Experimenten werden gereproduceerd op 2 locaties, de Universiteit van Bordeaux (Frankrijk) en de Universiteit van California Riverside (CA, VS).
In Bordeaux werden alle experimenten uitgevoerd op mannelijke en vrouwelijke P17 C57Bl6J-muizen die werden gefokt in de dierenfaciliteit van de universiteit. De eerste fokkers werden verkregen uit een commerciële bron en gekweekt onder standaardomstandigheden met een donker/lichtcyclus van 12/12 uur, een temperatuur van 21 °C ± 1 °C en een luchtvochtigheid van 55% ± 10%, en voedsel en water ad libitum verstrekt. Experimentele procedures zijn in overeenstemming met de voorschriften van het Animal Care Committee van de Universiteit van Bordeaux, de Franse wetten met betrekking tot het gebruik van proefdieren (autorisatie #29324-2021012118549817 v3), de richtlijnen van de Europese Raad (86/609/EEG) en de ARRIVE-richtlijnen. Dit protocol, dat een mild model is van traumatisch hersenletsel, veroorzaakt geen pijn of angst. Als zodanig is er geen specifieke pijnbestrijding nodig buiten de reguliere pijnbestrijding. Het spenen van de pups (TBI, Shams) was effectief op P25.
Bij Riverside werden E13 drachtige C57Bl6J vrouwelijke muizen commercieel verkregen, en alle experimenten werden uitgevoerd op de resulterende nesten bij zowel mannelijke als vrouwelijke pups van P17 jaar. De dieren werden grootgebracht met een geautomatiseerde 12/12-uur donker/lichtcyclus en een temperatuur van 21 °C. Moeders en pups hadden ad libitum toegang tot voedsel en water. Alle experimentele procedures werden goedgekeurd door de University of California, Riverside Institutional Animal Care and Use Committee en voldeden aan de Animal Welfare Act en het beleid van de Public Health Service. Alle pups (TBI, Sham) in die faciliteit werden gespeend op P21.
De details van de dieren, reagentia en apparatuur die in dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de materiaaltabel.
1. Voorbereidende stappen
- Om onderkoeling te voorkomen, warmt u de kamer voor anesthesie-inductie en de herstelkooien van tevoren op met warmhoudkussens.
- Stel het stereotactische apparaat in met het botslichaam in een hoek van 90°.
- Controleer of alle onderdelen goed zijn vastgedraaid en vastgezet en of de zuiger stevig op het botslichaam is geschroefd.
- Snijd een aluminiumplaat die op het stereotactische apparaat past (in dit geval 18 cm x 30 cm). Het aluminium dat hier gebruikt wordt is van standaard aluminium kwaliteit. Wikkel het stereotactische frame met de folie om een kussen te vormen waarop het dier wordt gelegd. Zet de positie en spanning van de folie vast met gewone laboratoriumtape om het gewicht van het dier te dragen.
- Schakel de impactorcontroller in en, afhankelijk van de ernst van het letsel, stel de impactsnelheid in op 2 m.s-1 voor graad 1 (G1) of 3 m.s-1 voor graad 2 (G2) voor een ernstigere botsing (het wijzigen van deze parameter heeft invloed op de ernst van de hersenschudding).
- Verzwaar de dieren. Bij P17 moet het gewicht van de dieren meer dan 5,9 g zijn voor C57Bl6-muizen. Dieren die onder dat gewicht vallen, zijn uitgesloten.
OPMERKING: Voor sommige onderzoeken werden CD1-muizen gebruikt en voor P17 werd de drempel vastgesteld op meer dan 6,5 g (persoonsgegevens).
2. Procedure voor licht traumatisch hersenletsel bij jongeren
- Verdoof de muis met een blootstelling van 5 minuten aan isofluraan. Stel de gassamenstelling in op een mengsel van 2,5% (in dit geval is de drager een synthetisch luchtmengsel met 21% zuurstof) met een debiet van 1,5 l/min.
OPMERKING: Vanaf deze stap moeten alle acties snel worden uitgevoerd, aangezien niet-getroffen dieren binnen 5 minuten wakker worden.
- Plaats de muiskop onder het botslichaam. De pup moet over alle lengtes worden uitgespreid. De punt heeft een diameter van 3 mm en is bedekt met rubber om het effect van het metaal op de schedel te minimaliseren.
- Laat het botslichaam zakken door de knop in de stand Uitstrekken te zetten.
- Laat het botslichaam ruw zakken en plaats de muis zo dat het botslichaam zich net tussen de oren bevindt. Schuif vervolgens de muis zodat de zuigerpunt naar voren wordt bewogen tot het equivalent van één zuigerpunt en één zuigerpunt links van het dier (zie afbeelding 1).
OPMERKING: Schijndieren worden iets uit de buurt van de zuiger geplaatst (geen enkel deel van het dier mag worden geraakt).
- Laat het botslichaam zakken zodat het in contact komt met de kop van het dier (Figuur 1E2).
- Zet het botslichaam op Intrekken (Figuur 1E3).
- Om de ernst van de verwonding te bepalen, beweegt u de zuiger 1 mm naar beneden voor graad 1 (G1). Voor zwaardere impactklasse 2 (G2), beweegt u de zuiger 3 mm naar beneden (Figuur 1E4).
- Stel de verblijftijd in op 0,1 s, ongeacht de ernst (het wijzigen van deze parameter heeft geen invloed op de ernst van de hersenschudding).
- Druk op Impact op de rechterknop (Figuur 1E5).
- Zet de linkerknop snel in de uit-stand, zodat het systeem niet oververhit raakt. Zie het stroomschema voor meer informatie (Figuur 2).

Figuur 1: Positionering van de punt van het botslichaam. (A) De punt van het botslichaam wordt eerst op de middellijn tussen de oren geplaatst. (B) De punt wordt vervolgens 3 mm naar voren bewogen (het equivalent van een puntdiameter). (C) Ten slotte wordt de zuigerpunt 3 mm aan de linkerkant van de muis verplaatst. (D,E) Mogelijke posities van de punt van het botslichaam ten opzichte van de magnetische cilinder. (D) Het botslichaam heeft 3 standen ten opzichte van het zuigerlichaam (neutraal, ingetrokken of uitgeschoven/botsing) met een bereik van 5 mm ertussen. E) Posities van de punt van het botslichaam ten opzichte van het schedeloppervlak in de verschillende stadia van de procedure. (1) Positie van het botslichaam in de neutrale positie; (2) de zuiger wordt bewogen om de schedel van het dier zachtjes aan te raken (stap 2.5); (3) het botslichaam wordt vervolgens ingeschoven (stap 3.6); (4) Het hele lichaam van het botslichaam wordt een x mm naar beneden bewogen (stap 2.7). Voor de G1-helling een inslagsnelheid (y) van 2 m.s-1 met een diepte van 1 mm (x) voor G1 of een inslagsnelheid (y) van 3 m.s-1 met een diepte van 3 mm (x) voor G2. (5) Zodra de botsing met de hendel is ingedrukt, beweegt de punt van het botslichaam x mm onder het schedeloppervlak met een snelheid y tijdens de verblijftijd bij het teruggaan naar de neutrale positie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: KIND stroomschema. Stroomschema met details over de stappen om KIND te induceren bij PND17-muizen, met een kleurcode om verschillende fasen van hersenschuddinginductie aan te duiden. Foto's van de opstelling omvatten (A) de volledige CHILD-inductieopstelling (anesthesieapparaat is niet zichtbaar), inclusief de impactcontroller, het stereotactische apparaat met het botslichaam en de punt boven strak aluminiumfolie geplaatst, en de herstelbox bovenop een verwarmingskussen. (B) Rubberen slagpunt (3 mm) met schaalverdeling. (C) De stereotactische voorziening met aluminiumfolie gespannen over het stereotactische frame en de botslichaamlichaamspoelede met de botspunt boven de folie. (D) Herstelkamer zittend op het warmtekussen. (E) De impactcontroller met twee bedieningsschakelaars, gemarkeerd zoals in het stroomschema (rood vak = uitschuiven/intrekken/uitschakelen; paars vak = impactschakelaar). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
3. Follow-up na een trauma
OPMERKING: De volgende stappen kunnen op video worden opgenomen voor offline analyse, zodat de onderzoeker CHILD op meerdere dieren achter elkaar kan uitvoeren. Niettemin moeten regelmatige en herhaalde beoordelingen van het dierenwelzijn worden uitgevoerd.
- Noteer de duur van de apneu, indien aanwezig (onmiddellijk na de botsing) en of er tijdens de botsing een rotatie van het hoofd was.
