョージタウン大学の動物実験および使用委員会の承認を受けた。マウスを温度制御された動物施設に収容し、12時間明/ 12時間暗サイクルで維持した。食べ物と水は自由に自由に入手できました 。 1. mTBI装置の準備注記：mTBI装置には、衝撃パラメータを制御するデータ収集（DAQ）ボックス、衝突を実行する高速空気圧インパクタ、衝撃後にヘッドを減速するための成形ゲル充填ベースが含まれています。 <ol><li>圧縮空気をオンにし、高速空気圧インパクターを861.85 kPaの圧力設定に初期化します。 </li><li> DAQ制御システムを、2.35 m / sのピストン速度、表面滞留時間eは31.5msである。 </li><li>正中線がインパクタ先端の軌跡と垂直になるように、成形ゲル充填ベース（圧縮率64kPa / mm）を配置します。 </li></ol> 2. mTBIインパクト<ol><li>使用するすべてのマウスの体重を記録する。 </li><li>誘導チャンバー内で120秒間、酸素中3％イソフルランでマウスを麻酔する。 </li><li>マウスをmTBI装置に移し、柔軟で固定されていないノーズコーンを介して麻酔を継続する。 </li><li>ノーズコーンでは、マウスパッドの頭をゲルパッドの上に置き、頭蓋骨の平らな表面がインパクターの先端に垂直になるようにします。 </li><li>テープをマウスの頭の上に置き、平らな面を作り、耳をインパクトサイトから離します。 </li><li>ポリテトラフルオロエチレンインパクターの先端を下げて、頭の中心にある矢状の中線に合わせます。使用されるインパクタ先端部は直径10mmであり、目の真後ろから耳の正中線までの頭皮の領域を覆う。インパクタを調整してjustがマウスの頭の表面に触れる。 </li><li>インパクターの先端を引っ込め、必要なたわみ深さ（7.5 mm）を手動でダイヤルします。 </li><li> DAQコントロールシステムをアームし、トリガボタンを押してマウスの頭部に影響を与えます（特異または反復のいずれかの影響）。反復的なインパクトは、各インパクトの間に遅延なしで連続して提供されます。 </li><li>最後のインパクトの直後に、マウスを麻酔およびmTBI装置から取り出し、仰臥位に置く。 </li><li>ストップウオッチを使用すると、右旋回の戻り（仰臥位から​​腹臥位へ）の戻り時間を測定し、意識の時間の損失、歩行までの時間（妨げられない歩行）を測定します。 </li><li>マウスをモニターし、正常な動作に回復すると、そのホームケージに戻ります。 </li><li>擬似マウスは、同じ取り扱いと麻酔を受けるが、影響はない。 </li></ol>

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</ol>

著者は何も開示することはない。

ヒトにおいて、mTBIは、構造的損傷がない場合の機能障害によって特徴付けられる。これは、意識消失の有無にかかわらず発生する可能性がある1 。脳震盪を繰り返す暴露は、現在、CTE 4などの神経変性疾患の発症および/または進行の根底にあると考えられている。 CTEは一般的にボクサーやフットボールの選手には見られますが、反復脳震盪（意識消失をもたらさないものを含む）はCTEを開発する上で不可欠な要素であることが知られていますが、反復脳震盪が脳内で起こる明確な変化を引き起こすメカニズム。 これらのメカニズムを理解する上での大きな障害は、mTBIの影響を受ける個体で観察される重要な症状を正確に再現するモデルを開発することの難しさです。これは、急性および慢性の生物学的なパトロール震えた衝撃の根底には調査するのが難しく、新しい治療法を開発することはできません。特に、既存の脳震盪動物モデルは、広範な神経細胞の喪失、頭蓋骨の骨折および脳組織の喪失を引き起こすわずか2〜3回の反復衝撃を用いて、非常に重度であ...

外傷性脳傷害（TBI）は、外部の物理的な力から持続される頭部外傷として定義され、正常な脳機能の破壊をもたらす。これは、疾病予防予防センター（The Disease Control and Prevention Center）2015年の報告書によると、毎年250万人のアメリカ人が毎年TBIを維持していると推定して、社会経済的および公衆衛生上の重大な負担となっています。これは、患者の生活の質に影響を与えるだけでなく、現在、年間765億ドルと推定される、コミュニティに非常に高い経済的費用をかける。実際の脳損傷の量および急性期の症状は、軽度、中等度および重度のTBIを定義するものである。 脳震盪とも呼ばれる軽度の外傷性脳傷害（mTBI）は、毎年報告されているTBIの70％以上を占めています1 。ボクシングやサッカーを含むハイリスクの接触スポーツに参加する選手の間で最も一般的です。中等度とは異なりまたは重度のTBIの場合、mTBIに伴う即時の傷害および症状は時には顕著ではない3 。対照的に、mTBIの長期的な効果は、中等度および重度の形態で見られるものと同様に衰弱させることができます。反復性mTBIに苦しむ人々は、慢性的な外傷性脳症（CTE）ならびに他の認知および変性疾患を発症することが示されている4 。したがって、mTBI後に起こる短期症状や全体的な長期的な損傷に寄与するメカニズムをより深く理解することが重要です。 人間の場合、スポーツにおける脳震盪に関する第4回国際会議（チューリッヒ2012） 5で定義された脳震盪の定義は、スポーツ脳震盪の軽度のレベルは軽度であり、肉眼的病理学的変化を引き起こさないが、短期間の神経学的欠損自発的に解決されます。実際、受信者nt研究は、頭部衝撃遠隔測定システムを用いて、高校サッカー選手における認知障害に対するmTBIの効果を調べた。この調査では、1シーズンで20グラムを超えるヘルメットインパクトをプレイヤーが持続した回数が、最低226（平均4.7セッション）から最高1855（平均38.6 /セッション6 ）の範囲であった6 。これらの影響の大部分は、脳震盪の臨床診断をもたらさなかった。 fMRI 6を用いて脳機能の機能的変化の証拠を観察することができた。これらの機能的変化を引き起こす脳の変化は未知であり、したがって、脳震盪および副作用のあるmTBIの効果の研究を容易にするための信頼性の高い再現性のあるモデルが求められています。 マウスおよびラットでmTBIをモデル化する以前の試みにもかかわらず、多くの場合、有害作用が報告されている。特に、ほとんどのげっ歯類モデルは、より少ないthを用いてその反復性が制限されている頭蓋内出血、頭蓋骨折、重症の軸索損傷、神経細胞死、死亡率の増加などの有害な病理学的事象を有することが示されている8,9,10,11,12。ここでは、人間の脳震盪の真の定義に近いmTBIのマウスモデルについて説明する。このモデルは、ヒトのmTBIで観察される症状の多くを再現します。例えば、顕性肉眼的脳病変がなく、意識の一過性喪失をもたらす機械的力です。さらに、これまでに報告されているように、長時間にわたって単一衝撃および反復衝撃パラダイムの両方に利用できるという利点がある。

<table><tbody><tr><td>Powerlab 8SPデータ収集(DAQ)コントロールボックス&nbsp;</td><td>(AD機器)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>VIP 3000 校正済み気化器</td><td>Matrx</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Henry Schein Animal Health</td><td>29405</td><td></td></tr><tr><td>酸素</td><td></td><td></td><td>市販の</td></tr><tr><td>圧縮空気</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>市販のマスキングテープ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ストップ時計</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>02-261-840</td><td></td></tr><tr><td>C57 BL/6 マウス</td><td>ジャクソン研究所</td><td></td><td></td></tr><tr><td>デジタルスケールと計量容器</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>20031</td><td></td></tr><tr><td>抗IBA1抗体</td><td>和光</td><td>019-19741</td><td></td></tr><tr><td>HRPラベル二次&nbsp;</td><td>ジャクソン免疫研究所</td><td>111-035-003</td><td></td></tr></tbody></table>

