Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Крысиная модель закрытой черепно-мозговой травмы легкой степени тяжести и ее валидация

Published: September 22, 2023 doi: 10.3791/65849
* These authors contributed equally

Summary

В данной работе мы представляем модель крысы с закрытой черепно-мозговой травмой (мЧМТ) и ее валидацию, демонстрирующую значительное сходство с ЧМТ человека в отношении поведенческих проявлений на острой и подострой стадиях.

Abstract

Животные модели имеют решающее значение для углубления нашего понимания легкой черепно-мозговой травмы (ЧМТ) и руководства клиническими исследованиями. Для получения значимых выводов необходимо разработать стабильную и воспроизводимую модель животного. В этом исследовании мы сообщаем подробное описание модели мЧМТ с закрытой головкой и репрезентативный метод валидации с использованием крыс Спрэга-Доули для проверки эффекта моделирования. Модель предполагает сброс массы массой 550 г с высоты 100 см прямо на голову крысы на разрушаемой поверхности с последующим поворотом на 180 градусов. Чтобы оценить травму, крысы прошли серию нейроповеденческих оценок через 10 минут после травмы, включая время потери сознания, время первого поиска, способность к бегству и тест на способность балансировать на бревне. Во время острой и подострой стадий после травмы были проведены поведенческие тесты для оценки способности к координации движений (задание Beam), тревожности (тест Open Field), а также способностей к обучению и памяти (тест Morris Water Maze). Модель ЧМТ с закрытой головкой обеспечивала последовательную реакцию на травму с минимальной смертностью и воспроизводила реальные жизненные ситуации. Метод валидации эффективно верифицировал разработку модели и обеспечил стабильность и непротиворечивость модели.

Introduction

Легкая черепно-мозговая травма (ЧМТ), или сотрясение мозга, является наиболее распространенным типом травмы и может приводить к различным кратковременным и хроническимсимптомам1. Эти симптомы могут включать головокружение, головные боли, депрессию и ангедонию, среди прочего, что приводит к значительным страданиям людей, страдающих ЧМТ2. Поскольку большинство ЧМТ вызваны травмой тупым предметом3, становится обязательным разработать модели животных, которые точно имитируют такие травмы. Эти модели необходимы для лучшего понимания травмы и лежащих в ее основе механизмов, предлагая контролируемую среду с меньшей вариабельностью и гетерогенностью по сравнению с исследованиями на людях.

Для черепно-мозговой травмы (ЧМТ) было разработано множество хорошо зарекомендовавших себя моделей грызунов, включая перкуссионное повреждение (FPI)4, контролируемое корковое воздействие (CCI)5, травму падением веса6, взрывную черепно-мозговую травму7 и другие. Однако эти модели в первую очередь ориентированы на воспроизведение сценариев ЧМТ средней и тяжелой степени. В отличие от этого, экспериментальные модели, специально разработанные для моделирования ЧМТ, привлекли относительно меньше внимания и остаются малоизученными8. Таким образом, существует острая необходимость в создании стабильной и воспроизводимой модели животных, которая точно представляет мЧМТ. Такая модель значительно расширила бы наше понимание нейробиологических и поведенческих последствий, связанных с ЧМТ.

Невозможно отличить функциональный дефицит у крыс с ЧМТ по сравнению с нормальными крысами при случайном наблюдении после того, как действие анестезии прошло. Поэтому необходимо проводить специфические тесты. У людей для оценки пациентов используется широкий спектр клинических оценок 9,10,11. Аналогичным образом, создание успешной модели на крысах также требует использования инструментов быстрой оценки для определения ее валидности.

В этом исследовании мы представляем модель крысы с закрытой головой с мЧМТ, позволяющую исследовать мЧМТ способом, максимально приближенным к человеческому состоянию. Подробное описание модели и процедуры ее валидации дает всестороннее представление об экспериментальном подходе, используемом при изучении ЧМТ.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Эксперименты на животных были одобрены Комитетом по уходу за животными и их использованию при Центрально-Южном университете. Все исследования проводились в соответствии с принципами благополучия и этики лабораторных животных.

1. Кормление и обезболивание животных

  1. Групповое содержание 280-320 г крыс-самцов Спрэг-Доули и содержание их в цикле 12 ч/12 ч свет/темнота с доступом к пище и воде вволю. Исследование проводят после того, как крысы акклиматизируются в течение 6 дней.
  2. Обезболивайте крысу 3% изофлураном при потоке воздуха 0,6 л/мин в индукционной коробке до тех пор, пока она не перестанет реагировать на пощипывание лапы или хвоста. Поддерживайте скорость потока в течение 30 с.
    Примечание: Обезболивающие препараты не использовались, так как они могли повлиять на реакцию крысы в нейроповеденческих оценках.

2. Предоперационная подготовка

  1. Поместите губку с твердостью 35D (вес губки 35 кг/м3), одинаковой длины и ширины, но толщиной 12 см, в акриловую коробку (15 см x 22 см x 43 см) без верхней крышки.
  2. Обрежьте оловянную фольгу (толщиной 20 мкм) и прикрепите ее к акриловой коробке с помощью клейкой ленты, чтобы сформировать разрушаемую поверхность, способную выдержать вес крысы. Кроме того, отметьте линию разреза размером примерно 10 см, чтобы она была обозначенным местом для размещения головы крысы.
  3. С помощью железной подставки прочно закрепите трубку из ПВХ на месте. Приготовьте перфорированную гирю, весом 550 грамм с диаметром 18 миллиметров. Прикрепите груз к леске на высоте 1 метра внутри трубки из поливинилхлорида или ПВХ. и отрегулируйте положение направляющей трубки на 3 сантиметра выше фольги.
  4. Подготовьте шлем и подушку. Сделайте шлем, используя диск из нержавеющей стали диаметром 10 мм и толщиной 3 мм. Подготовьте клиновидную губчатую подушку, чтобы положить ее под голову крысы, следя за тем, чтобы она была перпендикулярна направлению силы тяжести.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Принципиальная схема ударного аппарата представлена на рисунке 1. Шлем служит для определения места удара и улучшения распределения внешней силы. Подушка используется для обеспечения равномерного и стабильного повреждения.

3. Индукция ЧМТ

  1. Быстро положите крысу под наркозом на грудь на оловянную фольгу.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для индукции ЧМТ требуются два оператора - один для подготовки, а другой для верификации.
  2. Подготовка: Подложите подушку под крысу, убедившись, что ее голова параллельна фольгированной бумаге. Совместите шлем с ушами крысы и закрепите его на месте.
  3. Проверка: Убедитесь, что труба из ПВХ расположена прямо над шлемом. После того, как оба оператора подтвердят правильность настройки, переходите к следующему шагу.
  4. Индукция вращения головы: отпустите груз, позволив ему упасть и ударить по голове крысы, вызвав падение на губку и поворот на 180°.
  5. Положите крысу на спину в чистую клетку.

4. Фиктивная индукция

  1. Относитесь к крысе так же, как и к предыдущему описанию индукции ЧМТ, но не подвергайте ее удару головой.

5. Процедура валидации: Острая нейроповеденческая оценка

ПРИМЕЧАНИЕ: Следующие оценки были изменены на основе шкалы неврологической тяжести9 и протокола Flierl et al.10. Все эти оценки проводили через 10 минут после того, как у крысы восстановился рефлекс выпрямления.

