Мышиная модель с ножевым ранением для изучения кровотечения и воспаления при черепно-мозговой травме
21 февраля 2025 г.
Упрощенные модели черепно-мозговой травмы (ЧМТ) способствовали разработке терапевтических подходов. Этот протокол описывает создание коры головного мозга мыши с ножевыми ранениями с помощью игл, что позволяет анализировать кровотечение и воспаление. Модель мыши TBI с ножевым ранением имеет преимущество, заключающееся в том, что она не требует специального оборудования.
Мы заинтересованы в разработке метода остановки кровотечения и подавления воспаления при TVI, поэтому мы разработали протокол, позволяющий легко сделать массовую модель TVI с помощью только иглы. Наша модель TVI с ножевыми ранениями выгодна тем, что смазывает кровотечение и активацию серого цвета. Наш протокол имеет три основных преимущества по сравнению с другими методами.
Никакого специального оборудования или инструментов не требуется. Это можно сделать легко и быстро, а рана настолько мала, что не влияет на поведение мыши, поэтому любой может выполнить это с высокой воспроизводимостью. Наша лаборатория сосредоточится на коммуникации нейронов, серых и глиальных клеток, а также паразитов во время восстановления черепно-мозговой травмы.
Коммуникация играет решающую роль в ремонте. Однако до конца она не изучена. Наш протокол очень полезен для анализа общения.
Для начала положите мышь под наркозом на брюшную сторону на бумажное полотенце. Подтвердите, что мышь глубоко обезболивается, с помощью теста на защемление пальца ноги. Продезинфицируйте операционное место, чередуя циклы приема бетадина и скраба с 70% этанолом три раза каждый.
Теперь захватите затылочную кожу тупыми щипцами и сделайте разрез шириной от одного до 1,5 миллиметра, чтобы обнажить затылочную кость, не повреждая череп или какой-либо другой орган. Затем аккуратно и медленно откройте разрез, чтобы увидеть границу между корой головного мозга и мозжечком через череп. Чтобы выполнить трепанацию черепа мыши, необходимо создать небольшое отверстие в правом полушарии затылочной кости с помощью иглы.
Осторожно поверните иглу, чтобы сделать точку введения для иглоукалывания колотой раны, стараясь не повредить паренхиму мозга. Для колотого ранения введите соответствующую иглу из точки введения и проколите кору головного мозга вдоль ростральной каудальной оси. Наконец, зашите разрез кожи с помощью нейлонового шва 3-0 с иглой полукруглой формы.
Рана после процедуры была подтверждена с помощью микроскопии. Экстравазация IGG достигла пика через день после травмы, за которым последовало прогрессирующее восстановление и снижение интенсивности окрашивания через три, пять и семь дней. Утечка синего красителя Эвана в паренхиму мозга произошла сразу после травмы, при этом его концентрация достигла пика через час.
Концентрация красителя постепенно снижалась через один и три дня. Пиковое накопление IBA1-положительной микроглии и GFAP-положительных астроцитов произошло через пять и три дня после травмы соответственно, при этом их присутствие уменьшилось на семь дней. Воспалительные цитокины, включая фактор некроза опухоли альфа, интерлейкин 6 и интерлейкин 1 бета, показали пик экспрессии мРНК через один день после травмы, в то время как трансформирующий фактор роста бета 1 достиг пика через три дня после травмы.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлен протокол создания модели черепно-мозговой травмы (ЧМТ) у мышей путем нанесения колотых ран для облегчения изучения кровоизлияния и воспаления. Благодаря использованию простого метода с иглой, эта модель позволяет эффективно анализировать кору головного мозга мыши, сводя к минимуму влияние на поведение. Данный подход разработан для удобства в использовании и обеспечивает высокую воспроизводимость, что делает его доступным для исследователей.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Черепно-мозговая травма
- Исследование воспаления
Теоретическая справка
- Черепно-мозговая травма (ЧМТ) приводит к серьезным клиническим проблемам, связанным с кровоизлиянием и воспалением.
- Понимание взаимодействия между нейронами, глиальными клетками и другими клетками мозга имеет решающее значение для механизмов восстановления.
- Современные модели часто требуют использования специализированных инструментов, что ограничивает их доступность для более широкого применения в исследованиях.
Цель исследования
- Разработка простой и эффективной модели колотой раны при ЧМТ.
- Анализ острой воспалительной реакции и механизмов кровотечения.
- Обеспечение более глубокого понимания нейрональных взаимодействий в процессе восстановления после ЧМТ.
Используемые методы
- Протокол предполагает использование анестезированной мыши, расположенной в вентральном положении.
- В коже головы делается небольшой разрез для обнажения затылочной кости, после чего с помощью иглы в коре головного мозга создается колотая рана.
- Метод разработан таким образом, чтобы минимизировать повреждение тканей и влияние на поведение мыши.
- Анализ после повреждения включает микроскопию для подтверждения травмы и наблюдения за молекулярными изменениями.
- Важные временные интервалы для достижения пика реакций включают первый день для экстравазации IgG и экспрессии воспалительных цитокинов, а также несколько дней для микроглиального и астроцитарного ответа.
Основные результаты
- Экстравазация IgG достигла пика через один день после повреждения, в то время как утечка красителя еванс-синего была немедленной и достигла пика через один час.
- Активация микроглии и астроцитов достигла пика на пятый и третий дни соответственно, что указывает на выраженный воспалительный ответ.
- Пик экспрессии мРНК воспалительных цитокинов наблюдался через один-три дня после повреждения, что определяет критические временные интервалы ответа на травму.
Выводы
- В данном исследовании продемонстрирован практический и доступный метод индукции и изучения ЧМТ и сопутствующего воспалительного ответа.
- Работа позволяет глубже понять механизмы взаимодействия нейронов и глии в процессе восстановления.
- Данная модель открывает многообещающие перспективы для дальнейшего изучения ЧМТ и разработки потенциальных терапевтических методов лечения.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Модель черепно-мозговой травмы (ЧМТ) у мышей, создаваемая путем нанесения колотого ранения, представляет собой воспроизводимую и масштабируемую платформу для изучения механизмов кровоизлияния и воспаления, имеющих значение для разработки препаратов при нейротравмах. Обеспечивая точное локальное повреждение без сопутствующих поведенческих эффектов, эта модель позволяет проводить валидацию мишеней на ранних этапах и снижать риски при изучении механизмов действия перспективных противовоспалительных и гемостатических терапевтических агентов. Операционная простота и количественные показатели делают данную модель ценным инструментом для сортировки портфеля препаратов и продвижения проектов по доклиническому конвейеру разработки.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать механизмы острого кровоизлияния и воспалительные пути после контролируемого повреждения головного мозга.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней, участвующих в активации глии и цитокиновом сигналинге.
- Способствует снижению механистических рисков за счет разделения первичных и вторичных ответов на повреждение.
- Обеспечивает прогностическую уверенность при продвижении кандидатов в противовоспалительные и коагуляционные препараты.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированную, воспроизводимую модель повреждения для скрининга соединений.
- Позволяет получать количественные показатели, такие как экстравазация IgG, утечка красителя и экспрессия цитокинов.
- Позволяет оценивать эффективность соединений в модулировании глиального и воспалительного ответов.
- Обеспечивает масштабируемость анализа и сопоставимость результатов между различными исследованиями.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует механизмам ЧМТ, имеющим значение для развития заболевания, включая кровоизлияние и нейровоспаление.
- Обеспечивает непрерывный переход от этапа открытия к доклинической валидации терапевтических гипотез.
- Позволяет принимать обоснованные с учетом рисков решения о дальнейшем продвижении на основе количественных данных биомаркеров.
- Поддерживает оценку трансляционных биомаркеров, таких как активация микроглии и астроцитов.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данная модель интегрируется в континуум от поиска до доклинических исследований, позволяя проводить проверку гипотез, валидацию мишеней и скрининг соединений в контексте конкретного заболевания.
- Открытия в биологии: способствует проверке гипотез о механизмах кровоизлияния и воспаления.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные результаты для оценки соединений.
- Аналитика: позволяет измерять уровень мРНК цитокинов, активацию глии и сосудистую утечку для проведения сравнительного анализа.
- Трансляционные исследования: связывает этап ранних открытий с доклинической валидацией биомаркеров в моделях ЧМТ.
- Корпоративное повторное использование: предоставляет масштабируемую и доступную платформу для многократного применения в программах по изучению нейровоспаления и нейротравмы.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность в исследованиях ЧМТ.
- Операционная ценность: обеспечивает высокую воспроизводимость, стандартизацию и минимальные требования к оборудованию.
- Стратегическая ценность: улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработок (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала в пайплайнах нейротерапевтических средств.
- Влияние на портфель: позволяет проводить приоритизацию с учетом рисков и продвигать кандидаты в противовоспалительные и гемостатические препараты.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области хирургических техник на грызунах и нейроанатомии.
- Необходимое оборудование минимально; достаточно стандартных лабораторных инструментов.
- Простота и воспроизводимость протокола способствуют стандартизации между различными исследовательскими группами.
- Метод adaptable к различным классам соединений, направленных на борьбу с кровоизлиянием или воспалением.
- Модель локального повреждения может ограничивать экстраполяцию результатов на диффузные формы ЧМТ.