片性および反復性軽度外傷性脳損傷のマウスモデル

A Mouse Model of Single and Repetitive Mild Traumatic Brain Injury

軽度の外傷性脳傷害（mTBI）は、混乱期、意識消失（LOC）、局所神経学的障害および記憶喪失を含む脳機能の急激な喪失をもたらし得る。接触スポーツに参加している選手は、多数のmTBIに曝される危険性が高い。スポーツ競技者の怪我のレベルでは、mTBIは肉眼的病理学的変化を引き起こさない軽度の傷害として定義されるが、自発的に解決される短期間の神経学的欠損を引き起こす。マウスおよびラットにおいてmTBIをモデル化するこれまでの試みにもかかわらず、多くの者が、頭蓋骨骨折、大脳内出血、軸索損傷および神経細胞死を含む総有害作用を報告している。本明細書では、臨床的に関連する症状を再現するmTBIの再現性の高い動物モデルを記載する。このモデルでは、カスタムメイド製の空気式衝撃装置を使用して閉鎖頭部外傷を提供しています。この衝撃は、正確な速度および変形パラメータの下で行われ、単一または反復的な脳卒中mTBIの効果に寄与するメカニズムを調べるための信頼性の高い再現性のあるモデルを作成します。

この新しいmTBIデバイスの使用は、頭蓋骨の骨折または構造的な脳損傷のリスクを伴わずに、軽度の頭部損傷を1回および反復することを可能にする。このモデルでは、カスタムメイドの空気式テフロン・インパクター・デバイスを使用して、閉じた頭部の機械的エネルギーの影響を与えます。この衝撃は、正確な速度と変形のパラメータの下で行われ、信頼性の高い再現性のあるモデルを作成し、単一または反復的な脳震盪mTBIの効果に寄与するメカニズムを調べます （ 図1 ）。 LOCの有無は、動物モデルにおける脳震盪の重症度を評価するのに有用なツールである。右旋回時間の復帰は、単一および反復mTBI（深さ7.5 mm、 図2 ）の後にLOCを定量化するために使用した傷害重症度の急性神経学的評価である。処置の...

アスリートは毎年数百の軽度の外傷性脳傷害（mTBI）/脳震盪を吸収する。しかし、これらの脳への帰結はあまり理解されていません。したがって、臨床的に関連する症状を一貫して複製する単一および反復mTBIの動物モデルは、mTBIおよび脳震盪の研究を進める手段を提供する。

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal ...

この外傷性脳損傷（TBI）マウスモデルの全体的な目的は、脳震盪および亜脳震盪レベルの脳損傷の根底にあるメカニズムを調査するための、信頼性と再現性の高い手法を構築することです。本手法により、単回または反復的な脳震盪の後に脳内でどのような生理学的変化が起こるかなど、マウスTBI分野における重要な課題の研究が促進されます。この技術の主な利点は、損傷誘発装置が、頭蓋骨骨折や構造的な脳損傷のリスクなく、反復的な頭部衝撃を加えることができるように特別に設計されている点にあります。処置を開始する前に、圧縮空気をオンにし、高速空気圧インパクトアの圧力設定を 861.85 kilo pascals に初期化します。装置を目的の速度と滞留時間に校正します。ゲルの充填されたベースの中央線がインパクトアのチップの軌道に対して垂直になるように配置し、使用するすべてのマウスの体重を記録します。次に、マウスをMTBI装置へ移動させて麻酔をかけ、頭部をゲルパッドの上に置きます。この際、頭蓋骨がインパクターチップに対して垂直になるように配置し、頭部をテープで固定して表面を平らにし、耳が衝撃部位から離れていることを確認します。ポリテトラフルオロエチレン製インパクターチップを下げ、目のすぐ後ろにある頭部中心の正中線に合わせます。インパクターチップの直径は10 millimetersであり、頭部領域の大部分を覆います。インパクターを、マウスの頭部表面にちょうど接触するまで調整します。次に、チップを後退させ、必要な変形深さを7.5 millimetersに手動でダイヤル調整します。これで、データ収集制御システムを起動し、トリガーボタンを押してマウスの頭部に衝撃を与えます。最終衝撃の直後、マウスをノーズコーンなしの状態で仰向けにしてベンチトップに移動させ、ストップウォッチを用いて右側反射の回復までの潜時を測定し、意識消失時間および自発的歩行の回復時間を決定します。正常な行動に回復した後、動物をホームケージに戻します。右側反射の回復時間は、損傷の重症度に関する急性神経学的評価であり、MTBI後の意識消失を定量化するために使用できます。例えば、1回のMTBIを受けた動物は、シャム群の動物と比較して、意識喪失時間および歩行再開時間が有意に延長します。反復損傷パラダイムでは、すべての検査日で意識喪失時間および歩行再開時間が有意に延長します。ミクログリアおよびマクロファージに対するIBA one染色は、1回のMTBIまたはシャム群の動物と比較して、反復MTBI後の実験マウスにおける炎症プロファイルの変化を明らかにします。反復性MTBI動物では、視索に限定された強いIBA1免疫反応性が認められ、皮質、海馬、またはその他の脳領域の灰白質において炎症の証拠は見られません。この手法を習得すれば、適切に行うことで5分以内に完了させることができます。

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このビデオは、マウスモデルで外傷性脳損傷(TBI)を誘発する手順を示しています。頭蓋骨が露出した麻酔マウスを採取して頭蓋骨に開口部を作り、その後、衝撃装置を使用して制御された皮質損傷を誘発します。損傷は脳組織に損傷を与え、認知機能や運動協調性に障害を引き起こします。...

インパクターデバイスを用いた外傷性脳損傷のマウスモデルの生成

出典: Yang, Z., et.al. マウスにおける反復脳震盪性頭部外傷モデル。J. Vis. Exp.

マウスモデルにおける反復性脳震盪性頭部外傷のモデル化

出典:Macheda, T., et.al.マウスの軽度外傷性脳損傷の電磁制御クローズドヘッドモデル。J. Vis. Exp.

マウスモデルにおける軽度外傷性脳損傷の誘発

修正されたウェイトドロップ技術は、若年ラットの軽度の外傷性脳損傷の誘発に使用される簡単で費用対効果の高い手順です。この新しい技術は、軽度の外傷性脳損傷 (mTBI) と脳震盪の研究を前進させる臨床的に関連する症状を生み出します。...

少年ラット用マイルド外傷性脳損傷の新規モデル

脳震盪は、最も一般的なタイプの外傷性脳損傷を示します。したがって、患者の損傷の重要な特徴を再現する反復脳震盪動物モデルは、厳密で制御された効率的な方法で脳震盪を研究する手段を提供する可能性があります。...

マウスにおける反復震とう頭部損傷モデル

この体系的なプロトコルは、反復的な軽度の外傷性脳損傷後の心的外傷後てんかんの新しい動物モデルを記述する。最初の部分は、変更された体重減少モデルを使用して外傷性脳損傷誘導のためのステップを詳述する。第2部では、単一および多チャンネルの脳波データ集録システムの外科的アプローチについて説明します。...

反復性びまん性外傷性脳損傷のマウスモデルにおける心的外傷後てんかんの誘導

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。...

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

このプロトコルは、反復性軽度外傷性脳損傷 (rmTBI) の修正マウス モデルを示しています 閉鎖性頭部損傷 (CHI)...

間伐頭蓋窓と流体パーカッションを組み込んだ反復性軽度外傷性脳損傷の改良マウスモデル

ここでは、急性期および長期脳萎縮の保存された脳構造を持つ合併症のない軽度の外傷性脳損傷の神経像結果を再現する閉鎖性頭部外傷動物モデルを確立するためのプロトコルを提示します。縦断的磁気共鳴画像法は、証拠に使用される主要な方法です。...

ウェイトドロップ法により改変され磁気共鳴画像法により証明された合併症のない軽度外傷性脳損傷モデルの開発

周術期およびクリティカルケア関連の急性腎障害のための強力なモデルが提示される。それはほとんど臨床AKIの組織学的および機能的な変更を複製することが可能である心停止により誘発される全身の血流低下を使用する。...

正常体温心停止と心肺蘇生法：虚血再灌流障害のマウスモデル

学ぶマウスモデルによる片性および反復性軽度外傷性脳損傷の研究法。高速度空気圧インパクターを用いて、頭蓋骨骨折や構造的損傷のリスクなく反復的な頭部衝撃を可能にし、脳の生理学的変化を詳細に調査できます。

片性および反復性軽度外傷性脳損傷のマウスモデル

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