RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ru_RU
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Rita Campos-Pires1,2, Amina Yonis1, Warren Macdonald2,3, Katie Harris1, Christopher J. Edge4,5, Peter F. Mahoney6, Robert Dickinson1,2
1Anaesthetics, Pain Medicine and Intensive Care Section, Department of Surgery and Cancer,Imperial College London, 2Royal British Legion Centre for Blast Injury Studies, Department of Bioengineering,Imperial College London, 3Department of Bioengineering,Imperial College London, 4Department of Life Sciences,Imperial College London, 5Department of Anaesthetics,Royal Berkshire Hospital NHS Foundation Trust, 6Royal Centre for Defence Medicine,Medical Directorate Joint Force Command
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Этот документ описывает модель Роман первичного взрыва черепно-мозговой травмы. Пневматический привод шок трубка используется для предоставления в vitro мыши гиппокампа ломтик культур к одной ударной волны. Это простой и быстрый протокол генерации воспроизводимый мозговая травма ткани с высокой пропускной способностью.
Черепно-мозговая травма является ведущей причиной смерти и инвалидности в военных и гражданского населения. Доменная черепно-мозговой травмы результаты от подрыва взрывных устройств, однако, механизмы, которые лежат в основе мозга, ущерб от воздействия избыточного давления взрыва полностью не поняты и считается являются уникальными для этого типа черепно-мозговой травмы. Доклинические модели являются ключевыми инструментами, которые способствуют лучше понять взрыв индуцированной черепно-мозговой травмы. Была разработана модель Роман в vitro взрыва TBI, с использованием открытого шок трубки для имитации реальной жизни открытое поле взрыва волны моделируется Фридлендер сигнала. C57Bl/6Н мыши organotypic гиппокампа ломтик культур были подвержены одной ударной волны и развитие травмы характеризовалась до 72 ч с помощью пропидий йодидом, устоявшихся флуоресцентные маркер повреждения клеток, что только проникает клетки с под угрозой клеточных мембран. Пропидий йодидом флуоресценции был значительно выше в ломтики воздействию ударной волны, когда по сравнению с кусочками Шам протяжении протокола. Повреждения тканей мозга, воспроизводимость и пропорциональна пик избыточного давления ударной волны применяется.
Доменная черепно-мозговой травмы (ЧМТ) представляет сложный тип, черепно-мозговой травмы в результате взрыва взрывного устройства1,2. Доменная TBI стала основной проблемой здравоохранения за последние 15 лет с недавних военных конфликтов в Ираке и Афганистане2,3. В целом предполагается, что между 4,4% и 22,8% солдат, возвращающихся из Ирака и Афганистана страдают мягкой TBI, большая часть которых, связанные с взрыва, с более высокой ставкой сообщил взрыва TBI в силах США, по сравнению с силами Великобритании4 ,5.
Использование самодельных взрывных устройств был ответственны за большую часть взрыва связанные травмы, включая взрыв TBI, переживаемые военнослужащими6. Детонация взрывного заряда приводит к очень быстрому — но переходных — увеличение давления, происходящих в миллисекундах. Результате избыточного давления волны от реальной жизни свободного поля взрыва моделируется функцией Фридлендер, с подъем на пик избыточное следуют экспоненциального распада7,8. Спектр экстремальных сил и их быстрое время курс, видели в случае взрыва обычно не испытывали в не Доменная травм1,9. Избыточное давление пик, который является максимальное давление волны и продолжительность положительная волна считаются важными факторами, способствующими взрыв мозга травмы и они зависят от взрывной заряд и расстояние от детонации10, 11.
Травма, что результаты от энергетический взрыв классифицируется как четыре дискретных компонентов, отнесенных к первичной, вторичной, третичной и четвертичной взрыва травмы10,12,,1314. Каждый из этих компонентов связан с конкретными механизмами получения травмы. Первичного взрыва ущерб является результатом прямого действия волны избыточного давления на органы и ткани2,13. Результаты вторичного взрыва травмы от воздействия снаряда фрагментов, вызывая проникновения и непроникающего раны2,15. Третичный взрыва травмы возникает, когда тело жертвы смещается от земли или окружающих предметов и связан с ускорение/замедление силы1,10,13. Четвертичные взрыва травмы описывает группу гетерогенных травм, непосредственно связанных с взрыва, не охватываемых первых трех травмы механизмы описанных12,13. Это включает в себя (но не ограничивается) термической травмы, вдыхания дыма, радиации, электромагнитных волн и негативные психологические последствия13,15. Большинство TBI взрыв связанные результаты непосредственно из первых трех механизмов травмы, в то время как четвертичные механизмы взрыва травмы обычно связаны с системными травмы13. Эффекты ускорения/замедления сил (например, шейного отдела позвоночника), тупые и проникающего черепно-мозговой травмы широко изучены связи с другими видами TBI (например, дорожно-транспортных происшествий, водопад, Баллистический травмы). Однако основной ударной волны избыточного давления является уникальным для взрыва травмы, и его влияние на ткани головного мозга являются гораздо менее хорошо понимали16. Первичного взрыва травмы механизмы, связанные с избыточным давлением волны, являются первыми механических сил взаимодействовать с мозгом.
