Controlado Modelo Impact Cortical para lesão cerebral traumática

Resumo

Lesões cerebrais traumáticas (TCEs) continuam sendo um sério problema de saúde. Utilizando o modelo de cirurgia de impacto cortical controlado, pesquisas sobre os efeitos do TCE e possíveis métodos de tratamento podem ser realizadas.

Resumo

Todos os anos, mais de um milhão de americanos sofrem uma lesão cerebral traumática (TCE). Combinado com a incidência de TCEs em todo o mundo, os efeitos físicos, emocionais, sociais e econômicos são impressionantes. Portanto, mais pesquisas sobre os efeitos do TCE e tratamentos eficazes são necessários. O modelo de impacto cortical controlado (CCI) induz lesões cerebrais traumáticas que variam de leves a graves. Este método usa um impactor rígido para fornecer energia mecânica a uma dura-máter intacta exposta após uma craniectomia. O impacto é feito sob parâmetros precisos a uma velocidade definida para atingir uma profundidade de deformação pré-determinada. Embora existam outros modelos de TCE, como queda de peso e percussão de fluidos, o CCI é mais preciso, mais fácil de controlar e, o mais importante, produz lesões cerebrais traumáticas semelhantes às observadas em humanos. No entanto, nenhum modelo de TCE é atualmente capaz de reproduzir alterações patológicas idênticas às observadas em pacientes humanos. O modelo CCI permite a investigação dos efeitos de curto e longo prazo do TCE, como morte neuronal, déficits de memória e edema cerebral, bem como possíveis tratamentos terapêuticos para TCE.

Introdução

Traumatismo crânio-encefálico (TCE) é definido como uma alteração no funcionamento do cérebro, ou outra evidência de patologia cerebral, causada por uma força externa ^1. Tbis continuam a ser um grave problema de saúde em todo o mundo, especialmente nos Estados Unidos. De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças, pelo menos 1,7 milhão de Tbis ocorrem anualmente nos Estados Unidos, resultando em 30,5% de todas as mortes relacionadas com a lesão. Em 2000, os custos médicos diretos e custos indiretos de Tbis totalizaram um valor estimado de 76.500 milhões dólares nos Estados Unidos sozinho. Embora os avanços tecnológicos e terapêuticos em décadas anteriores melhoraram a qualidade ea duração da vida para aqueles que sofrem de Tbis, nenhuma farmacêutica eficaz ou tratamentos preventivos existem atualmente. Devido à complexidade e os efeitos de grande alcance de Tbis, incluindo lesões teciduais, morte celular e degeneração de axônios, não há duas lesões são idênticas; assim, nenhum modelo de TBI atual para animais reproduz com precisãotodos os aspectos do TCE, como visto nos seres humanos. No entanto, os modelos animais não fornecem a capacidade para produzir lesões quase idênticos necessários para investigar os efeitos de vários TCE com a esperança de compreender ainda as manifestações clínicas da lesão cerebral traumática.

O modelo de impacto cortical controlado (CCI) utiliza um sistema de impacto para gerar impacto físico para a dura-máter de um animal exposto. Induz Tbis que variam de leve a grave semelhantes às vividas por seres humanos. Esta lesão foi caracterizado pela primeira vez no furão, ² e depois foi adaptada para uso no rato ^3,4, rato ^5-7, e ovelhas ^8. Desde a primeira caracterização, o local da lesão foi colocada tanto sobre a linha média e ^2,9 a cortical lateral ^10. CCI fornece um método fácil e preciso de investigar os efeitos e tratamentos potenciais para Tbis.

Além do modelo de CCI, a percussão do fluido e da queda de peso modelos são commonly usado para produzir Tbis. No entanto, estes modelos apresentam limitações, incluindo menos controle sobre parâmetros de lesão, produzindo alterações histopathalogical não vistos em Tbis humano e uma maior incidência de morte acidental em ratos ^3,5,10. O modelo de onda de choque também é usado para produzir Tbis. Embora o modelo de onda de choque não reproduz as mudanças histopathalogical visto após um impacto mecânico, este modelo não produz precisão Tbis experientes particularmente por militares ^11. O modelo de impacto cortical controlado é fácil de controlar, devido ao controlo preciso sobre os parâmetros de deformação, tais como tempo, velocidade e profundidade de impacto ^5. Essa precisão torna replicando lesões quase idênticas em todo um grupo inteiro de animais mais viáveis. Mais importante ainda, CCI reproduz Tbis com características vistas em Tbis humano ^12. No entanto, não existe um modelo único animal que é totalmente bem-sucedido em reproduzir o espectro completo de patológico changes observadas após o TCE. Mais pesquisas são necessárias para revelar plenamente as alterações agudas e crônicas que ocorrem após o TCE.

Dois tipos de lesões ocorrem após um TCE: lesões primárias e secundárias. A lesão primária ocorre no momento do impacto, e não é sensível a tratamentos terapêuticos; No entanto, as lesões secundárias que persistem após a lesão inicial, estão sujeitos a tratamentos de ^13. O modelo de impacto cortical controlado produz a lesão primária, permitindo assim que os pesquisadores a investigar os efeitos da TBI e potenciais tratamentos terapêuticos para os efeitos potencialmente duradouros de lesões secundárias. Áreas de pesquisa potencial utilizando o modelo de CCI incluem morte neuronal, edema cerebral, a neurogênese, efeitos vasculares, alterações histopathalogical e déficits de memória e mais ^3,13-16.

Protocolo

Animal Care
Masculino C57 BL / 6 machos foram alojados em grupo e mantidos em um ciclo claro / escuro 12/12 horas de luz com acesso ao acesso a alimentos e água ad libitum. Os animais utilizados neste protocolo foram 10-12 semanas de idade. Todos os procedimentos foram realizados sob protocolos aprovados pelo Comitê Animal Care e Use da Universidade de Indiana.

1. Preparação Cirúrgica

1. Anestesiar o rato usando uma mistura de cetamina / xilazina (87,7 mg / ml de cetamina e 12,3 mg / ml de xilazina) e administrar (1 ml / kg), por injecção IP.
2. Raspar a cabeça do rato entre as orelhas.
3. Aplique uma geléia à base de petróleo para os olhos do mouse para evitar ressecamento durante a cirurgia.
4. Limpe a área de barba feita com 10% de iodo. Em seguida, use álcool 70% para limpar o iodo.
5. Fixe a cabeça do rato na moldura estereotáxica usando as barras de ouvido e placa de mordida. Certifique-se de que o cérebro é estável.

2. Craniectomia

1. Fazer uma incisão longitudinal no meio da cabeça com uma tesoura. Use uma pinça hemostática para manter a pele para o lado esquerdo.
2. Usar um aplicador com ponta de algodão para remover o sangue e o tecido no osso para expor o crânio. Permitir crânio exposto a secar durante 1 min.
3. Use uma pinça para aplicar a pressão e garantir que o crânio permanece imóvel. Identificar pontos anatômicos Lambda (aspecto caudal) e Bregma (aspecto frontal). Desenhar um circulo no centro da Lambda e Bregma com um diâmetro de 4 mm e 0,5 mm da linha média.
4. Use uma broca para cortar ao longo do círculo marcado. Suavemente soprar pó de osso de distância. Não perfure completamente através do osso para evitar danificar a dura-máter.
5. Use uma pinça para remover o osso e expor a dura-máter.

3. Impactação

O sistema de impacto inclui uma caixa de controle para definir os parâmetros de impacto, um atuador para realizar a compactação, e um quadro estereotáxico para garantir o atouator e cabeça de rato para o impacto.

1. Pré-estabelecidos da velocidade do actuador de 3 m / s antes da cirurgia.
2. Pré-definido diferente profundidade deformação para induzir diferentes gravidades da lesão. Profundezas de Deformação de 0,0-0,2 mm, 0,5-1,0 mm e 1,2-2,0 mm resultaria em Tbis leve, moderada e grave, respectivamente. Este protocolo explicado como conseguir uma lesão cerebral moderadamente grave, com uma profundidade de deformação de um milímetro por meio de uma velocidade de 3 m / seg.
3. Fixe o atuador para o titular na armação estereotáxica e usar os micromanipuladores movê-lo para garantir a ponta redonda e plana do atuador (3 mm de diâmetro) no centro da área do crânio aberto. Em seguida, ajustar a ponta em ângulo paralelo à superfície do local do impacto.
4. Estabelecer o ponto zero, movendo-se o atuador no modelo que prorroga até a ponta toca a superfície do local do impacto. Em seguida, defina o canal Z no painel de controle estereotáxico para zero.
5. Recolha a ponta pênduloenquanto se move para baixo, simultaneamente, o actuador de um milímetro.
6. Aperte o botão de impacto para atingir o local da lesão e atingir uma profundidade de deformação de 1 mm.

4. Lesão site Encerramento

1. Utilize aplicadores com ponta de algodão para remover qualquer impacto sangue seguinte, mas não toque na área da lesão.
2. Coloque o mouse sobre uma almofada quente para manter a temperatura corporal.
3. Uma vez que o sangramento parou, suturar a ferida fechada. Coloque o animal de volta para a gaiola limpa e permitir que ele se recuperar da cirurgia durante a noite na almofada quente.
4. Administrar Buprenorfina 0,05-0,10 mg / kg SQ cada 8-12 horas por 2 dias após a cirurgia.

Resultados

O modelo de impacto cortical controlado produz Tbis que variam em gravidade de leve a grave. Pós-impacto a quantidade de inchaço craniano, hemorragia e distorção cranial no local do impacto irá revelar a gravidade da lesão resultante dos parâmetros de velocidade e profundidade deformação. Tbis leves resultar em inchaço craniano no local do impacto e um leve sangramento, devido à quebra dura limitado. A TCE moderado apresenta inchaço craniano e aumento de sangramento devido à quebra dura em cima de impactação (Fi...

Discussão

Os passos mais críticos para a geração de sucesso Tbis consistentes usando um sistema impacto ímã eletrônico para causar um CCI são: 1) de forma estável a fixação da cabeça do rato na moldura estereotáxica; 2) gerar o mesmo tamanho da janela de osso entre ratinhos e remoção do osso, sem danificar a dura por baixo durante a craniotomia; 3) posicionar corretamente a ponta impacto no centro da área aberta e estabelecer o ponto zero antes de colidir.

A cabeça de rato deve ser fixado no quadro es...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Iodopovidona 7,5%	Produto Purdue LP		Esfoliante cirúrgico
Aplicadores com ponta de algodão	Henry Schein	100-6015	Remove sangue e detritos
Tesoura	Fine Science Tools	14084-08
Cirurgia Fórceps	Fine Science Tools	11293-00	Cirurgia
Hemostat	Fine Science Tools	13021-12	Cirurgia
Recarregável Sem Fio Micro Broca	Stoelting	58610	Combine com rebarbas para gerar a janela óssea
Rebarbas para Micro Broca	Fine Science Tools	19007-05
Sutura monofilamento	Ethicon	G697	Sutura
de álcool terc-amílico	Sigma	152463-250ML	Fazendo 2,5% Avertin
2,2,2-Tribromoetanol	Sigma	T48402-25G	Fazendo 2,5% Avertin