Name: Controllata corticale modello Impact per trauma cranico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-08-05T16:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 30 s
Description: Impara il modello di impatto corticale controllato per studiare i traumi cranici nei topi. Questo metodo consente di indurre lesioni cerebrali riproducibili e analizzarne gli effetti mediante imaging e immunochimica.

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Questo lavoro è stato sostenuto da un finanziamento della Cord Indiana spinale &amp; Brain Injury Research Grants (SCBI 200-12), Ralph W. e Grazia M. Showalter Research Award, Indiana University ricerca biologica Grant, NIH sovvenzioni RR025761 e 1R21NS072631-01A.

Animal Care Maschile C57 BL / 6 topi erano alloggiato in gruppo e conservati in 12/12 ore di luce / buio ciclo con libero di accedere a cibo e acqua ad libitum. Gli animali utilizzati in questo protocollo sono di 10-12 settimane di età. Tutte le procedure sono state eseguite secondo protocolli approvati dalla cura degli animali e uso commissione di Indiana University. 1. Preparazione chirurgica <ol><li> Anestetizzare il mouse usando una miscela di ketamina / xilazina (87,7 mg / ml ketamina e 12,3 mg / ml Xylazina) e somministrare (1 ml / kg) tramite iniezione IP. </li><li> Radersi la testa del topo tra le orecchie. </li><li> Applicare una gelatina a base di petrolio agli occhi del mouse per prevenire l&#39;essiccazione durante la chirurgia. </li><li> Pulire la zona rasata con il 10% di iodio. Quindi utilizzare il 70% di etanolo per pulire lo iodio. </li><li> Fissare la testa del mouse nel frame stereotassico utilizzando le barre di auricolari e piastra morso. Assicurarsi che il cervello è stabile. </li></ol> 2. Craniectomy </p&gt; <ol><li> Effettuare una incisione longitudinale nel mezzo della testa con le forbici. Utilizzare una pinza emostatica per tenere la pelle fuori al lato sinistro. </li><li> Utilizzare un applicatore con punta di cotone per rimuovere il sangue e tessuto sull&#39;osso per esporre il cranio. Lasciare cranio esposto ad asciugare per 1 min. </li><li> Usare pinze per applicare la pressione e far sì che il cranio rimane immobile. Identificare punti di repere anatomici Lambda (aspetto caudale) e Bregma (aspetto frontale). Disegnare un cerchio al centro di Lambda e Bregma con un diametro di 4 mm di distanza dalla linea mediana 0,5 mm. </li><li> Usare un trapano per tagliare lungo il cerchio marcato. Soffiare delicatamente la polvere di osso di distanza. Non forare completamente attraverso l&#39;osso per evitare di danneggiare la dura madre. </li><li> Usare pinze per rimuovere l&#39;osso ed esporre la dura madre. </li></ol> 3. Impaction Il sistema impatto comprende una scatola di controllo per impostare i parametri di impatto, un attuatore per eseguire l&#39;occlusione, e un telaio stereotassico per fissare l&#39;attouator e la testa del mouse per l&#39;impatto. <ol><li> Pre-impostare la velocità dell&#39;attuatore di 3 m / sec prima dell&#39;intervento chirurgico. </li><li> Pre-set profondità della deformazione diverso da indurre diversi livelli di gravità del pregiudizio. Profondità di deformazione di 0,0-0,2 mm, 0,5-1,0 mm, e 1,2-2,0 mm si tradurrebbe in TBIs lieve, moderata e grave, rispettivamente. Questo protocollo spiegato come ottenere una lesione cerebrale moderatamente grave deformazione con una profondità di 1 mm, utilizzando una velocità di 3 m / sec. </li><li> Fissare l&#39;attuatore al titolare nel telaio stereotassico e utilizzare i micromanipolatori spostandolo per fissare il turno, punta piatta dell&#39;attuatore (diametro 3 mm) nel centro dell&#39;area cranio aperto. Quindi regolare la punta con un angolo parallelo alla superficie del sito di impatto. </li><li> Stabilire il punto zero spostando verso il basso l&#39;attuatore nel modello di proroga fino a toccare la superficie del sito di impatto. Quindi impostare il canale Z sul pannello di controllo stereotassica a zero. </li><li> Ritrarre la punta di simulazionementre simultaneamente spostando l&#39;attuatore giù 1 mm. </li><li> Premi il pulsante impatto di colpire il sito di lesione e di raggiungere una profondità di deformazione di 1 mm. </li></ol> 4. Lesioni sito Chiusura <ol><li> Utilizzare applicatori di cotone con punta per eliminare l&#39;eventuale impatto di sangue in seguito, ma non toccare la zona ferita. </li><li> Posizionare il mouse su un tappetino caldo per mantenere la temperatura corporea. </li><li> Una volta emorragia si è fermata, suturare la ferita chiusa. Mettere l&#39;animale nella gabbia pulita e permettono di recuperare da un intervento chirurgico durante la notte sul pad caldo. </li><li> Somministrare Buprenorfina 0,05-0,10 mg / kg SQ ogni 8-12 ore per 2 giorni dopo l&#39;intervento. </li></ol>

<ol><li>Menon, D. K., Schwab, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Position+statement%3A+definition+of+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Phys+Med+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Position statement: definition of traumatic brain injury.</a> Arch Phys Med Rehabil. 91 (11), 1637-1640 (2010).</li>
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<li>Dixon, C. E., Clfton, G. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+controlled+cortical+impact+model+of+traumatic+brain+injury+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat.</a> J Neurosci Methods. 39 (3), 253-262 (1991).</li>
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<li>Werner, C., Engelhard, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathophysiology+of+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Anaesth%22%5BJournal%5D)">Pathophysiology of traumatic brain injury.</a> Br J Anaesth. 99 (1), 4-9 (2007).</li>
<li>Colicos, M. A., Dixon, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delayed%2C+selective+neuronal+death+following+experimental+cortical+impact+injury+in+rats%3A+possible+role+in+memory+deficits%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Delayed, selective neuronal death following experimental cortical impact injury in rats: possible role in memory deficits.</a> Brain Res. 739 (1-2), 111-119 (1996).</li>
<li>Raghavendra Rao, V. L., Dogan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traumatic+brain+injury+leads+to+increased+expression+of+peripheral-type+benzodiazepine+receptors%2C+neuronal+death%2C+and+activation+of+astrocytes+and+microglia+in+rat+thalamus%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Traumatic brain injury leads to increased expression of peripheral-type benzodiazepine receptors, neuronal death, and activation of astrocytes and microglia in rat thalamus.</a> Exp Neurol. 161 (1), 102-114 (2000).</li>
<li>Gao, X., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moderate+traumatic+brain+injury+promotes+neural+precursor+proliferation+without+increasing+neurogenesis+in+the+adult+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Moderate traumatic brain injury promotes neural precursor proliferation without increasing neurogenesis in the adult hippocampus.</a> Exp Neurol. 239, 38-48 (2013).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Le fasi più critiche per la generazione di successo TBIs coerenti con un sistema elettronico di impatto magnete di causare una CCI sono: 1) stabilmente fissa la testa del mouse nel frame stereotassico; 2) generare la stessa dimensione della finestra ossea tra topi e rimuovendo l&#39;osso senza danneggiare la dura sotto in caso craniectomy; 3) posizionare correttamente la punta impatto nel centro della zona aperta e fissazione del punto zero prima di colpire. Una testa mouse deve essere fissa...

Lesione cerebrale traumatica (TBI) è definita come una alterazione nella funzione del cervello, o altro titolo di patologia cerebrale, causata da una forza esterna 1. TBIs rimangono un grave problema di salute in tutto il mondo, in particolare negli Stati Uniti. Secondo i Centers for Disease Control and Prevention, almeno 1,7 milioni di TBI si verificano ogni anno negli Stati Uniti con conseguente 30,5% di tutti i decessi lesioni correlate. Nel 2000, i costi medici diretti e costi indiretti di TBI ammontano a una cifra stimata 76,5 miliardi dollari nei soli Stati Uniti. Nonostante i progressi tecnologici e terapeutici in decenni precedenti hanno migliorato la qualità e la durata della vita per chi soffre di TBI, non farmaceutica efficace o trattamenti preventivi esistono attualmente. A causa della complessità e effetti di vasta portata di TBI, comprese lesioni tessutali, morte cellulare e degenerazione dell&#39;assone, non esistono due ferite sono identici; quindi, nessun modello TBI corrente per gli animali riproduce fedelmentetutti gli aspetti della TBI come si è visto negli esseri umani. Tuttavia, i modelli animali forniscono la capacità di produrre danni quasi identici necessari per indagare i vari effetti di TBI con la speranza di comprendere ulteriormente le manifestazioni cliniche della TBI. L&#39;impatto corticale (CCI) modello controllato utilizza un sistema di impatto per fornire impatto fisico a dura esposta di un animale. Induce TBI che vanno da lievi a gravi simili a quelle sperimentate dagli esseri umani. Questa lesione è stato caratterizzato nella furetto 2 ed è stato successivamente adattato per l&#39;uso nel ratto 3,4, mouse 5-7, pecore e 8. Poiché la prima caratterizzazione, il sito della lesione è stato posto sia sulla linea mediana 2,9 e la corteccia laterale 10. CCI fornisce un metodo semplice e preciso di indagare gli effetti e trattamenti potenziali per TBI. Oltre al modello CCI, la percussione fluido e peso goccia modelli sono commonly utilizzato per produrre TBI. Tuttavia, questi modelli limitazioni presenti, tra cui un minore controllo sui parametri di pregiudizio, producendo cambiamenti histopathalogical non si vedono in TBIs umano e una maggiore incidenza di morte accidentale nei topi 3,5,10. Il modello di onda d&#39;urto è utilizzato anche per la produzione di TBI. Anche se il modello di onda d&#39;urto non riproduce le modifiche histopathalogical osservati a seguito di un impatto meccanico, questo modello non produce esattamente TBIs vissute in particolare da personale militare 11. Il modello controllato impatto corticale è facile da controllare a causa del controllo preciso su parametri di deformazione come il tempo, la velocità e la profondità di impatto 5. Tale precisione consente di replicare le lesioni quasi identici in un intero gruppo di animali più fattibile. Soprattutto, CCI riproduce TBIs con le caratteristiche viste in TBIs umano 12. Tuttavia, non esiste un modello unico animale che è del tutto riuscito a riprodurre la gamma completa di patologico chanGES si osservano dopo il trauma cranico. Ulteriori ricerche sono necessarie per rivelare pienamente le modifiche acute e croniche che si verificano dopo TBI. Due tipi di lesioni si verificano in seguito a un trauma cranico: le lesioni primarie e secondarie. La lesione primaria si verifica al momento dell&#39;impatto e non è sensibile ai trattamenti terapeutici; tuttavia, le lesioni secondarie che persistono dopo la lesione iniziale vengono sottoposti a trattamenti 13. Il modello controllato impatto corticale produce la lesione primaria, permettendo così ai ricercatori di indagare gli effetti del trauma cranico e potenziali trattamenti terapeutici per i potenziali effetti di lunga durata di lesioni secondarie. Aree di potenziale di ricerca utilizzando il modello di CCI sono morte neuronale, edema cerebrale, neurogenesi, effetti vascolari, i cambiamenti histopathalogical e deficit di memoria e più 3,13-16.

<table><tbody><tr><td>Povidone-iodio 7,5%</td><td>Prodotto Purdue L.P.</td><td></td><td>Scrub chirurgico</td></tr><tr><td>Applicatori con punta in cotone</td><td>Henry Schein</td><td>100-6015</td><td>Rimuovere sangue e detriti</td></tr><tr><td>Forbice</td><td>Strumenti di scienza fine</td><td>14084-08</td><td>Chirurgia</td></tr><tr><td>Forcept</td><td>Strumenti di scienza fine</td><td>11293-00</td><td>Chirurgia</td></tr><tr><td>Emostatico</td><td>Strumenti di scienza</td><td>13021-12</td><td>Chirurgia</td></tr><tr><td>ricaricabile a batteria Micro trapano</td><td>Stoelting</td><td>58610</td><td>Combina con le frese per generare la finestra ossea</td></tr><tr><td>Frese per Micro Drill</td><td>Fine Science Tools</td><td>19007-05</td><td></td></tr><tr><td>Sutura monofilamento</td><td>Ethicon</td><td>G697</td><td>Sutura</td></tr><tr><td>tert-Amyl alcohol</td><td>Sigma</td><td>152463-250ML</td><td>Produzione del 2,5% di Avertin</td></tr><tr><td>2,2,2-Tribromoetanolo</td><td>Sigma</td><td>T48402-25G</td><td>Produzione del 2,5% di Avertin</td></tr></tbody></table>

controllata corticale modello impact per trauma cranico

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Ogni anno oltre un milione di americani subiscono una lesione cerebrale traumatica (TBI). In combinazione con l'incidenza dei traumi cranici in tutto il mondo, gli effetti fisici, emotivi, sociali ed economici sono sbalorditivi. Pertanto, sono necessarie ulteriori ricerche sugli effetti del trauma cranico e sui trattamenti efficaci. Il modello di impatto corticale controllato (CCI) induce lesioni cerebrali traumatiche che vanno da lievi a gravi. Questo metodo utilizza un impattatore rigido per fornire energia meccanica a una dura madre intatta esposta a seguito di una craniectomia. L'impatto viene effettuato in base a parametri precisi a una velocità impostata per ottenere una profondità di deformazione predeterminata. Sebbene esistano altri modelli di trauma cranico, come la caduta di peso e la percussione fluida, la CCI è più accurata, più facile da controllare e, soprattutto, produce lesioni cerebrali traumatiche simili a quelle osservate negli esseri umani. Tuttavia, nessun modello di TBI è attualmente in grado di riprodurre cambiamenti patologici identici a quelli osservati nei pazienti umani. Il modello CCI consente di studiare gli effetti a breve e lungo termine del trauma cranico, come la morte neuronale, i deficit di memoria e l'edema cerebrale, nonché i potenziali trattamenti terapeutici per il trauma cranico.

Il modello di impatto corticale controllata produce TBI variano in gravità da lieve a grave. Post-impatto la quantità di gonfiore cranico, emorragia, e la distorsione cranica nel sito di impatto riveleranno la gravità del pregiudizio derivante dai parametri di velocità e profondità di deformazione. TBI Lieve producono gonfiore cranica presso il sito di impatto e leggero sanguinamento dovuto alla violazione durata limitata. Un trauma cranico moderato presenta gonfiore cranica e aumentato sanguinamento dovuto alla dura vi...

Le lesioni cerebrali traumatiche (TBI) rimangono un serio problema di salute. Utilizzando il modello di chirurgia a impatto corticale controllato, possono essere eseguite ricerche sugli effetti del trauma cranico e sui possibili metodi di trattamento.

Controllata corticale modello Impact per trauma cranico

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di produrre lesioni cerebrali traumatiche utilizzando il modello di impatto corticale controllato. Ciò si ottiene anestetizzando e preparando prima un topo per l'intervento chirurgico. Il secondo passo della procedura consiste nell'eseguire una craniectomia C.Il terzo passo consiste nell'impostare il sistema di impatto con i parametri desiderati. Il passo finale è quello di avere un impatto sul cervello esposto. In definitiva, i risultati possono mostrare la cavità corticale della lesione attraverso l'imaging del cervello sezionato e l'immunoistochimica.In generale, gli individui nuovi a questo metodo avranno difficoltà perché hanno difficoltà a generare lesioni cerebrali coerenti. A dimostrare la procedura sarà il Dr.Shang Gao, un ricercatore associato nel nostro laboratorio. Dopo l'anestesia, un topo si rade la testa tra le orecchie, pulisce la pelle esposta con scrub alternati di iodio al 10% e etanolo al 70%.Successivamente, assicurati di lubrificare gli occhi in modo che non si secchino. Quindi fissare il mouse nel telaio stereotassico, utilizzando le barre auricolari e la piastra per il morso. La testa dovrebbe essere molto stabile.Inizia la craniectomia con un'incisione longitudinale al centro della testa usando le forbici. Quindi utilizzare un emostatico per tenere la pelle di lato con un applicatore con punta di cotone Pulire, pulire ed esporre l'osso del cranio. Lasciarlo asciugare un minuto prima di procedere.Una volta asciutto, usa una pinza per esercitare pressione sul cranio. Assicurati che la preparazione rimanga immobile. Identifica i punti di riferimento lambda e breg ma.Quindi, al centro, disegna un cerchio con un diametro di quattro millimetri che si trova a mezzo millimetro dalla linea mediana. Quindi forare lungo il cerchio segnato per rendere l'osso facile da rompere, ma non penetrare nella dura madre. Rimuovere la polvere secondo necessità.Quindi usa una pinza per rompere il cerchio osseo, esponendo la dura madre. La craniectomia C è il passaggio più critico. La produzione di parametri coerenti della finestra ossea consentirà una gravità costante della lesione.Assicurarsi che le dimensioni, la velocità e la forza del trapano siano utilizzate correttamente. Il sistema di percussione utilizza un attuatore per eseguire l'impatto nel cranio e ha alcuni parametri che devono essere impostati. Impostare la velocità dell'attuatore su tre metri al secondo.Quindi, fissare l'attuatore al telaio stereotassico. Utilizzando i micro manipolatori, posizionare l'attuatore largo tre millimetri nell'area aperta del cranio. Quindi regolare la punta dell'attuatore in modo che sia parallela alla superficie di impatto.Per impostare il punto zero, estendere l'attuatore e abbassarlo fino a quando la punta non tocca appena il punto dell'impatto. Impostare il canale Z corrispondente sul fotogramma su zero. Ora ritrai la punta, in questo caso di un millimetro.Quindi impostare la profondità di deformazione per la lesione cerebrale traumatica appropriata, che sposterà l'attuatore. Quindi premere il pulsante dell'impatto per causare la lesione dopo l'impatto. Pulisci il sangue con un applicatore con punta di cotone, ma non toccare la ferita.Sposta il mouse su un pad caldo e monitora la lesione Quando l'emorragia si è fermata, sutura la ferita, quindi rimetti il mouse in una gabbia pulita su un pad caldo e lascialo recuperare lì durante la notte. Dopo l'impatto, la quantità di gonfiore, sanguinamento e distorsione cranica rivela la vera gravità della lesione. Una violazione limitata o completa della dura madre farà una grande differenza nella quantità di sanguinamento e farà un trauma cranico da lieve a moderato.Fissando il tessuto e visualizzandolo con la microscopia si distingue facilmente un trauma cranico moderato e grave. Qui nis. La colorazione L viene utilizzata per confrontare un controllo con un topo che ha ricevuto una carie TBIA moderata è visibile che si estende in profondità nella corteccia.Questo modello può essere utilizzato per indagare su tali diffamazioni, nonché sulla morte neuronale e su altri cambiamenti istopatologici causati da lesioni cerebrali. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere completata in 15 minuti se eseguita correttamente.

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Questo video mostra la procedura per indurre una lesione cerebrale traumatica (TBI) in un modello murino. Un topo anestetizzato con un cranio esposto viene prelevato per creare un'apertura nel cranio, quindi viene indotta una lesione corticale controllata utilizzando un dispositivo di impatto. La lesione danneggia il tessuto cerebrale, causando una compromissione della funzione cognitiva e della coordinazione motoria.

Generazione di un modello murino di lesione cerebrale traumatica utilizzando un dispositivo di impatto

La commozione cerebrale rappresenta il tipo più comune di lesione cerebrale traumatica. Pertanto, un modello animale di commozione cerebrale ripetitiva, che replica le caratteristiche importanti di una lesione nei pazienti, può fornire un mezzo per studiare la commozione cerebrale in modo rigoroso, controllato ed efficiente.

Un ripetitivo Concussive trauma cranico Modello nei topi

Questo protocollo dimostra le metodologie per un modello murino di lesioni cerebrali traumatiche a cranio aperto e il trapianto di cellule derivate da cellule staminali pluripotenti indotte umane coltivate nel sito della lesione. Test comportamentali e istologici dei risultati di queste procedure sono descritti anche in breve.

Modello di impatto corticale controllato di lesioni cerebrali del topo con trapianto terapeutico di cellule neurali derivate da cellule staminali indotte dall'uomo

Qui descriviamo un protocollo per l'induzione di lesioni cerebrali traumatiche murine attraverso un impatto corticale controllato a testa aperta.

Modello Murine di impatto corticale controllato per l'induzione di lesioni cerebrali traumatiche

L'emorragia intraparenchimale e la neuroinfiammazione accompagnate da contusione cerebrale possono innescare gravi lesioni cerebrali secondarie. Questo protocollo descrive in dettaglio un modello di impatto corticale controllato (CCI) sui topi, che consente ai ricercatori di studiare l'emorragia, la contusione e le risposte immunitarie post-traumatiche ed esplorare potenziali terapie.

Un modello preclinico di impatto corticale controllato per emorragia traumatica, contusione e neuroinfiammazione

Il protocollo descrive una lieve lesione cerebrale traumatica in un modello murino. In particolare, viene spiegato un protocollo passo-passo per indurre un lieve trauma cranico chiuso della linea mediana e la caratterizzazione del modello animale.

Modello elettromagnetico controllato a testa chiusa di lieve lesione cerebrale traumatica nei topi

Qui, è dimostrato come un modello di lesione a testa chiusa sveglia può essere utilizzato per esaminare gli effetti della lesione cerebrale traumatica lieve ripetuta (r-mTBI) sulla plasticità sinaptica nell'ippocampo. Il modello replica importanti caratteristiche di r-mTBI nei pazienti e viene utilizzato in combinazione con l'elettrofisiologia in vitro .

Valutazione dei cambiamenti nella plasticità sinaptica utilizzando un modello di trauma cranico chiuso sveglio di lieve lesione cerebrale traumatica

Questo protocollo presenta un modello murino modificato di lesione cerebrale traumatica lieve ripetitiva (rmTBI) indotta tramite un metodo di lesione cranica chiusa (CHI). L'approccio presenta una finestra cranica assottigliata e una percussione fluida per ridurre l'infiammazione comunemente causata dall'esposizione alle meningi, insieme a una migliore riproducibilità e accuratezza nella modellazione dell'rmTBI nei roditori.

Modello murino modificato di lesione cerebrale traumatica lieve ripetitiva che incorpora finestra cranica assottigliata e percussione fluida

Qui, presentiamo un protocollo per stabilire un modello animale di trauma cranico chiuso che replica l'esito della neuroimmagine di una lesione cerebrale traumatica lieve non complicata con la struttura cerebrale preservata nella fase acuta e l'atrofia cerebrale a lungo termine. La risonanza magnetica longitudinale è il metodo principale utilizzato per l'evidenza.

Sviluppo di un modello non complicato di lesione cerebrale traumatica lieve modificato con il metodo della caduta di peso ed evidenziato dalla risonanza magnetica

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Pressione di ventilazione controllata per indurre lesioni polmonari acute nei topi

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