  1. Время потери сознания: Запишите продолжительность с момента, когда крыса находится под наркозом, до момента, когда у нее восстанавливается рефлекс выпрямления.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рефлекс выпрямления - это процесс, при котором крыса переворачивается, когда ее кладут на спину. Потеря рефлекса выпрямления должна рассматриваться как гуманная конечная точка, и животное должно быть усыплено в соответствии с рекомендациями учреждения.
  2. Время первого поискового поведения: Запишите время с момента, когда крыса находится под наркозом, до момента, когда она впервые демонстрирует поисковое поведение.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Поисковое поведение является признаком интереса к окружающей среде, физиологической реакцией.
  3. Возможность побега
    1. Поместите крысу в середину круглого аппарата (диаметром 0,5 м и высотой 0,3 м) с выходом (длиной 12,5 см и шириной 9 см).
    2. Запишите время, необходимое крысе, чтобы выйти из круга.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Если крыса не выходит из круга в течение 180 с, запишите время как 180 с.
  4. Испытание на способность к балансировке балки
    1. Поместите крысу на балку шириной 3 см, 2 см и 1,5 см на 1 минуту соответственно.
    2. Если крыса сохраняет равновесие с устойчивым положением на бревне, оценка равна 0.
    3. Если крыса ухватилась за боковую сторону балки, поставьте оценку 1. Если крыса обнимает бревно и одна конечность падает с него, оценивайте это как 2.
    4. Если крыса обнимает балку, и две конечности падают с нее или вращаются на ней (>60 с), оценивайте ее как 3.
    5. Если крыса пытается балансировать на бревне, но падает (> 40 с), оценивайте это как 4.
    6. Если крыса пытается балансировать на бревне, но падает (>20 с), оценивайте это как 5.
    7. Если крыса не пытается удержать равновесие или повиснуть на бревне и падает в течение 20 с, оценивайте ее в 6 баллов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Испытание баланса балки не требует предварительного испытания.

6. Процедура валидации: Оценка нейроповедения

Примечание: До проведения поведенческих экспериментов крыс обрабатывали в течение 2 минут ежедневно в течение 3 дней подряд, чтобы свести к минимуму стресс и нарушение новизны. Все поведенческие эксперименты проводились путем помещения животных в тестовую среду за 60 минут до начала эксперимента.

  1. Координация движений (задание «Луч»)
    1. Экспериментальная установка
      1. Поместите крыс на один конец бревна (длиной 1,5 м и высотой 75 см над полом). Поместите на другой конец ящик для побега (домашнюю клетку с наклонной подстилкой).
      2. Расположите пенопластовую прокладку под балкой, чтобы снизить потенциальный риск травмирования крыс в случае падений во время испытания.
      3. Включите видеокамеру.
      4. Запланируйте дни тестирования в определенные моменты времени после травмы или после симуляции лечения (например, день 1, день 3 и день 7).
    2. Тренировочный этап (2 дня)
      1. Обучите крыс пересекать балку шириной 4 см 3 раза подряд, а затем два раза на балке шириной 2 см.
      2. Во время дрессировки осторожно направляйте крыс через балку до тех пор, пока они не смогут легко пересечь ее без помех.
    3. Эксперимент с балансиром
      1. Поместите крыс на балку шириной 2 см в течение 5 последовательных попыток.
      2. Записывайте начало и конец каждого испытания, когда нос крысы пересекает линию старта и финиша соответственно.
      3. Верните крыс в клетки по окончании эксперимента.
    4. Базовое тестирование
      1. Проведите эксперимент на бревне перед травмой или лечением.
      2. Рассчитайте средние значения из этих 5 последовательных испытаний, чтобы установить исходный уровень для каждой крысы.
    5. Анализ данных
      1. Проанализируйте время, необходимое для пересечения луча, и общее количество скольжений задней лапы с помощью видеоанализа, проведенного исследователями, не обращающими внимания на условия эксперимента.
  2. Тревожность (тест в открытом поле)
    1. Экспериментальная установка
      1. Подготовьте арену для открытого поля, убедившись, что она чистая и без каких-либо предыдущих запахов. Разделите арену на три зоны: центральную внутреннюю зону (33 см х 33 см), среднюю зону (66 см х 66 см) и внешнюю зону.
    2. Этап тестирования
      1. Поместите крысу в центр арены открытого поля и запустите таймер. Дайте крысе свободно исследовать арену в течение 5 минут. Через 5 мин осторожно и аккуратно верните крысу в домашнюю клетку.
    3. Сбор данных
      1. Измерьте общее расстояние, пройденное крысой за 5-минутный период исследования. Определите время, которое крыса проводит в центральной внутренней, средней и внешней зонах.
    4. Анализ данных
      1. Используйте общее пройденное расстояние в качестве меры общего исследовательского поведения и двигательных способностей. Рассчитайте время, проведенное в центральной внутренней зоне, как показатель тревожных реакций.
  3. Способность к обучению и памяти (тест водного лабиринта Морриса)
    1. Убедитесь, что устройство водного лабиринта находится в надлежащем состоянии. Покрасьте воду в черный цвет и расставьте кии по четырем сторонам света. Расположите платформу на 2,5 см ниже поверхности воды.
    2. Настройте систему мониторинга для записи и наблюдения за поведением крыс.
    3. Трейл-день
      1. Быстро поместите крысу в водный лабиринт. Если крыса не доберется до платформы в течение 2 минут, осторожно направьте ее деревянной палкой.
      2. Дайте крысе ознакомиться с окружением лабиринта, стоя на платформе в течение 20 секунд, затем уберите ее. Как только крыса окажется на платформе, дайте ей постоять 20 секунд, затем удалите ее.
    4. Ежедневное повторение
      1. Повторите процедуру тренировочного дня, помещая крысу в воду из разных квадрантов. Повторите шаг 6.3.3. Продолжайте тренировку в течение 5 дней подряд.
    5. Тестовый день с помощью зонда: На6-й день снимите платформу и поместите крысу в тот же квадрант на 2 минуты.
    6. Наблюдение и запись: Используйте систему мониторинга для наблюдения за поведением крысы в дни испытаний и зондовых испытаний.
    7. Очистка: После извлечения крысы из водного лабиринта используйте полотенце, чтобы тщательно высушить ее.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Аппарат, использованный в этой работе, представлял собой модифицированную версию модели Кейна и педиатрической модели11,12 Ришель Михасюк. В этом исследовании крысы SD были распределены в группы с симуляцией и ЧМТ. Чтобы продемонстрировать воспроизводимость этой модели, мы провели три независимых повторения этой модели вместе с острой нейроповеденческой оценкой, в каждом эксперименте участвовало 8-12 крыс. В этом исследовании мы использовали более 30 крыс с мЧМТ, при этом у 2 крыс наблюдался смертельный исход из-за анестезии. Тем не менее, ни одна крыса не погибла от черепно-мозговой травмы во время эксперимента. Результаты этих экспериментов представлены на рисунке 2. Кроме того, нейроповеденческие оценки проводились в острой и подострой стадиях (рис. 3, рис. 4 и рис. 5).

