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

私たちの研究は、合併症のない軽度の外傷性脳損傷の神経画像結果を模倣する閉鎖性頭部損傷動物モデルの開発に焦点を当てています。最後に、RmTBI の異なる影響パラメーターが明確な画像、行動、および病理学的変化につながるかどうかを判断します。私たちは、合併症のないmTBIの放射線学的変化を再現する動物モデルを開発し、重大な行動障害と長期的な脳萎縮を実証しました。

この研究は、横断的なヒト研究と動物病理学研究を結び付け、mTBI の進行をより深く理解するための翻訳と縦断的な神経画像評価を提供します。私たちの結果は、合併症のないmTBI後の疾患の進行と転帰の変化を調査するための新しい道を開きます。また、損傷後の転帰を形成する上での損傷パラメータの重要な役割も強調しています。

私たちの研究室は、最大の患者コホートである小児および青年の mTBI に焦点を当てています。快適な CHI モデルを適用して発達性脳損傷を研究し、MRI、行動、および神経病理学的評価を使用して長期的な変化を追跡します。まず、麻酔をかけたラットを加熱パッドの上に置き、歯の棒を使用して定位固定フレームに固定します。

イヤーバーを配置して頭を安定させます。ラットが定位固定フレームの中心にあり、対称的であることを確認します。次に、パルスオキシメーターのセンサーを後足に取り付けて、呼吸数、心拍数、血中酸素濃度、体温を監視します。

脱毛クリームを頭に塗る3分後、70%イソプロピルアルコール綿棒でクリームを拭き取ります。ヨウ素に浸した滅菌綿棒を使用して、剃った部分を複数回洗浄します。次に、70%エタノールに浸した綿棒でヨウ素の残留物を取り除きます。

滅菌手術用ブレードを使用して、頭蓋骨表面にアクセスするために長さ約2〜2.5センチメートルの正中線切開を作成します。次に、コットンパッドを使用して頭蓋骨から軟部組織を取り除きます。0.9%生理食塩水に浸した綿棒で頭蓋骨の表面をきれいにし、続いて乾いた綿パッドで拭きます。

次に、影響領域を決定するための基準点としてブレグマを特定します。目的の座標を特定した後、歯科用セメントを使用して指定された領域に円形のステンレス鋼のヘルメットをセメントで固定します。次に、加熱パッドとパルスオキシメーターを取り外します。

定位装置とラットを閉じた頭部外傷インパクターの下のリフトテーブルに移動します。フォームスポンジを使用してネズミの体を持ち上げます。2%イソフッ素を供給するノーズコーンに接続された歯のバーに固定したまま、イヤーバーからネズミを取り除きます。

ラットの頭と体が吻尾方向に水平であることを確認してください。リフトテーブルを調整して、CHIインパクターとヘルメットの間に隙間がないことを確認します。その後、衝撃の直前にイソフルランをオフにします。

次に、600グラムの真鍮の重りを1メートルの高さからステンレス鋼のチューブを通して、金属製のヘルメットを狙って、丸い先端で固定されたインパクターに落とします。叩いた後、リフトテーブルを下げます。ラットを定位固定フレームから取り外し、加熱パッドの上に仰臥位に置きます。

ラットが仰臥位から腹臥位に移動しようとする時間である正位反射時間を記録します。次に、定位固定フレーム内のラットを再動員します。頭蓋骨の表面からセメントで固定する前に、ヘルメットを取り外し、すべての結合組織を洗浄します。

次に、頭蓋骨を歯科用セメントで覆い、乾燥させます。ピンセットの背面を使用して、セメントが硬くて硬いことを確認します。次に、4〜5つの独立した結び目を持つ4oナイロン外科用縫合糸を使用して切開部を閉じ、感染を防ぐために局所抗生物質を手術部位に塗布します。

術後の鎮痛剤として、体重1キログラムあたり1ミリリットルのカルプロフェンを首に皮下注射します。意識を取り戻すまで、ラットを温熱パッドの上の清潔なケージに入れます。ネズミが直立したら、ホームケージに戻します。

鎮痛剤として、毎日200ミリリットルの水に5ミリリットルのアセトアミノフェンを混ぜて経口投与します。麻酔をかけたラットをヘッドホルダーに配置し、麻酔を維持するためにノーズコーンに接続します。スキャン中の動きを防ぐために、小さなテープでヘッドを固定します。

次に、胸部の下に圧力パッドを置き、呼吸を監視します。電極を挿入し、酸素濃度計クリップを後肢にテープで留めて心拍数を確認します。直腸プローブを挿入して直腸温度を測定します。

実験中の体温を維持するために、循環する温水とティッシュラップでラットを温熱ブランケットで覆います。PET MRスキャナーのレーザー位置決めシステムを使用して、ヘッドの中心にマーキングを行い、正確な位置合わせを行います。頭の中心がスキャナーの等心と揃うまで、電動動物輸送システムを使用してラットをMRIボアに移動します。

最後に、MRI画像を取得して分析します。CHI 後 1 日および 50 日で T2 強調画像および分数異方性マップでは、重大な頭蓋骨骨折、脳挫傷、白質浮腫、または変形は観察されず、CHI モデルでの構造的損傷が最小限に抑えられたことが確認されました。CHI 後 50 日で皮質体積の有意な減少が観察され、CHI を繰り返すと、単一の CHI と比較して皮質の損失が大きくなりました。

最も実質的な皮質体積の減少は、異なる影響パラメーターで CHI を繰り返した後、ブレグマ マイナス 4 からプラス 0 およびブレグマ マイナス 5 からプラス 1 のスライスで認められました。SMCx CHI と比較して、中枢脳 CHI 後のブレグマ ゼロで有意に小さい皮質容積が観察されました。損傷後 50 日目の免疫染色では、CHI の重症度や衝撃部位に関係なく、同側 SMCx に星状細胞が蓄積していることが示されました。