Представлен протокол для установления повторяющейся модели лёгкой черепно-мозговой травмы с закрытой головой для изучения механизмов, лежащих в основе хронического депрессивного поведения при отсутствии грубых структурных поражений мозга.
Методическая статья
Представлен протокол для установления повторяющейся модели лёгкой черепно-мозговой травмы с закрытой головой для изучения механизмов, лежащих в основе хронического депрессивного поведения при отсутствии грубых структурных поражений мозга.
Травматическое повреждение мозга (ЧМТ) может привести к стойким нейропатологическим изменениям и долгосрочным нейропсихиатрическим последствиям. Во время восстановления значительная часть пациентов развивает аффективные нарушения, включая депрессивные симптомы и жалобы, связанные со сном, даже если рутинная компьютерная томография или магнитно-резонансная томография не выявляет явных структурных аномалий. Для изучения механизмов, лежащих в основе хронических посттравматических нейропсихиатрических симптомов, необходимы экспериментальные модели, воспроизводящие эти признаки. Здесь мы представляем протокол для установления повторяющейся модели мыши с закрытой головой лёгкой травматической травмы мозга для изучения механизмов, лежащих в основе хронического депрессивного поведения при отсутствии явных грубых структурных поражений мозга, выявленных макроскопическим исследованием и взвешенным T2-взвешенным МРТ. В этом методе целый череп обнажается и подвергается повторяющимся ударам с использованием очерченных параметров снижения веса в течение пяти последовательных дней. При описанных здесь условиях процедура приводит к закрытой черепной травме без грубого перелома черепа или макроскопического фокального ушиба. После периода после травмы мыши проявляют депрессивное поведение, при этом при этом не выявляя явных очаговых структурных аномалий при обследовании или магнитно-резонансной томографии с T2 взвешенностью в условиях, использованных в данном исследовании. Этот протокол предлагает экспериментальный подход для изучения хронического депрессивного поведения после повторяющихся лёгких травм головного мозга и оценки возможных терапевтических вмешательств.
Однако, поскольку нынешняя парадигма в первую очередь оказывает линейное воздействие мыши с фиксированной головой, её следует интерпретировать как модель с закрытой головой rmTBI, оптимизированную для изучения хронических аффективных исходов, а не как прямое биомеханическое имитирование спортивного сотрясения мозга или незначительных травм на пути.» Травматическое повреждение мозга (ЧМТ) в настоящее время является одной из ведущих причин заболеваемости и смертности, связанной с травмами, возлагая значительную медицинскую и экономическую нагрузку на семьи и общество 1,2. Примечательно, что повреждение центральной нервной системы после ЧМТ не является временным; Обычно он развивается хронически и прогрессивно. Исследование ЧМТ показало, что даже через 18 лет после травмы активация микроглии сохраняется, а длительное хроническое нейровоспаление продолжает вызывать серьёзное ухудшениенервов 3. Эпидемиологические данные показывают, что до 28%–32% пациентов развивают тяжёлые аффективные расстройства в течение длительнойфазы 4 восстановления. В этой статье rmTBI относится к повторяющейся парадигме индукции лёгкой черепно-мозговой травмы, тогда как последующий хронический посттравматический этап, характеризующийся постоянными поведенческими изменениями, здесь называется хронической травматической травмой головного мозга (c-TBI). Термин c-TBI используется здесь для описания хронического состояния после травмы, характеризующегося стойкими поведенческими изменениями после rmTBI, а не для отдельной парадигмы травмы. Это использование концептуально соответствует нашей предыдущей работе, демонстрировавшей, что экспериментальная ЧМТ может развиваться как прогрессирующий хронический процесс, связанный с долгосрочными гистопатологическими и поведенческими аномалиями.
Эти хронические нейропсихиатрические последствия серьёзно снижают качество жизни пациентов и ихфункциональные результаты 5. Однако точный патогенез, лежащий в основе этих вторичных аффективных расстройств, остаётся недостижимым, а возможности клинического лечения крайне ограничены. Поэтому исследование механизмов депрессивного поведения, вызванного c-TBI, и выявление точных терапевтических целей имеют острую клиническую необходимость и значительное практическое значение.
Для прояснения патологических механизмов ЧМТ исследователи разработали различные модели на животных, среди которых модель контролируемого кортикального воздействия (CCI) в настоящее время является одной из самых широкоиспользуемых 6,7. CCI позволяет точно контролировать параметры удара для создания высоковоспроизводимых фокальных поражений. Однако как модели ККИ, так и традиционные гидроударные травмы (ФПИ) обычно требуют краниотомии. Эти подходы особенно полезны для изучения фокальных ушибов, потери тканей и тяжёлых нейровоспалительных реакций, связанных с поражениями, но они, как правило, имитируют тяжёлый открытый ЧМТ, который значительно отличается от наиболее распространённых клинических проявлений лёгких травм закрытой головы, таких как спортивные сотрясения 8,9. Ключевым является то, что некроз мозговых тканей, рубцовость глии и поздняя стадия кавитации, вызванные краниотомией и ударом, имеют два основных ограничения. Во-первых, серьёзные структурные дефициты часто вызывают моторную дисфункцию, что напрямую затрудняет точную оценку поведенческих исходов. Во-вторых, физическая потеря ткани разрывает дальний нейронный проекцион. Как показано в предыдущих исследованиях с использованием модели ЧМТ, индуцированной CCI, у мышей наблюдались значительные фокальные ушибымозга 4. Это структурное нарушение серьёзно затрудняет применение современных нейроанатомических методов, таких как отслеживание вирусов, что делает практически невозможным исследование психиатрических симптомов и связанных с ними нейронных цепей. Соответственно, хотя эти модели остаются ценными для исследований тяжелой или фокальной ЧМТ, они могут быть менее подходящими, если целью является изучение хронических аффективных аномалий после повторяющихся лёгких закрытых травм головы, особенно когда сохранение структурной целостности важно для поведенческих и контурных анализов.
Чтобы преодолеть ограничения вышеупомянутых моделей тяжелой открытой черепной мозговой травмы, в этом исследовании рассматривается протокол установления повторяющейся модели лёгкой черепно-мозговой травмы (rmTBI) мыши с использованием метода снижения веса на обнажённом, целом черепе без краниотомии. Этот протокол использует точно определённые параметры удара: высота падения 25 см и вес 20 г. Место удара было направлено на 2 мм левее сагиттального шва и на 2 мм позади коронального шва, используя изогнутый металлический кончик ударного шва диаметром 4 мм для обеспечения точности и равномерности ударной силы. Кроме того, специфическая частота повторяющихся воздействий в течение пяти последовательных дней обеспечивает стабильность хронических патологических изменений. Комплексные обследования, включающие МРТ, гистопатологию и поведенческие анализы, показывают, что эта мышиная модель демонстрирует значительные депрессивные проявления поведения, сохраняя при этом грубую структурную целостность мозга без явных фокальных ушибаний или моторных нарушений. Этот фенотипический профиль отражает отдельные поведенческие особенности повторяющихся лёгких травм головы, включая нейропсихиатрические изменения, несмотря на отсутствие явных структурных аномалий при рутиннойнейровизуализации 10,11,12,13. Однако, поскольку нынешняя парадигма в первую очередь обеспечивает линейное воздействие на мышь с фиксированной головой, её следует интерпретировать как модель rmTBI с закрытой головой, оптимизированную для изучения хронических аффективных исходов, а не как прямое биомеханическое подражание спортивной сотрясению мозга или незначительной травмы на пути.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все процедуры на животных были одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных Института искусственного интеллекта, Всесторонний национальный научный центр Хэфэй (Одобрение No IAI2024071004). Все процедуры проводились в соответствии с институциональными и национальными рекомендациями по уходу и использованию лабораторных животных. Схематическая схема экспериментального протокола показана на рисунке 1. Аналогичное оборудование от других производителей может использоваться при условии сохранения критических характеристик производительности, таких как вес удара 20 г, высота перепада 25 см, диаметр наконечника ударного устройства 4 мм, надёжная подача изофлурана и настройки МРТ, сопоставимые с используемыми здесь. Реагенты и используемое оборудование перечислены в Таблице материалов.
1. Приготовление животных
2. Подготовка к операции и анестезии
3. Установление модели повторяющейся лёгкой черепно-мозговой травмы
4. Получение магнитно-резонансных изображений
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом исследовании МРТ проводилось на седьмой день после последней травмы. Мышей сканировали под анестезией изофлураном и не приносили в жертву перед проведением визуализации. Сбор тканей проводился после визуализации согласно экспериментальному графику.
5. Оценка общей нейропатологии
6. Контролировать вес тела
7. Проведите тест с лучевой ходьбой
8. Проведение теста подвески хвоста
9. Проведение теста на принудительное плавание
10. Проведение теста на открытом поле
11. Выполнение лабиринта Барнса
12. Анализ данных
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Визуализация и нейропатологическая оценка мышей с c-TBI
Для оценки общего состояния здоровья и базальной моторной функции животных были измерены вес тела и результаты ходьбы по балке согласно хронологии, показанной на рисунке 1. Продольные различия групп анализировались с использованием линейной модели смешанных эффектов с животными как случайным эффектом. До моделирования не было статистических различий в массе т...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этом исследовании подробно описан стандартизированный экспериментальный протокол установления модели мышей с повторяющейся лёгкой травмой головного мозга (rmTBI) с использованием метода многократного снижения веса при свободном падении. Зафиксировав мышь, обнажённую черепом, в стереотаксическом аппарате и применяя повторные удары по определённым координатам с помощью 20-гового груза, сброшенного с высоты 25 см в течение пяти последовательных дней, был вызван поведенческий фенотип, хара...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Конфликтов интересов не было объявлено.
Эта работа финансируется Национальным фондом естественных наук Китая (No 82202438), ключевым исследовательским проектом по естественным наукам провинции Аньхой (No 2025AHGXZK30114), Клиническим и трансляционным исследовательским проектом провинции Аньхой (No 202427b10020130), Экспериментальной и клинической кооперативной исследовательской программой Аньхойского медицинского университета (No 2022xkjT032) и Программой послевузовских инноваций и практики Медицинского университета Аньхой (No YJS20230179). Авторы благодарят всех участников исследования и отмечают основную управленческую группу за организацию баз данных.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 5-0 неабсорбируемый полипропиленовый монофиламентный шов | Jinhuan Medical | I303 | закрытие ран |
| Аппарат наркоза | RWD Life Science | R550 | создание моделей животных |
| ПО для отслеживания поведения ANY-maze | Stoelting | Версия 7 | ПО для поведения |
| Лабиринт Барнса | Shanghai Xinruan Information Technology | XR-XB108 | ПО для поведения |
| Biorender | BioRender | https://biorender.com | ПО для научных исследований |
| Бупренорфин | Sigma-Aldrich | Y0001108 | постоперационная анальгезия |
| Электрическая бритва | AUX | AUX-C5-1 | удаление волос до операции |
| Тест вынужденного плавания | Shanghai Xinruan Information Technology | XR-XQX201 | ПО для поведения |
| GraphPad Prism 9.5 | La Jolla | 9.5 | статистическое ПО |
| Изофлуран | RWD Life Science | R510-22-10 | создание моделей животных |
| Мыши | Charles river | C57/6N | экспериментальное животное |
| Тест открытого поля | Shanghai Xinruan Information Technology | XR-XZ301 | ПО для поведения |
| Офтальмическая мазь | BEIJING TWINLUCK PHARMACEUTICAL | H11021342 | предотвращение высыхания роговицы во время наркоза |
| Параформальдегид (ПФА), 4% | Biosharp | BL539A | перфузия и фиксация тканей |
| Фосфатно-буферный раствор (ПБР) | Biosharp | BL1425A | перфузия и мойка тканей |
| Раствор повидон-йода, 10% | Beyotime | 27883-25g | дезинфекция кожи перед операцией |
| Преклиническая система магнитно-резонансной томографии | United Imaging Life Science Instrument | uMR9.4T | ПО для томографии |
| Лезвие скальпеля № 11 | Jinhuan Medical | K3-11 | разрез кожи во время операции |
| Ручка скальпеля | Jinhuan Medical | K6-10 | используется с лезвием скальпеля № 11 |
| Стереотаксический инструмент | RWD Life Science | 68025 | создание моделей животных |
| Стерильная марля | HYNAUT | BK05 | контроль кровотечения и очистка при операции |
| Тест подвешивания за хвост | Shanghai Xinruan Information Technology | XR-XQX201 | ПО для поведения |
| Ударный аппарат с подвешенным весом | RWD Life Science | 68093 | создание моделей животных |
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение