Name: Wywoływanie padaczki pourazowej w mysim modelu powtarzalnego rozlanego urazowego uszkodzenia mózgu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-02-10T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 7 s
Description: Poznaj metodę wywoływania padaczki pourazowej w mysim modelu urazowego uszkodzenia mózgu. Protokół obejmuje indukcję urazu metodą upadku ciężaru oraz rejestrację EEG. Model ten umożliwia badanie mechanizmów uszkodzenia mózgu i poszukiwanie biomarkerów.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez R01 NS105807/NS/NINDS NIH HHS/United States i CURE na podstawie grantu CURE otrzymanego od Dowództwa Badań Medycznych i Materiałowych Armii Stanów Zjednoczonych, Departamentu Obrony (DoD), w ramach Programu Badań nad Zdrowiem Psychologicznym i Urazowymi Uszkodzeniami Mózgu pod numerem nagrody W81XWH-15-2-0069. Ivan Zuidhoek jest bardzo ceniony za korektę manuskryptu.

<ol><li>Christensen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+risk+of+epilepsy+after+traumatic+brain+injury+in+children+and+young+adults%3A+a+population-based+cohort+study%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Long-term risk of epilepsy after traumatic brain injury in children and young adults: a population-based cohort study.</a> Lancet. 373 (9669), 1105-1110 (2009).</li>
<li>Lowenstein, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epilepsy+after+head+injury%3A+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Epilepsy after head injury: an overview.</a> Epilepsia. 50, Suppl 2 4-9 (2009).</li>
<li>Ferguson, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+population-based+study+of+risk+of+epilepsy+after+hospitalization+for+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">A population-based study of risk of epilepsy after hospitalization for traumatic brain injury.</a> Epilepsia. 51 (5), 891-898 (2010).</li>
<li>Abou-Abbass, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiology+and+clinical+characteristics+of+traumatic+brain+injury+in+Lebanon%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Medicine+%28Baltimore%29%22%5BJournal%5D)">Epidemiology and clinical characteristics of traumatic brain injury in Lebanon: A systematic review.</a> Medicine (Baltimore). 95 (47), 5342(2016).</li>
<li>Management of Concussion/mTBI Working Group. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((VA%2FDoD+Clinical+Practice+Guideline+for+Management+of+Concussion%2FMild+Traumatic+Brain+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Rehabilitation+Research+and+Development%22%5BJournal%5D)">VA/DoD Clinical Practice Guideline for Management of Concussion/Mild Traumatic Brain Injury.</a> The Journal of Rehabilitation Research and Development. 46 (6), 1-68 (2009).</li>
<li>Piccenna, L., Shears, G., O'Brien, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Management+of+post-traumatic+epilepsy%3A+An+evidence+review+over+the+last+5+years+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia+Open%22%5BJournal%5D)">Management of post-traumatic epilepsy: An evidence review over the last 5 years and future directions.</a> Epilepsia Open. 2 (2), 123-144 (2017).</li>
<li>Loscher, W., Brandt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevention+or+modification+of+epileptogenesis+after+brain+insults%3A+experimental+approaches+and+translational+research%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Prevention or modification of epileptogenesis after brain insults: experimental approaches and translational research.</a> Pharmacological Reviews. 62 (4), 668-700 (2010).</li>
<li>Ostergard, T., Sweet, J., Kusyk, D., Herring, E., Miller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+post-traumatic+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Animal models of post-traumatic epilepsy.</a> Journal of Neuroscience Methods. 272, 50-55 (2016).</li>
<li>Shandra, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repetitive+Diffuse+Mild+Traumatic+Brain+Injury+Causes+an+Atypical+Astrocyte+Response+and+Spontaneous+Recurrent+Seizures%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Repetitive Diffuse Mild Traumatic Brain Injury Causes an Atypical Astrocyte Response and Spontaneous Recurrent Seizures.</a> Journal of Neuroscience. 39 (10), 1944-1963 (2019).</li>
<li>Foda, M. A., Marmarou, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+model+of+diffuse+brain+injury+in+rats.+Part+II%3A+Morphological+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">A new model of diffuse brain injury in rats. Part II: Morphological characterization.</a> Journal of Neurosurgery. 80 (2), 301-313 (1994).</li>
<li>Marmarou, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+model+of+diffuse+brain+injury+in+rats.+Part+I%3A+Pathophysiology+and+biomechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">A new model of diffuse brain injury in rats. Part I: Pathophysiology and biomechanics.</a> Journal of Neurosurgery. 80 (2), 291-300 (1994).</li>
<li>Paxinos, G., Keith, B. J., Franklin, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+Mouse+Brain+in+Stereotaxic+Coordinates%22">The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates</a>. , Elsevier Science. (2007).</li>
<li>Shandra, O., Robel, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+and+Manipulating+Astrocyte+Function+In+Vivo+in+the+Context+of+CNS+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Imaging and Manipulating Astrocyte Function In Vivo in the Context of CNS Injury.</a> Methods in Molecular Biology. 1938, 233-246 (2019).</li>
<li>Pitkanen, A., Immonen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epilepsy+related+to+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotherapeutics%22%5BJournal%5D)">Epilepsy related to traumatic brain injury.</a> Neurotherapeutics. 11 (2), 286-296 (2014).</li>
<li>Kharatishvili, I., Nissinen, J. P., McIntosh, T. K., Pitkanen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+of+posttraumatic+epilepsy+induced+by+lateral+fluid-percussion+brain+injury+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A model of posttraumatic epilepsy induced by lateral fluid-percussion brain injury in rats.</a> Neuroscience. 140 (2), 685-697 (2006).</li>
<li>Pitkanen, A., Bolkvadze, T., Immonen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anti-epileptogenesis+in+rodent+post-traumatic+epilepsy+models%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Anti-epileptogenesis in rodent post-traumatic epilepsy models.</a> Neuroscience Letters. 497 (3), 163-171 (2011).</li>
<li>Gades, N. M., Danneman, P. J., Wixson, S. K., Tolley, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+magnitude+and+duration+of+the+analgesic+effect+of+morphine%2C+butorphanol%2C+and+buprenorphine+in+rats+and+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Association+for+Laboratory+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">The magnitude and duration of the analgesic effect of morphine, butorphanol, and buprenorphine in rats and mice.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 39 (2), 8-13 (2000).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

W przeciwieństwie do modeli CCI i FPI indukujących ogniskowe lub kombinację uszkodzenia ogniskowego i rozlanego, model powtarzalnego rozproszonego TBI opisany w tym protokole pozwala na indukcję rozproszonego uszkodzenia przy braku ogniskowego uszkodzenia mózgu i nie wymaga otworów skóry głowy lub czaszki i związanego z tym stanu zapalnego. Dodatkową korzyścią wynikającą z braku kraniektomii w tym modelu jest to, że pozwala ona nie tylko na wszczepienie elektrod do przewlekłego ciągłego zapisu EEG, ale także na stworzeni...

Każdego roku TBI dotyka około 60 milionów ludzi na całym świecie. Osoby dotknięte chorobą są bardziej narażone na rozwój padaczki, która może objawiać się wiele lat po początkowym urazie. Chociaż ciężkie TBI wiążą się z wyższym ryzykiem wystąpienia padaczki, nawet łagodne TBI zwiększa ryzyko rozwoju padaczki1,2,3,4. Wszystkie TBI można sklasyfikować jako ogniskowe, rozproszone lub kombinację obu. Rozlane uszkodzenie mózgu, obecne w wielu, jeśli nie we wszystkich TBI, jest wynikiem ścinania tkanek mózgowych o różnej gęstości z powodu sił przyspieszania-zwalniania i rotacji. Z definicji, rozlane uszkodzenie występuje tylko w izolacji w łagodnym/wstrząsowym, niepenetrującym uszkodzeniu mózgu, w którym na skanach tomografii komputerowej nie widać żadnych zmian w mózgu5.
Obecnie występują dwa krytyczne problemy w leczeniu pacjentów, którzy mają lub są zagrożeni rozwojem padaczki pourazowej (PTE). Pierwszym z nich jest to, że po wystąpieniu PTE, napady są oporne na dostępne leki przeciwpadaczkowe (AED)6. Po drugie, defibrylatory AED są równie nieskuteczne w zapobieganiu padaczce i nie ma skutecznych alternatywnych metod terapeutycznych. Aby rozwiązać ten problem i znaleźć lepsze cele terapeutyczne i kandydatów do leczenia, konieczne będzie zbadanie nowych mechanizmów komórkowych i molekularnych leżących u podstaw PTE6.
Jedną z charakterystycznych cech epilepsji pourazowej jest utajony okres między początkowym traumatycznym wydarzeniem a początkiem spontanicznych, niesprowokowanych, nawracających napadów. Wydarzenia, które mają miejsce w tym oknie czasowym, są naturalnym celem badaczy, ponieważ to okno czasowe może pozwolić na całkowite leczenie i zapobieganie PTE. Modele zwierzęce są najczęściej wykorzystywane w tych badaniach, ponieważ oferują kilka różnych korzyści, z których nie najmniej ważną jest to, że ciągłe monitorowanie pacjentów byłoby zarówno niepraktyczne, jak i kosztowne w tak potencjalnie długich okresach czasu. Ponadto mechanizmy komórkowe i molekularne leżące u podstaw epileptogenezy można badać tylko w modelach zwierzęcych.
Modele zwierzęce z spontanicznymi napadami pourazowymi i epilepsją są preferowane w stosunku do modeli, w których napady są wywoływane po TBI za pomocą mniej fizjologicznie istotnych środków, takich jak chemoconvulsants lub stymulacja elektryczna ostro, przewlekle lub przez rozpalanie. Modele spontanicznych napadów pourazowych sprawdzają, w jaki sposób TBI modyfikuje zdrową sieć mózgową, prowadząc do epileptogenezy. W badaniach z zastosowaniem dodatkowej stymulacji po TBI oceniono, w jaki sposób ekspozycja na TBI zmniejsza próg drgawkowy i wpływa na podatność na napady. Zaletą modeli zwierzęcych z napadami padaczkowymi wywołanymi chemicznie lub stymulacją elektryczną jest testowanie specyficznych mechanizmów oporności na defibrylatory AED oraz skuteczności istniejących i nowych defibrylatorów AED. Jednak stopień istotności i translacji tych danych dla ludzi może być niejednoznaczny7 z następujących powodów: 1) mechanizmy napadu mogą różnić się od tych wywołanych przez samo TBI; 2) Nie wszystkie te modele prowadzą do napadów samoistnych<klasa SUP="xref">7; 3) Zmiany powstałe przez sam czynnik drgawkowy, z kaniulą wymaganą do jego dostarczenia, lub przez stymulację umieszczenia elektrod w strukturach głębinowych (np. hipokampie lub ciele migdałowatym) mogą już powodować zwiększoną podatność na napady, a nawet potencjały pola padaczkowego hipokampa<klasa SUP="xref">7. Ponadto niektóre czynniki drgawkowe (tj. kwas kainowy) powodują bezpośrednie zmiany w hipokampie i stwardnienie rozsiane, co nie jest typowe po rozlanym TBI.
Do niedawna istniały tylko dwa zwierzęce modele padaczki pourazowej: kontrolowane uderzenie korowe (CCI, ogniskowe) lub płynne uszkodzenie perkusyjne (FPI, ogniskowe i rozproszone)8. Oba modele skutkują dużymi zmianami ogniskowymi wraz z utratą tkanek, krwotokiem i glejozą u gryzoni8. Modele te naśladują padaczkę pourazową wywołaną dużymi zmianami ogniskowymi. Niedawne badanie wykazało, że powtarzające się (3x) rozlane TBI jest wystarczające do rozwoju spontanicznych napadów padaczkowych i epilepsji u myszy nawet przy braku zmian ogniskowych9, dodając trzeci model PTE gryzonia z potwierdzonymi spontanicznymi nawracającymi napadami. Ten nowy model naśladuje zmiany komórkowe i molekularne wywołane przez rozlane TBI, lepiej reprezentując populację ludzką z łagodnymi, wstrząsowymi TBI. W tym modelu utajony okres trzech tygodni lub więcej przed wystąpieniem napadu i pojawienie się późnych, spontanicznych, nawracających napadów pozwala na zbadanie pierwotnych przyczyn padaczki pourazowej, przetestowanie skuteczności podejść zapobiegawczych i nowych kandydatów terapeutycznych po wystąpieniu napadu oraz ma potencjał do rozwoju biomarkerów padaczki pourazowej, ponieważ u około połowy zwierząt rozwija się padaczka pourazowa.
Wybór modelu zwierzęcego do badania padaczki pourazowej zależy od pytania naukowego, rodzaju badanego uszkodzenia mózgu oraz od tego, jakie narzędzia zostaną użyte do określenia podstawowych mechanizmów komórkowych i molekularnych. Ostatecznie każdy model padaczki pourazowej musi wykazać zarówno pojawienie się spontanicznych napadów po TBI, jak i początkowy okres utajenia w podgrupie zwierząt z TBI, ponieważ nie wszyscy pacjenci, u których wystąpi TBI, rozwijają padaczkę. W tym celu w tym protokole stosuje się elektroencefalografię (EEG) z jednoczesną akwizycją wideo. Zrozumienie technicznych aspektów sprzętu i podejść do pozyskiwania danych ma kluczowe znaczenie dla dokładnej interpretacji danych. Krytyczne aspekty sprzętowe obejmują rodzaj systemu nagrywania, rodzaj elektrod (śruba lub drut) i materiał, z którego są wykonane, zsynchronizowaną akwizycję wideo (jako część systemu EEG lub strony trzeciej) oraz właściwości systemu komputerowego. Konieczne jest ustawienie odpowiednich parametrów akwizycji w każdym typie systemu w zależności od celu badania, interesujących zdarzeń EEG, metody dalszej analizy i trwałości przechowywania danych. Na koniec należy wziąć pod uwagę metodę konfiguracji (montażu) elektrod, ponieważ każda z nich ma zalety i wady i będzie miała wpływ na interpretację danych.
Ten protokół szczegółowo opisuje, jak używać zmodyfikowanego modelu spadku wagi Marmarou10,11 do wywołania rozproszonego uszkodzenia skutkującego spontanicznymi, niesprowokowanymi, nawracającymi napadami u myszy, opisuje metody chirurgiczne w celu uzyskania jedno- i wielokanałowego ciągłego i zsynchronizowanego wideo EEG za pomocą montażu monopolarnego, dwubiegunowego lub mieszanego.

<table><tbody><tr><td>Śruba 0,10 cala</td><td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td><td>8209</td><td>Śruba 0,10 cala ze stali nierdzewnej o długości</td></tr><tr><td>0,10 cala</td><td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td><td>8403</td><td>0,10 cala długości z wstępnie przylutowanym przewodem</td></tr><tr><td>Śruba 0,12</td>" <td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td><td>8212</td><td>0,12 cala stal nierdzewna</td></tr><tr><td>1EEG headmount</td><td>Invitro1 (spółka zależna Plastics One), VA, USA</td><td>MS333/8-A/SPC</td><td>3 indywidualnie izolowane teflonem druty platynowo-irydowe (skręcone lub nieskręcone, średnica 0,005 cala) wystające poniżej gwintowanego plastikowego cokołu</td></tr><tr><td>2EEG/1EMG do montażu na głowie</td><td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td><td>8201</td><td>Kanały 2EEG/1EMG</td></tr><tr><td>3% nadtlenek wodoru</td><td></td><td></td><td>Apteka</td></tr><tr><td>3EEG headmount</td><td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td><td>8235-SM-C</td><td>niestandardowe 6-pinowe złącze dla kanałów 3EEG</td></tr><tr><td>Buprenorphine</td><td>Par Pharmaceuticals, Cos. Inc., Spring Valley, NY, USA</td><td>060969</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorphine</td><td>Par Pharmaceuticals, Cos. Inc., Spring Valley, NY, USA</td><td>060969</td><td></td></tr><tr><td>myszy C57BL/6</td><td>Harlan/Envigo Laboratories Inc</td><td></td><td>samiec, 12-16 tygodni</td></tr><tr><td>Myszy C57BL/6</td><td>Samiec Jackson Laboratory</td><td></td><td>, 12-16 tygodni stary</td></tr><tr><td>Carprofen</td><td>Zoetis Services LLC, Parsippany, NJ, USA</td><td>026357</td><td>UWAGA: ten lek dodaje się podczas spadku masy ciała tylko wtedy, gdy implantacja elektrody stereotaktycznej zostanie wykonana tego samego dnia</td></tr><tr><td>Antyseptyczna chlorheksydyna</td><td></td><td></td><td>Apteka</td></tr><tr><td>Zestaw cementu dentystycznego i rozpuszczalnika</td><td>Stoelting Co., USA</td><td>51459</td><td></td></tr><tr><td>Wiertarka</td><td>Foredom</td><td>HP4-917</td><td></td></tr><tr><td>Wiertło</td><td>Meisinger USA, LLC, USA</td><td>HM1-005-HP</td><td>0,5 mm, okrągłe, 1/4, stalowe</td></tr><tr><td>Suchy sterylizator</td><td>Cellpoint Scientific, USA</td><td></td><td>Germinator 500</td></tr><tr><td>EEG System 1</td><td>Biopac Systems, CA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EEG System 2</td><td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Etanol &ge; 70%</td> <td>VWR, USA</td><td>71001-652</td><td>KOPTEC USP, klasa biotechnologiczna (140 Proof)</td></tr><tr><td>Maść do oczu</td><td>Pro Labs Ltd, USA</td><td></td><td>Puralube Vet Maść Sterylny lubrykant do oczu dostępny w ogólnych sklepach internetowych i aptekach</td></tr><tr><td>Fluriso płyn do znieczulenia wziewnego</td><td>MWI Veterinary Supply Co., USA</td><td>502017</td><td></td></tr><tr><td>Produkt do depilacji</td><td>Kościół & Dwight Co., Inc., Stany Zjednoczone</td><td></td><td>Krem Nair</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>MWI Veterinary Supply Co., Stany Zjednoczone</td><td>502017</td><td></td></tr><tr><td>Roztwór chirurgiczny z powidonem i jodem</td><td>Purdue Products, USA</td><td>004677</td><td>Betadine</td></tr><tr><td>Rimadyl/Carprofen</td><td>Zoetis Services LLC, Parsippany, NJ, USA</td><td>026357</td><td></td></tr><tr><td>Sklep z harawiami</td><td>lutowniczymi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lutownica</td><td>Weller, Stany Zjednoczone</td><td>Końcówka WP35</td><td>ST7, 0,8 mm</td></tr><tr><td>Tarcza</td><td></td><td></td> ze stali nierdzewnej <td>Wykonane na zamówienie</td></tr><tr><td>Sterylne waciki</td><td></td><td></td><td></td>bawełniane</tr><tr><td>Sterylne gaziki</td><td>Fisher Scientific, USA</td><td>22362178</td><td></td></tr><tr><td>Sterylne chłonne ręczniki z wyściółką poliestrową</td><td>Cardinal Health, USA</td><td>3520</td><td></td></tr><tr><td>Klej do tkanek</td><td>3M Animal Care Products, USA</td><td>1469SB powiedział:</td><td></td></tr></tbody></table>

wywoływanie padaczki pourazowej w mysim modelu powtarzalnego rozlanego urazowego uszkodzenia mózgu

Inducing Post-Traumatic Epilepsy in a Mouse Model of Repetitive Diffuse Traumatic Brain Injury

Urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) jest główną przyczyną padaczki nabytej. TBI może spowodować ogniskowe lub rozlane uszkodzenie mózgu. Uraz ogniskowy jest wynikiem działania bezpośrednich sił mechanicznych, czasami przenikających przez czaszkę, tworząc bezpośrednie uszkodzenie w tkance mózgowej. Są one widoczne podczas obrazowania mózgu jako obszary z stłuczeniami, ranami szarpanymi i krwotokami. Zmiany ogniskowe indukują śmierć neuronów i tworzenie się blizn glejowych i są obecne u 20%-25% wszystkich osób, u których występuje TBI. Jednak w większości przypadków TBI uraz jest spowodowany siłami przyspieszania i zwalniania, a następnie ścinaniem tkanek, co skutkuje nieogniskowym, rozproszonym uszkodzeniem. Subpopulacja pacjentów z TBI nadal rozwija padaczkę pourazową (PTE) po okresie utajenia trwającym miesiące lub lata. Obecnie nie można przewidzieć, u których pacjentów rozwinie się PTE, a napady padaczkowe u pacjentów z PTE są trudne do opanowania, co wymaga dalszych badań. Do niedawna dziedzina ta ograniczała się tylko do dwóch modeli zwierzęcych/gryzoni z potwierdzonymi spontanicznymi napadami pourazowymi, z których oba charakteryzowały się dużymi zmianami ogniskowymi z masywną utratą tkanki w korze mózgowej, a czasem w strukturach podkorowych. W przeciwieństwie do tych podejść ustalono, że rozlane TBI wywołane przy użyciu zmodyfikowanego modelu spadku masy ciała jest wystarczające do zainicjowania rozwoju spontanicznych napadów konwulsyjnych i niedrgawkowych, nawet przy braku zmian ogniskowych lub utraty tkanki. Podobnie jak u pacjentów z nabytą padaczką pourazową, model ten charakteryzuje się okresem utajenia po urazie przed wystąpieniem napadu. W tym protokole społeczność otrzyma nowy model padaczki pourazowej, szczegółowo opisujący, jak wywołać rozlane TBI bez zmian chorobowych, a następnie ciągłe, długoterminowe monitorowanie zwierząt metodą wideo-elektroencefalograficzną przez kilka miesięcy. Protokół ten szczegółowo omówi obchodzenie się ze zwierzętami, procedurę spadku masy ciała, rozmieszczenie elektrod w dwóch systemach akwizycji oraz częste wyzwania napotykane podczas każdego z etapów operacji, monitorowania pooperacyjnego i pozyskiwania danych.

Protokół opisany w niniejszym opracowaniu przedstawia metodę indukowania izolowanego uszkodzenia rozlanego (np. w przypadku braku zmiany ogniskowej) z wykorzystaniem modelu mysiego powtarzalnego rozlanego TBI (Rycina 1). Na Rycynie 1A przedstawiono urządzenie do zrzutu ciężaru oraz jego komponenty (Rycina 1A, a1−a5) wykorzystywane do indukowania TBI w tym modelu, a także kluczowe etapy procedury (<s...

Ten systematyczny protokół opisuje nowy zwierzęcy model padaczki pourazowej po powtarzającym się łagodnym urazowym uszkodzeniu mózgu. Pierwsza część szczegółowo opisuje etapy indukcji urazowego uszkodzenia mózgu przy użyciu zmodyfikowanego modelu spadku masy ciała. Druga część zawiera instrukcje dotyczące podejścia chirurgicznego dla jedno- i wielokanałowych systemów akwizycji danych elektroencefalograficznych.

Wywoływanie padaczki pourazowej w mysim modelu powtarzalnego rozlanego urazowego uszkodzenia mózgu

Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of acquired epilepsy. TBI can result in a focal or diffuse brain injury. Focal injury is a result of ...

Nasz protokół jest pierwszym, który szczegółowo opisuje mysi model padaczki pourazowej wywołanej łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu. Zastosowanie łagodnego modelu rozlanego urazowego uszkodzenia mózgu naśladuje ważny aspekt patologii urazowego uszkodzenia mózgu u człowieka, który prawie zawsze ma składnik rozproszony. Aby opracować biomarkery i metody leczenia, potrzebne są badania z wykorzystaniem modeli, które odpowiednio odtwarzają aspekty patologii człowieka.Nasz model urazowego uszkodzenia mózgu ma również potencjał, aby zapewnić wgląd w mechanizmy, które powodują upośledzenie funkcji mózgu po łagodnym urazowym uszkodzeniu mózgu lub wstrząśnieniu mózgu. Po potwierdzeniu braku reakcji na odruch bólowy umieść mysz na podkładce piankowej i umieść głowę myszy pod rurką zrzutu ciężaru. Umieść płaski krążek ze stali nierdzewnej o średnicy 1.3 centymetra i grubości jednego milimetra i wadze 880 miligramów na środku głowy zwierzęcia między oczami a uszami.Usuń szpilkę w rurze zrzutu ciężarka, aby zwolnić 100-gramowy pręt z wysokości 50 centymetrów. Aby wywołać pozorowane obrażenia u myszy kontrolnych, usuń pręt obciążnika z rurki, aby zapobiec przypadkowemu zwolnieniu szpilki podczas spadku wagi. Po indukcji utraty masy ciała połóż zwierzę na poduszce grzewczej pokrytej sterylnym ręcznikiem chłonnym wyściełanym poliamidem z monitorowaniem aż do pełnego leżenia.Następnie umieść mysz w czystej klatce, która została podgrzana na poduszce grzewczej z żelem regeneracyjnym i kilkoma zwilżonymi kawałkami karmy na 45 minut. Aby przygotować pole operacyjne do wszczepienia elektrody EEG, umieść czujnik temperatury na podkładce i umieść znieczuloną mysz z uszkodzonym mózgiem na sterylnej serwety na poduszce grzewczej na aparacie stereotaktycznym. Po utrwaleniu głowy za pomocą nauszników nałóż maść nawilżającą na oczy zwierzęcia i użyj kremu do depilacji, aby usunąć włosy ze skóry głowy.Zdezynfekuj odsłoniętą skórę trzema 20-sekundowymi naprzemiennymi wacikami z powidonu, jodem, chirurgicznym roztworem antyseptycznym i 70% etanolem okrężnymi ruchami. Po usunięciu skóry głowy nałóż małe hemostatyki na otwarte granice skóry, aby rozszerzyć odsłonięty obszar. Następnie za pomocą skalpela delikatnie usuń okostną i przetrzyj czaszkę wodą utlenioną.Gdy czaszka zostanie oczyszczona z tkanki i zacznie mieć białawy wygląd, osusz kość sterylną gazą lub wacikiem. Do implantacji elektrod użyj wiertła szybkoobrotowego z okrągłym wiertłem stalowym o średnicy 0,5 milimetra z prędkością od 5 000 do 6 000 obrotów na minutę, aby utworzyć sześć otworów na zadziory dla elektrod śrubowych. Po wywierceniu wszystkich otworów umieść sześć elektrod śrubowych w otworach na zadziory i wymieszaj pół miarki proszku cementu dentystycznego z kilkoma kroplami rozpuszczalnika.Użyj szpatułki, aby mieszać, aż mieszanka cementu dentystycznego będzie lepka, ale plastyczna i wystarczająco sztywna, aby mogła się odpowiednio zagęścić po umieszczeniu na czaszce zwierzęcia. Nałóż cement na całą odsłoniętą powierzchnię czaszki i każdą elektrodę. Po jednej do dwóch minut włącz lutownicę i umieść trzy mocowania głowicy EEG w ramieniu uchwytu stereotaktycznego.Umieść mocowanie głowicy nad czaszką tak, aby sześć pozycji przewodów drutu odpowiadało położeniu przewodu każdego elektrody śrubowej. Opuść urządzenie tak, aby jego brzuszna część spoczywała na cemencie dentystycznym. Skręć drut każdego przewodu z każdej z elektrod śrubowych z odpowiednim przewodem drutu mocowania głowicy, każdą skręconą parę przewodów, aby zapewnić prawidłowe przewodzenie sygnału i użyj nożyczek, aby przyciąć nadmiar drutu.Zegnij każdą przylutowaną parę przewodów wokół mocowania głowicy. Gdy wszystkie pary zostaną zgięte, przykryj cały drut świeżym cementem dentystycznym, pozostawiając odsłoniętą tylko czarną część mocowania głowy. Uwolnij hemostatyki przytrzymujące płaty skóry i nałóż środek antyseptyczny z chlorheksydyną na obszar wokół implantu, aby uniknąć infekcji.Następnie przenieś zwierzę z aparatu na wagę, aby zmierzyć wagę zwierzęcia jako odniesienie do przyszłego monitorowania przed umieszczeniem zwierzęcia w czystej klatce na ciepłej poduszce grzewczej z monitorowaniem, żelem regeneracyjnym i kilkoma zwilżonymi kawałkami karmy. Na tym rysunku pokazano spontaniczny napad padaczkowy u myszy 97 dni po wielokrotnym spadku masy ciała urazowym uszkodzeniu mózgu zarejestrowanym za pomocą trzech mocowań EEG na głowę skonfigurowanych tak, jak pokazano w tym protokole wideo. Pokazano tu spontaniczny, niekonwulsyjny napad elektrograficzny zarejestrowany u myszy 65 dni po powtarzającym się urazie mózgu spowodowanym spadkiem wagi.Na tym rysunku spontaniczny napad padaczkowy u myszy 23 dni po wielokrotnym urazie mózgu spowodowanym spadkiem masy ciała zarejestrowano za pomocą jednego montażu EEG na głowie. Moc spektralna typowego napadu wskazuje, że największa gęstość mieści się w zakresie od 10 do 40 Hz ze szczytem na 15 Hz. Protokół ten przedstawia ramy czasowe wystąpienia napadów u zwierząt po powtarzającym się spadku masy ciała, urazowym uszkodzeniu mózgu, demonstrując częstość występowania napadów u niektórych zwierząt i podkreślając znaczenie uzyskiwania ciągłych, a nie przerywanych nagrań.Właściwe umieszczenie stalowego dysku, staranne wszczepienie elektrod śrubowych i staranne przewodów mają kluczowe znaczenie dla udanego długoterminowego eksperymentu. Po monitorowaniu EEG zwierzęta z uszkodzeniem mózgu, u których rozwijają się drgawki, można oddzielić od tych, u których nie występują, w celu późniejszej analizy ich różnic komórkowych, molekularnych i fizjologicznych. Stratyfikacja zwierząt z padaczką pourazową od tych, które doznały urazowego uszkodzenia mózgu, ale nie rozwijają napadów, ma kluczowe znaczenie dla opracowania interwencji i biomarkerów.

inducing-post-traumatic-epilepsy-mouse-model-repetitive-diffuse

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Ten film demonstruje procedurę wywoływania urazowego uszkodzenia mózgu (TBI) w modelu mysim. Znieczulona mysz z odsłoniętą czaszką jest pobierana w celu stworzenia otworu w czaszce, a następnie wywoływane jest kontrolowane uszkodzenie kory mózgowej za pomocą urządzenia uderzeniowego. Uraz uszkadza tkankę mózgową, powodując upośledzenie funkcji poznawczych i koordynacji ruchowej.

Generowanie mysiego modelu urazowego uszkodzenia mózgu za pomocą urządzenia impaktorowego

Źródło: Shandra, O. et al., Wywoływanie padaczki pourazowej w mysim modelu powtarzalnego rozlanego urazowego uszkodzenia mózgu.  J. Vis. Exp.

Technika wywoływania napadów pourazowych w modelu mysim za pomocą urazu urazowego spowodowanego spadkiem masy ciała

Źródło: Yang, Z., et.al. Model powtarzającego się wstrząsu głowy u myszy. J. Vis. Exp. (2016). Ten film demonstruje wywoływanie powtarzających się wstrząsowych urazów głowy u myszy za pomocą elektromagnetycznego urządzenia uderzeniowego. Zabieg polega na umieszczeniu końcówki uderzenia między szwami międzyczołowymi i lambdoidalnymi na czaszce znieczulonej myszy i użyciu końcówki sondy w celu precyzyjnego ustawienia głębokości uderzenia. Uderzenie jest dostarczane z kontrolowaną prędkością i...

Modelowanie powtarzających się wstrząsowych urazów głowy w modelu mysim

Źródło: Macheda, T., et. al. Elektromagnetycznie sterowany model zamkniętej głowy łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu u myszy. J. Vis. Exp. (2022)Ten film demonstruje procedurę wywoływania urazu głowy w modelu myszy przy użyciu klatki stereotaktycznej. Kontrolowane uderzenie replikuje łagodne urazowe uszkodzenie mózgu, umożliwiając naukowcom badanie skutków neurologicznych i powrotu do zdrowia poprzez pomiar odruchów i zachowań po urazie.

Indukcja łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w modelu mysim

Wstrząśnienie mózgu jest najczęstszym rodzajem urazowego uszkodzenia mózgu. W związku z tym powtarzalny model zwierzęcy wstrząsu mózgu, który odtwarza ważne cechy urazu u pacjentów, może zapewnić środki do badania wstrząsu mózgu w rygorystyczny, kontrolowany i skuteczny sposób.

Model powtarzającego się wstrząsu głowy u myszy

Sportowcy każdego roku doświadczają kilkuset łagodnych urazowych urazów mózgu (mTBI)/wstrząśnień mózgu; jednak ich konsekwencje dla mózgu są słabo poznane. W związku z tym zwierzęcy model pojedynczego i powtarzalnego mTBI, który konsekwentnie replikuje klinicznie istotne objawy, zapewnia środki do postępu w badaniach nad mTBI i wstrząsem mózgu.

Mysi model pojedynczego i powtarzalnego łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu

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.

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

Tutaj prezentujemy protokół do wywołania ciężkiego TBI za pomocą modelu bocznego uszkodzenia płynem płynowym (FPI) u dorosłych, samców szczurów rasy Wistar. Demonstrujemy również zastosowanie bezprzewodowego systemu telemetrycznego do zbierania ciągłych zapisów wideo-EEG i monitorowania wyładowań padaczkowych zgodnych z epileptogenezą pourazową.

Wykorzystanie bezprzewodowego systemu wideo-EEG do monitorowania wyładowań padaczkowych po bocznym urazowym uszkodzeniu mózgu wywołanym płynem

Ten protokół przedstawia zmodyfikowany mysi model powtarzalnego łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu (rmTBI) wywołanego metodą zamkniętego urazu głowy (CHI). Podejście to obejmuje cieńsze okienko czaszki i płynną stymulację w celu zmniejszenia stanu zapalnego często spowodowanego ekspozycją opon mózgowych, a także lepszą odtwarzalność i dokładność w modelowaniu rmTBI u gryzoni.

Zmodyfikowany mysi model powtarzającego się łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu z przerzedzonym okienkiem czaszki i płynną stymulacją

Modele mysie stają się coraz bardziej popularne w badaniach neuronauki behawioralnej.  Wraz z postępem modeli ważne jest, aby opracowywać czułe miary behawioralne specyficzne dla myszy.  Protokół ten opisuje Zadanie Sięgania Matrycy Makaronu, które jest wykwalifikowanym zadaniem motorycznym do stosowania w mysich modelach udaru.

Kompensacyjne użytkowanie kończyn i behawioralna ocena uczenia się umiejętności motorycznych po urazie kory sensomotorycznej w mysim modelu udaru niedokrwiennego

Poznaj metodę wywoływania padaczki pourazowej w mysim modelu urazowego uszkodzenia mózgu. Protokół obejmuje indukcję urazu metodą upadku ciężaru oraz rejestrację EEG. Model ten umożliwia badanie mechanizmów uszkodzenia mózgu i poszukiwanie biomarkerów.

Wywoływanie padaczki pourazowej w mysim modelu powtarzalnego rozlanego urazowego uszkodzenia mózgu

Przeglądaj więcej filmów