Contrôlée corticale modèle d'impact pour Traumatic Brain Injury
Summary
Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.
Abstract
Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.
Introduction
Lésion cérébrale traumatique (TBI) est définie comme une altération de la fonction du cerveau, ou d'autres preuves de la pathologie du cerveau, causée par une force extérieure 1. TCC restent un grave problème de santé à travers le monde, notamment aux États-Unis. Selon les Centers for Disease Control and Prevention, au moins 1,7 million de TCC se produisent chaque année aux Etats-Unis résultant de 30,5% de tous les décès liés à des blessures. En 2000, les coûts médicaux directs et les coûts indirects de la TCC ont totalisé un montant estimé à $ 76,5 milliards aux États-Unis seulement. Bien que les progrès technologiques et thérapeutiques depuis des décennies précédentes ont permis d'améliorer la qualité et la durée de vie des personnes souffrant de TCC, aucune pharmaceutique efficace ou des traitements préventifs existent actuellement. En raison de la complexité et des effets de grande portée de TCC, y compris les lésions tissulaires, la mort cellulaire, et la dégénérescence de l'axone, il n'ya pas deux blessures sont identiques; donc, pas de modèle de TBI courant pour animaux reproduit fidèlementtous les aspects de TBI comme on le voit chez les humains. Cependant, les modèles animaux ne fournissent la capacité de produire des blessures presque identiques nécessaires pour enquêter sur divers effets de TBI avec l'espoir de comprendre davantage les manifestations cliniques de la TCC.
Le modèle commandé incidence cortical (CCI) utilise un système d'impact pour fournir un impact physique à la dure-mère d'un animal exposé. Il induit TCC allant de légère à sévère similaires à ceux rencontrés par les humains. Cette blessure a été caractérisée sur le furet 2 et a ensuite été adapté pour une utilisation chez le rat 3,4, souris 5-7, et les moutons 8. Depuis la première caractérisation, le site de la lésion a été placé à la fois au-dessus de la ligne médiane de 2,9 et le cortex latéral 10. CCI fournit une méthode facile et précise d'enquêter sur les effets et les traitements potentiels pour les TCC.
En plus du modèle de CCI, la percussion de fluide et la perte de poids sont des modèles de commonly utilisé pour produire les TCC. Cependant, ces modèles présentent des limitations, y compris les moins de contrôle sur les paramètres de blessures, produire des changements histopathalogical pas vu dans les TCC humaine, et une plus grande incidence de décès accidentel chez les souris 3,5,10. Le modèle de l'onde de choc est également utilisé pour produire des TCC. Bien que le modèle de l'onde de choc ne reproduit pas les changements observés histopathalogical suite d'un choc mécanique, ce modèle ne produit précisément TCC rencontrées notamment par des militaires 11. Le modèle d'impact cortical contrôlé est facile à contrôler grâce au contrôle précis de paramètres de déformation tels que le temps, la vitesse et la profondeur de l'impact 5. Une telle précision permet de reproduire les blessures à peu près identiques à travers tout un groupe d'animaux plus réalisables. Plus important encore, la CCI reproduit TCC avec des caractéristiques observées dans les TCC humaine 12. Cependant, il n'existe pas de modèle animal unique qui est tout à fait réussi à reproduire le spectre complet de pathologique changes observés après TBI. D'autres recherches sont nécessaires pour révéler pleinement les changements aigus et chroniques qui se produisent après TBI.
Deux types de blessures surviennent après un TCC: blessures primaires et secondaires. La lésion primaire se produit au moment de l'impact et n'est pas sensible à des traitements thérapeutiques; Toutefois, les blessures secondaires qui persistent après la blessure initiale sont soumis à des traitements 13. Le modèle d'impact corticale contrôlée produit la lésion primaire, permettant ainsi aux chercheurs d'étudier les effets de la TCC et traitements thérapeutiques potentiels pour les effets potentiellement durables de blessures secondaires. Les domaines de recherche potentiel en utilisant le modèle de la CCI comprennent la mort neuronale, l'oedème cérébral, la neurogenèse, effets vasculaires, les changements histopathalogical, et les déficits de mémoire et plus 3,13-16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les étapes les plus importantes pour générer des succès TCC cohérentes en utilisant un système d'impact magnétique électronique pour provoquer une CCI sont: 1) fixer de façon stable la tête de la souris dans le cadre stéréotaxique; 2) la génération de la même taille de la fenêtre de l'os entre les souris et l'enlèvement de l'os sans endommager la dure-dessous pendant craniectomy; 3) positionner correctement la pointe de percussion dans le centre de la zone ouverte et établir le point z?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par un financement du cordon Indiana épinière et cerveau de subventions de recherche de blessures (200-12) SCBI, Ralph W. et Grace M. bourse de recherche Showalter, Indiana University Research Grant biologique, NIH subventions RR025761 et 1R21NS072631-01A.
Materials
| Povidone-iodine 7.5% | Purdue product L.P. | Surgical scrub | |
| Cotton tipped applicators | Henry Schein | 100-6015 | Remove blood and debris |
| scissor | Fine Science Tools | 14084-08 | Surgery |
| forcept | Fine Science Tools | 11293-00 | Surgery |
| hemostat | Fine Science Tools | 13021-12 | Surgery |
| Rechargeable Cordless Micro Drill | Stoelting | 58610 | Combine with Burrs for generating the bone window |
| Burrs for Micro Drill | Fine Science Tools | 19007-05 | |
| Suture monofilament | Ethicon | G697 | Suture |
| tert-Amyl alcohol | Sigma | 152463-250ML | Making 2.5% Avertin |
| 2,2,2-Tribromoethanol | Sigma | T48402-25G | Making 2.5% Avertin |
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