Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

En roman og translational Rat modell av hjernerystelse kombinere Force og rotasjon med in vivo cerebral Microdialysis

Published: July 12, 2019 doi: 10.3791/59585
Automatic Translation
1, 2, 1, 1, 2, 1
1Research Center, Hôpital du Sacré-Cœur de Montréal, 2Research Center, Douglas Institute

Summary

Signalstoffet endring er en mekanisme av Neural dysfunksjon som oppstår etter hjernerystelse og bidrar til noen ganger-katastrofale langsiktige konsekvenser. Denne rotte modellen kombinerer microdialysis, slik at in vivo signal kvantifisering, med en vekt-drop teknikk øve rask akselerasjon og retardasjon av hodet og torso, en viktig faktor for menneskelig craniocerebral traumer.

Abstract

Vedvarende kognitive og motoriske symptomer er kjente konsekvenser av hjernerystelser/mild traumatisk hjerneskade (mTBIs) som delvis kan tilskrives endrede neurotransmission. Faktisk har cerebral microdialysis studier i gnagere vist en overdreven ekstracellulære glutamat utgivelse i hippocampus i løpet av de første 10 min følgende traumer. Microdialysis tilbyr den klare fordelen av in vivo signal kontinuerlig prøvetaking mens du ikke trenger å ofre dyret. I tillegg til de nevnte teknikk, en lukket hodeskade modell som utøver rask akselerasjon og retardasjon av hodet og torso er nødvendig, som en slik faktor er ikke tilgjengelig i mange andre dyremodeller. The Wayne State vekt-drop-modellen etterligner denne viktige komponenten av menneskelig craniocerebral traumer, slik at induksjon av en innvirkning på hodet av en hemningsløs gnager med fallende vekt. Våre roman og translational rotten modell syndikatene cerebral microdialysis med det Wayne begrunne vekt-miste modell å studere, inne lett anesthetized og hemningsløs voksen rotter, det akutt endre inne ekstracellulære signalstoff høyder fulgte hjernerystelse. I denne protokollen ble microdialysis sonden inn inne i hippocampus som region av interesse, og ble igjen satt inn i hjernen ved påvirkning. Det er en høy tetthet av terminaler og reseptorer i hippocampus, noe som gjør det til et relevant område å dokumentere endret neurotransmission etter hjernerystelse. Når den brukes på voksne Sprague-Dawley rotter, forårsaket vår kombinerte modell økninger i hippocampus ekstracellulære glutamat konsentrasjoner innen de første 10 min, i samsvar med den tidligere rapporterte etter hjernerystelse symptomene. Denne kombinerte vekt-drop-modellen gir et pålitelig verktøy for forskere å studere tidlig terapeutiske reaksjoner på hjernerystelser i tillegg til repeterende hjerneskade, siden denne protokollen induserer et lukket hode milde traumer.

Introduction

Hensikten med denne metoden er å gi forskere med et pålitelig verktøy som trofast reproduserer biomekanikk av menneskelig craniocerebral traumer samtidig som langsgående karakterisering av den molekylære effekten av hjernerystelser/mild traumatisk hjerne skade (mTBIs). Denne metoden kombinerer cerebral microdialysis med Wayne State vekt slipp modell for å dokumentere, i lett anesthetized og hemningsløs voksen rotter, de akutte endringene i ekstracellulære signalstoff nivåer etter hjernerystelse. Med denne minimalt-invasiv metode, nevrotransmittere som glutamat, GABA, taurin, Glycine og Serine kan raskt og kontinuerlig kvantifisert følgende traumer, in vivo, mens du ikke trenger å ofre dyret.

Hjernerystelse/mTBI er en patofysiologiske avbrudd som påvirker hjernens funksjon forårsaket av en ekstern kraft mekanisme. Hjernerystelse/mTBI er den vanligste formen for traumatisk hjerneskade, sto for 70-90% av tilfellene1. De fleste av de akutte funksjonelle forstyrrelser etter en hjernerystelse kan tilskrives en primær og en sekundær hjerneskade2,3: (1) den primære hjerneskade er indusert av rask akselerasjon og retardasjon av hodet og torso som skader hjernevev ved kompresjon etterfulgt av stretching og klipping av axons under tilbakeslag4,5,6 og (2) sekundær hjerneskade er indirekte cellulære respons på traumer. Det foregår timer og dager etter den primære hjerneskade og spiller en viktig rolle i motoren og kognitiv svekkelse observert over tid. Mange av symptomene kan tilskrives endrede neurotransmission som tidligere demonstrert overdreven ekstracellulære glutamat utgivelse i de første 10 min etter skade7,8,9. På grunn av den høye tettheten av terminaler og reseptorer er hippocampus en hjerne struktur som er spesielt sårbar for dette excitotoxic svaret etter skade. Å være tungt involvert i kognitiv funksjon10,11, studier på gnagere rapporterte at hippocampus Kader i forbindelse med hjernerystelse kan føre til nedskrivninger i frykt condition og læring romlig minne12 , 13. det primære målet med denne metodikken var å utarbeide en rotte modell av hjernerystelse/mTBI, ved hjelp av Wayne State lukket hodet vekt-drop prosedyre for å trofast reprodusere mekanismene for den primære hjerneskade, og innlemme cerebral microdialysis å studere in vivo, den akutte ekstracellulære signalstoffet endringer på grunn av sekundær hjerneskade etter en hjernerystelse. Konsentrasjoner av ekstracellulære glutamat og GABA ble målt i hippocampus for å fungere som representative resultater av vår metode.

Forrige gnager studier har kombinert microdialysis og andre modeller for skade, for eksempel åpen skallen vekt slipp og kontrollert kortikale innvirkning, å demonstrere de akutte endringene i ekstracellulære signalstoffet nivåer etter en skade av varierende alvorlighetsgrad grader14,15,16,17. Men i tillegg til de høye grader av variasjon, den translational verdien av modeller som åpen hodeskalle vekt slipp og kontrollert kortikale virkningen er hemmet av en iboende mangel på økologisk gyldighet på grunn av to faktorer: (1) disse modellene induserer skader mye mer alvorlig enn sport-relaterte hjernerystelser LED hos mennesker, som involverer direkte hjerne lasting og (2) disse modellene nødvendig en craniectomy eller en kraniotomi, leder av gnager blir fullstendig behersket i en stereotaxic ramme, hindrer den raske akselerasjon og retardasjon av hodet og torso, og dermed dårlig gjengivelse av biomekanikk av hjernerystelse.

Microdialysis er en minimalt-invasiv metode som gir den klare fordelen av prøvetaking nevrotransmittere som glutamat, GABA, taurin, Glycine og Serine, in vivo og kontinuerlig etter traumer, mens ikke å ofre dyret. I tillegg til fordelene som tilbys av microdialysis, utviklet Wayne State University en lukket-Skull vekt-drop-modellen (i motsetning til åpne-Skull fra andre modeller), som gjør at induksjon av en mTBI på en lett anesthetized og hemningsløs gnager, dermed gir rask akselerasjon og retardasjon av hodet og torso18. Som nevnt tidligere, akselerasjon og retardasjon av hodet og torso er en kjerne biomekaniske funksjon av sport-relaterte hjernerystelser sett hos mennesker som tidligere gnager mTBI modeller har unnlatt å henvende seg. Vekten-drop prosedyren kan gjøres svært raskt og krever ingen tidligere kirurgi eller hodebunn snitt. Etter induksjon av hjernerystelse, gnagere gjenopprette rettende refleks nesten spontant og ikke opplever lammelse, beslag eller åndedretts nød etter en enkelt effekt. Intrakraniell blødningsintensitet og hodeskallen er sjeldne, og bare mindre underskudd i motorisk koordinering er rapportert hos gnagere. Denne rotte modellen er enkel å bruke, billig og forenkler kvantifisering av nevrotransmittere utgitt i akutt fase etter en hjernerystelse uten å fjerne microdialysis sonden under påvirkning.

Vår rotte modell som kombinerer microdialysis og hjernerystelse er hensiktsmessig for forskere som ønsker å karakterisere lengderetningen den molekylære effekten av hjernerystelse og kan brukes i en rekke terapeutiske studier. Faktisk, til tross for flere års forskning og et overveldende behov, ikke noe stoff for å hindre at langsiktige effekter av hjernerystelser har passert klinisk utprøving fase19. En av de mulige årsakene til disse feil kan være bruk av dyremodeller som ikke trofast reprodusere den traumatiske biomekaniske krefter hjernerystelser som oppleves av mennesker. Metoden som presenteres her møter definisjonen av menneskelig hjernerystelser som spesifiserer at den primære hjerneskade er indusert av en stump effekt, samt rask akselerasjon og retardasjon av hodet og torso2,3.

Videre er vår kombinerte modell hensiktsmessig for forskere som studerer virkningene av gjentatte milde traumatisk hjerneskade (rmTBI) siden en av dens viktigste kjennetegn som skiller den fra andre dyremodeller av hjernerystelse er at det gjør det mulig å indusere gjentatte, milde skader på samme sak18. Hos mennesker er rmTBI forbundet med mer alvorlige post traumatisk symptomer, lengre gjenopprettings tider og forverret motor og kognitive hemninger som har en tendens til å spre seg over tid20,21. Andre relevante dyremodeller har også gjort det mulig å bedre forstå post traumatisk patofysiologi av rmTBI22,23,24,25,26,27 . Økt hjerne sårbarhet har blitt demonstrert i gnagere etter minimum 5 mTBI ved 24 h intervaller. Nevroinflammasjon øker med antall mTBI erfarne og markører for neurodegeneration vises28. Gjentatt mTBI ville forhindre overgangen av mikroglia fra en proinflammatoriske modus til en normal modus for utvinning, noe som resulterer i forlenget excitotoxic aktivitet og aktivering av nevrodegenerative mekanismer 29. Med vår modell, kan rotter bli utsatt for 1 effekt per dag over perioden på 1 uke for totalt 5 eksponeringer. Gitt enkelheten i denne dyre modellen, kan det rette karakterisering av de kumulative virkningene av den akutte vilkårlige signalstoffet utgivelse som oppstår umiddelbart etter en mTBI.

Denne modellen tillater også dyr å være lett eksponert for 2 virkninger per dag, noe som gjør det mulig å studere enda mer alvorlige tilstander som når en idrettsutøver får en annen traumatisk effekt i løpet av kort tid fra første slag30. Som demonstrert i en tidligere studie31, tidspunktet for et annet slag mot hodet kan dramatisk påvirke vaskulær og axonal Kader. Jo nærmere det andre slaget er til det første slaget, jo mer skade konsekvensene. Denne modellen er hensiktsmessig for å undersøke hvordan denne spesielle tilstanden påvirker ekstracellulære signalstoffet utgivelse.

I denne metoden ble hippocampus brukt som region av interesse på grunn av relevansen i hjernerystelse forskning, men microdialysis prøvene kan hentes fra andre regioner av interesse også. Imidlertid, alle annet hjerne område har å bli betraktet som på regningen av arealet igjen av innvirkningen sted fra guiden kanyle, inkluderer det fordypning sement omringer den, kanne ta opp en betydelig beløpet av rom på rotten ' leder. I tillegg til dette, de microdialysis parametrene som presenteres i denne metoden som membranen molekylvekt cut-off og aktiv lengde, sampling tidsintervaller og strømningshastighet kan justeres i henhold til type molekyl studert. Den effektive samlingen av Pro-inflammatorisk cytokiner involvert i hjernerystelser, for eksempel, ville kreve en membran med en mye større pore størrelse.

Protocol

Dyret protokollen for dette prosjektet innhentet godkjenning fra Animal Care Committee av Hopital du Sacre-Cœur de Montreal i samsvar med retningslinjene i det kanadiske Rådet for Animal Care.

Merk: en skjematisk skisse av forsknings protokollen er presentert i figur 1.

1. Animal forberedelse

  1. Bestille Sprague-Dawley rotter fra en målestokk laboratorium dyr leverandør å bli leverte imellom 43 og 50 dager av alderen og med ett vekt imellom 151 og 200 g.
  2. Huset alle rotter hver for seg inne en syklus av 12:12 h lyset: mørke, for 24-26 ° c med annonse lib adgang å vann og næringen.
  3. I løpet av 2 ukens tidligere igangsetting protokollen, hånd rottene for 5 min opp på en daglig basis å letter deres tilvenning inne kontakt med forskning. Rotter burde være i alderen om 10 ukens gamle og deres vekt burde være imellom 295 og 351 g på den tiden da hjernerystelse eller humbug skaden induksjon.

2. Microdialysis guide kanyle implantat kirurgi

  1. Utfør operasjonen under sterile forhold. Bruk sterile hansker, en hår panser og en kirurgisk maske gjennom hele prosedyren. Autoklav og sterilisere alle materialer og Kirurgiske instrumenter på forhånd. Rengjør og desinfisere arbeidsområdet og stereotaxic apparatet grundig med en løsning av etanol (70%).
  2. Bedøve dyrene ved å injisere en cocktail av ketamin (70 mg/kg) og xylazine (10 mg/kg) intraperitonealt. Asses bedøvelse dybde ved å teste refleks til en tå knipe.
  3. Fjern pels fra hodet på dyret ved hjelp av elektriske Clippers. Clean barberte hodet ved hjelp av en løsning på 2% isopropylalkohol alkohol og 2% klorheksidin gluconate (3 ganger). Påfør smøre øye salve under anestesi for å hindre tørrhet.
  4. Gardin-av operasjonsfeltet slik at bare hodet på dyret er eksponert. Plasser hodet på rotte i et stereotaxic apparat, sett øre stengene inn i ørekanalene med stor forsiktighet og stram nese klemmen. Fest en 26 G rustfritt stål førings kanyle til holderen armen på stereotaxic apparatet.
  5. Lokalt injisere en bedøvelse cocktail av bupivakain (1,5 mg/kg) og lidokain (1,5 mg/kg) subkutant på hodet, 10 min før snittet.
  6. Opprettholde anestesi under hele prosedyren ved å levere natrium isoflurane (2,5%) på 0,5 L/min oksygentilførsel med nese membran.
  7. Lag en midtlinjen snitt (3 cm) langs hodebunnen med en skalpell. La skallen klar ved å installere 4 klemmer rundt snittet.
  8. Skrape fast periosteum fra skallen med et kirurgisk blad til Bregma og lambda sting er synlige. Opprettholde fast press på skallen med en gasbind pad eller bomull tippet applikator hvis det er blødning.
  9. Bekreft at hodeskallen er riktig justert på det stereotaxic apparatet ved å sammenligne de dorsoventral koordinatene til Bregma og lambda-sting. Identifiser anteroposterior, mediolateral og dorsoventral koordinater for Bregma Sutur som referansepunkt for koordinatene til førings kanyle.
  10. Tar Bregma Sutur koordinater som referanser, beregne koordinatene til føreren kanyle implantation området i hippocampus.
    Merk: Følgende koordinater ble bestemt i henhold til rotte hjernen Atlas fra Paxinos og Watson (anteroposterior:-0,60 cm; mediolateral: ± 0,58 cm; dorsoventral:-0,16 cm, figur 2a)32.
  11. Merk det nøyaktige implantatstedet ved hjelp av en markør.
  12. Bor et 0,5 mm hull gjennom kraniet på målstedet for førings kanyle. Drill 3 andre hull ca 5 mm rundt dette punktet til tråd 3 anker skruer inn i skallen som vil stivne kanyle etter akryl Dental sement påføres.
  13. Sett kanyle inn i hippocampus og fikse det med Dental sement. Denne kanyle vil bli brukt til å sette sonden inn i regionen av interesse 7 dager senere under microdialysis prosedyren. Vær forsiktig med å ikke søle overflødig Dental sement rundt området der vekten vil bli droppet.
  14. La sement tørke i 2 minutter, og fjern deretter holde armen fra kanyle. Sett inn en removeable Obturator i rustfritt stål i kanyle for å unngå spinalvæske seepage og risiko for infeksjon.
  15. Fjern de 4 klemmene, trekke tilbake tilbaketrukket hud og sy den med en kirurgisk Sutur tråd 4-0.
  16. Fjern rotte fra apparatet og Injiser buprenorfin subkutant for å behandle smerte (0,05 mg/kg, etter operasjonen en gang per dag i løpet av følgende 2 dager). Plasser gnager tilbake i buret med en oppvarming pad under før det blir bevisst, og deretter returnere det til dyr omsorg anlegget for en 7 dager utvinning periode under nøye overvåking.

3. Microdialysis prosedyre

  1. Når du utfører microdialysis prosedyren, bruk sterile hansker, en hår panser og en kirurgisk maske. Syv dager etter kanyle implantat kirurgi, bedøve rotte med natrium isoflurane (2,5%) på 0,5 L/min oksygentilførsel.
  2. Fjern Obturator fra kanyle og sett langsomt en microdialysis sonde, perfusert med kunstig cerebral spinalvæske (ACSF) (26 mmol/L NaHCO3, 3 mmol/l NaH2PO4, 1,3 mmol/l MgCl2, 2,3 mmol/l CaCl2, 3,0 mmol/L KCl, 126 mmol/L NaCl, 0,2 mmol/L L-askorbinsyre), gjennom kanyle inn i hippocampus eller annen region av interesse.
    Merk: Rotter nød å bli anesthetized bare stund fjerner det Obturator og setter inn det microdialysis sonde, og i løpet av induksjon av hjernerystelse eller humbug skaden. De sonder som brukes her er laboratorie-bygget, jeg-formet, og består av smeltet side-by-side silica innløps-Outlet linjer [intern diameter (ID): 50 μm] innkapslet i polyetylen slange (ID: 0.58-0.38 mm). Slutten av kanyle er sikret med en lengde på fornyet hul cellulosemembran [molekylær vekt cut-off: 13 kDa, ytre diameter (OD): 216 μm; ID: 200 μm] ved hjelp av Cyanoacrylate lim og spissen forseglet med epoxy. Den aktive membranen måler 2,5 mm for implantation i hippocampus, men kan justeres i henhold til dybden i regionen av interesse. Tilkoblingen av indwelling kanyle av rotte til sonden er sikret med en montert, gjenget rustfritt stål krage.
  3. Fest sonden forsamlingen til en rustfritt stål våren bundet til en flytende sving og telleren balanse spaken arm suspendert over buret med en ringstativ og klemmer slik at dyret kan bevege seg fritt i buret sitt. Bundet rotter bruke hele varigheten av microdialysis prosedyren med ad lib tilgang til vann og mat.
  4. Bruk en microinfusion pumpe for å sende perfusate til sonder, og samle dializat fra smeltet silika utløps linjen (død volum: 0,79 μL).
  5. Minst 1 t og 30 minutter før prosedyren starter, skru sonden til arbeids strømnings raten (1 μL/min). Kontroller at strømningshastigheten til proben er konsistent ved å måle volum over tid med en pipette.
    Merk: Strømningshastigheten kan være mer eller mindre avhengig av nevrotransmittere samplet og hjernen regionen av interesse. Dialyse prøvene er tatt før, under og etter hjernerystelse eller humbug skade induksjon. Sampling intervall avhenger av hjernen regionen av interesse, nevrotransmittere blir analysert, dializat konsentrasjoner av analytt, og følsomhet for analytisk kjemi utstyr som brukes. Den samle faser gjort her i hippocampus for glutamat og GABA prøvetaking er som følger:
    1. Baseline: ved begynnelsen av eksperimentet, samle dialyse prøver på 10 min intervaller for 60 min.
    2. post-hjernerystelse eller humbug skade: etter hjernerystelse eller humbug skade, samle prøver for ytterligere 90 min (9 prøver).
  6. Samle hver dializat prøve i et brøkdel hetteglass forhåndslastet med 1 μL 0,25 mol/L perklorsyreblank syre for å hindre analytt degradering. Oppbevar prøvene ved 4 ° c for påfølgende analyse.
  7. Etter innsamling av den siste dializat prøven, re-bedøve rotta med en nese kjegle levere natrium isoflurane (2,5%) ved 0,5 L/min oksygentilførsel.
  8. Fjerne det microdialysis sonde fra det kanyle, re-innsette det Obturator og så retur rotta å det dyr bekymre Letter.

4. hjernerystelse apparat installasjon

  1. Før oppstart av prosedyren, skjære en vekt som skal brukes til å påføre hjernerystelse (19 mm i diameter) fra solid messing for å få en masse på 450 g. Sett inn en metall sløyfe på toppen av messing vekten. Bore hull foreløpige i en avstand på 1,0 m inne i en vertikal polyvinylklorid (PVC) guide tube.
  2. Slit en aluminiumsplate med en skarp barberhøvel blad. Den spor aluminiumsplate bør støtte vekten av rotte (295 til 351 g) uten å forstyrre akselerasjonen av kroppen etter hodet innvirkning fra messing vekt.
  3. Tape den flate aluminiums arket tett til en U-formet pleksiglass ramme (38 cm lang x 27 cm bred x 30 cm dyp, figur 3a, B) som inneholder en skum pute (37 cm lang x 26 cm bred x 12 cm dyp).
  4. Plasser pleksiglass-rammen under et PVC-rør (20 mm diameter x 1,5 m lengde).
  5. Hold PVC guide røret på plass med en klemme stativ 3,5 cm over den flate aluminium.
  6. Fest en nylon fluefiske linje (kapasitet på 9,1 kg, 0,46 mm diameter) gjennom metall sløyfe slik at bunnen av vekten henger 2,5 cm over spor aluminium for å hindre flere treff når rotta faller på skumputen etter påvirkning.
  7. Fest nylon fluefiske linjen til klemmen stativet.
  8. Trekk opp vekten gjennom PVC rør med nylon fluefiske linje deretter holde den på plass ved å sette inn en hex nøkkel gjennom foreløpige boret hull på 1,0 m.

5. hjernerystelse induksjon

  1. Etter Baseline fasen av dialyse prøvene samling, re-bedøve rotta lett ved å plassere en nese kjegle levere natrium isoflurane (2,5% isoflurane ved 0,5 L/min oksygentilførsel) til det som ingen respons på en tå knipe (som nevnt i avsnitt 3,1).
  2. Plasser dyret på brystet på den flate aluminiumsplaten slik at hodet er plassert direkte i banen til messing vekten (figur 3c, D). Opprettholde anestesi med nesen kjegle å sørge for at rotta ikke flytte eller våkne opp før vekten slår den.
  3. Fjern nese membranen og dra i hex-tasten. Vekten vil falle vertikalt gjennom PVC røret og påvirke hodet av rotte. Rotta ville gjennomgå en rask 180 ° omdreining og land opp på dens rygg (skikkelsen 3e).
  4. Fjerne rotta fra skummet pute og sted den opp på dens rygg i sin bur.
  5. Bruk en digital timer for å måle rettende refleks tid som et tegn på utvinning og skade alvorlighetsgrad. Den rettende refleks tid er den totale tiden fra virkningen til gnagere våkne og spontant rett seg til liggende posisjon fra liggende posisjon, eller begynne å gå. Merk noen tegn på død, brudd eller blødning.
    Merk: Prosedyren kan gjentas på samme på ulike tidspunkt poeng for gjentatt hjernerystelser.

6. humbug induksjon

  1. Etter Baseline fasen av dialyse prøvene samling, re-bedøve rotta lett ved å plassere en nese kjegle levere natrium isoflurane (2,5%) på 0,5 L/min oksygentilførsel til det som ingen reaksjon på en tå knipe (som nevnt i avsnitt 3,1).
  2. Plasser dyret på brystet på den flate aluminiums ark slik at hodet ligger direkte i banen til messing vekt. Opprettholde anestesi med nesen kjegle å sørge for at rotta ikke flytte eller våkne.
  3. Fjern nesen kjegle og fjerne dyret fra aluminiumsplate uten å trekke den hex-tasten. Rotta ville ikke gjennomgå en rask 180 ° omdreining.
  4. Sted rotta opp på dens rygg i sin bur.
  5. Bruk en digital tidtaker for å måle rettende tid som en indikator for nevrologiske restaurering.

7. høy ytelse flytende kromatografi

  1. Bestem signalstoffet nivåer (dvs. glutamat og GABA) ved precolumn derivatization ved hjelp av høy ytelse flytende kromatografi med rask separasjon fluorescens deteksjon, og et system bestående av en rask separasjon autosampler og en pumpe koplet til en 3,0 x 50 mm 5 μm analytisk kolonne.
  2. Forbered en mobil fase med 100 mmol/L natrium fosfat dibasic (na2HPO4), 3,5% acetonitril og 20% metanol. Juster pH til 6,7 med fosfors syre (85%) etter behov.
  3. Sett strømningshastigheten til 0,5 mL/min.
  4. Forbered ferske daglige derivatization reagenser og arbeidsstandarder (100 ng/mL) fra lager løsninger. Legg dem i en nedkjølt (10 ° c) hurtig separasjon autosampler med prøver.
  5. Bland hver brøk sekvensielt i den analytiske kolonnen med 20 μL av 3-mercaptopropionic syre (0,071 mol/L) fortynnet med H2O og 20 μL av O-phthaldehyde (0,0143 mol/L) fortynnet med 0,1 mol/l natrium tetraborate. Tillat 10 min for mix å reagere.
  6. For å hindre forurensning av neste prøver, skyll injeksjons sløyfen med metanol (20%), etter hver injeksjon.
    Merk: Den glutamat Oppbevaringstiden vil være på 1 min ca i denne protokollen, for en total kjøretid på 30 min for hver prøve.
  7. Under analyse av kromatografiske topper, identifisere ukjente topper ved hjelp av prøver matchet i henhold til tid for oppbevaring fra kjente standarder. Express nivåer av analytter som μg/mL.

Åttende histologi

  1. En måned etter microdialysis prosedyre og hjernerystelse eller humbug skade induksjon, bedøve dyrene ved å injisere en cocktail av ketamin (70 mg/kg) og xylazine (10 mg/kg) intraperitonealt og euthanize dem ved paraformaldehyde (4%) og saltvann intrakardielle.
  2. Halshugge det gnagere så analysere hjernen.
  3. Oppbevar hjernen i paraformaldehyde (4%) og senere cryoprotect dem i en løsning av sukrose (30%).
  4. Skjær hjernen i koronale seksjoner av 50 μm med en kryostaten.
  5. Stain hjernen skiver med cresyl fiolett for histologiske verifisering av skade og sonde plassering (Nissl farging).

Representative Results

Ved hjelp av vår modell av hjernerystelse som kombinerer kraft og rotasjon med in vivo cerebral microdialysis, den akutte ekstracellulære glutamat og GABA endringer over tid etter en hjernerystelse eller humbug skaden ble undersøkt i 21 mannlige, voksne, Sprague-Dawley rotter av av en førings kanyle i CA1-regionen på hippocampus.

Histologiske verifisering av sonde plassering og skade
Ingen morfologiske endringer som massive intracerebrale blødninger eller contusions ble rapportert etter histologiske verifikasjon av hippocampus vevsskade på seksjoner beiset med cresyl fiolett. Guide kanyle implantation og microdialysis sonde innsetting indusert mindre og lignende skader mellom skadde og humbug tilfeller. Videre ikke fjerne sonden rett før humbug skade eller hjernerystelse induksjon ikke gi noen skilles hippocampus vevsskade sett under et mikroskop (figur 2b, C, henholdsvis), med membranen av sonden fortsatt intakt deretter (figur 2D, E). Hjernerystelse og humbug skade hjerner perfusert med paraformaldehyde (4%) 1 måned etter microdialysis prosedyrer kan ikke skilles ved visuell inspeksjon (figur 2F, G).

Rettende refleks tid
Dyr fra den skadde gruppen hadde en betydelig økt rettende tid i gjennomsnitt versus humbug tilfeller (student t-test, p = 0,042801) (Figur 4) og dukket lamslått på å gjenvinne bevisstheten. Av de 10 tilfellene fra hjernerystelse gruppe, et enkelt dyr viste mindre tegn til blødning under påvirkning området etter vekt-drop. Ingen andre tegn på skallen brudd eller intrakraniell blødning ble observert.

In vivo cerebral microdialysis
For å opptre som representative resultater av vår metode, 15 10 μL prøver av dializat ble utvunnet fra hippocampus, in vivo, i intervaller på 10 min og en strømningshastighet på 1 μL/min. ekstracellulære nivåer av glutamat og GABA ble målt fra 6 prøver under Baseline ( 60 min) og fra 9 prøver etter induksjon av humbug skade eller hjernerystelse (90 min).

Ekstracellulære konsentrasjoner av glutamat
Signifikant økning i ekstracellulære glutamat konsentrasjoner ble observert i CA1 regionen i hippocampus i løpet av de første 10 min etter induksjon av traumer i forhold til humbug skade (mann-Whitney U test, p = 0,009175) (figur 5). Ingen annen forskjell i glutamat konsentrasjoner ble observert mellom grupper på noe annet tidspunkt.

Ekstracellulære konsentrasjoner av GABA
Ingen signifikant endring i GABA konsentrasjoner ble observert i CA1 regionen av hippocampus i løpet av de første 10 min etter induksjon av traumer i forhold til humbug skade (mann-Whitney U test, p = 0,943861) (figur 6). Det var ingen annen signifikant forskjell i GABA konsentrasjoner på noe annet tidspunkt punkt mellom hjernerystelse tilfeller og humbug skadetilfeller.

Figure 1
Figur 1: skjematisk skisse av forsknings protokollen. Dette tallet er endret fra IO masse 2018. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: histologiske verifisering av sonde plassering og skade. (A) koronale visning av microdialysis sonde og veilede kanyle plassering området i hippocampus bruker stereotaxic Atlas av Paxinos og Watson. (B) representative photomicrograph av hippocampus vevsskade (cresyl fiolett) produsert av en microdialysis sonde og veilede kanyle fra en humbug skade sak. (C) representative photomicrograph av hippocampus vevsskade (cresyl fiolett) produsert av en microdialysis sonde og veilede kanyle fra en hjernerystelse sak. (D) representativ photomicrograph av en microdialysis sonde før induksjon av hjernerystelse. (E) representative photomicrograph av en microdialysis sonde etter induksjon av hjernerystelse. Membranen er fortsatt intakt. (F-G). Representative photomicrograph av en humbug (F) og hjernerystelse (G) skadet hjernen etter behandling med 4% paraformaldehyde ved 1-måned etter humbug skade eller hjernerystelse prosedyre. Ved visuell inspeksjon, de 2 hjerner er umulig å skille. Dette tallet er endret fra IO masse 2018. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: hjernerystelse apparater og microdialysis instrumenter essensielle komponenter skildringer. (A) et fotografi av hele forsamlingen består av en vertikal POLYVINYLKLORID (PVC) guide tube for fallende vekt ligger over rotte scenen, pleksiglass ramme, skum pute, datastyrt microinfusion pumpe, kople sprøyter, flytende dreies, og side-ved-side smeltet silika innløp-Outlet linjer. (B) skjematisk fremstilling av pleksiglass ramme og skum pute med alle relevante dimensjoner. (C) et bilde av det spor av aluminiumsfolie som fungerer som rotte scenen over skumputen. (D) et fotografi som viser plasseringen av rotte på scenen umiddelbart før hodet innvirkning av fallende vekt. (E) et fotografi som viser rotte etter hodet innvirkning, illustrerer 180 ° horisontal rotasjon av kroppen til rotte etter hodet innvirkning og påfølgende akselerasjon og rotasjon. Dette tallet er endret fra IO masse 2018. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: rettende tid. Histogram representasjoner av tiden tatt av rotter å våkne fra bedøvelse og flip fra liggende posisjon til liggende posisjon eller begynne å gå følgende hjernerystelse (røde diamanter, n = 10) eller humbug skade (blå firkanter, n = 11). Rotter fra hjernerystelse gruppen tok betydelig lengre tid å rette seg i forhold til humbug skade gruppen. Gjennomsnittsverdier representeres som en horisontal linje i hver graf. * p < 0,05, * * p < 0,01, * * * p < 0,001. Dette tallet er endret fra IO masse 2018. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: ekstracellulære konsentrasjoner av glutamat. Gjennomsnittlig ekstracellulære konsentrasjoner av glutamat (μg/mL) målt ved microdialysis i hippocampus under Baseline (60 min) og etter hjernerystelse (røde diamanter, n = 10) eller humbug skade (blå firkanter, n = 11) forhold (90 min). Feil stolpene representerer standardfeilen i gjennomsnitt. * P < 0,05, * * P < 0,01, * * * P < 0,001. Dette tallet er endret fra IO masse 2018. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6: ekstracellulære konsentrasjoner av GABA. Gjennomsnittlig ekstracellulære konsentrasjoner av GABA (μg/mL) målt ved microdialysis i hippocampus under Baseline (60 min) og etter hjernerystelse (røde diamanter, n = 10) eller humbug skade (blå firkanter, n = 11) forhold (90 min). Feil stolpene representerer standardfeilen i gjennomsnitt. * P < 0,05, * * P < 0,01, * * * P < 0,001. Dette tallet er endret fra IO masse 2018. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Kritiske trinn i protokollen
Kritiske trinn i denne protokollen krever spesiell oppmerksomhet for generering av pålitelige resultater. Under kanyle implantat kirurgi, unngå å bruke mer sement enn nødvendig, spesielt når det er veldig flytende som å hindre søl over virkningen området. For å unngå blokkering av implantat området, bruk en Obturator som har samme lengde som kanyle. Under microdialysis prosedyren, sett sonden langsomt inn i kanyle og sørg for at den er satt helt inn for dializat prøvetaking. Før hjernerystelse induksjon, sørg for at aluminiums arket er riktig spor med en skarp barberhøvel blad. Ellers vil virkningen fra messing vekt ikke være tilstrekkelig til å rippe aluminium ark og rotte forblir brystet ned i stedet for å gjennomgå en 180 ° rotasjon og landing på ryggen. Hvis dette er tilfelle, skader indusert vil følge av den butte virkningen, ikke ulikt det som er sett i den åpne-skallen vekt slipp modeller og bli betydelig mer alvorlig. Under hjernerystelse induksjon, unngå påvirker kanyle med vekten da dette ville generere kritiske skader på skallen av rotte. Det anbefales sterkt å jobbe i team på 2 for å begrense manipulasjon feil under eksperimentet.

Modifikasjoner og feilsøking
I løpet av microdialysis prosedyren, bør flyten være konstant og gi et volum som passer til graden av, når sonden er koblet til pumpen. Lavere volumer kan indikere tilstedeværelsen av tilstopping i membranen av sonden eller luftbobler i linjene. Ved tilstopping skal proben kastes og byttes ut. Luftbobler kan imidlertid løses ut ved å sirkulere ACSF i linjene. Hvis det ikke er tilstopping eller luftbobler bemerket og det er fortsatt ingen flyt, en liten del av utløpsrøret nærmest til slutten kan kuttes.

Begrensninger for metoden
Andre studier som bruker Wayne State University vekt-drop har evaluert noen grunnleggende strukturelle og molekylære endringer18. Imidlertid vil en mer omfattende etterforskning opprettholde legitimiteten av denne prosedyren. Informasjon om biologiske og nevroanatomi endringer som finner sted på epigenetic og cellulære nivåer vil ytterligere stivne den pålitelige og translational verdien av vår metode. Videre er evaluering av kognitiv funksjon et pålitelig mål på utfallet knyttet til mTBI i gnager modeller33. Mens tid til høyre ble målt i denne protokollen og ble betydelig forsinket i skadde tilfeller sammenlignet med humbug tilfeller, studier i fremtiden bør konsentrere seg om metodisk måling kognitiv funksjon etter traumer induksjon i gnagere.

Betydningen av metoden med hensyn til eksisterende/alternative metoder.
Den viktigste betydningen av metoden er todelt: for det første gjør det vellykket induksjon av en hjernerystelse med Wayne State University prosedyre, som tillater rask akselerasjon og retardasjon av hodet og torso. Med denne metoden, alvorlige skader utfall som cardiorespiratory arrestasjoner, skallen brudd, høy dødelighet og tegn på synlig cerebral contusions på virkningen området ble unngått. For det andre, denne microdialysis teknikken ble replikert tidligere demonstrert den akutte og kortvarig ekstracellulære glutamat utgivelse som finner sted i løpet av de første 10 min etter traumer induksjon14,16. Videre, holde sonden inn gjennom hele prosedyren reduserer sannsynligheten for inducing skade på mTBI-sensitive blod-hjerne barriere knyttet til gjentatte microdialysis sonde innsetting34.

Fremtidige søknader eller retninger av metoden.
Gitt den lett-å-bruke aspekter ved Wayne State University vekt-drop prosedyre og akutt ekstracellulære signalstoffet nivå endringer målt ved microdialysis, vår rotte modell kombinere microdialysis og hjernerystelse gir forskere med en pålitelig verktøy for å gjengi biomekanikk av menneskelig craniocerebral traumer og lengderetningen karakteriserer den molekylære effekten av hjernerystelser. Våre rotten modell kunne likeledes bli brukt inne en bred variasjon av terapeutiske studier for den tilbyder en kostbar opportunity å studere mekanismen og effektiv av Pharmacologic agenter inne Vivo, fortsatt og uten har å ofring dyret. Videre, anvendeligheten av en rotten modell som det ettall forevist her over kunne høyeste letter det bedre forståelse av forholdet imellom det signal ubalanser og det opptreden konsekvensene av hjernerystelser.

Disclosures

Ingen konkurrerende økonomiske interesser eksisterer.

Acknowledgments

Vi er takknemlige for Louis Chiocchio for dyr omsorg og vedlikehold, Morgane Regniez for hjelp med intrakardielle, og David Castonguay for assistanse med kryostaten. Dette arbeidet ble støttet av Caroline Durand Foundation Chair i akutt traumatologi av Universite de Montreal tildelt LDB.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Animal Preparation
Sprague Dawley Rats Charles River Laboratories SAS SD 40
Name Company Catalog Number Comments
Microdialysis Guide Cannula Implantation Surgery
Ketamine Hydrochloride (100 mg/ml) Bioniche 1989529
Xylazine Hydrochloride (100 mg/ml) Bimeda 8XYL004C
Solution of Chlorhexidine Gluconate 2% and Isopropyl Alcohol 2% Carefusion 260100C
Lidocaine Hydrochloride Alveda Pharma 0122AG01
Bupivacaine Hydrochloride Hospira 1559
Ophthalmic Ointment Baussh and Lomb inc. 2125706
Stereotaxic Frame Stoelting 51600
Stereotaxic Cannula Holder Arm Harvard Apparatus 72-4837
Drill Dremel 8050-N/18
Suture Thread Coated Vicryl Rapide 4-0 Ethicon VR2297
Dental Acrylic Cement Harvard Apparatus 72-6906
Screws JI Morris Company P0090CE125
Isoflurane Baxter CA2L9100
Cannula Gauge 20 10.55mm HRS Scientific C311G/SPC
Dummy-Cannula 10.55mm HRS Scientific C311DC/1/SPC
Name Company Catalog Number Comments
Microdialysis Procedure
CMA 402 Syringe Pump Harvard Apparatus Canada CMA-8003110
Microsyringe 2.5ml Glass Harvard Apparatus Canada CMA-8309021
Syringe Clip Medium For 1-2.5ml Harvard Apparatus Canada CMA-3408310
Low-Torque Dual Channel Quartz-Lined Swivel Instech Laboratories Inc. 375/D/22QM
GSC Cast Iron Support Ring Stand Fisher Scientifique S13748
Fisherbrand Castaloy Adjustable-Angle Clamps Fisher Scientifique 05769Q
NaHCO3 Sodium Bicarbonate Sigma-Aldrich Canada S5761-500G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
MgCl2 Magnesium Chloride Sigma-Aldrich Canada M8266-100G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
NaCl Sodium Chloride Sigma-Aldrich Canada S7653-1KG For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
L-Ascorbic Acid Sigma-Aldrich Canada A5960-25G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
KCl Potassium Chloride Sigma-Aldrich Canada P9333-500G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
NaH2PO4 Sodium Phosphate Monobasic Sigma-Aldrich Canada S0751-1KG For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
CaCl2 Calcium Chloride Sigma-Aldrich Canada 383147-100G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
Lighter Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
Epoxy Glue Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
Super Glue Gel Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
Heat Shrink Tube 0.063" Inner Diameter Gardner Bender Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
Cut-Off Wheels Dremel #409 Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
BD Needle 26 Gauge 0.5 Inch PrecisionGlide Sterile 305111 Fisher Scientifique 14-826-15 For Laboratory Constructed Probes
BD Needle 21 Gauge 1.5 Inch PrecisionGlide Sterile 305167 Fisher Scientifique 14-826-5B For Laboratory Constructed Probes
26G Stainless Steel Tubing One Foot HRS Scientific SST-26/FT For Laboratory Constructed Probes
Polyethylene Tubing PE/20 .024" OD X .015" ID HRS Scientific C315CT For Laboratory Constructed Probes
Polyethylene Tubing PE/10 .024" OD X .011" ID HRS Scientific C314CT For Laboratory Constructed Probes
Polyethylene Tubing PE/50 .038" OD X .023" ID HRS Scientific C313CT For Laboratory Constructed Probes
30S WIRE ST.ST 0.008X 1’ Long HRS Scientific 008BSH/30S For Laboratory Constructed Probes
Polymicro Technologies Flexible Fused Silica Capillary Tubing Inner Diameter 50µm, Outer Diameter 150µm Molex LLC Polymicro Technologies 106815-0015 For Laboratory Constructed Probes
Spectra Por 132294 Micro-Dialysis Hollow Fiber Membranes 13 kD MWCO Spectrum Labs FSSP9778671 For Laboratory Constructed Probes
Stainless Steel Collar Sirnay In.c 304 For Laboratory Constructed Probes / Custome made
Name Company Catalog Number Comments
Concussion Apparatus
Brass Weight Rapido Métal Inc. Attach metal loop to base
Metal Loop Rona Inc. Available at most hardware stores
PVC Guide Tube Rona Inc. Available at most hardware stores
Alluminum Foil Alcan Available at most grocery stores
Tape Available commercially
GSC Cast Iron Support Ring Stand Fisher Scientifique S13748
U-Shaped Plexiglas Frame Présentoirs PlexiPlus Inc. Custom made
Foam Cushion Mousse D&R Foam Inc. Custom made
Razor Blades VWR International 55411-055
Super Strong Trilene XT 20 lb. Berkley Canadian Tire Available at most hardware stores
Isoflurane Baxter CA2L9100
Stop Watch Available at most sporting goods retailer
Animal Preparation
Sprague Dawley Rats Charles River Laboratories SAS SD 40
Name Company Catalog Number Comments
Microdialysis Guide Cannula Implantation Surgery
Ketamine Hydrochloride (100 mg/ml) Bioniche 1989529
Xylazine Hydrochloride (100 mg/ml) Bimeda 8XYL004C
Solution of Chlorhexidine Gluconate 2% and Isopropyl Alcohol 2% Carefusion 260100C
Lidocaine Hydrochloride Alveda Pharma 0122AG01
Bupivacaine Hydrochloride Hospira 1559
Ophthalmic Ointment Baussh and Lomb inc. 2125706
Stereotaxic Frame Stoelting 51600
Stereotaxic Cannula Holder Arm Harvard Apparatus 72-4837
Drill Dremel 8050-N/18
Suture Thread Coated Vicryl Rapide 4-0 Ethicon VR2297
Dental Acrylic Cement Harvard Apparatus 72-6906
Screws JI Morris Company P0090CE125
Isoflurane Baxter CA2L9100
Cannula Gauge 20 10.55mm HRS Scientific C311G/SPC
Dummy-Cannula 10.55mm HRS Scientific C311DC/1/SPC
Name Company Catalog Number Comments
Microdialysis Procedure
CMA 402 Syringe Pump Harvard Apparatus Canada CMA-8003110
Microsyringe 2.5ml Glass Harvard Apparatus Canada CMA-8309021
Syringe Clip Medium For 1-2.5ml Harvard Apparatus Canada CMA-3408310
Low-Torque Dual Channel Quartz-Lined Swivel Instech Laboratories Inc. 375/D/22QM
GSC Cast Iron Support Ring Stand Fisher Scientifique S13748
Fisherbrand Castaloy Adjustable-Angle Clamps Fisher Scientifique 05769Q
NaHCO3 Sodium Bicarbonate Sigma-Aldrich Canada S5761-500G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
MgCl2 Magnesium Chloride Sigma-Aldrich Canada M8266-100G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
NaCl Sodium Chloride Sigma-Aldrich Canada S7653-1KG For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
L-Ascorbic Acid Sigma-Aldrich Canada A5960-25G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
KCl Potassium Chloride Sigma-Aldrich Canada P9333-500G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
NaH2PO4 Sodium Phosphate Monobasic Sigma-Aldrich Canada S0751-1KG For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
CaCl2 Calcium Chloride Sigma-Aldrich Canada 383147-100G For Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF)
Lighter Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
Epoxy Glue Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
Super Glue Gel Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
Heat Shrink Tube 0.063" Inner Diameter Gardner Bender Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
Cut-Off Wheels Dremel #409 Canadian Tire For Laboratory Constructed Probes / Available at most hardware stores
BD Needle 26 Gauge 0.5 Inch PrecisionGlide Sterile 305111 Fisher Scientifique 14-826-15 For Laboratory Constructed Probes
BD Needle 21 Gauge 1.5 Inch PrecisionGlide Sterile 305167 Fisher Scientifique 14-826-5B For Laboratory Constructed Probes
26G Stainless Steel Tubing One Foot HRS Scientific SST-26/FT For Laboratory Constructed Probes
Polyethylene Tubing PE/20 .024" OD X .015" ID HRS Scientific C315CT For Laboratory Constructed Probes
Polyethylene Tubing PE/10 .024" OD X .011" ID HRS Scientific C314CT For Laboratory Constructed Probes
Polyethylene Tubing PE/50 .038" OD X .023" ID HRS Scientific C313CT For Laboratory Constructed Probes
30S WIRE ST.ST 0.008X 1’ Long HRS Scientific 008BSH/30S For Laboratory Constructed Probes
Polymicro Technologies Flexible Fused Silica Capillary Tubing Inner Diameter 50µm, Outer Diameter 150µm Molex LLC Polymicro Technologies 106815-0015 For Laboratory Constructed Probes
Spectra Por 132294 Micro-Dialysis Hollow Fiber Membranes 13 kD MWCO Spectrum Labs FSSP9778671 For Laboratory Constructed Probes
Stainless Steel Collar Sirnay In.c 304 For Laboratory Constructed Probes / Custome made
Name Company Catalog Number Comments
Concussion Apparatus
Brass Weight Rapido Métal Inc. Attach metal loop to base
Metal Loop Rona Inc. Available at most hardware stores
PVC Guide Tube Rona Inc. Available at most hardware stores
Alluminum Foil Alcan Available at most grocery stores
Tape Available commercially
GSC Cast Iron Support Ring Stand Fisher Scientifique S13748
U-Shaped Plexiglas Frame Présentoirs PlexiPlus Inc. Custom made
Foam Cushion Mousse D&R Foam Inc. Custom made
Razor Blades VWR International 55411-055
Super Strong Trilene XT 20 lb. Berkley Canadian Tire Available at most hardware stores
Isoflurane Baxter CA2L9100
Stop Watch Available at most sporting goods retailer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cassidy, J. D., et al. Incidence, risk factors and prevention of mild traumatic brain injury: results of the WHO Collaborating Centre Task Force on Mild Traumatic Brain Injury. Journal of Rehabilitation Medecine. 43, 28-60 (2004).
  2. McCrory, P., et al. What is the definition of sports-related concussion: a systematic review. British Journal of Sports Medecine. 51 (11), 877-887 (2017).
  3. McCrory, P., et al. 5th International Conference on Concussion in Sport (Berlin). British Journal of Sports Medecine. 51 (11), 837 (2017).
  4. Cernak, I. Animal models of head trauma. NeuroRx. 2 (3), 410-422 (2005).
  5. Davis, A. E. Mechanisms of traumatic brain injury: biomechanical, structural and cellular considerations. Critical Care Nursing Quarterly. 23 (3), 1-13 (2000).
  6. Gaetz, M. The neurophysiology of brain injury. Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 115 (1), 4-18 (2004).
  7. Giza, C. C., Hovda, D. A. The new neurometabolic cascade of concussion. Neurosurgery. 75, Suppl 4. S24-S33 (2014).
  8. Guerriero, R. M., Giza, C. C., Rotenberg, A. Glutamate and GABA imbalance following traumatic brain injury. Current neurology and neuroscience reports. 15 (5), 27 (2015).
  9. Meldrum, B. S. Glutamate as a neurotransmitter in the brain: review of physiology and pathology. Journal of Nutrition. 130 (4S Suppl), 1007S-1015S (2000).
  10. Morris, R. G., Garrud, P., Rawlins, J. N., O'Keefe, J. Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions. Nature. 297 (5868), 681-683 (1982).
  11. Olton, D. S., Papas, B. C. Spatial memory and hippocampal function. Neuropsychologia. 17 (6), 669-682 (1979).
  12. Ray, S. K., Dixon, C. E., Banik, N. L. Molecular mechanisms in the pathogenesis of traumatic brain injury. Histology and histopathology. 17 (4), 1137-1152 (2002).
  13. Reger, M. L., et al. Concussive brain injury enhances fear learning and excitatory processes in the amygdala. Biological Psychiatry. 71 (4), 335-343 (2012).
  14. Faden, A. I., Demediuk, P., Panter, S. S., Vink, R. The role of excitatory amino acids and NMDA receptors in traumatic brain injury. Science. 244 (4906), 798-800 (1989).
  15. Folkersma, H., et al. Increased cerebral (R)-[(11)C]PK11195 uptake and glutamate release in a rat model of traumatic brain injury: a longitudinal pilot study. Journal of neuroinflammation. 8, 67 (2011).
  16. Katayama, Y., Becker, D. P., Tamura, T., Hovda, D. A. Massive increases in extracellular potassium and the indiscriminate release of glutamate following concussive brain injury. Journal of neurosurgery. 73 (6), 889-900 (1990).
  17. Nilsson, P., Hillered, L., Ponten, U., Ungerstedt, U. Changes in cortical extracellular levels of energy-related metabolites and amino acids following concussive brain injury in rats. Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 10 (5), 631-637 (1990).
  18. Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. Journal of neuroscience. 203 (1), 41-49 (2012).
  19. Dewitt, D. S., Perez-Polo, R., Hulsebosch, C. E., Dash, P. K., Robertson, C. S. Challenges in the development of rodent models of mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 30 (9), 688-701 (2013).
  20. Eisenberg, M. A., Andrea, J., Meehan, W., Mannix, R. Time interval between concussions and symptom duration. Pediatrics. 132 (1), 8-17 (2013).
  21. Guskiewicz, K. M., et al. Cumulative effects associated with recurrent concussion in collegiate football players: the NCAA Concussion Study. JAMA. 290 (19), 2549-2555 (2003).
  22. Luo, J., et al. Long-term cognitive impairments and pathological alterations in a mouse model of repetitive mild traumatic brain injury. Frontiers in neurology. 5, 12 (2014).
  23. Meehan, W. P. 3rd, Zhang, J., Mannix, R., Whalen, M. J. Increasing recovery time between injuries improves cognitive outcome after repetitive mild concussive brain injuries in mice. Neurosurgery. 71 (4), 885-891 (2012).
  24. Prins, M. L., Hales, A., Reger, M., Giza, C. C., Hovda, D. A. Repeat traumatic brain injury in the juvenile rat is associated with increased axonal injury and cognitive impairments. Developmental neuroscience. 32 (5-6), 510-518 (2010).
  25. Schwetye, K. E., et al. Traumatic brain injury reduces soluble extracellular amyloid-beta in mice: a methodologically novel combined microdialysis-controlled cortical impact study. Neurobiology of disease. 40 (3), 555-564 (2010).
  26. Shitaka, Y., et al. Repetitive closed-skull traumatic brain injury in mice causes persistent multifocal axonal injury and microglial reactivity. Journal of neuropathology and experimental neurology. 70 (7), 551-567 (2011).
  27. Willie, J. T., et al. Controlled cortical impact traumatic brain injury acutely disrupts wakefulness and extracellular orexin dynamics as determined by intracerebral microdialysis in mice. Journal of neurotrauma. 29 (10), 1908-1921 (2012).
  28. Bolton, A. N., Saatman, K. E. Regional neurodegeneration and gliosis are amplified by mild traumatic brain injury repeated at 24-hour intervals. Journal of neuropathology and experimental neurology. 73 (10), 933-947 (2014).
  29. Blaylock, R. L., Maroon, J. Immunoexcitotoxicity as a central mechanism in chronic traumatic encephalopathy-A unifying hypothesis. Surgical neurology international. 2, 107 (2011).
  30. McCrory, P., Davis, G., Makdissi, M. Second impact syndrome or cerebral swelling after sporting head injury. Current Sports Medecine Reports. 11 (1), 21-23 (2012).
  31. Fujita, M., Wei, E. P., Povlishock, J. T. Intensity- and interval-specific repetitive traumatic brain injury can evoke both axonal and microvascular damage. Journal of Neurotrauma. 29 (12), 2172-2180 (2012).
  32. Paxinos, G., Watson, C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , 4th edn, Academic Press. (1998).
  33. Bales, J. W., Wagner, A. K., Kline, A. E., Dixon, C. E. Persistent cognitive dysfunction after traumatic brain injury: A dopamine hypothesis. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 33 (7), 981-1003 (2009).
  34. Sumbria, R. K., Klein, J., Bickel, U. Acute depression of energy metabolism after microdialysis probe implantation is distinct from ischemia-induced changes in mouse brain. Neurochemical Research. 36 (1), 109-116 (2011).

Tags

Nevrovitenskap mild traumatisk hjerneskade hjernerystelse hodet akselerasjon in vivo cerebral microdialysis rotte
En roman og translational Rat modell av hjernerystelse kombinere Force og rotasjon med in vivo cerebral Microdialysis
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Massé, I. O., Moquin, L.,… More

Massé, I. O., Moquin, L., Provost, C., Guay, S., Gratton, A., De Beaumont, L. A Novel and Translational Rat Model of Concussion Combining Force and Rotation with In Vivo Cerebral Microdialysis. J. Vis. Exp. (149), e59585, doi:10.3791/59585 (2019).

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