Inductie van diffuus axonal hersenletsel bij ratten op basis van rotatieversnelling
9 mei 2020
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 is een van de belangrijkste oorzaken dood en invaliditeit. Diffuus axonaal hersenletsel is een wijdverspreide axonale schade te ontwikkelen na TBI. In dit onderzoek wil ik ons model presenteren over inductie diffuse axale hersenletsel op basis van rotatieversnellingsmechanisme resultaat TBI.
Selecteer volwassen mannelijke Sprague-Dawley ratten met een gewicht van 300 tot 350 gram. Zorg voor rat chow en water ad libitum. Voer alle experimenten uit tussen 06:00 en 12:00 uur. Het apparaat werd op een zware, stabiele laboratoriumtafel geplaatst.
Het apparaat bestaat uit de volgende componenten: een cilinder, een ijzergewicht, een rotatiemechanisme bestaande uit een cilindrische buis en kopfixatiepennen. Het gewicht is bevestigd aan een string en verhoogd tot de hoogte van 120 centimeter. Het vrij dalende gewicht raakt de bout die het rotatiemechanisme activeert.
De rat laterale hoofd rotatie apparaat werd gebruikt om het hoofd snel draaien van nul tot 90 graden. Na inductie, diffuus axonaal hersenletsel, werd de rat verplaatst naar de herstelkamer. F is de kracht die in kilogram op het hoofd van het dier wordt uitgeoefend.
Capital M is het moment van de kracht, K voor kinetische energie. Weinig m is de massa van het dalende gewicht, g voor gravitatieversnelling, h voor hoogte in centimeters, en D is de afstand tussen de oorspelden in centimeters. Voor de beoordeling van neurologisch tekort en cijfermodeltekorten, gebruikten we Neurologische Ernst Score bij ratten.
We evalueren mobiliteit, hemiplegie, balk lopen taak, falen in balk lopen taak. Storing van balk balanceren taak breed 1,5 centimeter. Stabiliteit en bundel balanceren, inspanning op bundel balans 1,5 centimeter breed en reflexen.
48 uur na letsel, alle ratten, letsel en controlegroep, waren diep verdoofd en transcardieel geperfuseerd met 0,9% heparinized zoutoplossing gevolgd door 500 milliliter van 4% formaldehyde in 0,1 M fosfaatbuffer zoutoplossing. Na perfusie werd onthoofding geproduceerd en werden de hersenen onmiddellijk verwijderd, vervolgens gedurende 48 uur in een 4% formaldehydeoplossing bevestigd. De hersenen werden vervolgens geblokkeerd in vijf millimeter coronale secties van de olfactorische bol gezicht naar de visuele cortex, terwijl het cerebellum en hersenstam werden ontleed.
Na paraffine inbedding, coronale en sagittale secties werden gemaakt van de thalamus. Produceren van de immunochemische kleuring van bèta-amyloïde precursor eiwit. De verschillende groepen ratten op verschillende tijdstippen worden op de regeling weergegeven.
Diffuus axonaal hersenletsel aan het begin van het experiment. Op het moment 48 uur, Neurologische Ernst Score werd onderzocht. Op het moment 48 uur, immunochemische kleuring van beta-APP werd uitgevoerd op alle twee groepen.
Geïllustreerd neurologisch tekort 48 uur na diffuus axonaal hersenletsel voor twee studiegroepen. Een Mann-Whitney test gaf aan dat neurologisch tekort aanzienlijk groter was voor 15 diffuse axonale hersenletsel ratten in vergelijking met 15 naïeve ratten op 48 uur na interventie. Representatieve fotomicrografen die axonale en neuronale immunoreactiviteit onthullen na geïsoleerde diffuse axale hersenletsel bij ratten 48 uur na het letsel.
Kleinere cellulaire snaren worden gedetecteerd met bèta-amyloïde precursor eiwit. In sham group, werd het niet gedetecteerd. In ons werk ontwikkelden we een eenvoudig, reproduceerbaar en betrouwbaar nieuw model voor diffuus axonaal hersenletsel op basis van rotatieversnellingsmechanisme.
Een dergelijk model zal een beter begrip van pathofysiologie van diffuus axonaal hersenletsel en de ontwikkeling van effectievere behandelingen mogelijk maken. Hartelijk dank voor uw aandacht.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een betrouwbaar en reproduceerbaar knaagdiermodel voor diffuse axonale beschadiging (DAI) van de hersenen, dat wijdverspreide schade aan de witte stof induceert via een rotatieversnellingsmechanisme. Het model is gericht op een beter begrip van de pathofysiologie van DAI na traumatisch hersenletsel (TBI) en kan de ontwikkeling van effectieve behandelingen faciliteren.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Traumatisch hersenletsel
- Modellen voor axonale beschadiging
Achtergrond
- Traumatisch hersenletsel is een belangrijke doodsoorzaak en een veelvoorkomende reden voor invaliditeit.
- Diffuse axonale hersenschade leidt tot uitgebreide axonale beschadiging na een TBI.
- Er is behoefte aan robuuste diermodellen om DAI te bestuderen.
Doel van de studie
- Om een nieuw knaagdiermodel te valideren voor het bestuderen van DAI.
- Om hersenletsel op te wekken zonder schedelfracturen of contusies.
- Om het ontstaan van neurologische defecten te begrijpen.
Gebruikte methoden
- Het hoofdplatform omvat een apparaat voor rotationeel hoofdletsel.
- Volwassen mannelijke Sprague-Dawley ratten dienden als biologisch model, met de focus op de inductie van DAI.
- Neurologische defecten werden beoordeeld met de Neurological Severity Score 48 uur na het letsel.
- Immunochemische kleuring voor beta-amyloïde precursor proteïne werd uitgevoerd op hersendoorsneden.
Belangrijkste resultaten
- Er werden significant toegenomen neurologische uitval waargenomen bij DAI-ratten in vergelijking met de controlegroep.
- Immunochemische analyses onthulden axonale schade, aangetoond door kleuring van het bèta-amyloïd precursor proteïne.
- Het model vertoont duidelijke en meetbare effecten op de neurologische functie binnen 48 uur.
Conclusies
- Deze studie stelt een eenvoudig en effectief model vast om de mechanismen van diffuse axonale beschadiging te onderzoeken.
- De verkregen inzichten kunnen leiden tot een beter begrip en betere behandelingen voor TBI.
- De bevindingen kunnen toekomstig onderzoek naar neuronale beschadiging en herstelprocessen informeren.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directie
Betrouwbare preklinische modellen voor diffuse axonale beschadiging (DAI) zijn essentieel om de risico's bij de validatie van neurotrauma-doelen te verminderen en om translationele continuïteit in onderzoek naar traumatisch hersenletsel (TBI) mogelijk te maken. Dit op rotationele acceleratie gebaseerde ratmodel biedt een reproduceerbaar platform voor het kwantificeren van neurologische defecten en axonale pathologie, wat bijdraagt aan de voorspellende betrouwbaarheid in vroege ontdekkingsfasen en mechanistische studies. Het vermogen om wijdverspreide schade aan de witte stof te induceren zonder verstorende focale letsels maakt dit model tot een strategisch instrument voor de verdere ontwikkeling van neurotherapeutische pijplijnen.
Strategische toepassingen in BioPharma R&D
Vroege ontdekking en targetvalidatie
- Maakt het toetsen van neurotrauma-hypothesen mogelijk door mechanismen van diffuse axonale beschadiging te isoleren.
- Ondersteunt de validatie van functionele targets via kwantificeerbare neurologische en histologische eindpunten.
- Faciliteert biologische risicoreductie door confounders van focale letsels uit te sluiten.
- Biedt een platform voor mechanistische studies naar axonale pathologie relevant voor TBI.
Screening & assayontwikkeling
- Biedt gestandaardiseerde letselinductie voor reproduceerbare preklinische screening.
- Genereert kwantitatieve resultaten via de Neurological Severity Score en kleuring van het bèta-amyloïde precursor-proteïne.
- Maakt assay-gereedheid mogelijk voor het evalueren van neuroprotectieve of regeneratieve verbindingen.
- Ondersteunt schaalbaarheid en vergelijkbaarheid tussen studies in neurotrauma-onderzoek.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Komt overeen met ziekterelevante mechanismen die zijn waargenomen bij menselijke TBI-patiënten.
- Biedt continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie van neurotherapeutica.
- Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling mogelijk op basis van robuuste, kwantificeerbare eindpunten.
- Ondersteunt de ontwikkeling van biomarkers via immunochemische detectie van axonale beschadiging.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit model integreert in het continuüm van ontdekking tot preklinische fase door hypothese-gestuurde studies, kwantitatieve screening en translationele validatie van interventies bij neurotrauma mogelijk te maken.
- Discovery Biology: Ondersteunt het testen van nulhypothesen en het mechanistisch minimaliseren van risico's bij axonale letselspaden.
- Screening: Biedt reproduceerbare, kwantitatieve neurologische en histologische uitkomsten voor de evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Maakt statistische vergelijking van de ernst van het letsel en behandelingseffecten mogelijk met behulp van gestandaardiseerde scores en immunokleuring.
- Translationeel Onderzoek: Slaat een brug tussen preklinische bevindingen en klinisch TBI door diffuse axonale pathologie te modelleren zonder focale storende factoren.
- Enterprise Hergebruik: Biedt een gevalideerd, schaalbaar platform voor voortdurend neurotrauma-onderzoek en therapeutische ontwikkeling.
Operationele en bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij de validatie van doelen voor neurotrauma.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van preklinische TBI-studies.
- Strategische waarde: Verbetert de go/no-go-besluitvorming en kapitaalefficiëntie door het bieden van robuuste, kwantificeerbare eindpunten.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering en verdere ontwikkeling van neurotherapeutische kandidaten mogelijk.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in het modelleren van neurotrauma bij knaagdieren en in neurologische beoordeling.
- Specialise apparatuur voor rotationeel letsel en infrastructuur voor histologische analyse zijn noodzakelijk.
- Standaardisatie van protocollen voor letselinductie en scoring tussen verschillende teams is vereist.
- Aanpassingen kunnen nodig zijn voor verschillende knaagdierstammen of ernst van het letsel.
- Het model richt zich op acuut letsel; studies naar chronische uitkomsten kunnen een uitbreiding van het protocol vereisen.
Veelgestelde vragen over biofarmacie
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:45
Preparing Rats for the Experimental Procedure
1:11
Procedure of Induction Diffuse Axonal Brain Injury
1:54
Measurement of Rotational Kinematics, Biomechanical Parameters
2:32
Evaluation of Neurological Severity Score after 48 hours
3:08
Brain Collection for Histological Examination after 48 hours
4:02
Immunohistochemical Staining
4:16
Results
5:22
Conclusion
