Индукция диффузной Аксональной травмы мозга у крыс на основе вращения ускорения
9 мая 2020 г.
Этот протокол подтверждает надежную, легкую в исполнении и воспроизводимую модель грызунов, диффузную аксональную травму мозга (DAI), которая вызывает широкое повреждение белого вещества без переломов черепа или ушибов.
Травматическая черепно-мозговая травма является одной из основных причин смерти и инвалидности. Диффузная аксональная черепно-мозговая травма является широко распространенным аксональным повреждением, развимым после TBI. В этом исследовании, я хотел бы представить нашу модель о индукции диффузной аксональной черепно-мозговой травмы на основе механизма вращения ускорения результате TBI.
Выберите взрослого самца крыс Спраг-Доули весом от 300 до 350 граммов. Обеспечить крыса чау и воды объявление libitum. Выполните все эксперименты между 6:00 утра и 12:00 вечера. Устройство было помещено на тяжелый, стабильный лабораторный стол.
Устройство состоит из следующих компонентов: цилиндра, железа, вращательного механизма, состоящего из цилиндрической трубки, и штырей фиксации головы. Вес крепится к веревке и поднимается на высоту 120 сантиметров. Свободно падающий вес попадает в болт, активируя механизм вращения.
Устройство вращения боковой головы крысы использовалось для быстрого поворота головы с нуля до 90 градусов. После индукции, диффузной аксональной черепно-мозговой травмы, крысу перевели в реанимацию. F - это сила, применяемая к голове животного в килограммах.
Капитал M является моментом силы, K для кинетической энергии. Маленький м - это масса падающего веса, г для гравитационного ускорения, ч для высоты в сантиметрах, а D - это расстояние между ушными булавками в сантиметрах. Для оценки неврологического дефицита и дефицита модели класса, мы использовали неврологические оценка тяжести у крыс.
Мы оцениваем мобильность, гемиплегию, задачу ходьбы пучка, неудачу в задаче ходьбы луча. Отказ от балансировки пучка задача шириной 1,5 сантиметра. Стабильность и балансировка пучка, усилие на балансе луча 1,5 сантиметра в ширину и рефлексы.
48 часов после травмы, все крысы, травмы и контрольной группы, были глубоко анестезированной и транскардиачески пронизаны 0,9% гепаринизированных солевого раствора следуют 500 миллилитров 4%формальдегида в 0,1 М фосфатный буфер солевой раствор. После перфузии, обезглавливание было произведено и мозги были немедленно удалены, а затем фиксированной в 4%формальдегида раствор в течение 48 часов. Мозг был затем заблокирован в пять миллиметров корональных секций от обонятельной лампы лицо к зрительной коры в то время как мозжечок и стволы мозга были вскрыты.
После встраивания парафина из таламуса были изготовлены корональные и сагиттаальные секции. Производить иммунохимическое окрашивание белка бета-амилоида-прекурсора. Различные группы крыс в разное время показаны на схеме.
Диффузная аксональная черепно-мозговая травма в начале эксперимента. В течение 48 часов был обследован неврологический балл тяжести. В течение 48 часов иммунохимическое окрашивание бета-АПП проводилось во всех двух группах.
Иллюстрированный неврологический дефицит 48 часов после диффузной аксональной черепно-мозговой травмы для двух групп исследования. Тест Манн-Уитни показал, что неврологический дефицит был значительно больше для 15 диффузных аксональных крыс черепно-мозговой травмы по сравнению с 15 наивными крысами в течение 48 часов после вмешательства. Представитель фотомикрографов выявления аксональных и нейрональных иммунореактивности после изолированной диффузной аксональной черепно-мозговой травмы у крыс 48 часов после травмы.
Меньшие клеточные струны обнаруживаются с бета-амилоидным белком-предшественником. В фиктивной группе он не был обнаружен. В своей работе мы разработали простую, воспроизводимую и надежную новую модель диффузной аксональной черепно-мозговой травмы на основе механизма вращения.
Такая модель позволит лучше понять патофизиологию диффузной аксональной черепно-мозговой травмы и разработать более эффективные методы лечения. Большое спасибо за ваше внимание.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлена надежная и воспроизводимая модель диффузного аксонального повреждения (ДАП) головного мозга у грызунов, которая вызывает обширное повреждение белого вещества посредством механизма ротационного ускорения. Модель направлена на более глубокое понимание патофизиологии ДАП после черепно-мозговой травмы (ЧМТ) и может способствовать разработке эффективных методов лечения.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронауки
- Черепно-мозговая травма
- Модели аксонального повреждения
Теоретические сведения
- Черепно-мозговая травма является одной из основных причин смерти и инвалидности.
- Диффузное аксональное повреждение мозга приводит к обширному поражению аксонов после ЧМТ.
- Существует потребность в надежных моделях на животных для изучения диффузного аксонального повреждения.
Цель исследования
- Валидация новой модели на грызунах для изучения диффузного аксонального повреждения (ДАП).
- Индукция повреждения головного мозга без переломов черепа или ушибов.
- Изучение механизмов возникновения неврологического дефицита.
Используемые методы
- Основная платформа включает устройство для нанесения ротационной черепно-мозговой травмы.
