Login processing...

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

Medicine

تسيطر الموديل أثر القشرية لإصابات الدماغ الرضية

doi: 10.3791/51781 Published: August 5, 2014

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

يتم تعريف إصابات في الدماغ (المصرف التجاري العراقي) كما تغيير في وظيفة الدماغ، أو أدلة أخرى من أمراض الدماغ، والناجم عن قوة خارجية 1. تبقى TBIs مشكلة صحية خطيرة في جميع أنحاء العالم، ولا سيما في الولايات المتحدة. وفقا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها، تحدث 1.7 مليون على الأقل TBIs سنويا في الولايات المتحدة مما أدى إلى 30.5٪ من جميع الوفيات الناجمة عن الإصابة. في عام 2000، بلغ مجموع التكاليف الطبية المباشرة والتكاليف غير المباشرة للTBIs يقدر ب 76500000000 $ في الولايات المتحدة وحدها. على الرغم من التقدم التكنولوجي والعلاجية في العقود السابقة قد تحسنت نوعية الحياة وطولها لأولئك الذين يعانون من TBIs، لا الصيدلانية الفعالة أو العلاجات الوقائية الموجودة حاليا. نظرا لتعقيد وآثار واسعة المدى من TBIs، بما في ذلك آفات الأنسجة، وموت الخلايا، وتنكس عصبي، أي اثنين بجروح متطابقة؛ وبالتالي، لا يوجد نموذج المصرف التجاري العراقي الحالي للحيوانات تستنسخ بدقةجميع جوانب TBI كما رأينا في البشر. ومع ذلك، النماذج الحيوانية لا توفر القدرة على إنتاج الإصابات متطابقة تقريبا اللازمة للتحقيق في آثار مختلفة من المصرف التجاري العراقي مع الأمل في مزيد من فهم المظاهر السريرية للTBIs.

يستخدم تأثير القشرية (CCI) نموذج تسيطر نظام تأثير لتقديم الأثر المادي لالجافية المكشوفة من حيوان. أنها تفضي TBIs تتراوح بين معتدلة وحادة مماثلة لتلك التي يعاني منها البشر. وقد تميزت هذه الإصابة الأولى في النمس 2 وكان في وقت لاحق تكييفها للاستخدام في الفئران 3،4، الماوس 5-7، والأغنام 8. منذ توصيف الأولى، تم وضع موقع الإصابة على حد سواء على 2،9 خط الوسط والقشرة الوحشي 10. يوفر CCI طريقة سهلة ودقيقة من التحقيق في الآثار والعلاجات المحتملة لTBIs.

بالإضافة إلى نموذج CCI، وقرع السوائل وانخفاض الوزن النماذج هي التعاونتستخدم لإنتاج mmonly TBIs. ومع ذلك، فإن هذه النماذج قيود الحاضر، بما في ذلك السيطرة على المعلمات أقل إصابة، وتنتج التغيرات histopathalogical لم أر في TBIs الإنسان، وزيادة نسبة حدوث الوفاة في الفئران 3،5،10. يتم استخدام نموذج موجة الانفجار أيضا لإنتاج TBIs. على الرغم من أن نموذج موجة الانفجار لا يتم إنتاج التغييرات التالية histopathalogical ينظر لها تأثير الميكانيكية، وهذا النموذج لا تنتج بدقة TBIs من ذوي الخبرة وخاصة من قبل الأفراد العسكريين 11. نموذج تأثير القشرية تسيطر من السهل السيطرة عليها نظرا لدقة السيطرة على المعلمات تشوه مثل الوقت، والسرعة، وعمق تأثير 5. بهذه الدقة يجعل تكرار الإصابات متطابقة تقريبا عبر مجموعة كاملة من الحيوانات أكثر جدوى. الأهم من ذلك، CCI يستنسخ TBIs مع ميزات ينظر في TBIs الإنسان 12. ومع ذلك، لا يوجد نموذج حيوان واحد هو أن ناجحة تماما في إعادة إنتاج مجموعة كاملة من تشان المرضيةغيس وحظ بعد المصرف التجاري العراقي. المزيد من البحوث أمر ضروري للكشف بالكامل التغييرات الحادة والمزمنة التي تحدث بعد المصرف التجاري العراقي.

نوعين من الإصابات تحدث بعد TBI: إصابات الابتدائية والثانوية. تحدث الإصابة الأولية في لحظة وتأثير ليست حساسة لعلاجات العلاجية؛ ومع ذلك، فإن الإصابات الثانوية التي لا تزال قائمة بعد الإصابة الأولية تخضع للعلاجات 13. نموذج تأثير القشرية تسيطر تنتج الإصابة الأولية، مما يتيح للباحثين للتحقيق في الآثار المترتبة على المصرف التجاري العراقي والعلاجات العلاجية المحتملة للتأثيرات طويلة الأمد المحتمل للإصابات الثانوية. وتشمل مجالات البحث المحتملة باستخدام نموذج CCI فاة الخلايا العصبية، وذمة دماغية، تكوين الخلايا العصبية، والآثار الأوعية الدموية، والتغيرات histopathalogical، والعجز في الذاكرة وأكثر 3،13-16.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

رعاية الحيوان
من الذكور C57 BL / 6 الفئران يضم مجموعة والاحتفاظ بها في 12/12 ساعة ضوء / دورة الظلام مع حرية الوصول إلى الغذاء والماء بالمال وبالشهرة أيضا الإعلانية. كانت الحيوانات المستخدمة في هذا البروتوكول 10-12 أسابيع من العمر. تم تنفيذ كافة الإجراءات في إطار البروتوكولات التي وافقت عليها لجنة رعاية الحيوان واستخدام إنديانا الجامعة.

1. إعداد الجراحية

  1. تخدير الماوس باستخدام خليط الكيتامين / زيلازين (87.7 ملغ / مل الكيتامين و 12.3 ملغ / مل زيلازين) وإدارة (1 مل / كجم) عن طريق الحقن IP.
  2. حلق الرأس من الفأرة بين الأذنين.
  3. تطبيق هلام الذي يعتمد على النفط إلى العينين من الماوس لمنع الجفاف أثناء الجراحة.
  4. تنظيف المنطقة حليق مع 10٪ اليود. ثم استخدام الإيثانول بنسبة 70٪ لتنظيف قبالة اليود.
  5. تحديد رأس الماوس في إطار المجسم باستخدام قضبان الأذن وصفيحة العضة. ضمان الدماغ مستقرة.

2. قطع القحف

  • إجراء شق طولي في منتصف الرأس مع مقص. استخدام مرقئ لعقد الجلد قبالة إلى الجانب الأيسر.
  • استخدام قضيب من القطن ذات الرؤوس لإزالة الدم والأنسجة في العظام لفضح الجمجمة. تسمح الجمجمة يتعرض لتجف لمدة 1 دقيقة.
  • استخدام ملقط لممارسة الضغط والتأكد من أن الجمجمة لا تزال قادرة على الحركة. تحديد معالم تشريحية لامبدا (الذيلية الجانب) وBregma (الجانب الأمامي). رسم دائرة في وسط لامبدا وBregma التي يبلغ قطرها 4 مم و 0.5 مم بعيدا عن خط الوسط.
  • استخدام الحفر لقطع على طول دائرة ملحوظ. ضربة برفق الغبار العظام بعيدا. لا حفر تماما من خلال العظام لمنع الإضرار الأم الجافية.
  • استخدام ملقط لإزالة العظام وفضح جافية.
  • 3. الإنحشار

    يشمل نظام الأثر مربع التحكم لتعيين المعلمات تأثير، وهي المحرك لأداء الانحشار، وإطار المجسم لتأمين عملuator ورئيس الماوس للتأثير.

    1. قبل مجموعة سرعة المحرك إلى 3 م / ثانية قبل الجراحة.
    2. قبل تعيين العمق تشوه مختلفة للحث على بالقسوة إصابة مختلفة. سوف أعماق تشوه 0،0-0،2 مم، 0.5-1.0 مم، و1.2-2.0 مم يؤدي إلى TBIs خفيفة، متوسطة، وشديدة، على التوالي. وأوضح هذا البروتوكول كيفية تحقيق إصابات الدماغ الحادة باعتدال مع عمق تشوه 1 ملم باستخدام سرعة 3 م / ثانية.
    3. إرفاق المحرك لصاحب في إطار المجسم واستخدام micromanipulators نقله لتأمين جولة، طرف شقة من المحرك (3 مم) في وسط منطقة الجمجمة مفتوحة. ثم ضبط الطرف في زاوية موازية لسطح موقع التأثير.
    4. إنشاء نقطة الصفر عن طريق تحريك أسفل المحرك في النموذج تمتد حتى تلامس طرف سطح موقع التأثير. ثم تعيين قناة Z على لوحة التحكم المجسم إلى الصفر.
    5. سحب طرف المسباربينما تتحرك في وقت واحد المحرك بنسبة 1 ملم.
    6. اضغط على زر أثر لضرب موقع الإصابة وتحقيق عمق تشوه 1 مم.

    4. الاصابات الموقع اختتام

    1. استخدام القطن ذات الرؤوس تطبيقها لإزالة أي أثر الدم التالية، ولكن لا تلمس منطقة الاصابة.
    2. وضع الماوس على وسادة دافئة للحفاظ على درجة حرارة الجسم.
    3. مرة واحدة قد توقف النزيف، خياطة الجرح مغلقة. وضع الحيوان مرة أخرى في قفص نظيفة والسماح لها للتعافي من جراحة ليلة وضحاها على لوحة الدافئة.
    4. إدارة البوبرينورفين 0،05-0،10 ملغ / كغ كل 8-12 ساعة SQ لمدة 2 أيام بعد الجراحة.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    نموذج تأثير القشرية تسيطر تنتج TBIs تتراوح في شدتها من خفيفة الى حادة. بعد تأثير كمية من تورم في الجمجمة، والنزيف، وتشويه الجمجمة في موقع التأثير سوف تكشف عن شدة الإصابة الناتجة عن سرعة وعمق تشوه المعلمات. TBIs معتدل يؤدي إلى تورم في الجمجمة في موقع التأثير ونزيف طفيف بسبب خرق الجافية محدودة. والمصرف التجاري العراقي المعتدل المعارض تورم في الجمجمة ونزيف بسبب زيادة الجافية خرق على الانحشار (الشكل 1). الفرق بين المصرف التجاري العراقي المعتدل والشديد قد يكون من الصعب التمييز حتى تصور على الأنسجة الثابتة باستخدام المجهر (الشكل 2)؛ ومع ذلك، يجوز للTBI شديدة عرضه في بعض الأحيان تشويه وتضخيم الجمجمة تورم آخر التأثير. ويمكن استخدام نموذج CCI لتحديد الآثار المترتبة على جوانب متعددة من TBIs، بما في ذلك تشويه الأنسجة (الشكل 2)، والموت العصبية، والتغيرات histopathalogical.

    = "jove_content" FO: المحافظة على together.within صفحة = "دائما"> الشكل 1
    الشكل 1. التحكم نموذج تأثير القشرية المعتدلة لإصابات في الدماغ. ويتضح هذا الإجراء لتأثير القشرية للرقابة في هذا الرقم. A) رئيس الماوس تم إصلاح ثابت على الإطار المجسم مع شريط الأذن والفم بت. B) وكان غادر الجمجمة ويتعرض استرعي 4 مم دائرة في وسط bregma وامدا. C) تمت إزالة العظام من الحفر لإنشاء نافذة للتأثير دال) وكان يعلق على المحرك على الإطار المجسم ونقطة الصفر على Z-المحور و توقف النزيف اقامة. E) ومشوهة أنسجة المخ وتسبب نزيف مع تأثير. F) عدة دقائق بعد الأثر وتمت إزالة الدم عن طريق قضيب من القطن./ ftp_upload/51781/51781fig1highres.jpg "الهدف =" _blank "> اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

    الرقم 2
    الشكل 2. الأنسجة لإصابات الدماغ الرضية معتدل. A) تمت إزالة السذاجة مخ الفأر 10-12 أسبوع من العمر. B) تم استخدام مخ الفأر 10-12 أسبوع من العمر كعنصر تحكم صورية. C) تمت إزالة دماغ الفأر 10-12 أسبوع من العمر 24 ساعة بعد معتدلة TBI باستخدام نموذج CCI. D) تمت إزالة دماغ الفأر 10-12 أسبوع من العمر بعد 6 أسابيع من المصرف التجاري العراقي المعتدل باستخدام نموذج CCI. وتثليم في أنسجة المخ هو واضح في موقع التأثير. E) تم تنفيذ تلطيخ نيسل على عنصر تحكم مزيف للدماغ الفأر 10-12 أسبوع من العمر لإظهار الأنسجة العادية. أجريت F) نيسل تلطيخ على 10-12 أسبوع من العمر مخ الفأر الذي كانتلقى المصرف التجاري العراقي المعتدل باستخدام نموذج CCI. A تجويف مرئيا تمتد في عمق القشرة. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    الخطوات الأكثر أهمية لتوليد بنجاح TBIs متسقة باستخدام نظام تأثير المغناطيس الإلكترونية لإحداث CCI هي: 1) تحديد ثابت رئيس الماوس في إطار المجسم؛ 2) توليد نفس الحجم من نافذة العظام بين الفئران وإزالة العظم دون الإضرار الجافية تحته خلال قطع القحف؛ 3) تحديد المواقع بشكل صحيح غيض تأثير في وسط منطقة مفتوحة وإنشاء نقطة الصفر قبل التأثير.

    يجب أن تكون ثابتة رأس الماوس في إطار المجسم بإحكام جدا قبل الأثر. وسوف تثبيت فضفاضة توليد اختلافات كبيرة في مستوى الإصابة. لضمان تثبيت غير مستقرة، واستخدام ملقط لممارسة الضغط على الجمجمة مرة واحدة يتم إصلاح رئيس الماوس في إطار المجسم وتأكيد أن الجمجمة لا تزال قادرة على الحركة. اتخاذ تدابير وقائية لتجنب العدوى من الجمجمة المكشوفة. بعد تعريض الجمجمة، والانتقال إلى الجزء الأكثر صعوبة من عملية جراحية أثر القشرية التي تسيطر عليها: حفر دائريةيقتطع من الجمجمة دون الإضرار تحت الأم الجافية.

    الحجم الأمثل من طرف مثقاب هو 0.5 ملم. سرعة مناسبة هي 10،000-20،000 دورة في الدقيقة؛ ومع ذلك، وذلك باستخدام أعلى سرعة يمكن أن تسهل حفر نافذة العظام أفضل. سوف الحفر توليد الحرارة التي يمكن أن تلحق الضرر في الدماغ، وخاصة في صغار الفئران التي تعلق العظام والجافية. لمنع تلف الدماغ، وتطبيق المالحة إلى السطح الجمجمة أثناء الحفر. سوف تطبيق المالحة تجعل من الضروري استخدام مجهر تشريح من أجل أن نرى دائرة حفر. عندما تنضج الفئران، مساحة يتطور بين العظام والجافية، وبالتالي فإن تأثير الحرارة الناتجة عن الحفر شأنه أن يؤدي إلى تأثير ضئيل.

    أثناء الحفر، نقل مثقاب ببطء وباستمرار على طول مسار دائري. خلاف ذلك، قد بت التحرك من على خط المرمى أو الذهاب مباشرة من خلال العظام وتلف أنسجة المخ. تلمس بلطف نافذة العظام باستخدام ملقط لتفقد الحفر. إذا كان عصام عظم الجمجمةSILY يتحرك صعودا وهبوطا، ونقل معلومات سرية غرامة ملقط في الفضاء بين العظام والجافية. ثم ترفع لإزالة العظام كلها، وبالتالي خلق النافذة. لا رفع العظام من جانب واحد إلى آخر، لأن ذلك قد يضر أنسجة المخ. جعل نوافذ العظام بحجم مماثل هو أمر حاسم لتوليد إصابات الدماغ متسقة. بسبب الضغط داخل الجمجمة، والدماغ انتفاخ للخروج من منطقة مفتوحة مرة واحدة تتم إزالة العظام، مما تسبب في تشوه طفيفة في المخ. إذا كان حجم النافذة العظام يختلف، فإن مستوى تشوه الدماغ تكون مختلفة، ويجري مماثل لمنحنى سطح الدماغ في موقع التأثير. لم أعادت العظام اكثر من موقع التأثير بعد الجراحة نظرا لأنه كان أصغر من نافذة العظام. أن القيام بذلك يؤدي إلى العظم الانضمام مباشرة إلى أنسجة المخ. تطبيق الغراء لاغلاق النافذة العظام قد يؤدي إلى زيادة الضغط داخل الجمجمة. دراسة موقع الأثر بعد 3 أسابيع لعملية جراحية CCI تم العثور على الغشاء الجديد التي تغطي أنسجة المخ ثإيث أي نمو أنسجة المخ خارج موقع التأثير. تحدث أي تغيرات في الأنسجة المعروفة بسبب عدم وجود غطاء العظام.

    نظام تأثير المغناطيس الإلكترونية مستقرة للغاية ويمكن التحكم بدقة في سرعة وعمق التشوه. ولكن نظرا لتصميم، لفائف متصلة غيض أثر يمكن أن تحول حين ضرب ويؤدي إلى التحول من موقع التأثير. وهذا هو السبب الرئيسي للإصابات غير متناسقة، منع أي مضاعفات أخرى. على الرغم من إمكانية تحويل موقع التأثير، ويبقى الأسلوب تأثير القشرية للرقابة أكثر دقة وأسهل للسيطرة بالمقارنة مع قرع السائل وأساليب انخفاض الوزن، مما يجعل CCI طريقة مفضلة للتحقيق في الآثار قصيرة الأجل وطويلة الأجل لTBIs ، فضلا عن العلاجات العلاجية الممكنة. على الرغم من أهمية للبحوث TBI، وإزالة جزء من الجمجمة قبل الأثر يحد من أهمية سريرية من طراز CCI.

    بروتوكول أعلاه قصرcribes الإجراء لإنتاج TBI معتدلة في الماوس. قد تتراوح الموقع تأثير 1-6 مم في القطر تبعا للحيوان وشدة الإصابة المطلوب. برغم أن البروتوكول كان غيض تأثير 3 مم في القطر، و4 مليمتر في القطر تم تنفيذ قطع القحف من أجل منع ضرب بطريق الخطأ العظام. بالإضافة إلى تغيير حجم موقع التأثير، وسرعة المسبار وعمق تشوه يمكن تعديلها لتصل إلى شدة الحاجة.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Acknowledgments

    وأيد هذا العمل من خلال تمويل من الحبل الشوكي إنديانا وإصابات الدماغ منح البحوث (SCBI 200-12)، ورالف جورج وغريس M. جائزة البحوث شوالتر، جامعة إنديانا البحوث البيولوجية غرانت، المعاهد الوطنية للصحة منح RR025761 و1R21NS072631-01A.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    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

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Menon, D. K., Schwab, K., et al. Position statement: definition of traumatic brain injury. Arch Phys Med Rehabil. 91, (11), 1637-1640 (2010).
    2. Lighthall, J. W., Dixon, C. E., et al. Experimental models of brain injury. J Neurotrauma. 6, (2), 83-97 (1989).
    3. Dixon, C. E., Clfton, G. L., et al. A controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat. J Neurosci Methods. 39, (3), 253-262 (1991).
    4. Scheff, S. W., Baldwin, S. A., et al. Morris water maze deficits in rats following traumatic brain injury: lateral controlled cortical impact. J Neurotrauma. 14, (9), 615-627 (1997).
    5. Smith, D. H., Soares, H. D., et al. A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects. J Neurotrauma. 12, (2), 169-178 (1995).
    6. Hannay, H. J., Feldman, Z., et al. Validation of a controlled cortical impact model of head injury in mice. J Neurotrauma. 16, (11), 1103-1114 (1999).
    7. Natale, J. E., Ahmed, F., et al. Gene expression profile changes are commonly modulated across models and species after traumatic brain injury. J Neurotrauma. 20, (10), 907-927 (2003).
    8. Anderson, R. W., Brown, C. J., et al. Impact mechanics and axonal injury in a sheep model. J Neurotrauma. 20, (10), 961-974 (2003).
    9. Lighthall, J. W. Controlled cortical impact: a new experimental brain injury model. J Neurotrauma. 5, (1), 1-15 (1988).
    10. Chen, S., Pickard, J. D., et al. Time course of cellular pathology after controlled cortical impact injury. Exp Neurol. 182, (1), 87-102 (2003).
    11. Long, J. B., Bentley, T. L., et al. Blast overpressure in rats: recreating a battlefield injury in the laboratory. J Neurotrauma. 26, (6), 827-840 (2009).
    12. Clark, R. S., Schiding, J. K., et al. Neutrophil accumulation after traumatic brain injury in rats: comparison of weight drop and controlled cortical impact models. J Neurotrauma. 11, (5), 499-506 (1994).
    13. Werner, C., Engelhard, K. Pathophysiology of traumatic brain injury. Br J Anaesth. 99, (1), 4-9 (2007).
    14. Colicos, M. A., Dixon, C. E., et al. Delayed, selective neuronal death following experimental cortical impact injury in rats: possible role in memory deficits. Brain Res. 739, (1-2), 111-119 (1996).
    15. Raghavendra Rao, V. L., Dogan, A., et al. Traumatic brain injury leads to increased expression of peripheral-type benzodiazepine receptors, neuronal death, and activation of astrocytes and microglia in rat thalamus. Exp Neurol. 161, (1), 102-114 (2000).
    16. Gao, X., Chen, J. Moderate traumatic brain injury promotes neural precursor proliferation without increasing neurogenesis in the adult hippocampus. Exp Neurol. 239, 38-48 (2013).
    تسيطر الموديل أثر القشرية لإصابات الدماغ الرضية
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Romine, J., Gao, X., Chen, J. Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (90), e51781, doi:10.3791/51781 (2014).More

    Romine, J., Gao, X., Chen, J. Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (90), e51781, doi:10.3791/51781 (2014).

    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