$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Cerebrale kneuzing is een vorm van traumatisch hersenletsel die hoog scoort onder de dodelijkste gezondheidsproblemen in de moderne samenleving1. Het wordt voornamelijk veroorzaakt door toevallige gebeurtenissen zoals een verkeersongeval dat resulteert in externe krachten die mechanische energie op het hoofd uitoefenen. Traumatisch hersenletsel treft ongeveer 3,5 miljoen mensen en is verantwoordelijk voor 30% van alle acute letselgerelateerde sterfgevallen in de VS elk jaar2. Patiënten die een hersenkneuzing overleven, hebben vaak last van gevolgen op de lange termijn, waaronder focale motorische zwakte, sensorische disfunctie en psychische aandoeningen1.
De primaire verwonding van de hersenkneuzing wordt veroorzaakt door mechanische factoren, waaronder rek- en scheurkrachten, wat leidt tot onmiddellijke vervorming van de parenchymale structuur en focale celdoodvan het CZS 3. Bloeding kneuzing is een algemene term voor hersenbloedingen als gevolg van vasculaire scheur op de plaats van hoofdtrauma4. In het bijzonder treedt intraparenchymale bloeding op onmiddellijk na een hersenkneuzing die leidt tot vertraagde hematoomvorming. In het hematoom kunnen hemoglobine en vrij ijzer dat vrijkomt uit de gelyseerde rode bloedcellen verder bloedgerelateerde toxiciteit veroorzaken 5,6 die hernia, hersenoedeem en intracraniële drukverhoging veroorzaakt 5,6. De samenwerkingsfuncties van neuronen (axonen), glia, bloedvaten en ondersteunend weefsel worden ook aangetast door het massa-effect van hematoom7. Bovendien houden aanhoudende en diffuse neuro-inflammatie met progressieve neurodegeneratie maanden aan en veroorzaken ze secundaire schade in de hersenen8.
Microglia-activering is een van de vele belangrijke pathologische kenmerken van hersenkneuzing 9,10. Na het detecteren van de schade-geassocieerde moleculaire patronen (DAMP's) en gelekt bloed in het beschadigde weefsel, veroorzaken geactiveerde microglia neuro-inflammatie die secundaire hersenbeschadiging bevordert11. Bovendien bevordert chemo-lokstof die vrijkomt uit microglia de infiltratie van perifere immuuncellen in het traumatische gebied, wat resulteert in de productie van reactieve zuurstofsoorten en pro-inflammatoire cytokines. Dit creëert een zichzelf in stand houdende pro-inflammatoire omgeving die progressief hersenletsel veroorzaakt 9,12. Ondertussen kunnen microglia met een alternatief geactiveerd fenotype bijdragen aan homeostatisch herstel van weefsel en hersenherstel door puin van het beschadigde weefsel op te ruimen13. Het is aangetoond dat preventie van secundaire neuro-inflammatie door het verminderen van schadelijke microgliale immuunresponsen bijzonder nuttig is voor het bevorderen van hersenherstel van hersenkneuzing 3,9,10,12.
Er zijn verschillende preklinische modellen ontwikkeld voor het bestuderen van traumatisch hersenletsel, waaronder het weight-drop-model, lateral fluid percussion injury en blast wave-model14,15. Deze modellen hebben echter elk hun zwakke punten, waaronder een hoog sterftecijfer tijdens de procedure, een lage reproduceerbaarheid van histologische resultaten en een grote variabiliteit van toegebracht letsel tussen laboratoria16,17. Ter vergelijking: het model met gecontroleerde corticale impact (CCI) is geschikter voor het bestuderen van focale hersenkneuzingen vanwege de nauwkeurige controle en hoge reproduceerbaarheid 14,15,18,19.
Bovendien kan, door het manipuleren van de biomechanische vervormingsparameters zoals snelheid en diepte van de impact, de ernst van de geïnduceerde schade worden gecontroleerd om een breed scala aan letselgroottes te produceren, waardoor onderzoekers verschillende niveaus van stoornissen kunnen nabootsen die vaak worden gezien bij patiënten17. Het preklinische model van CCI werd voor het eerst ontwikkeld in 189620. Sindsdien is CCI het breedst toepasbare model dat moet worden aangepast voor gebruik bij primaten21, varkens22, schapen23, ratten24 en muizen25. Samen maken deze kenmerken CCI tot een van de meest geschikte experimentele modellen voor hersenkneuzingen26.
Ons laboratorium maakt gebruik van een in de handel verkrijgbaar pneumatisch CCI-impactsysteem en geteste biomechanische vervormingsparameters om matig ernstige focale hersenkneuzingen te produceren die de primaire sensorische en motorische corticale gebieden territorialiseert zonder de hippocampus te beschadigen27,28. Wij en anderen hebben aangetoond dat deze CCI-procedure kan worden gebruikt om klinische kenmerken van menselijke hersenkneuzingen te bestuderen, waaronder verlies van hersenweefsel, neuronaal letsel, intraparenchymale bloeding, neuro-inflammatie en sensomotorische deficiëntie 24,25,27,28,29,30 . Hier beschrijven we een standaardprotocol om CCI bij muizen uit te voeren, waarmee men vragen kan stellen over CCI-geïnduceerd myelineverlies, ijzerafzetting, CZS-ontsteking, hemorragische toxiciteit en de reacties van microglia/macrofagen in de nasleep van focale hersenkneuzing.