Artykuł metodologiczny

Nowatorski i translacyjny szczurzy model wstrząsu mózgu łączący siłę i rotację z mikrodializą mózgową in vivo

DOI:

10.3791/59585

12 lipca 2019

W tym artykule

Podsumowanie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zmiana neuroprzekaźnika to mechanizm dysfunkcji neuronalnej, który występuje po wstrząśnieniu mózgu i przyczynia się do czasami katastrofalnych długoterminowych konsekwencji. Ten model szczurzy łączy w sobie mikrodializę, umożliwiającą kwantyfikację neuroprzekaźników in vivo, z techniką spadku masy ciała, wywierającą gwałtowne przyspieszanie i zwalnianie głowy i tułowia, co jest ważnym czynnikiem urazów czaszkowo-mózgowych u ludzi.

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uporczywe objawy poznawcze i motoryczne są znanymi konsekwencjami wstrząsów mózgu/łagodnych urazowych uszkodzeń mózgu (mTBI), które mogą być częściowo przypisane zmienionej neurotransmisji. Rzeczywiście, badania mikrodializy mózgowej u gryzoni wykazały nadmierne zewnątrzkomórkowe uwalnianie glutaminianu w hipokampie w ciągu pierwszych 10 minut po urazie. Mikrodializa oferuje wyraźną zaletę ciągłego pobierania próbek neuroprzekaźników in vivo bez konieczności poświęcania zwierzęcia. Oprócz wyżej wymienionej techniki potrzebny jest zamknięty model urazu głowy, który wywiera gwałtowne przyspieszanie i zwalnianie głowy i tułowia, ponieważ taki czynnik nie jest dostępny w wielu innych modelach zwierzęcych. Model spadku masy ciała w stanie Wayne'a naśladuje ten istotny składnik ludzkiego urazu czaszkowo-mózgowego, umożliwiając wywołanie uderzenia w głowę nieskrępowanego gryzonia spadającym ciężarem. Nasz nowatorski i translacyjny model szczura łączy mikrodializę mózgową z modelem spadku masy ciała stanu Wayne'a, aby badać, u lekko znieczulonych i nieskrępowanych dorosłych szczurów, ostre zmiany poziomów neuroprzekaźników zewnątrzkomórkowych po wstrząśnieniu mózgu. W tym protokole sonda do mikrodializy została umieszczona w hipokampie jako obszar zainteresowania i pozostała włożona do mózgu w momencie uderzenia. W hipokampie występuje duże zagęszczenie końcówek i receptorów, co czyni go odpowiednim regionem do dokumentowania zmienionej transmisji nerwowej po wstrząśnieniu mózgu. Po zastosowaniu do dorosłych szczurów Sprague-Dawley, nasz połączony model wywołał wzrost stężenia glutaminianu zewnątrzkomórkowego w hipokampie w ciągu pierwszych 10 minut, zgodnie z wcześniej opisanymi objawami po wstrząsie mózgu. Ten połączony model spadku masy ciała stanowi wiarygodne narzędzie dla naukowców do badania wczesnych reakcji terapeutycznych na wstrząsy mózgu oprócz powtarzających się uszkodzeń mózgu, ponieważ protokół ten wywołuje łagodny uraz zamkniętej głowy.

Wprowadzenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Celem tej metody jest dostarczenie badaczom niezawodnego narzędzia, które wiernie odtwarza biomechanikę ludzkiego urazu czaszkowo-mózgowego, umożliwiając jednocześnie długotrwałą charakterystykę molekularnych skutków wstrząsów mózgu/łagodnych urazów mózgu (mTBI). Metoda ta łączy mikrodializę mózgową z modelem spadku masy ciała stanu Wayne'a w celu udokumentowania, u lekko znieczulonych i nieskrępowanych dorosłych szczurów, ostrych zmian poziomów neuroprzekaźników zewnątrzkomórkowych po wstrząśnieniu mózgu. Dzięki tej minimalnie inwazyjnej metodzie, neuroprzekaźniki, takie jak glutaminian, GABA, tauryna, glicyna i seryna, mogą być szybko i w sposób ciągły oznaczane ilościowo po urazie, in vivo, bez konieczności poświęcania zwierzęcia.

Wstrząs mózgu/mTBI to patofizjologiczne zaburzenie, które wpływa na funkcjonowanie mózgu, spowodowane mechanizmem siły zewnętrznej. Wstrząśnienie mózgu/mTBI jest najczęstszą formą urazowego uszkodzenia mózgu, stanowiącą 70-90% przypadków1. Większość ostrych zaburzeń funkcjonalnych po wstrząśnieniu mózgu można przypisać pierwotnemu i wtórnemu uszkodzeniu mózgu2,3: (1) pierwotne uszkodzenie mózgu jest wywoływane przez gwałtowne przyspieszanie i zwalnianie głowy i tułowia, które uszkadza tkanki mózgowe poprzez kompresję, a następnie rozciąganie i ścinanie aksonów podczas luzu4, 5,6 i (2) wtórne uszkodzenie mózgu jest pośrednią reakcją komórkową na uraz. Ma miejsce kilka godzin i dni po pierwotnym uszkodzeniu mózgu i odgrywa ważną rolę w obserwowanym z czasem upośledzeniu motorycznym i poznawczym. Wiele objawów można przypisać zmienionemu przekaźnictwu nerwowemu, takim jak wcześniej wykazane nadmierne uwalnianie glutaminianu zewnątrzkomórkowego w ciągu pierwszych 10 minut po urazie7,8,9. Ze względu na duże zagęszczenie zakończeń i receptorów, hipokamp jest strukturą mózgu szczególnie podatną na tę ekscytotoksyczną reakcję po urazie. Będąc mocno zaangażowanym w funkcje poznawcze10,11, badania na gryzoniach wykazały, że uszkodzenie hipokampa związane ze wstrząsem mózgu może prowadzić do upośledzenia w warunkowaniu strachu i uczeniu się pamięci przestrzennej12,13. Głównym celem tej metodologii było opracowanie szczurzego modelu wstrząśnienia mózgu/mTBI, przy użyciu procedury obniżania masy ciała w stanie Wayne w celu wiernego odtworzenia mechanizmów pierwotnego uszkodzenia mózgu oraz włączenie mikrodializy mózgowej do badania in vivo, ostrych zmian neuroprzekaźnika zewnątrzkomórkowego spowodowanych wtórnym uszkodzeniem mózgu po wstrząśnieniu mózgu. Stężenia zewnątrzkomórkowego glutaminianu i GABA zostały zmierzone w hipokampie, aby działały jako reprezentatywne wyniki naszej metody.

Poprzednie badania na gryzoniach łączyły mikrodializę z innymi modelami urazów, takimi jak spadek masy ciała przy otwartej czaszce i kontrolowane uderzenie w korę mózgową, aby wykazać ostre zmiany w poziomach neuroprzekaźników zewnątrzkomórkowych po urazie o różnym stopniu ciężkości14,15,16,17. Jednak oprócz wysokiego stopnia zmienności, wartość translacyjna modeli, takich jak spadek masy ciała przy otwartej czaszce i kontrolowane uderzenie w korę mózgową, jest utrudniona przez nieodłączny brak ważności ekologicznej z powodu 2 czynników: (1) modele te wywołują urazy znacznie poważniejsze niż wstrząsy mózgu związane ze sportem u ludzi, związane z bezpośrednim obciążeniem mózgu oraz (2) modele te wymagają kraniektomii lub kraniotomii. Głowa gryzonia jest całkowicie unieruchomiona w stereotaktycznym kadrze, co utrudnia gwałtowne przyspieszanie i zwalnianie głowy i tułowia, a tym samym słabo odtwarza biomechanikę wstrząsu mózgu.

