Модель Murine контролируемого кортикического воздействия для индукции травматического повреждения головного мозга
16 августа 2019 г.
Здесь мы описываем протокол для индукции мурин черепно-мозговой травмы с помощью открытой головой контролируемого коркового удара.
Контролируемое корковое воздействие легко стандартизировать по предметам и экспериментам и позволяет использовать весь спектр черепно-мозговой травмы в точно определенных областях мозга. Демонстрация этой процедуры Мекка Ислам, научный специалист в моей лаборатории. Этот метод остается наиболее последовательной и воспроизводимой формой индуцирующей черепно-мозговой травмы у грызунов.
Перед началом процедуры прикрепите ударное устройство к стереотаксисной операционной раме. Se приводное устройство с желаемыми биомеханическими параметрами для соответствующей экспериментальной скорости и хорошо времени. Дон новое средства индивидуальной защиты и стерильные перчатки и подтвердить отсутствие реакции на щипать ногой в анестезированной экспериментальной мыши.
Используйте клиперы для бритья меха для хирургического участка и нанесите мазь на глаза животного. Затем поместите мышь в операционную и подготовьте бритую кожу с тремя последовательными йода на основе и алкоголя хирургических скрабов. Чтобы вызвать контролируемую корковую черепно-мозговую травму, сначала используйте скальпель, чтобы сделать один сантиметровый разрез вдоль средней линии кожи головы, чтобы разоблачить череп.
Убирают кожу головы из оперативного участка и идентифицируют сагиттаальные и корональные швы на облеженном черепе. Для выполнения черепно-мозговой операции оснастите микродрилл пятимиллиметровым трефиновым сверлом, чтобы активировать сверло на максимальной скорости и применить бит перпендикулярно черепу два миллиметра слева от сагитталового шва и два миллиметра рострального к корональному шву с нежным ровным давлением. Небольшое дать будет ощущаться, когда дрель проникает в череп.
Используйте типсы и небольшой калибровочный подкожный иглы, чтобы удалить костной лоскут, полностью подвергая основной dura mater и повернуть ударник отзыв в оперативном поле. Закрепним двусторонние височные кости между миниатюрными ушными прутьями стереотаксисной рамы и заблокировой резцы внутри зажима резцатора, чтобы создать стабильный трехоанточный удержания на голове мыши. Опустите кончик, пока он не в контакте с открытой dura матер.
Контактный датчик прибора сделает звуковой сигнал, чтобы предупредить, что контакт был сделан. Оттягивание ударного наконечника от нулевой точки и снижение позиции ударного удара на стереотаксисной раме, чтобы установить желаемую глубину удара. Затем активен ударник на приводное устройство перед поворотом устройства обратно из поля, чтобы животное было удалено из кадра.
Сразу же после травмы, применить прямое давление от стерильного хлопка наконечником аппликатора к черепу и травмированной корковой поверхности для контроля любого кровотечения и использовать свежий аппликатор, чтобы высушить череп. Закройте кожу головы над краниэктомией в соответствии со стандартными методами и ввежев послеоперационную анальгезию. Затем поместите животное в боковое положение восстановления детубита в чистую предварительно разогретую клетку с мониторингом до полной лежачих и измерять вес тела каждые три дня в течение эксперимента.
Доставка травмы, как было продемонстрировано, приводит к субдуральной внутрипаренхимальной и субарахноидальной кровоизлияния. Гистологическая оценка черепно-мозговой травмы отделов тканей головного мозга после тяжелой травмы показывает значительную ипсилатератрическую потерю корки и гиппокампа, а также контралатеральный отек и искажение. MR изображения тяжело поврежденных мозгов также демонстрирует прогрессирующую потерю тканей и замену спинномозговой жидкости.
Контролируемое корковое воздействие вызывает надежную и последовательную травму, которая способна производить широкий спектр клинически применимых травм головного мозга. Наш метод контролируемого коркового воздействия генерирует муриновую модель тяжелой черепно-мозговой травмы для поведенческого и визуализационного анализа и производит ткани для молекулярного и клеточного анализа.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлен протокол индуцирования черепно-мозговой травмы (ЧМТ) у мышей с использованием модели контролируемого кортикального импакта. Исследование сосредоточено на надежности и воспроизводимости этого метода, что позволяет исследователям изучать различные физиологические ответы и процессы восстановления после ЧМТ. Ключевые аспекты включают потерю тканей, кровоизлияние и возможные результаты визуализации для оценки повреждений головного мозга.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Черепно-мозговая травма
- Экспериментальные модели
Теоретическая база
- Метод контролируемого кортикального удара стандартизирует моделирование ЧМТ в различных экспериментах.
- Данная модель позволяет исследователям изучать механизмы повреждения в определенной области мозга.
- Этот метод признан воспроизводимым способом индуцирования ЧМТ у грызунов.
- Гистологический анализ и методы визуализации позволяют получить данные о реакциях тканей головного мозга.
Цель исследования
- Разработка надежного метода индуцирования ЧМТ у мышей.
- Обеспечение возможности проведения поведенческого анализа и визуализации после травмы.
- Обеспечение возможности проведения молекулярных и клеточных исследований тканей головного мозга после ЧМТ.
Используемые методы
- В исследовании используется метод контролируемого кортикального удара.
- Для имитации ЧМТ используются мышиные модели, начиная с этапов анестезии и хирургической подготовки.
- Специфические параметры обрезки обеспечивают точное нанесение удара по твердой мозговой оболочке.
- Описаны протоколы послеоперационного ухода и мониторинга для оценки восстановления.
Основные результаты
- Наведенная травма приводит к значительным изменениям тканей мозга, таким как потеря коры и гиппокампа.
- МРТ-визуализация выявляет прогрессирующую потерю тканей после тяжелой травмы головного мозга.
- Контролируемое ударное воздействие на кору стабильно вызывает различную степень повреждения мозга, имеющую клинически значимые последствия.
- Данный метод предоставляет данные для поведенческих оценок и молекулярного анализа.
Выводы
- Данное исследование демонстрирует эффективную модель изучения ЧМТ у мышей, что способствует пониманию механизмов повреждения.
- Метод контролируемого кортикального импакта помогает в изучении процессов восстановления и потенциальных терапевтических вмешательств.
- Полученные данные могут быть использованы в будущих исследованиях травм головного мозга и нейропластичности.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Модель контролируемого кортикального воздействия (CCI) представляет собой стандартизированный и воспроизводимый метод индуцирования черепно-мозговой травмы у мышей, что позволяет проводить последовательную доклиническую оценку механизмов повреждения и терапевтического ответа. Данный подход способствует валидации мишеней и снижению механистических рисков при поиске нейротерапевтических средств за счет создания количественно определяемой и клинически значимой патологии, оцениваемой по поведенческим, гистологическим и визуализационным показателям. Надежность этого метода повышает прогностическую достоверность программ ранних стадий, направленных на изучение патофизиологии ЧМТ.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Раннее открытие и валидация мишеней
- Научная ценность: позволяет проверять терапевтические гипотезы посредством стандартизированного индуцирования потери тканей коры и гиппокампа, отека и кровоизлияния.
- Практическая ценность: обеспечивает воспроизводимые паттерны ипсилатерального повреждения головного мозга, что позволяет надежно оценивать взаимодействие с мишенью и модуляцию путей.
- Прогностическая ценность: облегчает доклинический отбор за счет моделирования тяжелой ЧМТ с измеряемыми результатами, имеющими значение для нейропротекторных и нейрореставрационных стратегий.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Позволяет получать количественные показатели потери тканей и отека, которые служат фармакодинамическими критериями при скрининге соединений.
- Практическая ценность: Стандартизированные параметры воздействия обеспечивают воспроизводимое индуцирование повреждений в различных лабораториях, что способствует переносу метода анализа и сопоставимости результатов между разными центрами.
- Готовность анализа: Такие выходные данные, как определение замещения тканей с помощью МРТ-визуализации и гистологическая оценка, позволяют создавать высокопроизводительные количественные платформы для скрининга.
Трансляционные и доклинические исследования
- Трансляционная значимость: индуцирует паттерны субдурального, интрапаренхиматозного и субарахноидального кровоизлияний, наблюдаемых при ЧМТ у людей, что повышает достоверность модели заболевания.
- Снижение механистических рисков: позволяет оценивать молекулярные и клеточные пути, развивающиеся вторично по отношению к первичному воздействию, что помогает при выборе мишеней и разработке стратегии определения биомаркеров.
- Преклиническая преемственность: обеспечивает получение тканей для лонгитюдного молекулярного анализа и поведенческой оценки, позволяя коррелировать функциональные исходы с патологией.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Модель CCI вписывается в континуум разработки препаратов — от валидации мишени и идентификации ведущего соединения до доклинических испытаний эффективности, что особенно важно для терапии заболеваний ЦНС, где стабильность повреждения имеет критическое значение для изучения зависимости «доза-эффект» и механизмов действия.
- Фундаментальная биология: позволяет проводить проверку гипотез о нейровоспалительных, эксайтотоксических и апоптотических путях после стандартизированного удара по коре головного мозга.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные результаты (например, объем потери ткани, площадь кровоизлияния), подходящие для определения величины эффекта соединений.
- Аналитика: генерирует мультимодальные данные — поведенческие, гистологические и визуализационные, — которые служат основой для комплексного анализа и принятия междисциплинарных решений.
- Трансляционные исследования: отражает основные клинические патологии ЧМТ, что способствует согласованию биомаркеров и подтверждению патофизиологической релевантности в доклинических исследованиях.
- Повторное использование в организации: создает платформенную возможность для многократного применения в различных проектах, направленных на изучение механизмов ЧМТ или нейропротекции.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает биологическую вариабельность при моделировании ЧМТ, повышая достоверность валидации мишеней и выяснения механизмов.
- Операционная ценность: Стандартизированные хирургические процедуры и методы нанесения удара улучшают воспроизводимость результатов разными операторами и в разных центрах.
- Стратегическая ценность: Позволяет принимать решения о продолжении или прекращении разработки на более ранних этапах за счет получения надежных сигналов эффективности в релевантных моделях заболевания.
- Влияние на портфель: Обеспечивает инвестиции в нейротерапевтические программы с учетом рисков благодаря последовательному и транслируемому моделированию повреждений.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области нейрохирургии грызунов, работы со стереотаксической установкой и соблюдения правил асептики для обеспечения точности краниэктомии и сохранения целостности твердой мозговой оболочки.
- Метод зависит от наличия устройства для нанесения контролируемого кортикального удара с калиброванным управлением скоростью, глубиной и временем воздействия для стандартизации повреждения.
- Необходимы стандартизированные протоколы послеоперационного ухода и мониторинга для минимизации вариабельности, вызванной сопутствующими факторами в процессе восстановления.
- Адаптация метода для разных моделей требует валидации параметров удара для поддержания эквивалентной степени тяжести повреждения у разных линий или возрастов животных.
- Практические ограничения включают техническую зависимость от навыков хирурга при удалении костного лоскута и позиционировании наконечника импактора.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:04
Title
0:42
Pre-Surgical Preparation
1:24
Controlled Cortical Traumatic Brain Injury (TBI) Induction
3:02
Surgical Site Closure and Post-Operative Care
3:39
Results: Representative Gross, Histologic, and MRI Evaluation of Mouse Brain Tissue After Severe TBI
4:16
Conclusion
