$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Uraz mózgu to forma urazowego uszkodzenia mózgu, która plasuje się wysoko wśród najbardziej śmiertelnych problemów zdrowotnych we współczesnym społeczeństwie1. Jest to spowodowane przede wszystkim przypadkowymi zdarzeniami, takimi jak wypadek drogowy, w wyniku którego siły zewnętrzne wywierają energię mechaniczną na głowę. Urazowe uszkodzenie mózgu dotyka około 3,5 miliona ludzi i stanowi 30% wszystkich zgonów związanych z ostrymi urazami w USA każdego roku2. Pacjenci, którzy przeżyli stłuczenie mózgu, często cierpią z powodu długoterminowych konsekwencji, w tym ogniskowego osłabienia motorycznego, dysfunkcji sensorycznych i chorób psychicznych1.
Główny uraz stłuczenia mózgu jest wywoływany przez czynniki mechaniczne, w tym siły rozciągające i rozrywające, co prowadzi do natychmiastowej deformacji struktury miąższowej i ogniskowej śmierci komórki OUN3. Stłuczenie krwotoku to ogólny termin określający krwotoki do mózgu spowodowane pęknięciem naczyń krwionośnych w miejscu urazu głowy4. W szczególności krwotok śródmiąższowy występuje natychmiast po stłuczeniu mózgu, co prowadzi do opóźnionego tworzenia się krwiaka. W krwiaku hemoglobina i wolne żelazo uwalniane z lizowanych czerwonych krwinek mogą dodatkowo wywoływać toksyczność związaną z krwią5,6, które powodują przepuklinę, obrzęk mózgu i wzrost ciśnienia śródczaszkowego5,6. Funkcje współpracy neuronów (aksonów), gleju, naczyń krwionośnych i tkanek podporowych są również zaburzone przez efekt masy krwiaka7. Dodatkowo, uporczywe i rozlane zapalenie nerwów z postępującą neurodegeneracją trwa miesiącami i powoduje wtórne uszkodzenia mózgu8.
Aktywacja mikrogleju jest jedną z wielu ważnych patologicznych cech stłuczenia mózgu9,10. Po wykryciu wzorców molekularnych związanych z uszkodzeniem (DAMP) i wycieku krwi w uszkodzonej tkance, aktywowany mikroglej wywołuje zapalenie nerwów, które pogłębia wtórne uszkodzenie mózgu11. Ponadto chemoatraktant uwalniany z mikrogleju wspomaga infiltrację obwodowych komórek odpornościowych do terytorium urazowego, co skutkuje wytwarzaniem reaktywnych form tlenu i cytokin prozapalnych. W ten sposób powstaje samonapędzające się środowisko prozapalne, które wywołuje postępujące uszkodzenie mózgu9,12. Tymczasem mikroglej z alternatywnie aktywowanym fenotypem może przyczyniać się do odbudowy homeostazy tkanek i naprawy mózgu poprzez usuwanie zanieczyszczeń z uszkodzonej tkanki13. Wykazano, że zapobieganie wtórnemu zapaleniu nerwów poprzez zmniejszenie szkodliwych odpowiedzi immunologicznych mikrogleju jest szczególnie przydatne w promowaniu regeneracji mózgu po kontuzji mózgu3,9,10,12.
Opracowano kilka modeli przedklinicznych do badania urazowego uszkodzenia mózgu, w tym model spadku ciężaru, bocznego uszkodzenia płynu i model fali uderzeniowej14,15. Jednak każdy z tych modeli ma swoje słabości, w tym wysoką śmiertelność podczas zabiegu, niską odtwarzalność wyników histologicznych i dużą zmienność zadanych obrażeń między laboratoriami16,17. Dla porównania, model kontrolowanego wpływu korowego (CCI) jest bardziej odpowiedni do badania ogniskowych stłuczonych mięśni mózgowych ze względu na jego precyzyjną kontrolę i wysoką odtwarzalność14,15,18,19.
Ponadto, poprzez manipulowanie parametrami deformacji biomechanicznej, takimi jak prędkość i głębokość uderzenia, można kontrolować dotkliwość wywołanych uszkodzeń, aby wytworzyć szeroki zakres wielkości obrażeń, co pozwala badaczom naśladować różne poziomy upośledzenia często obserwowane u pacjentów17. Model przedkliniczny CCI został po raz pierwszy opracowany w 1896 roku20. Od tego czasu CCI jest najszerszym modelem mającym zastosowanie do modyfikacji do użytku u naczelnych21, swine22, sheep23, rats24 i mice25. Wszystkie te cechy sprawiają, że CCI jest jednym z najbardziej odpowiednich eksperymentalnych modeli kontuzji mózgu26.
Nasze laboratorium korzysta z dostępnego na rynku pneumatycznego systemu uderzeniowego CCI i przetestowanych parametrów deformacji biomechanicznej, aby wywołać umiarkowanie poważne ogniskowe stłuczenie mózgu, które terytorializuje główne obszary czuciowe i motoryczne kory mózgowej bez uszkadzania hipokampa27,28. My i inni wykazaliśmy, że ta procedura CCI może być wykorzystana do badania klinicznych cech stłuczenia mózgu u ludzi, w tym utraty tkanki mózgowej, uszkodzenia neuronów, krwotoku śródmiąższowego, zapalenia nerwów i niedoboru sensomotorycznego24,25,27,28,29,30. W tym miejscu szczegółowo opisujemy standardowy protokół wykonywania CCI u myszy, który pozwala zadawać pytania dotyczące utraty mieliny wywołanej przez CCI, odkładania się żelaza, zapalenia OUN, toksyczności krwotocznej i reakcji mikrogleju / makrofagów w następstwie ogniskowego stłuczenia mózgu.