Результаты оценки острого нейроповеденческого состояния

Все эти оценки проводились после анестезии/воздействия через 0 мин (время потери сознания и время первого поиска) или 10 мин (выход из круга и равновесие луча) соответственно.

Как показано на рисунке 2А, крысы с ЧМТ потратили значительно больше времени на восстановление после потери сознания, что согласуется с результатами, полученными в предыдущих исследованиях12,13. Поисковое поведение у крыс, считающихся нормальной физиологической активностью, показало статистически значимое увеличение восстановительного периода в группе мЧМТ (рис. 2Б). Это открытие говорит о том, что крысам с мЧМТ потребовалось больше времени, чтобы восстановить свои способности к передвижению, обонянию, тактильному зондированию и сканированию окружающей среды.

Тест по кругу заменил первоначальные сенсорные тесты в шкале неврологической тяжести, которые ранее основывались на субъективных наблюдениях экзаменаторов, таких как тесты на размещение и проприоцептивные тесты. Крысы с мЧМТ тратили значительно больше времени на выход из круга по сравнению с фиктивными крысами (рис. 2C). Статистический анализ с использованием двустороннего ANOVA для определения времени выхода из круга показал значимый основной эффект травмы (F [1, 36] = 21,29, p < 0,0001), что указывает на разницу между группами с ЧМТ и симуляцией. Однако в разных испытаниях значимого эффекта не было (F [2, 36] = 0,1396, p = 0,87).

Результаты теста на балансировку пучка были проанализированы с помощью двустороннего метода ANOVA, после чего были проведены множественные сравнения Бонферрони на предмет различий между средними групповыми значениями (рис. 2D). Был выявлен значительный общий эффект травмы во всех задачах с широким лучом (3 см: F = 13,89, p < 0,001; 2 см: F = 42,7, p < 0,001; 1,5 см: F = 27,25, p < 0,001), что указывает на то, что у крыс с мЧМТ наблюдалось нарушение равновесия по сравнению с крысами с бутафорией через 10 минут после удара. Согласно трем независимым повторным экспериментам, бревно шириной 2 см и 1,5 см показало лучшую дискриминацию между группами симуляции и ЧМТ, чем луч шириной 3 см.

Результаты оценки нейроповедения

Способность к координации движений оценивали с помощью лучевой задачи через 1 день до анестезии/травмы и через 1 день, 3 дня и 7 дней после анестезии/травмы (рис. 3). Общее количество соскальзываний задних конечностей (рис. 3А) было проанализировано с помощью многократно измеренной двусторонней ANOVA, и многочисленные сравнения Бонферрони показали, что крысы с мЧМТ демонстрировали значительно больше соскальзываний задних конечностей на 1-й день после травмы по сравнению с фиктивными крысами (рис. 3A; p < 0,01). Тем не менее, после 2-дневного восстановления не было замечено никаких изменений в задних ошибках, а общее количество промахов разрешилось до фиктивного уровня через 7 дней. Примечательно, что у всех 6 крыс с ЧМТ было больше соскальзываний задних конечностей после удара, чем у их исходных показателей. Немного увеличенное проскальзывание задних конечностей у бутафорских крыс может быть связано с отсутствием тренировочного баланса. Через 1 день и 3 дня после травмы крысы с ЧМТ проводили больше времени при прохождении луча длиной 150 см (39,8 с ± 3,79 с против 28,68 с ± 0,82 с, 37,06 с ± 4,06 с против 29,28 с ± 3,42 с), хотя не было никаких различий между крысами с мЧМТ и бутафорскими крысами во времени, затрачиваемом на прохождение луча во всех временных точках (рис. 3B).

Существенных различий в расстоянии, пройденном между группами симуляции и ЧМТ, не выявлено (рис. 4А). Тревожное поведение оценивалось путем измерения времени, проведенного в центральной зоне во время теста в открытом поле. Как через 3, так и через 7 дней после травмы крысы с ЧМТ продемонстрировали значительное сокращение времени, проведенного в центральной зоне, по сравнению с крысами, получившими симуляцию. Этот результат указывает на то, что крысы с ЧМТ демонстрировали более высокий уровень тревожного поведения после воздействия в течение 7 дней (рис. 4B, C).

Результаты дней обучения в водном лабиринте Морриса показали, что крысам с мЧМТ потребовалось больше времени, чтобы найти скрытую платформу, чем крысам-бутафорам, что указывает на нарушение пространственного обучения и памяти в группе с мЧМТ (рис. 5). Впоследствии, во время зондового испытания, крысы с ЧМТ продемонстрировали дефицит в сохранении пространственной памяти, о чем свидетельствует то, что они тратили меньше времени на поиск удаленной платформы. Примечательно, что не было обнаружено существенной разницы в скорости плавания между группами симуляции и ЧМТ, что подтверждает последовательные результаты, наблюдаемые при анализе пройденного расстояния, проведенном в открытом поле. Эти результаты свидетельствуют о том, что воздействие не оказало заметного влияния на спонтанную локомоторную функцию.

Figure 1
Рисунок 1: Ударный аппарат для ЧМТ у крыс. (А) Вид сверху и сбоку подушки и шлема в относительном положении головы крысы. Красная пунктирная линия показывает положение шлема. (B) Изображение всей сборки, показывающее вертикальную направляющую трубу для падающего груза, расположенную над столиком крысы и собирающую губку. (C) Кадр, снятый на видео столкновения, на котором изображен поворот крысы на 180° после удара головой и последующее ускорение/вращение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Результаты острой нейроповеденческой оценки после симуляции крыс с ЧМТ, повторенные три раза независимо друг от друга. (А) Значительно увеличено время потери сознания после прекращения анестезии у крыс, получавших ЧМТ, по сравнению с крысами, получившими ЧМТ, по сравнению с крысами, получавшими симуляцию. Был выявлен значимый групповой (P < 0,0001, двусторонний ANOVA) эффект, но не было значимого временного (P = 0,6226) эффекта или группового (P = 0,5803) взаимодействия. (Б) крысы с мЧМТ показали свое первое поисковое поведение после анестезии. (C) Фиктивные крысы тратили меньше времени на то, чтобы вырваться из 60-сантиметрового круга (*p < 0,01, **p < 0,001, непарный t-критерий). (D) Показатели баланса балки шириной 3 см, 2 см и 1,5 см. Результаты многочисленных сравнений Бонферрони для каждой группы показаны на рисунках. Данные представлены в виде среднего ± стандартной ошибки среднего значения. N = 8-12 крыс были использованы в одном эксперименте. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3: Выполнение задачи пучка до удара и после удара в 1-й, 3-й и 7-й день. (A) Крысы с мЧМТ чаще сскальзывали задними конечностями на 1-й день после травмы (*p < 0,001, повторное измерение 2-сторонней ANOVA). (B) Среднее время прохождения у бутафорских крыс меньше, чем у крыс с мЧМТ. Данные представлены в виде среднего значения ± стандартной ошибки среднего значения (N = 6/группа). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4: Результаты теста в открытом поле в 1-й день до травмы и 1-й день после травмы, 3-й, 7-й и 14-й день. (А) Не было никакой разницы между крысами с симуляцией и ЧМТ в пройденном расстоянии. (B) крысы с мЧМТ проводили меньше времени в центре, чем фиктивные крысы на 3-й и 7-й день (*p < 0,01, **p < 0,001, повторное измеренное 2-стороннее ANOVA), без видимых различий на 1-й день до травмы и после травмы на 1-й и 14-й день. (C) Карта отслеживания пациентов с ЧМТ у крыс на 1-й, 3-й, 7-й и 14-й сутки после ЧМТ. Данные представлены в виде среднего ± стандартной ошибки среднего (N = 6-10/группа). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 5
Рисунок 5: Производительность в водном лабиринте Морриса. (А) Не было никакой разницы в скорости в тесте на способность к плаванию среди бутафорских крыс и крыс с ЧМТ. (Б) Задержка при обращении к скрытой платформе задачи эталонной памяти в день пробного периода. (C) Крысы пересекли платформу больше раз в 2-минутном тестовом испытании после 5 дней испытания. Симуляция (5,14 ± 0,65) в сравнении с мЧМТ (3,56 ± 0,6), (*p < 0,01, непарный t-критерий). Данные представлены в виде среднего значения ± стандартной ошибки среднего значения (N = 9/группа). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Эта модель успешно имитирует ЧМТ с закрытой головкой без необходимости разреза кожи головы или вскрытия черепа, обеспечивая более точное представление сценария воздействия, наблюдаемого в случаях с людьми. Избегание разреза кожи головы помогает предотвратить воспалительные реакции, которые могут не соответствовать реальной ситуации. По сравнению с педиатрической моделью12 Ришель Михасюк, модель, используемая в этом исследовании, специально адаптирована для взрослых крыс весом от 280 до 320 г, что позволяет нам получить ценную информацию о влиянии ЧМТ на взрослых людей. Кроме того, включение ключевых компонентов, таких как подушка и шлем, способствует обеспечению более равномерной силы удара и помогает оператору точно определить целевую зону для удара.

Важно подчеркнуть, что процедура воздействия на крысах проводилась без анестезии, поэтому глубина анестезии была подтверждена до начала воздействия. Мы убедились, что крысы не реагируют, осторожно встряхнув ящик для индукции анестезии и увеличив время анестезии еще на 30 с, чтобы обеспечить адекватный уровень анестезии. Рекомендуется завершить весь процесс воздействия в течение 1 минуты.

Ударный аппарат, описанный в этом исследовании, относительно прост в изготовлении и может быть воспроизведен практически в любой лаборатории с использованием предоставленных спецификаций. Это способствует большей стандартизации и сопоставимости экспериментальных данных в различных исследовательских условиях. Кроме того, валидационные данные, полученные в ходе этого исследования, служат ценным ресурсом для исследователей при решении конкретных научных вопросов. Анализируя нейроповеденческие результаты, наблюдаемые в этом исследовании, исследователи могут принимать обоснованные решения и адаптировать экспериментальный подход в соответствии со своими конкретными исследовательскими целями. Это повышает общее качество и актуальность будущих исследований ЧМТ и способствует прогрессу в нашем понимании лежащих в ее основе механизмов и связанных с ними исходов.

В этом исследовании участвовали исключительно крысы-самцы для использования или реализации модели мЧМТ с закрытой головой. Учитывая предыдущие исследования, указывающие на специфичные для пола вариации тревожного поведения и стойкие когнитивные и соматические симптомы, связанные с ЧМТ14,15, будущие исследования должны быть проведены на самках грызунов.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют финансовой заинтересованности в раскрытии информации.

Acknowledgments

Мы хотим поблагодарить всех стипендиатов кафедры лабораторных животных Центрального Южного университета. Исследование выполнено при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (No 81971791); Шанхайская ключевая лаборатория судебной медицины, Ключевая лаборатория судебной медицины, Министерство юстиции, Китай (Академия судебной экспертизы) (No. KF202104).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acrylic box In-house N/A 15 cm x 22 cm x 43 cm
Anesthesia Machine RWD Life Science Co. R540 Mice & Rat Animal Anesthesia Machine
Helmet In-house N/A Stainless-steel disk measuring 10 mm in diameter and 3 mm in thickness
Morris water maze RWD Life Science Co. Diameter 150 cm, height 50 cm,platform diameter 35 cm
Open field RWD Life Science Co. 63007 Width100 cm, height 40 cm
Panlab SMART V3.0 RWD Life Science Co. SMART v3.0
Perforated weight In-house N/A Weight of 550 g and diameter of 18 mm
Pillow In-house N/A Wedge-shaped sponge to place beneath the rat's head

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Silverberg, N. D., Duhaime, A. C., Iaccarino, M. A. Mild traumatic brain injury in 2019-2020. JAMA. 323 (2), 177-178 (2020).
  2. Kim, K., Priefer, R. Evaluation of current post-concussion protocols. Biomedicine & Pharmacotherapy. 129, 110406 (2020).
  3. Peeters, W., et al. Epidemiology of traumatic brain injury in Europe. Acta Neurochirurgica (Wien). 157 (10), 1683-1696 (2015).
  4. Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552-1563 (2010).
  5. Smith, D. H., et al. A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects. Journal of Neurotrauma. 12 (2), 169-178 (1995).
  6. Feeney, D. M., Boyeson, M. G., Linn, R. T., Murray, H. M., Dail, W. G. Responses to cortical injury: I. Methodology and local effects of contusions in the rat. Brain Research. 211 (1), 67-77 (1981).
  7. Cernak, I., et al. The pathobiology of blast injuries and blast-induced neurotrauma as identified using a new experimental model of injury in mice. Neurobiology of Disease. 41 (2), 538-551 (2011).
  8. Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: Translational challenges and strategies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 76 (Pt B), 396-414 (2017).
  9. Chen, J., et al. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke. 32 (4), 1005-1011 (2001).
  10. Flierl, M. A., et al. Mouse closed head injury model induced by a weight-drop device. Nature Protocols. 4 (9), 1328-1337 (2009).
  11. Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. J Neuroscience Methods. 203 (1), 41-49 (2012).
  12. Mychasiuk, R., Farran, A., Esser, M. J. Assessment of an experimental rodent model of pediatric mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 31 (8), 749-757 (2014).
  13. Pham, L., et al. Mild closed-head injury in conscious rats causes transient neurobehavioral and glial disturbances: A novel experimental model of concussion. Journal of Neurotrauma. 36 (14), 2260-2271 (2019).
  14. Jacotte-Simancas, A., Molina, P., Gilpin, N. W. Repeated mild traumatic brain injury and JZL184 produce sex-specific increases in anxiety-like behavior and alcohol consumption in Wistar rats. Journal of Neurotrauma. , (2023).
  15. Levin, H. S., et al. Association of sex and age with mild traumatic brain injury-related symptoms: A TRACK-TBI study. JAMA Network Open. 4 (4), e213046 (2021).

Tags

Животная модель Закрытая головная черепно-мозговая травма легкой степени ЧМТ Валидация крысы Спрэга-Доули Нейроповеденческие оценки Реакция на травму Смертность Реальные жизненные ситуации Стабильность Последовательность
Крысиная модель закрытой черепно-мозговой травмы легкой степени тяжести и ее валидация
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liu, Y., Wang, T., Zhang, C., Cai,More

Liu, Y., Wang, T., Zhang, C., Cai, J. Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation. J. Vis. Exp. (199), e65849, doi:10.3791/65849 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter