Dit protocol valideert een betrouwbaar, gemakkelijk uit te voeren en reproduceerbaar knaagdiermodel van diffuus axonaal letsel (DAI) dat wijdverspreide schade aan witte stof veroorzaakt zonder schedelbreuken of kneuzingen.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Dit protocol valideert een betrouwbaar, gemakkelijk uit te voeren en reproduceerbaar knaagdiermodel van diffuus axonaal letsel (DAI) dat wijdverspreide schade aan witte stof veroorzaakt zonder schedelbreuken of kneuzingen.
Traumatisch hersenletsel (TBI) is een belangrijke oorzaak van overlijden en invaliditeit. Diffuus axonal letsel (DAI) is het overheersende letselmechanisme bij een groot percentage TBI-patiënten die ziekenhuisopname nodig hebben. DAI gaat wijdverbreide axonale schade door schudden, rotatie of blast letsel, wat leidt tot snelle axonale stretch letsel en secundaire axonale veranderingen die worden geassocieerd met een langdurige impact op functioneel herstel. Historisch gezien zijn experimentele modellen van DAI zonder brandpuntsletsel moeilijk te ontwerpen. Hier valideren we een eenvoudig, reproduceerbaar en betrouwbaar knaagdiermodel van DAI dat wijdverspreide witte stofschade veroorzaakt zonder schedelbreuken of kneuzingen.
Traumatisch hersenletsel (TBI) is een belangrijke oorzaak van overlijden en invaliditeit in de Verenigde Staten. Tberose dragen bij tot ongeveer 30% van alle schadegerelateerde sterfgevallen1,2. De belangrijkste oorzaken van TBI verschillen tussen leeftijdsgroepen en omvatten valpartijen, hoge snelheid botsingen tijdens sport, opzettelijke zelfbeschadiging, motorvoertuig crashes en aanvallen1,2,3.
Brain diffuse axonale letsel (DAI) is een specifiek type TBI veroorzaakt door rotatieversnelling, schudden of ontploffing letsel van de hersenen als gevolg van onbeperkte hoofdbeweging in het moment na letsel4,5,6,7,8. Dai gaat gepaard met wijdverbreide axonale schade die leidt tot langdurige neurologische stoornissen die gepaard gaan met een slechte afloop, omslachtige kosten voor gezondheidszorg en een sterftecijfer van 33-64%1,2,4,5,9,10,11. Ondanks een belangrijk recent onderzoek naar de pathogenese van DAI, is er geen consensus over de beste behandelingsopties11,12,13,14.
In de afgelopen decennia hebben talrijke experimentele modellen geprobeerd om verschillende aspecten van DAI11,12,15,16nauwkeurig te repliceren . Echter, deze modellen hebben beperkingen gezien de unieke presentatie van DAI in vergelijking met andere focale verwondingen. Deze eerdere modellen veroorzaken niet alleen axonale letsel in witte stof regio's, maar ook resulteren in focale hersenletsel. Klinisch gaat DAI gepaard met microbloedingen, die een belangrijke oorzaak van schade aan witte stof kunnen vormen.
Slechts twee diermodellen zijn aangetoond dat de belangrijkste klinische kenmerken van DAI repliceren. Gennarelli en collega's produceerden de eerste laterale hoofd rotatie apparaat in 1982, met behulp van non-impact hoofd rotatie versnelling coma te induceren met DAI in een niet-menselijke primaten model15. Dit primatenmodel gebruikte gecontroleerde enkele rotatie voor versnelling en vertraging om het hoofd door 60° binnen 10-20 ms te verplaatsen. Primatenmodellen zijn echter erg duur4,11,16. Deels gebaseerd op het vorige model, een varken model van rotatie versnelling hersenletsel werd ontworpen in 1994 (Ross et al.) met vergelijkbare resultaten14.
Deze twee diermodellen, hoewel ze verschillende presentaties van typische pathologie produceerden, hebben sterk bijgedragen aan de concepten van DAI pathogenese. Snelle hoofdrotatie wordt algemeen aanvaard als de beste methode voor het induceren van DAI, en knaagdieren bieden een minder duur model voor de snelle hoofdrotatie studies11,16. Hier valideren we een eenvoudig, reproduceerbaar en betrouwbaar knaagdiermodel van DAI dat wijdverspreide witte stofschade veroorzaakt zonder schedelbreuken of kneuzingen. Dit huidige model zal een beter begrip van de pathofysiologie van DAI en de ontwikkeling van meer effectieve behandelingen mogelijk maken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De experimenten werden uitgevoerd naar aanleiding van de aanbevelingen van de verklaringen van Helsinki en Tokio en de richtsnoeren voor het gebruik van proefdieren van de Europese Gemeenschap. De experimenten werden goedgekeurd door het Comité dierverzorging van ben-Gurion Universiteit van negev.