Mikrodializa to minimalnie inwazyjna metoda, która oferuje wyraźną zaletę pobierania próbek neuroprzekaźników, takich jak glutaminian, GABA, tauryna, glicyna i seryna, in vivo i ciągle po traumie, bez konieczności poświęcania zwierzęcia. Oprócz zalet oferowanych przez mikrodializę, Uniwersytet Stanowy Wayne opracował model spadku masy ciała z zamkniętą czaszką (w przeciwieństwie do otwartej czaszki z innych modeli), który umożliwia indukcję mTBI u lekko znieczulonego i nieskrępowanego gryzonia, umożliwiając w ten sposób szybkie przyspieszanie i zwalnianie głowy i tułowia18. Jak wspomniano wcześniej, przyspieszanie i zwalnianie głowy i tułowia jest podstawową cechą biomechaniczną wstrząsów mózgu związanych ze sportem obserwowanych u ludzi, której poprzednie modele mTBI gryzoni nie rozwiązały. Zabieg odchudzania można wykonać bardzo szybko i nie wymaga żadnej wcześniejszej operacji ani nacięcia skóry głowy. Po wywołaniu wstrząsu gryzonie odzyskują odruch prostowania niemal spontanicznie i nie doświadczają paraliżu, drgawek ani niewydolności oddechowej po pojedynczym uderzeniu. Krwawienia wewnątrzczaszkowe i złamania czaszki są rzadkie, a u gryzoni zgłaszano tylko niewielkie deficyty w koordynacji ruchowej. Ten model szczura jest łatwy w użyciu, niedrogi i ułatwia ilościowe określenie neuroprzekaźników uwalnianych w ostrej fazie po wstrząśnieniu mózgu bez konieczności wyjmowania sondy do mikrodializy podczas uderzenia.

Nasz szczurzy model łączący mikrodializę i wstrząs mózgu jest odpowiedni dla badaczy chcących scharakteryzować podłużnie molekularne skutki wstrząsu mózgu i może być wykorzystany w szerokiej gamie badań terapeutycznych. Rzeczywiście, pomimo kilku lat badań i ogromnej potrzeby, żaden lek zapobiegający długotrwałym skutkom wstrząsów mózgu nie przeszedł fazy badań klinicznych19. Jedną z potencjalnych przyczyn tych niepowodzeń może być wykorzystanie modeli zwierzęcych, które nie odtwarzają wiernie traumatycznych sił biomechanicznych wstrząsów mózgu, jakich doświadczają ludzie. Przedstawiona tutaj metoda spełnia definicję wstrząśnienia mózgu u człowieka, która określa, że pierwotne uszkodzenie mózgu jest wywołane uderzeniem, a także gwałtownym przyspieszaniem i zwalnianiem głowy i tułowia2,3.

Ponadto, nasz połączony model jest odpowiedni dla badaczy badających skutki powtarzającego się łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu (rmTBI), ponieważ jedną z jego kluczowych cech, która odróżnia go od innych zwierzęcych modeli wstrząsu mózgu, jest to, że umożliwia wywoływanie powtarzających się, łagodnych urazów w tym samym przypadku18. U ludzi rmTBI wiąże się z poważniejszymi objawami pourazowymi, dłuższym czasem rekonwalescencji oraz nasilonymi zaburzeniami motorycznymi i poznawczymi, które mają tendencję do rozprzestrzeniania się w czasie20,21. Inne istotne modele zwierzęce umożliwiły również lepsze zrozumienie patofizjologii pourazowej rmTBI22,23,24,25,26,27. Wykazano zwiększoną wrażliwość mózgu u gryzoni po podaniu minimum 5 mTBI w odstępach 24 godzin. Zapalenie nerwów nasila się wraz z liczbą doświadczanych mTBI i pojawiają się markery neurodegeneracji28. Powtarzające się mTBI zapobiegłoby przejściu mikrogleju z trybu prozapalnego do normalnego trybu regeneracji, co spowodowałoby przedłużoną aktywność ekscytotoksyczną i aktywację mechanizmów neurodegeneracyjnych 29. Dzięki naszemu modelowi szczury mogą być narażone na 1 uderzenie dziennie przez okres 1 tygodnia, co daje w sumie 5 ekspozycji. Biorąc pod uwagę prostotę tego modelu zwierzęcego, może to ułatwić scharakteryzowanie skumulowanych skutków ostrego, masowego uwalniania neuroprzekaźnika powstającego natychmiast po mTBI.

Ten model pozwala również zwierzętom na łatwe narażenie na 2 uderzenia dziennie, co umożliwia badanie jeszcze cięższych warunków, takich jak sytuacja, gdy sportowiec otrzymuje kolejny traumatyczny cios w krótkim czasie od pierwszego uderzenia30. Jak wykazano w poprzednim badaniu31, czas drugiego uderzenia w głowę może dramatycznie wpłynąć na uszkodzenie naczyń krwionośnych i aksonów. Im bardziej drugi cios jest bliższy pierwszemu, tym bardziej szkodliwe są konsekwencje. Ten model jest odpowiedni do zbadania, w jaki sposób ten konkretny stan wpływa na uwalnianie neuroprzekaźników zewnątrzkomórkowych.

W tej metodzie, hipokamp był używany jako obszar zainteresowania ze względu na jego znaczenie w badaniach nad wstrząsem mózgu, ale próbki mikrodializy mogą być również pobierane z innych interesujących regionów. Jednak każdy inny obszar mózgu musi być brany pod uwagę ze względu na przestrzeń pozostawioną przez miejsce uderzenia z kaniuli prowadzącej, w tym otaczający ją cement dentystyczny, może zajmować znaczną ilość miejsca na głowie szczura. Ponadto parametry mikrodializy przedstawione w tej metodzie, takie jak odcięcie masy cząsteczkowej membrany i długość aktywna, odstępy czasu pobierania próbek i natężenie przepływu, można dostosować w zależności od rodzaju badanej cząsteczki. Na przykład skuteczne gromadzenie cytokin prozapalnych zaangażowanych w wstrząsy mózgu wymagałoby błony o znacznie większym rozmiarze porów.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokół dla zwierząt dla tego projektu uzyskał zgodę Komitetu ds. Opieki nad Zwierzętami Hopital du Sacre-Cœur de Montréal, zgodnie z wytycznymi Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami.

UWAGA: Schematyczny zarys protokołu badawczego jest przedstawiony w Rysunek 1.

1. Przygotowanie zwierząt

  1. Zamów szczury Sprague-Dawley od standardowego dostawcy zwierząt laboratoryjnych z dostawą w wieku od 43 do 50 dni i o wadze od 151 do 200 g.
  2. Trzymanie wszystkich szczurów osobno w cyklu 12:12 h światło: ciemność, w temperaturze 24-26 °C z dostępem ad libitum do wody i pożywienia.
  3. W ciągu 2 tygodni przed rozpoczęciem protokołu należy obchodzić się ze szczurami przez 5 minut dziennie, aby ułatwić im przyzwyczajenie się do kontaktu z badaczami. Szczury powinny być w wieku około 10 tygodni, a ich waga powinna wynosić od 295 do 351 g w momencie wstrząśnienia mózgu lub indukcji pozorowanego urazu.

2. Przewodnik po mikrodializach Chirurgia implantacji kaniuli

  1. Operację należy wykonać w sterylnych warunkach. Przez cały czas trwania zabiegu należy nosić sterylne rękawiczki, czepek do włosów i maskę chirurgiczną. Wcześniej należy przeprowadzić autoklaw i wysterylizować wszystkie materiały i narzędzia chirurgiczne. Dokładnie oczyścić i zdezynfekować obszar roboczy i aparat stereotaktyczny roztworem etanolu (70%).
  2. Znieczulić zwierzęta, wstrzykując dootrzewnowo koktajl ketaminy (70 mg/kg) i ksylazyny (10 mg/kg). Ocenia głębokość znieczulenia, testując odruch na uszczypnięcie palca u nogi.
  3. Usuń sierść z głowy zwierzęcia za pomocą elektrycznych maszynek do strzyżenia. Ogoloną głowę oczyścić roztworem 2% alkoholu izopropylowego i 2% glukonianu chlorheksydyny (3 razy). Podczas znieczulenia nałóż smarującą maść do oczu, aby zapobiec wysuszeniu.
  4. Zasłonić pole operacyjne tak, aby odsłonięta była tylko głowa zwierzęcia. Umieść głowę szczura w aparacie stereotaktycznym, włóż paski uszne do kanałów słuchowych z dużą ostrożnością, a następnie dokręć zacisk nosowy. Przymocuj kaniulę prowadzącą ze stali nierdzewnej 26 G do ramienia uchwytu w aparacie stereotaktycznym.
  5. Miejscowo wstrzyknąć podskórnie w głowę koktajl znieczulający z bupiwakainy (1,5 mg/kg) i lidokainy (1,5 mg/kg) na 10 minut przed nacięciem.
  6. Utrzymuj znieczulenie podczas całego zabiegu, podając izofluran sodu (2,5%) przy przepływie tlenu 0,5 l/min za pomocą stożka nosowego.
  7. Wykonaj nacięcie w linii środkowej (3 cm) wzdłuż skóry głowy za pomocą skalpela. Pozostaw czaszkę czystą, instalując 4 zaciski wokół nacięcia.
  8. Mocno zeskrob okostną z czaszki ostrzem chirurgicznym, aż szwy Bregma i Lambda będą widoczne. Utrzymuj mocny nacisk na czaszkę za pomocą gazika lub aplikatora z bawełnianą końcówką, jeśli występuje krwawienie.
  9. Potwierdź, czy czaszka jest prawidłowo ustawiona na aparacie stereotaktycznym, porównując współrzędne grzbietowo-brzuszne szwów Bregma i Lambda. Zidentyfikuj współrzędne przednio-tylne, przyśrodkowo-boczne i grzbietowo-brzuszne szwu Bregma jako punkty odniesienia dla współrzędnych kaniuli prowadzącej.
  10. Biorąc współrzędne szwu Bregma jako odniesienie, oblicz współrzędne miejsca implantacji kaniuli prowadzącej w hipokampie.
    nuta: Następujące współrzędne zostały określone zgodnie z atlasem mózgu szczura od Paxinosa i Watsona (przednio-tylny: -0,60 cm; przyśrodkowo-boczny: ±0,58 cm; grzbietowo-brzuszny: -0,16 cm, Ryc. 2A)32.
  11. Zaznacz dokładne miejsce implantacji za pomocą markera.
  12. Wywierć otwór o średnicy 0,5 mm w czaszce w miejscu docelowym kaniuli prowadzącej. Wywierć 3 inne otwory około 5 mm wokół tego punktu, aby wkręcić 3 kotwiące w czaszkę, które zestalą kaniulę po nałożeniu akrylowego cementu dentystycznego.
  13. Włóż kaniulę do hipokampa i przymocuj ją cementem dentystycznym. Kaniula ta zostanie użyta do wprowadzenia sondy do obszaru zainteresowania 7 dni później podczas procedury mikrodializy. Uważaj, aby nie rozlać nadmiaru cementu dentystycznego wokół miejsca, w którym zostanie upuszczony ciężar.
  14. Pozostaw cement do wyschnięcia na 2 minuty, a następnie zdejmij ramię uchwytu z kaniuli. Włóż wyjmowany zasłonator ze stali nierdzewnej do kaniuli, aby uniknąć przesiąkania płynu mózgowo-rdzeniowego i ryzyka infekcji.
  15. Zdejmij 4 zaciski, odciągnij cofniętą skórę i zszyj ją nicią chirurgiczną do szwów 4-0.
  16. Wyjąć szczura z aparatury i wstrzyknąć buprenorfinę podskórnie w celu leczenia bólu (0,05 mg/kg, po zabiegu chirurgicznym, a następnie raz dziennie przez następne 2 dni). Umieść gryzonia z powrotem w klatce z poduszką grzewczą pod nim, aż odzyska przytomność, a następnie zwróć go do placówki opieki nad zwierzętami na 7-dniowy okres rekonwalescencji pod ścisłym nadzorem.

3. Procedura mikrodializy

  1. Podczas wykonywania zabiegu mikrodializy należy nosić sterylne rękawiczki, czepek do włosów oraz maskę chirurgiczną. Siedem dni po operacji wszczepienia kaniuli należy znieczulić szczura izofluranem sodu (2,5%) przy przepływie tlenu 0,5 l/min.
  2. Wyjąć obturator z kaniuli i powoli wprowadzić sondę do mikrodializy, perfuzję ze sztucznym płynem mózgowo-rdzeniowym (ACSF) (26 mmol/L NaHCO3, 3 mmol/L NaH2PO4, 1,3 mmol/L MgCl2, 2,3 mmol/L CaCl2, 3,0 mmol/L KCl, 126 mmol/L NaCl, 0,2 mmol/L kwas L-askorbinowy), przez kaniulę do hipokampa lub innego obszaru zainteresowania.
    nuta: Szczury muszą być znieczulone tylko podczas zdejmowania zasłony i wkładania sondy do mikrodializy oraz podczas indukcji wstrząsu mózgu lub pozorowanego urazu. Zastosowane tutaj sondy są skonstruowane laboratoryjnie, w kształcie litery I i składają się ze stopionych obok siebie przewodów wlotowo-wylotowych krzemionki [średnica wewnętrzna (ID): 50 μm] zamkniętych w rurkach polietylenowych (ID: 0,58-0,38 mm). Koniec kaniuli zabezpieczony jest odcinkiem zregenerowanej membrany z pustej w środku celulozy [granica masy cząsteczkowej: 13 kDa, średnica zewnętrzna (OD): 216 μm; ID: 200 μm] przy użyciu kleju cyjanoakrylowego i końcówki uszczelnionej żywicą epoksydową. Aktywna membrana mierzy 2,5 mm w celu implantacji w hipokampie, ale można ją dostosować w zależności od głębokości obszaru zainteresowania. Połączenie zamieszkania kaniuli szczura z sondą jest zabezpieczone dopasowanym, gwintowanym kołnierzem ze stali nierdzewnej.
  3. Przymocuj zespół sondy do sprężyny ze stali nierdzewnej przymocowanej do ramienia dźwigni obrotowej i przeciwwagi cieczowej zawieszonej nad klatką ze stojakiem pierścieniowym i zaciskami, aby zwierzę mogło swobodnie poruszać się w klatce. Szczury na uwięzi spędzają cały czas trwania procedury mikrodializy z dostępem ad libitum do wody i pożywienia.
  4. Za pomocą pompy do mikroinfuzji należy wysłać perfuzat do sond i pobrać dialilat z przewodu wylotowego stopionej krzemionki (objętość martwa: 0,79 μl).
  5. Co najmniej 1 godzinę i 30 minut przed rozpoczęciem zabiegu należy podkręcić sondę do roboczego natężenia przepływu (1 μl/min). Sprawdź, czy natężenie przepływu sondy jest stałe, mierząc objętość w czasie za pomocą pipety.
    nuta: Szybkość przepływu może być mniej więcej zależna od pobranych neuroprzekaźników i obszaru mózgu będącego przedmiotem zainteresowania. Próbki do dializy pobiera się przed, w trakcie i po indukcji wstrząsu mózgu lub pozorowanego urazu. Interwał pobierania próbek zależy od obszaru mózgu będącego przedmiotem zainteresowania, analizowanych neuroprzekaźników, stężeń dializatu analitu i czułości zastosowanego sprzętu chemii analitycznej. Fazy zbierania wykonane w hipokampie w celu pobrania próbek glutaminianu i GABA są następujące:
    1. Linia bazowa: Na początku eksperymentu należy pobrać próbki do dializy w odstępach 10-minutowych przez 60 min.
    2. Uraz po wstrząśnieniu mózgu lub pozorowany: Po wstrząśnieniu mózgu lub pozorowanym urazie pobieraj próbki przez dodatkowe 90 minut (9 próbek).
  6. Pobrać każdą próbkę dializatu do fiolki z frakcją wstępnie załadowaną 1 μl kwasu nadchlorowego o stężeniu 0,25 mol/l, aby zapobiec degradacji analitu. Przechowywać próbki w temperaturze 4 °C do późniejszej analizy.
  7. Po pobraniu ostatniej próbki dializatu należy ponownie znieczulić szczura stożkiem nosowym dostarczającym izofluran sodu (2,5%) przy przepływie tlenu 0,5 l/min.
  8. Wyjmij sondę do mikrodializy z kaniuli, ponownie włóż obturator, a następnie zwróć szczura do placówki opieki nad zwierzętami.