- Plaats de muis op zijn rechterflank in een herstelkooi.
- Let op de oprichttijd van de muis (steigeren op 4 poten) en de tijd van het hervatten van een verkennend gedrag. Doorgaans worden schijnmuizen binnen 3-4 minuten wakker en hervatten ze 3-4 minuten later hun verkennend gedrag (Figuur 3). KIND-muizen worden binnen 7-12 minuten na de botsing wakker (Figuur 3A) en hervatten de exploratie binnen 12-18 minuten na de impact (Figuur 3B), afhankelijk van het geslacht en de ernst van de impact (Figuur 3A,B).
OPMERKING: Als het getroffen dier zijn verkennende gedrag niet binnen 30 minuten hervat, wordt het dier uitgesloten.
- Eenmaal volledig hersteld, brengt u de dieren terug naar hun thuiskooi. Op dit moment zou het gedrag van schijn- en KIND-muizen (G1- of G2-ernst) precies hetzelfde moeten zijn en zouden diergroepen niet te onderscheiden moeten zijn in het nest.
OPMERKING: De dieren kunnen tot 18 maanden na de verwonding14 worden gehouden onder de omstandigheden die aan het begin van de methoden zijn aangegeven. Beoordelingen van gedragsresultaten kunnen worden uitgevoerd met behulp van een reeks tests in combinatie met MRI-metingen, miniscoopbeeldvorming, histologie en immunohistochemie12. Immunohistochemie voor GFAP en NeuN kan op vroege tijdstippen worden gebruikt om het model en de aanwezigheid van weefselveranderingen te valideren.
4. Immunohistochemie
OPMERKING: Een dag na de verwonding werden dieren uit de G2- en schijngroepen (n = 4 muizen voor G2 en n = 4 voor schijnvertoning) verdoofd en transcardiaal geperfundeerd met 4% paraformaldehyde (PFA) bereid in fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) 0,1 M, pH 7,4 bij 4 °C. Hersenen werden10 uit de schedel gehaald en 's nachts ondergedompeld in dezelfde PFA-oplossing en vervolgens overgebracht naar PBS met natriumazide (0,1%) voordat ze werden gesneden. Coronale secties werden vervolgens voorbereid op een dikte van 50 μm met behulp van een vibratoom. Voor langdurige opslag werden secties tot gebruik in cryoprotectief medium (30% ethyleenglycol en 20% glycerol in PBS) bij -20 °C geplaatst. Om de impact van de hersenschudding op hersengliose en neuronaal verlies te karakteriseren, werd immunohistochemie gericht op GFAP en NeuN uitgevoerd zoals hieronder beschreven.
- Was de hersensecties 4 keer gedurende 10 minuten in PBS.
- Breng de secties gedurende 10 minuten over in blokkeeroplossing (1% BSA, 0,3% Triton X-100 in PBS) bij kamertemperatuur (RT).
- Incubeer de coupes een nacht bij 4 °C met de volgende primaire antilichamen verdund in blokkeeroplossing: anti-GFAP bij kippen (1:3000) en anti-NeuN bij konijnen (1:500).
- Was de plakjes 4 keer gedurende 10 minuten in PBS onder roeren.
- Breng vervolgens de secties over in een blokkerende oplossing met de secundaire fluorescerende antilichamen verdund 1:1000 gedurende 1 uur bij RT, Alexa-Fluor-488 nm geit anti-konijn en Alexa-Fluor-568 nm geit anti-kip.
- Was vervolgens de secties 4 keer gedurende 10 minuten in PBS onder roeren.
- Monteer de secties op dia's met behulp van een montagemedium en voeg een dekbon toe. Houd de dia's op 4 °C totdat de beeldacquisitie is.
- Verkrijg immunofluorescentie met behulp van een epifluorescentiemicroscoop en micromanager-software. Gebruik een stitching-plug-in met een 10x-lens om tegelafbeeldingen van ipsilaterale en contralaterale hemisferen te verkrijgen.
OPMERKING: Negatieve controlekleuring waarbij het primaire antilichaam of secundaire antilichaam was weggelaten, vertoonde geen detecteerbare labeling. Voor een meer gedetailleerde beeldanalyse kan Fiji-software15 worden gebruikt om de immunokleuringsparameters in verschillende interessegebieden te kwantificeren16.