Многочисленных доклинических TBI модели были разработаны в течение последних десятилетий, которые неоценимое значение для понимания механизмов TBI взрыва травмы и патофизиологии и исследовать потенциал новых методов лечения, которые в противном случае было бы невозможно сделать исключительно в клинической установка17,18,19. Хотя ни одна доклинических модель можно воспроизвести сложности клинической взрыв мозга травмы, обычно различных доклинических моделей TBI реплицировать различные аспекты человеческого TBI. Повреждающего действия сил, связанных с взрывом взрыва могут изучаться изолированно или в сочетании в моделях TBI взрыв как in vitro и in vivo . В vitro модели имеют преимущество, позволяя жесткий контроль над экспериментальной среды (физиологические условия ткани и биомеханики травмы), который уменьшает биологической вариативности и улучшает воспроизводимости, позволяя изучение конкретные молекулярные каскады без усложняющих в животных моделей20. Нашей целью было разработать модель в пробирке , чтобы исследовать эффекты первичного взрыва на ткани головного мозга. Мы стремились разработать модель с сверхзвуковой ударной волны с представителем Фридлендер сигнала взрыва свободном поле, например, производимый самодельного взрывного устройства (СВУ).
Эксперименты, описанные в этой рукописи были сделаны в соответствии с Законом Соединенного Королевства животных (научные процедуры) 1986 года и были одобрены животных и этические обзор тело из Имперского колледжа Лондона. Уход за животными был нормам институциональная Имперского колледжа Лондона.
1. гиппокампа срез Organotypic подготовка и культура
Примечание: Этот протокол позволяет производство organotypic гиппокампа кусочки согласно метода интерфейса описан Stoppini и коллеги с незначительными изменениями21,22,23. В идеале не более трех животных следует умерщвлены и расчлененный в одной сессии, чтобы убедиться, что каждый шаг делается быстро и во избежание ущерба для качества ломтики. Используйте асептические технику во всем.
2. Подготовка гиппокампа Organotypic ломтики для протокола TBI экспериментальный взрыв
Примечание: Все шаги в этом разделе, за исключением изображений, занять место в Ламинарный шкаф культуры ткани.
3. погружение и транспорта культуры ткани пластины с ломтиками гиппокампа Organotypic
4. Подготовка шок трубки и гиппокампа Organotypic срез воздействие ударной волны
5. гиппокампа Organotypic срез травмы количественная оценка
Трубка шок, используемые в этом методе позволяет поколение избыточного давления переходных процессов, которые имитируют реальные открытое поле взрывы моделируется Фридлендер функция7,8. Сверхзвуковой ударной волны со скоростью 440 м/с (Mach 1.3) были получены (рис. 2A). Осциллограммы сообщили данные от датчика 2, радиально расположены в конце раздела ведомый шок трубки.
Используя протокол, описанных выше, organotypic культур гиппокампа фрагмент подвергается одной ударной волны (рисунок 2A) развивать значительные травмы, количественно с помощью пропидий йодидом, весьма полярные Люминесцентную краску, что только проникает клетки с под угрозой клеточных мембран24,25 (Рисунок 2Б, C).
Даже при оптимальных условиях и согласуется с другими страховой опубликованные модели21,22, существует низкий уровень фона пропидий йодидом флуоресценции, частично, обусловлено незначительный ущерб, вытекающие из присущего тканей манипуляции ( Например, средства массовой информации изменения за период культуры или удаления из инкубатора для изображений). Этот взрыв TBI протокол предполагает существенные манипуляции, которая включает погружения ломтики в среде внутри стерильные пакеты и значительная степень обработки во время протокол воздействия ударной волны (например., зажимные стерильные пакеты для держатель рамы). Однако, если тщательно выполняются все шаги, это дополнительные манипуляции не имеют влияние на основные здоровье страховой как были замечены никаких существенных различий между контрольной группе ломтиками, хранится в 6-ну плит во все времена (т.е., вставки не были погружены или обработанное) и Шам группа, которая включала фрагменты, которые были погружены внутри стерильные пакеты зажат в шок трубки (рис. 2B).
Два ударных волн, выбрали, на 50 кПа и 55 кПа пик избыточное давление, производятся значительные (p < 0,05 и p < 0,0001, соответственно) и воспроизводимые травмы, когда по сравнению с ранен Шам ломтики на все моменты времени после воздействия взрыва Протокол (рис. 2B), не причинив повреждения культуры ткани вставок или стерильные пакеты. Чтобы определить чувствительность модели к небольшие различия в пик-избыточное давление, мы решили выбрать значения, которые были разные ~ 10%. Эти результаты также показывают, что, как ожидается, травмы в результате 55 кПа выше, чем после ударной волны 50 кПа.
Данные выражаются как среднее ± Среднеквадратичная ошибка среднего значения. Значимость была оценена с помощью 2-полосная неоднократные меры дисперсионный анализ с помощью Holm-Sidak пост Специального теста. Фактор 1 была группа (элемент управления, Шам, взрыв) и фактор 2 было время после травмы (h-1, 24 h, 48 h и 72 ч), где фактор 1 неоднократные фактором. Корректировка стоимости p для нескольких сравнений было использовано. P значения менее чем 0,05 были доставлены в указывают на значительные различия между группами. Статистические тесты были выполнены с использованием графиков и статистики программного пакета.

Рисунок 1: схема шок трубки устройства с стерильных мешок держатель рамы. (A). шок трубка трубка длиной нержавеющей стали 3,8 м, из трех секций 1,22 м длиной, соединены прокладки и фланцы, с внутренним диаметром 59 мм. врезные (B) показывает двойной затвор Ассамблеи. Одна или две майларовые диафрагмы может быть зажат в Ассамблее с печатью, предоставляемый резиновые уплотнительные кольца. (C) стерильные мешок держатель рамы. Тело кадра состоит из двух металлических пластин с центру круглое отверстие (59 мм диаметром), который выравнивает с шок трубки розетки. Две тонкие (4 мм) листы силиконового эластомера установлены между двумя металлическими пластинами. Эти листы призвана обеспечить даже и не скользкая поверхность для зажима стерильные пакеты. Расстояние между мешок и выходе шок трубки составляет 7 cm. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 2: типичный shockwave и результате травмы в organotypic гиппокампа ломтик культур. (A) представитель пример ударной волны, полученные с помощью 23 мкм толстая полиэфирная пленка, 2.16 бар давление разрыва 55 кПа пик избыточного давления, 0,4 мс положительная волна, продолжительность импульса 10.1 kPa·ms. Осциллограмм были получены от датчика 2 радиально монтируется на дистальном фланец трубки шок инициативе секции. Ударной волны скорость составила 440 м/с (Mach 1.3). (B) развитие травмы пропорциональна интенсивности ударной волны. 50 кПа и 55 кПа пик избыточного давления ударной волны вызвало значительные травмы, которые разработаны на протяжении 72 ч протокол по сравнению с группой Шам. Травмы в результате воздействия волны избыточное давление 55 кПа пик был значительно выше, чем после 50 кПа 48 ч и 72 ч. Шам ломтики одинаково относились к Доменная ломтиками, но шок трубки не был уволен. Управления ломтики были сохранены в 6 хорошо пластины в инкубаторе без каких-либо манипуляций. Бары представляют собой средние значения и погрешностей стандартные ошибки (n = 7, контроль; n = 48, Шам; n = 30, взрыв 50 кПа; n = 51, взрыв 55 кПа; n = количество фрагментов, из 6 отдельных экспериментов). * p <p 0,05, *< 0,0001 по сравнению с обманом. # p < 0,05, #p < 0,01 по сравнению с Доменная 55 кПа. (C) представитель пропидий йодида флуоресценции образы organotypic фрагменты из Шам (я), (ii) взрыв 50 кПа и (iii) взрыва 55 кПа групп на 72 ч после травмы. Шам фрагмент показывает низкий уровень флюоресценции, т.е., травмы и взрыв, подвергаются фрагменты показывают высокие уровни диффузных повреждений, более выраженный характер на дольке воздействию избыточного давления пик 55 кПа (шкала бар = 500 мкм). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Авторы имеют без финансовых интересов.
Этот документ описывает модель Роман первичного взрыва черепно-мозговой травмы. Пневматический привод шок трубка используется для предоставления в vitro мыши гиппокампа ломтик культур к одной ударной волны. Это простой и быстрый протокол генерации воспроизводимый мозговая травма ткани с высокой пропускной способностью.
Поддерживается: Королевский центр обороны медицины, Бирмингем, Великобритания, Королевский британский легион центр исследований взрыва травмы, Имперский колледж Лондона, Соединенное Королевство. Совет медицинских исследований, Лондон, Соединенное Королевство (MC_PC_13064; MR/N027736/1). Газовой безопасности доверия, Лондон, Соединенное Королевство. Рита Кампос-Пирес был удостоен докторской подготовки награду от фонда пункт Ciência e Tecnologia, Лиссабон, Португалия. Кэти Харрис был удостоен докторской студенчества от Вестминстера медицинской школе исследований траст, Лондон, Соединенное Королевство.
Эта модель была разработана при поддержке центра Королевский британский легион для взрыва травмы исследований (RBLCBIS) в Имперском колледже. Мы хотели бы отметить финансовую поддержку в Королевский британский легион. Исследователей, заинтересованных в сотрудничестве или более подробно может связаться с авторами или RBLCBIS.
Мы благодарим д-р Амарджита Самра, директор по исследованиям, Королевский центр обороны медицины, Бирмингем, Соединенное Королевство, для поддержки этой работы, Скотт Армстронг, Кафедра хирургии и рак, Имперского колледжа Лондона, для помощи с предварительные эксперименты , Theofano Eftaxiopolou, Hari Arora & Luz Нгуен Нгок, Департамент биоинженерии Имперского колледжа Лондона, Уильям гордый, Департамент из физики Имперского колледжа Лондона, для консультации по шок трубка, Ракель Yustos, техник, Департамент исследований Наук о жизни, Имперского колледжа Лондона, для технической поддержки, Пол Браун MBE, руководитель мастерской и Стив Нельсон, мастерская техник, Кафедра физики, Имперского колледжа Лондона, для изготовления металлических кольца, Нил Пауэлл кафедрой физики, Имперский колледж Лондона, для иллюстрации.
| Сбалансированный солевой раствор | Гейса Sigma UK | G9779 | |
| D-глюкоза | Sigma UK | G8270 | |
| Антибиотик/антимикотик | Sigma UK | A5955 | |
| Минимальная незаменимая среда Eagle | Sigma UK | M4655 | |
| Сбалансированный раствор соли Ганкса | Sigma UK | H9269 | |
| Сыворотка для лошадей | Sigma UK | H1138 | |
| L-глютамин | Sigma UK | G7513 | |
| HEPES | VWR Prolabo, Бельгия | 441476L | |
| Гидроксид натрия | Sigma UK | S-0945 | |
| Вставки для тканевых культур | Millicell CM 30 мм малой высоты Millipore | PICM ORG 50 | |
| 6-луночные планшеты | NUNC, Дания | 140675 | |
| Пропидиум йодид | Sigma UK | P4864 | |
| Стерильные полиэтиленовые пакеты - Twirl'em стерильные пакеты для образцов | Fisherbrand | 01-002-30 | |
| Portex Avon Kwill Наполнительная трубка 5" (127 мм) | Smiths Medical Supplies | E910 | |
| Эпифлуоресцентный микроскоп | NIKON Eclipse 80i, | Великобритания||
| объектив микроскопа | Nikon Plan UW magn. 2x, NA 0.06, WC 7.5 мм | ||
| Фильтр для микроскопа | Nikon G-2B (длинночастотное излучение) | ||
| Майларовая электроизоляционная пленка, 304 мм x 200 мм x 0,023 мм | RS Components UK | 785-0782 | |
| Преобразователь давления | Dytran Instruments Inc. | 2300V1 | |
| Измельчитель тканей | Mickle Laboratory Engineering Co., Гилфорд, Суррей, Великобритания. | Измельчитель | тканей Маклвейна |
| Силиконовый эластомер | Dow Corning, США | Sylgard 184 | |
| Программное обеспечение для построения графиков и статистики | GraphPad Software, США | Prism 7.0 |