4. Instalacja aparatu do wstrząsu

mózgu
  1. Przed rozpoczęciem zabiegu należy wyrzeźbić ciężarek, który zostanie użyty do zadania wstrząsu mózgu (o średnicy 19 mm) z litego mosiądzu, aby uzyskać masę 450 g. Włóż metalową pętlę w górnej części mosiężnego ciężarka. Wywiercić otwory wstępnie w odległości 1,0 m wewnątrz pionowej rury prowadzącej z polichlorku winylu (PVC).
  2. Rozetnij blachę aluminiową ostrą żyletką. Szczelinowa blacha aluminiowa powinna utrzymać ciężar szczura (od 295 do 351 g), nie zakłócając przyspieszenia jego ciała po uderzeniu głową o mosiężny ciężarek.
  3. Przyklej szczelnie szczelinową blachę aluminiową do ramy z pleksiglasu w kształcie litery U (38 cm długości x 27 cm szerokości x 30 cm głębokości, rysunek 3A,B), która zawiera piankową poduszkę (37 cm długości x 26 cm szerokości x 12 cm głębokości).
  4. Umieść ramę z pleksiglasu pod rurą prowadzącą z PVC (średnica 20 mm x długość 1.5 m).
  5. Przytrzymaj rurkę prowadzącą z PVC na miejscu za pomocą clamp stojak 3.5 cm nad szczelinowym aluminium.
  6. Przymocuj nylonową żyłkę muchową (pojemność 9,1 kg, średnica 0,46 mm) przez metalową pętlę tak, aby spód ciężarka zwisał 2,5 cm nad aluminiową szczeliną, aby zapobiec wielokrotnym uderzeniom, gdy szczur upada na piankową poduszkę po uderzeniu.
  7. Przymocuj nylonową żyłkę muchową do clamp stojak.
  8. Podnieś ciężar przez rurkę PVC za pomocą nylonowej żyłki muchowej, a następnie przytrzymaj go na miejscu, wkładając klucz imbusowy przez wstępnie wywiercone otwory na 1,0 m.

5. Indukcja wstrząsu

mózgu
  1. Po podstawowej fazie pobierania próbek dializy należy lekko ponownie znieczulić szczura, umieszczając stożek nosowy dostarczający izofluran sodu (2,5% izofluranu przy przepływie tlenu 0,5 l/min) tak długo, aż do momentu, gdy nie będzie on reagował na uszczypnięcie palca u nogi (jak wspomniano w sekcji 3.1).
  2. Umieść zwierzę na klatce piersiowej na szczelinowej blasze aluminiowej tak, aby jego głowa znajdowała się bezpośrednio na ścieżce mosiężnego ciężarka (Rysunek 3C,D). Utrzymuj znieczulenie stożkiem nosowym, aby upewnić się, że szczur nie porusza się ani nie budzi, zanim uderzy w niego ciężar.
  3. Zdejmij stożek nosowy i pociągnij klucz imbusowy. Ciężar spadnie pionowo przez rurkę PVC i uderzy w głowę szczura. Szczur przejdzie gwałtowny obrót o 180° i wyląduje na grzbiecie (Rysunek 3E).
  4. Wyjmij szczura z piankowej poduszki i połóż go na plecach w klatce.
  5. Użyj zegara cyfrowego, aby zmierzyć czas odruchu prostującego jako znak powrotu do zdrowia i ciężkości urazu. Czas odruchu prostowania to całkowity czas od uderzenia do momentu, gdy gryzonie obudzą się i spontanicznie wyprostują się do pozycji leżącej z pozycji leżącej lub zaczną chodzić. Zwróć uwagę na wszelkie oznaki śmierci, złamania lub krwawienia.
    nuta: Procedurę można powtórzyć na tym samym temacie w różnych punktach czasowych w przypadku powtarzających się wstrząsów mózgu.

6. Fałszywa indukcja

  1. Po podstawowej fazie pobierania próbek dializy należy lekko znieczulić szczura, umieszczając stożek nosowy dostarczający izofluran sodu (2,5%) przy przepływie tlenu 0,5 l/min, aż do momentu, gdy nie będzie on reagował na uszczypnięcie palca u nogi (jak wspomniano w sekcji 3.1).
  2. Umieść zwierzę na klatce piersiowej na szczelinowej blasze aluminiowej tak, aby jego głowa leżała bezpośrednio na ścieżce mosiężnego ciężarka. Utrzymuj znieczulenie stożkiem nosowym, aby upewnić się, że szczur się nie porusza ani nie budzi
  3. .
  4. Zdejmij stożek nosowy i usuń zwierzę z blachy aluminiowej bez ciągnięcia klucza imbusowego. Szczur nie przejdzie gwałtownego obrotu o 180°.
  5. Umieść szczura na plecach w klatce.
  6. Użyj cyfrowego timera, aby zmierzyć czas prawowania jako wskaźnik odbudowy neurologicznej.

7. Wysokosprawna chromatografia cieczowa

  1. Określić poziomy neuroprzekaźników (tj. glutaminianu i GABA) przez derywatyzację przedkolumnową przy użyciu wysokosprawnej chromatografii cieczowej z szybką detekcją fluorescencji rozdzielającej oraz systemu składającego się z autosamplera do szybkiej separacji i pompy sprzężonej z kolumną analityczną o wymiarach 3,0 x 50 mm i grubości 5 μm.
  2. Przygotować fazę ruchomą ze 100 mmol/l dwuzasadowego fosforanu sodu (Na2HPO4), 3,5% acetonitrylu i 20% metanolu. W razie potrzeby dostosuj pH do 6,7 za pomocą kwasu fosforowego (85%).
  3. Ustaw natężenie przepływu na 0,5 ml/min.
  4. Przygotować świeże codzienne odczynniki do derywatyzacji i wzorce robocze (100 ng / ml) z roztworów podstawowych. Załadować je do chłodzonego (10 °C) automatycznego podajnika próbek do szybkiej separacji z próbkami.
  5. Wymieszać kolejno każdą frakcję w kolumnie analitycznej z 20 μl kwasu 3-merkaptopropionowego (0,071 mol/l) rozcieńczonegoH2Oi 20 μl o-ftaldehydu (0,0143 mol/l) rozcieńczonego 0,1 mol/l tetraboranu sodu. Odczekaj 10 minut, aż mieszanina zareaguje.
  6. Aby zapobiec zanieczyszczeniu kolejnych próbek, po każdym wstrzyknięciu należy przepłukać pętlę wtrysku metanolem (20%).
    nuta: W tym protokole czas retencji glutaminianu wynosiłby w przybliżeniu 1 minutę, co daje całkowity czas pracy wynoszący 30 minut dla każdej próbki.
  7. Podczas analizy pików chromatograficznych należy zidentyfikować nieznane piki za pomocą próbek dopasowanych zgodnie z czasem retencji ze znanych wzorców. Wyraż poziomy analitów w μg/ml.

8. Histologia

  1. Miesiąc po zabiegu mikrodializy i indukcji wstrząsu mózgu lub pozorowanego urazu, znieczulić zwierzęta, wstrzykując dootrzewnowo koktajl ketaminy (70 mg/kg) i ksylazyny (10 mg/kg) i poddać je eutanazji za pomocą paraformaldehydu (4%) i perfuzji dosercowej z soli fizjologicznej.
  2. Odetnij głowy gryzoniom, a następnie przeprowadź sekcję mózgów.
  3. Przechowuj mózgi w paraformaldehydzie (4%), a następnie krioprotektoruj je w roztworze sacharozy (30%).
  4. Pokrój mózgi na odcinki koronalne o wielkości 50 μm za pomocą kriostatu.
  5. Wybarwić wycinki mózgu fioletem krezylowym w celu histologicznej weryfikacji urazu i umieszczenia sondy (barwienie Nissl).

Wyniki

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Korzystając z naszego modelu wstrząsu mózgu, który łączy siłę i rotację z mikrodializą mózgową in vivo, zbadano ostre zewnątrzkomórkowe zmiany glutaminianu i GABA w czasie po wstrząśnieniu mózgu lub pozorowanym urazie u 21 samców, dorosłych, szczurów rasy Sprague-Dawley poprzez wszczepienie kaniuli prowadzącej w obszarze CA1 hipokampa.

Weryfikacja histologiczna umieszczenia sondy i uszkodzenia
Nie stwierdzono zmian morfologicznych, takich jak masywne krwotoki śródmózgowe lub stłuczenia po histologicznej weryfikacji uszkodzenia tkanki hipokampa na odcinkach barwionych fioletem krezylowym. Implantacja kaniuli prowadzącej i wprowadzenie sondy mikrodializy spowodowały drobne i podobne uszkodzenia między przypadkami pourazowymi i pozorowanymi. Co więcej, nieusunięcie sondy tuż przed pozorowanym urazem lub indukcją wstrząsu mózgu nie spowodowało żadnego zauważalnego uszkodzenia tkanki hipokampa, jak widać pod mikroskopem (Rysunek 2B, C, odpowiednio), przy czym membrana sondy pozostała nienaruszona później ( Rysunek 2D, E). Wstrząśnienie mózgu i pozorowane urazy mózgu przekrwione paraformaldehydem (4%) 1 miesiąc po procedurach mikrodializy są nie do odróżnienia po oględzinach (Rysunek 2F, G).

Czas refleksu prostowania
Zwierzęta z grupy poszkodowanej miały znacznie wydłużony czas prostowania średnio w porównaniu z przypadkami pozorowanymi (test t-Studenta, p = 0,042801) (Ryc. 4) i wydawały się oszołomione po odzyskaniu przytomności. Spośród 10 przypadków z grupy wstrząśnienia mózgu, jedno zwierzę wykazywało niewielkie oznaki krwawienia pod miejscem uderzenia po spadku wagi. Nie zaobserwowano żadnych innych objawów złamania czaszki lub krwawienia śródczaszkowego.

Mikrodializa mózgowa in vivo
Aby zapewnić reprezentatywne wyniki naszej metody, piętnaście próbek dializatu o objętości 10 μl wyekstrahowano z hipokampa, in vivo, w odstępach 10 minut i przy natężeniu przepływu 1 μl/min. Zewnątrzkomórkowe poziomy glutaminianu i GABA mierzono z 6 próbek w punkcie wyjściowym (60 min) oraz z 9 próbek po indukcji pozorowanego urazu lub wstrząsu mózgu (90 min).

Zewnątrzkomórkowe stężenia glutaminianu
Znaczny wzrost stężenia glutaminianu zewnątrzkomórkowego zaobserwowano w regionie CA1 hipokampa w ciągu pierwszych 10 minut po indukcji urazu w porównaniu z urazem pozorowanym (test U Manna-Whitneya, p = 0,009175) (Ryc. 5). Nie zaobserwowano żadnej innej różnicy w stężeniach glutaminianu między grupami w żadnym innym punkcie czasowym.

Zewnątrzkomórkowe stężenia GABA
Nie zaobserwowano istotnych zmian w stężeniach GABA w regionie CA1 hipokampa w ciągu pierwszych 10 minut po indukcji urazu w porównaniu z urazem pozorowanym (test U Manna-Whitneya, p = 0,943861) (Ryc. 6). Nie stwierdzono żadnej innej istotnej różnicy w stężeniach GABA w żadnym innym punkcie czasowym między przypadkami wstrząsu mózgu a przypadkami pozorowanych urazów.

figure-results-1
Rysunek 1: Schematyczny zarys protokołu badawczego. Ta liczba została zmodyfikowana w stosunku do IO Masse 2018. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-2
Rycina 2: Weryfikacja histologiczna umieszczenia sondy i uszkodzenia. (A) Widok koronalny sondy do mikrodializy i miejsca umieszczenia kaniuli prowadzącej w hipokampie przy użyciu atlasu stereotaktycznego Paxinosa i Watsona. (B) Reprezentatywna mikrofotografia uszkodzenia tkanki hipokampa (fiolet krezylowy) wykonana za pomocą sondy do mikrodializy i kaniuli prowadzącej z pozorowanego urazu. (C) Reprezentatywna mikrofotografia uszkodzenia tkanki hipokampa (fiolet krezylowy) wykonana przez sondę do mikrodializy i kaniulę prowadzącą z przypadku wstrząsu mózgu. (D) Reprezentatywna mikrofotografia sondy do mikrodializy przed indukcją wstrząsu mózgu. (E) Reprezentatywna mikrofotografia sondy do mikrodializy po indukcji wstrząsu mózgu. Membrana jest nadal nienaruszona. (F-G). Reprezentatywna mikrofotografia pozorowanego (F) i wstrząsu mózgu (G) uszkodzonego po perfuzji z 4% paraformaldehydem po 1 miesiącu od pozorowanego urazu lub zabiegu wstrząsu mózgu. Po oględzinach okazuje się, że 2 mózgi są nie do odróżnienia. Ta liczba została zmodyfikowana w stosunku do IO Masse 2018. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-3
Rycina 3: Przedstawienie podstawowych elementów aparatu do wstrząsu mózgu i przyrządów do mikrodializy. (A) Fotografia całego zespołu składającego się z pionowej rurki prowadzącej z polichlorku winylu (PVC) dla spadającego ciężaru, umieszczonej powyżej stadium szczura, ramy z pleksiglasu, poduszki piankowej, sterowanej komputerowo pompy do mikroinfuzji, gazoszczelnych strzykawek, krętlików do cieczy i umieszczonych obok siebie przewodów wlotowo-wylotowych z topionej krzemionki. (B) Schematyczne przedstawienie ramy z pleksiglasu i poduszki piankowej ze wszystkimi istotnymi wymiarami. (C) Fotografia szczelinowego kawałka folii aluminiowej, który służy jako etap dla szczurów powyżej piankowej poduszki. (D) Fotografia przedstawiająca położenie szczura na scenie bezpośrednio przed uderzeniem w głowę przez spadający ciężar. (E) Fotografia przedstawiająca szczura po uderzeniu głową, ilustrująca obrót ciała szczura w poziomie o 180° po uderzeniu głową i wynikające z tego przyspieszenie i obrót. Ta liczba została zmodyfikowana w stosunku do IO Masse 2018. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-4
Rysunek 4: Czas prostowania. Histogram przedstawiający czas potrzebny szczurom na obudzenie się ze znieczulenia i przewrócenie się z pozycji leżącej na plecach do pozycji leżącej lub rozpoczęcie chodzenia po wstrząśnieniu mózgu (czerwone romby, n = 10) lub pozorowanym urazie (niebieskie kwadraty, n = 11). Szczury z grupy wstrząśnienia mózgu potrzebowały znacznie więcej czasu, aby się wyprostować w porównaniu z grupą z pozorowanymi urazami. Wartości średnie są reprezentowane na każdym wykresie jako linia pozioma. * p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,001. Ta liczba została zmodyfikowana w stosunku do IO Masse 2018. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-5
Rycina 5: Zewnątrzkomórkowe stężenia glutaminianu. Średnie zewnątrzkomórkowe stężenia glutaminianu (μg/ml) mierzone metodą mikrodializy w hipokampie podczas linii wyjściowej (60 min) i po wstrząśnieniu mózgu (czerwone diamenty, n = 10) lub pozorowanym urazie (niebieskie kwadraty, n = 11) (90 min). Słupki błędów reprezentują błąd standardowy średniej. * P < 0,05, ** P < 0,01, *** P < 0,001. Ta liczba została zmodyfikowana w stosunku do IO Masse 2018. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-6
Rycina 6: Zewnątrzkomórkowe stężenia GABA. Średnie zewnątrzkomórkowe stężenia GABA (μg/ml) mierzone metodą mikrodializy w hipokampie podczas badania wyjściowego (60 min) i po wstrząśnieniu mózgu (czerwone diamenty, n = 10) lub pozorowanym urazie (niebieskie kwadraty, n = 11) (90 min). Słupki błędów reprezentują błąd standardowy średniej. * P < 0,05, ** P < 0,01, *** P < 0,001. Ta liczba została zmodyfikowana w stosunku do IO Masse 2018. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Krytyczne kroki w protokole
W celu uzyskania wiarygodnych wyników szczególną uwagę należy zwrócić na krytyczne etapy tego protokołu. Podczas zabiegu implantacji kaniuli należy unikać używania większej ilości cementu niż to konieczne, zwłaszcza gdy jest on bardzo płynny, aby zapobiec rozlaniu się na miejsce uderzenia. Aby uniknąć zablokowania miejsca implantacji, należy użyć obturatora o tej samej długości co kaniula. Podczas procedury mikrodializy należy powoli wkładać sondę do kaniuli i upewnić się, że jest ona całkowicie włożona w celu pobrania próbki dializatu. Przed indukcją wstrząsu mózgu upewnij się, że blacha aluminiowa jest prawidłowo nacięta ostrą żyletką. W przeciwnym razie uderzenie mosiężnego ciężarka nie będzie wystarczające, aby rozerwać aluminiową blachę, a szczur pozostanie klatką piersiową w dół, zamiast poddać się obrotowi o 180° i wylądować na plecach. W takim przypadku obrażenia wywołane będą wynikiem uderzenia, podobnie jak w modelach spadku masy ciała z otwartą czaszką i będą znacznie poważniejsze. Podczas indukcji wstrząsu mózgu należy unikać uderzania ciężarkiem w kaniulę, ponieważ spowodowałoby to krytyczne uszkodzenie czaszki szczura. Zdecydowanie zaleca się pracę w zespołach składających się z 2 osób, aby ograniczyć błędy manipulacyjne podczas eksperymentu.

Modyfikacje i rozwiązywanie problemów
Podczas procedury mikrodializy przepływ powinien być stały i dawać objętość odpowiednią do szybkości perfuzji, po połączeniu sondy z pompą. Mniejsze objętości mogą wskazywać na obecność zatkania membrany sondy lub pęcherzyków powietrza w przewodach. W przypadku zatkania sondę należy wyrzucić i wymienić. Jednak pęcherzyki powietrza mogą być wyrzucane przez cyrkulację ACSF w przewodach. Jeśli nie ma zatkania ani pęcherzyków powietrza i nadal nie ma przepływu, można przeciąć niewielką część rury odpływowej znajdującą się najbliżej końca.

Ograniczenia metody
Inne badania z wykorzystaniem spadku masy ciała Wayne State University oceniły niektóre fundamentalne zmiany strukturalne i molekularne18. Jednak bardziej szczegółowe dochodzenie utrzymałoby legalność tej procedury. Informacje dotyczące zmian biologicznych i neuroanatomicznych, które zachodzą na poziomie epigenetycznym i komórkowym, jeszcze bardziej umocniłyby wiarygodną i translacyjną wartość naszej metody. Co więcej, ocena funkcji poznawczych jest wiarygodną miarą wyników związanych z mTBI w modelach gryzoni33. Chociaż czas do prawej strony został zmierzony w tym protokole i był znacznie opóźniony w przypadkach urazowych w porównaniu z przypadkami pozorowanymi, badania w przyszłości powinny koncentrować się na metodycznym pomiarze funkcji poznawczych po indukcji urazu u gryzoni.

Znaczenie metody w odniesieniu do istniejących/alternatywnych metod.
Główne znaczenie tej metody jest dwojakie: po pierwsze, pozwala ona na pomyślne wywołanie wstrząsu mózgu za pomocą procedury Wayne State University, która umożliwia szybkie przyspieszanie i zwalnianie głowy i tułowia. Dzięki tej metodzie udało się uniknąć poważnych urazów, takich jak zatrzymanie krążenia i oddychania, złamanie czaszki, wysoka śmiertelność i oznaki widocznych stłuczenia mózgu w miejscu uderzenia. Po drugie, ta technika mikrodializy z powodzeniem powtórzyła wcześniej wykazane ostre i krótkotrwałe zewnątrzkomórkowe uwalnianie glutaminianu zachodzące w ciągu pierwszych 10 minut po indukcji urazu14,16. Co więcej, utrzymywanie sondy włożonej przez cały czas trwania procedury znacznie zmniejsza prawdopodobieństwo wywołania uszkodzenia wrażliwej na mTBI bariery krew-mózg w związku z wielokrotnym wprowadzaniem sondy do mikrodializy34.

Przyszłe zastosowania lub kierunki metody.
Biorąc pod uwagę łatwe w użyciu aspekty procedury zmniejszania masy ciała na Uniwersytecie Stanowym Wayne oraz ostre zmiany poziomu neuroprzekaźników zewnątrzkomórkowych mierzone za pomocą mikrodializy, nasz model szczurzy łączący mikrodializę i wstrząs mózgu zapewnia naukowcom niezawodne narzędzie do wiernego odtworzenia biomechaniki ludzkiego urazu czaszkowo-mózgowego i podłużnego scharakteryzowania molekularnych skutków wstrząsów mózgu. Nasz model szczurzy może być również wykorzystany w wielu różnych badaniach terapeutycznych, ponieważ oferuje cenną możliwość badania mechanizmu i skuteczności środków farmakologicznych in vivo, w sposób ciągły i bez konieczności poświęcania zwierzęcia. Co więcej, dostępność modelu szczurzego, takiego jak ten przedstawiony tutaj, może znacznie ułatwić lepsze zrozumienie związku między nierównowagą neuroprzekaźników a behawioralnymi konsekwencjami wstrząsów mózgu.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nie istnieją konkurencyjne interesy finansowe.

Podziękowania

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Jesteśmy wdzięczni Louisowi Chiocchio za opiekę i utrzymanie zwierząt, Morgane Regniez za pomoc przy procedurze perfuzji wewnątrzsercowej oraz Davidowi Castonguayowi za pomoc przy kriostacie. Praca ta była wspierana przez Katedrę Ostrej Traumatologii Oddziału Ostrej Traumatologii Uniwersytetu w Montrealu, przyznaną LDB.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Preparat dla zwierząt
Sprague Dawley RatsCharles River LaboratoriesSAS SD 40
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Przewodnik po mikrodializie Implantacja kaniuli Chirurgia
Chlorowodorek ketaminy (100 mg/ml)
(100 mg/ml)Bimeda8XYL004C
Roztwór glukonianu chlorheksydyny 2% i alkoholu izopropylowego 2%Carefusion260100C
Chlorowodorek lidokainyAlveda Pharma0122AG01
Chlorowodorek bupiwakainyHospira1559
Maść oftalmicznaBaussh and Lomb inc.
Rama stereotaktycznaStoelting51600
Stereotaktyczny uchwyt kaniuli RamięAparat Harvard72-4837
WiertłoDremel8050-N/18
Nici szwowe powlekane Vicryl Rapide 4-0EthiconVR2297
Dentystyczny cement akrylowyAparat Harvard72-6906
JI Morris CompanyP0090CE125
IsofluraneBaxterCA2L9100
Kaniula Gauge 20 10,55 mmHRS ScientificC311G/SPC
Atrapa-kaniula 10,55 mmHRS ScientificC311DC/1/SPC
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
>Procedura mikrodializy
CMA 402 AparatHarvard CanadaCMA-8003110
Mikrostrzykawka 2,5 ml Szklanyaparat Harvard CanadaCMA-8309021
Klips do strzykawki średni do 1-2,5 mlHarvard Apparatus CanadaCMA-3408310
Dwukanałowy krętlik wyłożony kwarcem o niskim momencie obrotowymInstech Laboratories Inc.375 / D / 22QM
Żeliwny stojak na pierścień nośny GSCFisher ScientifiqueS13748
Fisherbrand Castaloy Zaciski o regulowanym kącieFisher Scientifique05769Q
NaHCO3 Wodorowęglan soduSigma-Aldrich CanadaS5761-500Gdo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
MgCl2 Chlorek magnezuSigma-Aldrich CanadaM8266-100GDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
NaCl Chlorek soduSigma-Aldrich CanadaS7653-1KGDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
Kwas L-askorbinowySigma-Aldrich CanadaA5960-25GDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
KCl Chlorek potasuSigma-Aldrich CanadaP9333-500GDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
NaH2PO4 Monobasic Fosforan soduSigma-Aldrich CanadaS0751-1KGDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
CaCl2 Chlorek wapniaSigma-Aldrich Canada383147-100Gdo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
Zapalniczkakanadyjska oponado sond laboratoryjnych / Dostępne w większości sklepów ze sprzętem
Klej epoksydowyKanadyjska oponaDo sond skonstruowanych laboratoryjnie / Dostępne w większości sklepów ze sprzętem
Super Glue GelKanadyjska oponado sond laboratoryjnych / Dostępne w większości sklepów ze sprzętem
Rurka termokurczliwa 0,063 "Średnica wewnętrzna Gardner BenderKanadyjska oponado sond laboratoryjnych / Dostępne w większości sklepów z narzędziami
Koła do cięcia Dremel #409OponakanadyjskaDo sond laboratoryjnych / Dostępne w większości sklepów ze sprzętem
BD Needle 26 Gauge 0,5 cala PrecisionGlide Sterylne 305111Fisher Scientifique14-826-15Do sond laboratoryjnych
Igła BD 21 Gauge 1,5 cala PrecisionGlide sterylna 305167Fisher Scientifique14-826-5BDo sond laboratoryjnych
26G Rurka ze stali nierdzewnej One FootHRS ScientificSST-26/FTDo sond laboratoryjnych
Rurki polietylenowe PE / 20 .024 "OD X .015" IDHRSScientific C315CTDo sond laboratoryjnych
Rurki polietylenowe PE / 10 .024 "OD X .011" IDHRS ScientificC314CTDo sond laboratoryjnych
Rurka polietylenowa PE / 50 .038 "OD X .023" IDHRS ScientificC313CTDo sond laboratoryjnych
30S WIRE ST. ST 0,008X 1' LongHRS Scientific008BSH / 30Sdo sond laboratoryjnych
Polymicro Technologies Elastyczne rurki kapilarne z topionej krzemionki Średnica wewnętrzna 50 i mikro; m, Średnica zewnętrzna 150µ mMolex LLC Polymicro Technologies106815-0015Do sond laboratoryjnych
Spectra Por 132294 Membrany z mikrodializy z pustych włókien 13 kD MWCOSpectrum LabsFSSP9778671Do sond laboratoryjnych
Kołnierz ze stali nierdzewnejSirnay In.c304Do sond laboratoryjnych / Custome made
Nazwa FirmaNumer katalogowyUwagi
>Aparat wstrząsowy
Brass WeightRapido Mé tal Inc.Przymocuj metalową pętlę do podstawy
Metal LoopRona Inc.Dostępne w większości sklepów z narzędziami
, rura prowadząca PVCRona Inc.Dostępne w większości sklepów z narzędziami
Folia aluminiowaAlcanDostępne w większości sklepów spożywczych
TaśmaDostępna w handlu
GSC Żeliwny pierścień nośny StojakFisher ScientifiqueS13748
Rama z pleksiglasu w kształcie litery UPré sentoirs PlexiPlus Inc.Wykonana na zamówienie
piankowa poduszka piankowaMousse D& R Pianka Inc.Żyletki wykonane na zamówienie
VWR International55411-055
Super Strong Trilene XT 20 funtów BerkleyCanadian TireDostępne w większości sklepów z narzędziami
IsofluraneBaxterCA2L9100
StopDostępny w większości sklepów z artykułami sportowymi
Preparat dla zwierząt
Sprague Dawley RatsCharles River LaboratoriesSAS SD 40
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Przewodnik po mikrodializie Chirurgia implantacji kaniuli
Chlorowodorek ketaminy (100 mg/ml)
(100 mg/ml)Bimeda8XYL004C
Roztwór glukonianu chlorheksydyny 2% i alkoholu izopropylowego 2%Carefusion260100C
Chlorowodorek lidokainyAlveda Pharma0122AG01
Bupiwakaina ChlorowodorekHospira1559
Maść oftalmicznaBaussh and Lomb inc.
Rama stereotaktycznaStoelting51600
Stereotaktyczny uchwyt kaniuli RamięAparat Harvard72-4837
WiertłoDremel8050-N/18
Nici szwowe powlekane Vicryl Rapide 4-0EthiconVR2297
Dentystyczny cement akrylowyAparat Harvard72-6906
JI Morris CompanyP0090CE125
IsofluraneBaxterCA2L9100
Kaniula Gauge 20 10,55 mmHRS ScientificC311G/SPC
Atrapa-kaniula 10,55 mmHRS ScientificC311DC/1/SPC
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
>Procedura mikrodializy
CMA 402 AparatHarvard CanadaCMA-8003110
Mikrostrzykawka 2,5 ml Szklanyaparat Harvard CanadaCMA-8309021
Klips do strzykawki średni do 1-2,5 mlHarvard Apparatus CanadaCMA-3408310
Dwukanałowy krętlik wyłożony kwarcem o niskim momencie obrotowymInstech Laboratories Inc.375 / D / 22QM
Żeliwny stojak na pierścień nośny GSCFisher ScientifiqueS13748
Fisherbrand Castaloy Zaciski o regulowanym kącieFisher Scientifique05769Q
NaHCO3 Wodorowęglan soduSigma-Aldrich CanadaS5761-500Gdo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
MgCl2 Chlorek magnezuSigma-Aldrich CanadaM8266-100GDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
NaCl Chlorek soduSigma-Aldrich CanadaS7653-1KGDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
Kwas L-askorbinowySigma-Aldrich CanadaA5960-25GDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
KCl Chlorek potasuSigma-Aldrich CanadaP9333-500GDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
NaH2PO4 Monobasic Fosforan soduSigma-Aldrich CanadaS0751-1KGDo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
CaCl2 Chlorek wapniaSigma-Aldrich Canada383147-100Gdo sztucznego płynu mózgowo-rdzeniowego (aCSF)
Zapalniczkakanadyjska oponado sond laboratoryjnych / Dostępne w większości sklepów ze sprzętem
Klej epoksydowyKanadyjska oponaDo sond skonstruowanych laboratoryjnie / Dostępne w większości sklepów ze sprzętem
Super Glue GelKanadyjska oponado sond laboratoryjnych / Dostępne w większości sklepów ze sprzętem
Rurka termokurczliwa 0,063 "Średnica wewnętrzna Gardner BenderKanadyjska oponado sond laboratoryjnych / Dostępne w większości sklepów z narzędziami
Koła do cięcia Dremel #409OponakanadyjskaDo sond laboratoryjnych / Dostępne w większości sklepów ze sprzętem
BD Needle 26 Gauge 0,5 cala PrecisionGlide Sterylne 305111Fisher Scientifique14-826-15Do sond laboratoryjnych
Igła BD 21 Gauge 1,5 cala PrecisionGlide sterylna 305167Fisher Scientifique14-826-5BDo sond laboratoryjnych
26G Rurka ze stali nierdzewnej One FootHRS ScientificSST-26/FTDo sond laboratoryjnych
Rurki polietylenowe PE / 20 .024 "OD X .015" IDHRSScientific C315CTDo sond laboratoryjnych
Rurki polietylenowe PE / 10 .024 "OD X .011" IDHRS ScientificC314CTDo sond laboratoryjnych
Rurka polietylenowa PE / 50 .038 "OD X .023" IDHRS ScientificC313CTDo sond laboratoryjnych
30S WIRE ST. ST 0,008X 1' LongHRS Scientific008BSH / 30Sdo sond laboratoryjnych
Polymicro Technologies Elastyczne rurki kapilarne z topionej krzemionki Średnica wewnętrzna 50 i mikro; m, Średnica zewnętrzna 150µ mMolex LLC Polymicro Technologies106815-0015Do sond laboratoryjnych
Spectra Por 132294 Membrany z mikrodializy z pustych włókien 13 kD MWCOSpectrum LabsFSSP9778671Do sond laboratoryjnych
Kołnierz ze stali nierdzewnejSirnay In.c304Do sond laboratoryjnych / Custome made
Nazwa FirmaNumer katalogowyUwagi
>Aparat wstrząsowy
Brass WeightRapido Mé tal Inc.Przymocuj metalową pętlę do podstawy
Metal LoopRona Inc.Dostępne w większości sklepów z narzędziami
, rura prowadząca PVCRona Inc.Dostępne w większości sklepów z narzędziami
Folia aluminiowaAlcanDostępne w większości sklepów spożywczych
TaśmaDostępna w handlu
GSC Żeliwny pierścień nośny StojakFisher ScientifiqueS13748
Rama z pleksiglasu w kształcie litery UPré sentoirs PlexiPlus Inc.Wykonana na zamówienie
piankowa poduszka piankowaMousse D& R Pianka Inc.Żyletki wykonane na zamówienie
VWR International55411-055
Super Strong Trilene XT 20 lb. BerkleyCanadian TireDostępne w większości sklepów z narzędziami
IsofluraneBaxterCA2L9100
StopDostępne w większości sklepów z artykułami sportowymi
Chlorowodorek ksylazyny 1989529 Bioniche2125706Chlorowodorek ksylazyny Bioniche 1989529 2125706

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Cassidy, J. D., et al. Incidence, risk factors and prevention of mild traumatic brain injury: results of the WHO Collaborating Centre Task Force on Mild Traumatic Brain Injury. Journal of Rehabilitation Medecine. 43, 28-60 (2004).
  2. McCrory, P., et al. What is the definition of sports-related concussion: a systematic review. British Journal of Sports Medecine. 51 (11), 877-887 (2017).
  3. McCrory, P., et al. 5th International Conference on Concussion in Sport (Berlin). British Journal of Sports Medecine. 51 (11), 837(2017).
  4. Cernak, I. Animal models of head trauma. NeuroRx. 2 (3), 410-422 (2005).
  5. Davis, A. E. Mechanisms of traumatic brain injury: biomechanical, structural and cellular considerations. Critical Care Nursing Quarterly. 23 (3), 1-13 (2000).
  6. Gaetz, M. The neurophysiology of brain injury. Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 115 (1), 4-18 (2004).
  7. Giza, C. C., Hovda, D. A. The new neurometabolic cascade of concussion. Neurosurgery. 75, Suppl 4. S24-S33 (2014).
  8. Guerriero, R. M., Giza, C. C., Rotenberg, A. Glutamate and GABA imbalance following traumatic brain injury. Current neurology and neuroscience reports. 15 (5), 27(2015).
  9. Meldrum, B. S. Glutamate as a neurotransmitter in the brain: review of physiology and pathology. Journal of Nutrition. 130 (4S Suppl), 1007S-1015S (2000).
  10. Morris, R. G., Garrud, P., Rawlins, J. N., O'Keefe, J. Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions. Nature. 297 (5868), 681-683 (1982).
  11. Olton, D. S., Papas, B. C. Spatial memory and hippocampal function. Neuropsychologia. 17 (6), 669-682 (1979).
  12. Ray, S. K., Dixon, C. E., Banik, N. L. Molecular mechanisms in the pathogenesis of traumatic brain injury. Histology and histopathology. 17 (4), 1137-1152 (2002).
  13. Reger, M. L., et al. Concussive brain injury enhances fear learning and excitatory processes in the amygdala. Biological Psychiatry. 71 (4), 335-343 (2012).
  14. Faden, A. I., Demediuk, P., Panter, S. S., Vink, R. The role of excitatory amino acids and NMDA receptors in traumatic brain injury. Science. 244 (4906), 798-800 (1989).
  15. Folkersma, H., et al. Increased cerebral (R)-[(11)C]PK11195 uptake and glutamate release in a rat model of traumatic brain injury: a longitudinal pilot study. Journal of neuroinflammation. 8, 67(2011).
  16. Katayama, Y., Becker, D. P., Tamura, T., Hovda, D. A. Massive increases in extracellular potassium and the indiscriminate release of glutamate following concussive brain injury. Journal of neurosurgery. 73 (6), 889-900 (1990).
  17. Nilsson, P., Hillered, L., Ponten, U., Ungerstedt, U. Changes in cortical extracellular levels of energy-related metabolites and amino acids following concussive brain injury in rats. Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 10 (5), 631-637 (1990).
  18. Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. Journal of neuroscience. 203 (1), 41-49 (2012).
  19. Dewitt, D. S., Perez-Polo, R., Hulsebosch, C. E., Dash, P. K., Robertson, C. S. Challenges in the development of rodent models of mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 30 (9), 688-701 (2013).
  20. Eisenberg, M. A., Andrea, J., Meehan, W., Mannix, R. Time interval between concussions and symptom duration. Pediatrics. 132 (1), 8-17 (2013).
  21. Guskiewicz, K. M., et al. Cumulative effects associated with recurrent concussion in collegiate football players: the NCAA Concussion Study. JAMA. 290 (19), 2549-2555 (2003).
  22. Luo, J., et al. Long-term cognitive impairments and pathological alterations in a mouse model of repetitive mild traumatic brain injury. Frontiers in neurology. 5, 12(2014).
  23. Meehan, W. P. 3rd, Zhang, J., Mannix, R., Whalen, M. J. Increasing recovery time between injuries improves cognitive outcome after repetitive mild concussive brain injuries in mice. Neurosurgery. 71 (4), 885-891 (2012).
  24. Prins, M. L., Hales, A., Reger, M., Giza, C. C., Hovda, D. A. Repeat traumatic brain injury in the juvenile rat is associated with increased axonal injury and cognitive impairments. Developmental neuroscience. 32 (5-6), 510-518 (2010).
  25. Schwetye, K. E., et al. Traumatic brain injury reduces soluble extracellular amyloid-beta in mice: a methodologically novel combined microdialysis-controlled cortical impact study. Neurobiology of disease. 40 (3), 555-564 (2010).
  26. Shitaka, Y., et al. Repetitive closed-skull traumatic brain injury in mice causes persistent multifocal axonal injury and microglial reactivity. Journal of neuropathology and experimental neurology. 70 (7), 551-567 (2011).
  27. Willie, J. T., et al. Controlled cortical impact traumatic brain injury acutely disrupts wakefulness and extracellular orexin dynamics as determined by intracerebral microdialysis in mice. Journal of neurotrauma. 29 (10), 1908-1921 (2012).
  28. Bolton, A. N., Saatman, K. E. Regional neurodegeneration and gliosis are amplified by mild traumatic brain injury repeated at 24-hour intervals. Journal of neuropathology and experimental neurology. 73 (10), 933-947 (2014).
  29. Blaylock, R. L., Maroon, J. Immunoexcitotoxicity as a central mechanism in chronic traumatic encephalopathy-A unifying hypothesis. Surgical neurology international. 2, 107(2011).
  30. McCrory, P., Davis, G., Makdissi, M. Second impact syndrome or cerebral swelling after sporting head injury. Current Sports Medecine Reports. 11 (1), 21-23 (2012).
  31. Fujita, M., Wei, E. P., Povlishock, J. T. Intensity- and interval-specific repetitive traumatic brain injury can evoke both axonal and microvascular damage. Journal of Neurotrauma. 29 (12), 2172-2180 (2012).
  32. Paxinos, G., Watson, C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , 4th edn, Academic Press. (1998).
  33. Bales, J. W., Wagner, A. K., Kline, A. E., Dixon, C. E. Persistent cognitive dysfunction after traumatic brain injury: A dopamine hypothesis. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 33 (7), 981-1003 (2009).
  34. Sumbria, R. K., Klein, J., Bickel, U. Acute depression of energy metabolism after microdialysis probe implantation is distinct from ischemia-induced changes in mouse brain. Neurochemical Research. 36 (1), 109-116 (2011).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Model wstrz nienia m zgumetoda weight drop Wayne Stateglutaminian hipokampalnyodruch prostowaniachirurgia stereotaktycznakaniula prowadz casonda do mikrodializypobieranie perfuzatuanaliza neuroprzeka nik w

Powiązane artykuły