- В качестве биологической модели использовали взрослых самцов крыс линии Sprague-Dawley, уделяя особое внимание индукции диффузного аксонального повреждения (DAI).
- Неврологический дефицит оценивали с помощью шкалы тяжести неврологического дефицита (Neurological Severity Score) через 48 часов после травмы.
- На срезах головного мозга проводили иммуногистохимическое окрашивание на белок-предшественник бета-амилоида.
Основные результаты
- У крыс с диффузным аксональным повреждением (DAI) наблюдался значительно более выраженный неврологический дефицит по сравнению с контрольной группой.
- Иммунохимический анализ выявил повреждение аксонов, подтвержденное окрашиванием на белок-предшественник бета-амилоида.
- Данная модель демонстрирует четкое и измеримое влияние на неврологическую функцию в течение 48 часов.
Выводы
- В данном исследовании представлена простая и эффективная модель для изучения механизмов диффузного аксонального повреждения.
- Полученные данные могут способствовать более глубокому пониманию ЧМТ и разработке новых методов ее лечения.
- Результаты могут быть использованы в будущих исследованиях процессов повреждения и восстановления нейронов.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Надежные доклинические модели диффузного аксонального повреждения (ДАП) необходимы для снижения рисков при валидации мишеней нейротравмы и обеспечения трансляционной преемственности в исследованиях черепно-мозговых травм (ЧМТ). Данная модель на крысах, основанная на ротационном ускорении, представляет собой воспроизводимую платформу для количественной оценки неврологического дефицита и аксональной патологии, что повышает прогностическую достоверность на этапах раннего поиска и изучения механизмов. Способность этой модели индуцировать обширные повреждения белого вещества без сопутствующих фокальных травм делает ее стратегически важным инструментом для развития нейротерапевтических разработок.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет проверять гипотезы о нейротравмах путем изоляции механизмов диффузного аксонального повреждения.
- Обеспечивает валидацию функциональных мишеней с помощью количественно оцениваемых неврологических и гистологических конечных точек.
- Способствует снижению биологических рисков за счет исключения искажающих факторов, связанных с фокальным повреждением.
- Предоставляет платформу для изучения механизмов аксональной патологии, имеющих значение при ЧМТ.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированное нанесение повреждения для воспроизводимого доклинического скрининга.
- Позволяет получать количественные данные с помощью оценки неврологического дефицита (Neurological Severity Score) и окрашивания на белок-предшественник бета-амилоида.
- Обеспечивает готовность анализа для оценки нейропротекторных или регенеративных соединений.
- Поддерживает масштабируемость и сопоставимость результатов между различными исследованиями в области нейротравматологии.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует механизмам развития заболевания, наблюдаемым у пациентов с ЧМТ у людей.
- Обеспечивает непрерывность процесса от этапа открытия до доклинической валидации нейротерапевтических средств.
- Позволяет принимать обоснованные решения о дальнейшем продвижении проекта с учетом рисков на основе надежных, количественно определяемых конечных точек.
- Способствует разработке биомаркеров посредством иммунохимического обнаружения аксонального повреждения.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данная модель интегрируется в континуум от поиска до доклинических исследований, обеспечивая возможность проведения исследований на основе гипотез, количественного скрининга и трансляционной валидации методов лечения нейротравм.
- Фундаментальная биология: обеспечивает проверку нулевой гипотезы и снижение рисков при изучении механизмов путей повреждения аксонов.
- Скрининг: предоставляет воспроизводимые количественные неврологические и гистологические показатели для оценки соединений.
- Аналитика: позволяет проводить статистическое сравнение степени тяжести повреждений и эффектов лечения с использованием стандартизированных шкал и иммуноокрашивания.
- Трансляционные исследования: связывает доклинические результаты с клиническими данными по ЧМТ путем моделирования диффузной аксональной патологии без влияния локальных факторов.
- Корпоративное использование: предлагает валидированную масштабируемую платформу для непрерывных исследований нейротравм и разработки терапевтических методов.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при валидации мишеней при нейротравмах.
- Операционная ценность: улучшает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость доклинических исследований ЧМТ.
- Стратегическая ценность: оптимизирует принятие решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и эффективность использования капитала за счет обеспечения надежных, количественно определяемых конечных точек.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритизацию и продвижение кандидатов в нейротерапевтические препараты с учетом оценки рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт в моделировании нейротравм у грызунов и проведении неврологической оценки.
- Необходимо наличие специализированного аппарата для нанесения ротационных повреждений и инфраструктуры для гистологического анализа.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов индукции повреждений и систем оценки.
- Может потребоваться адаптация метода для различных линий грызунов или разной степени тяжести повреждений.
- Модель ориентирована на острое повреждение; исследования хронических исходов могут потребовать расширения протокола.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:45
Preparing Rats for the Experimental Procedure
1:11
Procedure of Induction Diffuse Axonal Brain Injury
1:54
Measurement of Rotational Kinematics, Biomechanical Parameters
2:32
Evaluation of Neurological Severity Score after 48 hours
3:08
Brain Collection for Histological Examination after 48 hours
4:02
Immunohistochemical Staining
4:16
Results
5:22
Conclusion
