Hier wordt gedemonstreerd hoe een wakker gesloten-hoofdletselmodel kan worden gebruikt voor het onderzoeken van de effecten van herhaald licht traumatisch hersenletsel (r-mTBI) op synaptische plasticiteit in de hippocampus. Het model repliceert belangrijke kenmerken van r-mTBI bij patiënten en wordt gebruikt in combinatie met in vitro elektrofysiologie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het beoordelen van veranderingen in synaptische plasticiteit met behulp van een wakker gesloten-hoofdletselmodel van mild traumatisch hersenletsel
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Mild traumatisch hersenletsel (mTBI's) zijn een veel voorkomend gezondheidsprobleem in Noord-Amerika. Er is een toenemende druk om ecologisch geldige modellen van gesloten mTBI in de preklinische setting te gebruiken om de vertaalbaarheid naar de klinische populatie te vergroten. Het awake closed-headed injury (ACHI) model maakt gebruik van een gemodificeerde gecontroleerde corticale impactor om geslotenhoofdig letsel te leveren, waardoor klinisch relevante gedragsstoornissen worden geïnduceerd zonder de noodzaak van een craniotomie of het gebruik van een verdovingsmiddel.
Deze techniek veroorzaakt normaal gesproken geen dodelijke slachtoffers, schedelbreuken of hersenbloedingen en is meer consistent met een milde verwonding. Inderdaad, de milde aard van de ACHI-procedure maakt het ideaal voor studies die repetitieve mTBI (r-mTBI) onderzoeken. Groeiend bewijs geeft aan dat r-mTBI kan resulteren in een cumulatief letsel dat gedragssymptomen, neuropathologische veranderingen en neurodegeneratie veroorzaakt. r-mTBI komt vaak voor bij sportende jongeren en deze blessures treden op tijdens een periode van robuuste synaptische reorganisatie en myelinisatie, waardoor de jongere bevolking bijzonder kwetsbaar is voor de langetermijninvloeden van r-mTBI.
Verder komt r-mTBI voor in gevallen van intiem partnergeweld, een aandoening waarvoor weinig objectieve screeningsmaatregelen bestaan. In deze experimenten werd de synaptische functie beoordeeld in de hippocampus bij juveniele ratten die r-mTBI hadden ervaren met behulp van het ACHI-model. Na de verwondingen werd een weefselsnijder gebruikt om hippocampale plakjes te maken om bidirectionele synaptische plasticiteit in de hippocampus te evalueren op 1 of 7 dagen na de r-mTBI. Over het algemeen biedt het ACHI-model onderzoekers een ecologisch geldig model om veranderingen in synaptische plasticiteit na mTBI en r-mTBI te bestuderen.
Inleiding
Traumatisch hersenletsel (TBI) is een belangrijk gezondheidsprobleem, met ~ 2 miljoen gevallen in Canada en de Verenigde Staten elk jaar 1,2. TBI treft alle leeftijdsgroepen en geslachten en heeft een incidentie die groter is dan die van welke andere ziekte dan ook, met name borstkanker, aids, de ziekte van Parkinson en multiple sclerose3. Ondanks de prevalentie van TBI blijft de pathofysiologie slecht begrepen en zijn de behandelingsopties beperkt. Voor een deel komt dit omdat 85% van alle TBI's zijn geclassificeerd als mild (mTBI), en mTBI is eerder gedacht dat het slechts beperkte en....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Goedkeuring voor alle dierprocedures werd verstrekt door de University of Victoria Animal Care Committee in overeenstemming met de normen van de Canadian Council on Animal Care (CCAC). Alle mannelijke Long-Evans ratten werden in eigen huis gefokt of gekocht (zie de Tabel met Materialen).
1. Huisvestings- en fokomstandigheden
- Laat de dieren 1 week wennen aan hun huisvestingsomgeving voordat ze spenen op postnatale dag (PND) 21.
- Houd de ratten in een standaard kooibehuizing op 22,5 °C ± 2,5 °C, met ad libitum toegang tot voedsel en water, gedurende een licht/donkercyclus van 12 uu....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Het model voor wakker gesloten-hoofdletsel is een haalbare methode om r-mTBI bij juveniele ratten te induceren. Ratten blootgesteld aan r-mTBI met het ACHI-model vertoonden geen openlijke gedragstekorten. Proefpersonen in deze experimenten vertoonden op geen enkel moment tijdens de r-mTBI-procedure latentie naar rechts of apneu, wat aangeeft dat dit inderdaad een milde TBI-procedure was. Subtiele gedragsverschillen kwamen wel naar voren in het NAP; Zoals hierboven beschreven, werden de ratten gescoord op vier sensomotori.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Het meeste preklinische onderzoek heeft modellen van mTBI gebruikt die de biomechanische krachten in de klinische populatie niet samenvatten. Hier wordt getoond hoe het ACHI-model kan worden gebruikt om r-mTBI's te induceren bij juveniele ratten. Dit gesloten model van r-mTBI heeft aanzienlijke voordelen ten opzichte van meer invasieve procedures. Ten eerste veroorzaakt de ACHI normaal gesproken geen schedelfracturen, hersenbloedingen of sterfgevallen, die allemaal contra-indicaties zouden zijn van een "milde" TBI in kli.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben geen belangenconflicten bekend te maken.
Dankbetuigingen
We danken alle leden van het Christie Laboratory aan de Universiteit van Victoria, vroeger en nu, voor hun bijdragen aan de ontwikkeling van dit protocol. Dit project werd ondersteund met fondsen van de Canadian Institutes for Health Research (CIHR: FRN 175042) en NSERC (RGPIN-06104-2019). De figuur 1 schedelafbeelding is gemaakt met BioRender.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 3D-printed helment | Ontworpen en geconstrueerd door Christie laboratory (Zie specificaties in Christie et al. (2019), Current Protocols in Neuroscience) | ||
| Agarose | Fisher Scientific (BioReagents) | BP160500 | |
| Anesthesia chamber | Home Made | N/A | Plexiglas Container |
| Automatic Heater Controller | Warner Electric | TC-324B | |
| Axon Digidata | Molecular Devices | 1440A | Low-noise Data Acquisition System |
| Balance beam | Kan worden geconstrueerd of gekocht (100 cm lang x 2 cm breed x 0,75 cm dik) | ||
| Calcium Chloride | Bio Basic Canada Inc. | CD0050 | Voor aCSF |
| Camera | Dage MTI | NC-70 | |
| Carbogen tank | Praxair | MM OXCD5C-K | Koolstofdioxide 5%, Zuurstof 95% |
| Clampex Software | Molecular Devices | Clampex 10.5 Versie | |
| Compresstome Vibrating Microtome | Precisionary | VF 310-0Z | |
| Concentric Bipolar Electrode | FHC Inc. | CBAPC75 | |
| Dextrose (D-Glucose) | Fisher Scientific (Chemical) | D16-3 | aCSF |
| Digital Stimulus Isolation Amplifier | Getting Instruments, Inc. | Model 4D | |
| Disodium Phosphate | Fisher Scientific (Chemical) | S373-500 | PBS |
| Dissection Tools | |||
| Feather Double Edge Blade | Electron Microscopy Sciences | 72002-10 | |
| Filter Paper | Whatman 1 | 1001-055 | |
| Flaming/Brown Micropipette Puller | Sutter Instrument | P-1000 | |
| Hair Claw Clip | Kan worden verkregen bij elke warenhuis | ||
| Home and Recovery Cages | Normale rattenkooien uit dierenverzorgingseenheid. | ||
| Hum Bug Noise Eliminator | Quest Scientific | 726300 | |
| Isoflurane USP | Fresenius Kabi | CP0406V2 | |
| Isotemp 215 Digital Water Bath | Fisher Scientific | 15-462-15 | |
| Leica Impact One CCI unit | Leica Biosystems | Tip is gewijzigd om 7mm rubber impact tip te houden | |
| Long-Evans rats, male | Charles River Laboratories (St. Constant, PQ) | ||
| Low-Density Foam Pad | 3" polyurethaanschuimblad | ||
| Magnesium Chloride | Fisher Scientific (Chemical) | M33-500 | aCSF |
| Male Long Evans Rats | Charles River Laboratories | Dieren besteld bij Charles River Laboratories, of pups gefokt aan de University of Victoria | |
| MultiClamp 700B Amplifier | Molecular Devices | Model 700B | |
| pH Test Strips | VWR Chemicals BDH | BDH83931.601 | |
| Potassium Chloride | Fisher Scientific (Chemical) | P217-500 | aCSF, PBS |
| Potassium Phosphate | Sigma | P9791-500G | PBS |
| Push Button Controller | Siskiyou Corporation | MC1000e | Vier-assige Closed Loop Controller Push-Button |
| Sample Discs | ELITechGroup | SS-033 | Voor gebruik met Vapor Pressure Osmometer |
| Small towel | |||
| Sodium Bicarbonate | Fisher Scientific (Chemical) | S233-500 | aCSF |
| Sodium Chloride | Fisher Scientific (Chemical) | S271-3 | Voor aCSF, PBS |
| Sodium Phosphate | Fisher Scientific (Chemical) | S369-500 | aCSF |
| Soft Plastic Restraint Cones | Braintree Scientific | model DC-200 | |
| Stopwatch | Veel labledenden gebruiken hun iPhone hiervoor | ||
| Table or large cart with raised edges | Voor NAP en ACHI | ||
| Thin Wall Borosilicate Glass (with Filament) | Sutter Instrument | BF150-110-10 | Buitendiameter: 1,5 mm; Binnendiameter: 1,10 mm; Lengte: 10 cm |
| Upright Microscope | Olympus | Olympus BX5OWI | 5x MPlan 0.10 NA Objectieflens |
| Vapor Pressure Osmometer | Vapro | Model 5600 | aCSF moet 300-310 mOSM zijn |
| Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469SB | |
| Vibraplane Vibration Isolation Table | Kinetic Systems | 9101-01-45 |
Referenties
- Fu, T. S., Jing, R., McFaull, S. R., Cusimano, M. D. Health & economic burden of traumatic brain injury in the emergency department. Canadian Journal of Neurological Sciences. 43 (2), 238-247 (2016).
- Chen, C., Peng, J., Sribnick, E., Zhu, M., Xiang, H.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