1. Ratten voorbereiden op de experimentele procedure
LET OP: Selecteer volwassen mannelijke Sprague-Dawley ratten met een gewicht van 300-350 g.
2. Inductie van diffuus axonaal letsel
OPMERKING: De inrichting bestaat uit de volgende componenten: 1) transparante plastic cilinder, 2) ijzergewicht (1308 g), 3) rotatiemechanisme bestaande uit een cilindrische buis, twee lagers waarop de as draait en een hoofdfixatie (voor oorpennen); 4) horizontaal platform waarop twee lagers zijn bevestigd.
3. Meting van roterende Kinematica/Biomechanische parameters.



4. Evaluatie van neurologische ernstscore na 48 uur
OPMERKING: Neurologische tekorten werden beoordeeld en beoordeeld met behulp van een neurologische ernstscore, zoals eerder beschreven17,18,19. Veranderingen in motorische functie en gedrag worden beoordeeld door een punt-systeem zodanig dat een maximale score van 24 ernstige neurologische disfunctie vertegenwoordigt. Een score van 0 geeft een intacte neurologische status aan. De volgende gedragsfuncties worden beoordeeld.
5. Hersenverzameling voor histologisch onderzoek na 48 uur
6. Immunochemische kleuring en onderzoek
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Tabel 1 illustreert de protocoltijdlijn. Het sterftecijfer in dit model van DAI was 0%. Een Mann-Whitney-test wees uit dat het neurologischtekort aanzienlijk groter was voor de 15 DAI-ratten in vergelijking met de 15 sham ratten op 48 uur na interventie (Mdn = 1 vs. 0), U = 22,5, p < 0,001, r = 0,78 (zie tabel 2). De gegevens worden gemeten in tellingen en worden gepresenteerd als mediaan en 25-75 percentiel bereik.
Representatieve fotomicrografen van thalamis...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit protocol beschrijft een knaagdiermodel van DAI. In DAI veroorzaakt rotatieversnelling op de hersenen een afschuifeffect dat axonale en biochemische veranderingen teweegbrengt die leiden tot verlies van axonale functie in een progressief proces. Secundaire axonale veranderingen worden veroorzaakt door een snelle axonale stretch letsel en zijn variabel in hun omvang en ernst4,5,10. Binnen enkele uren tot dagen na het primaire ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
De auteurs erkennen dankbaar Dr Nathan Kleeorin (Afdeling Werktuigbouwkunde, Ben-Gurion Universiteit van de Negev) voor zijn hulp bij de biomechanische metingen. Ook danken we professor Olena Severynovska, Maryna Kuscheriava, Maksym Kryvonosov, Daryna Yakumenko en Evgenia Goncharyk van de afdeling Fysiologie, Faculteit Biologie, Ecologie en Geneeskunde, Oles Honchar Dnipro University, Dnipro, Oekraïne voor haar steun en behulpzame bijdragen aan onze discussies.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 0.01 M natriumcitraat | SIGMA - ALDRICH | ||
| 2,5% normaal paardenserum | SIGMA - ALDRICH | H0146 | Vloeistof |
| 4% gebufferde formaldehydeoplossing | |||
| Anti-amyloïde precursor proteïne, C - terminaal antilichaamgeproduceerd in konijn | SIGMA - ALDRICH | Lot 056M4867V | |
| gebiotinileerd secundair antilichaam | Vector | BA-1000-1.5 | 10 mM natriumfosfaat, pH 7,8, 0,15 M NaCl, 0,08% natriumazid, 3 mg/ml bovien serumalbumine |
| botdoorsnijdende pincet | |||
| DAB Peroxidase (HRP) Substraatkit (met Nikkel), 3,3'-diaminobenzidine | vector laboratory | ||
| inbeddingscassettes | |||
| ethanol 99,9% | ROMICAL | Ontvlambare vloeistof | |
| guillotijn | |||
| Hemotoxylin | SIGMA - ALDRICH | H3136-25G | |
| Waterstofperoxideoplossing | Millipore | 88597-100ML-F | |
| Isofluraan, USP 100% | Piramamal Critical Care, Inc | ||
| Olympus BX 40 microscoop | Olympus | ||
| paraffine | paraplast plus leica biosystem | Medium voor weefselinbedding | |
| fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) | SIGMA - ALDRICH | P5368-10PAK | Inhoud van één zakje, wanneer opgelost in één liter gedistilleerd of gedeïoniseerd water, geeft 0,01 M fosfaatgebufferde zoutoplossing (NaCl 0,138 M; KCl - 0,0027 M); pH 7,4, bij 25 °C. |
| Streptavidine HRP | ABCAM | ab64269 | Streptavidine-HRP voor gebruik met gebiotinileerde secundaire antilichamen tijdens IHC / immunohistologie. |
| xyleen |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen