Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Modelo de Rata de Lesión Traumática Leve de Cabeza Cerrada y su Validación

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

Summary

Aquí, presentamos un modelo de lesión cerebral traumática leve (mTBI) de cabeza cerrada y su validación que muestra una notable similitud con la mTBI humana en lo que respecta a las manifestaciones conductuales durante las etapas aguda y subaguda.

Abstract

Los modelos animales son cruciales para avanzar en nuestra comprensión de la lesión cerebral traumática leve (mTBI, por sus siglas en inglés) y guiar la investigación clínica. Para lograr conocimientos significativos, es esencial desarrollar un modelo animal estable y reproducible. En este estudio, reportamos una descripción detallada de un modelo de mTBI de cabeza cerrada y un método de validación representativo utilizando ratas Sprague-Dawley para verificar el efecto del modelado. El modelo consiste en dejar caer un peso de masa de 550 g desde una altura de 100 cm directamente sobre la cabeza de una rata sobre una superficie destructible, seguido de un giro de 180 grados. Para evaluar la lesión, las ratas se sometieron a una serie de evaluaciones neuroconductuales 10 minutos después de la lesión, incluido el tiempo de pérdida de conciencia, el tiempo de primer comportamiento de búsqueda, la capacidad de escape y la prueba de capacidad de equilibrio del haz. Durante las etapas aguda y subaguda después de la lesión, se realizaron pruebas conductuales para evaluar la capacidad de coordinación motora (tarea Beam), la ansiedad (prueba Open Field) y las habilidades de aprendizaje y memoria (prueba Morris Water Maze). El modelo de LCTM de cabeza cerrada produjo una respuesta consistente a la lesión con una mortalidad mínima y reprodujo situaciones de la vida real. El método de validación verificó eficazmente el desarrollo del modelo y garantizó la estabilidad y coherencia del modelo.

Introduction

La lesión cerebral traumática leve (mTBI, por sus siglas en inglés), o conmoción cerebral, es el tipo de lesión más frecuente y puede provocarvarios síntomas crónicos y a corto plazo. Estos síntomas pueden incluir mareos, dolores de cabeza, depresión y anhedonia, entre otros, lo que lleva a un sufrimiento significativo para las personas afectadas por mTBI2. Dado que la mayoría de las lesiones cerebrales traumáticas leves son causadas por un traumatismo por fuerza contundente3, se vuelve imperativo desarrollar modelos animales que imiten con precisión dichas lesiones. Estos modelos son esenciales para obtener una mejor comprensión de la lesión y sus mecanismos subyacentes, ofreciendo un entorno controlado con una variabilidad y heterogeneidad reducidas en comparación con los estudios en humanos.

Se han desarrollado numerosos modelos de roedores bien establecidos para la lesión cerebral traumática (TBI), incluida la lesión por percusión de fluidos (FPI)4, el impacto cortical controlado (CCI)5, la lesión por pérdida de peso6, la lesión cerebral traumática por explosión7 y otras. Sin embargo, estos modelos se centran principalmente en replicar escenarios de LCT de moderadas a graves. Por el contrario, los modelos experimentales diseñados específicamente para simular el TCE leve han recibido relativamente menos atención y siguen siendo poco explorados8. Por lo tanto, existe una necesidad crítica de establecer un modelo animal estable y reproducible que represente con precisión el TCEm. Un modelo de este tipo mejoraría significativamente nuestra comprensión de las consecuencias neurobiológicas y conductuales asociadas con la LCTM.

No se pueden distinguir los déficits funcionales en las ratas mTBI en comparación con las ratas normales a través de la observación casual después de que los efectos de la anestesia hayan desaparecido. Por lo tanto, es necesario administrar pruebas específicas. En humanos, se utiliza una amplia gama de evaluaciones clínicas para evaluar a los pacientes 9,10,11. Del mismo modo, el establecimiento de un modelo exitoso en el modelo de ratas también requiere el uso de herramientas de evaluación rápida para determinar su validez.

En este estudio, presentamos un modelo de rata mTBI de cabeza cerrada, que permite la investigación de mTBI de una manera que se asemeja mucho a la condición humana. La descripción detallada del modelo y su procedimiento de validación proporciona una comprensión completa del enfoque experimental utilizado en el estudio de la LCTm.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Central del Sur. Todos los estudios se llevaron a cabo de acuerdo con los principios éticos y de bienestar de los animales de laboratorio.

1. Alimentación animal y procedimiento de anestesia

  1. Aloje en grupo ratas macho Sprague-Dawley de 280-320 g y manténgalas en un ciclo de luz/oscuridad de 12 h/12 h con acceso a comida y agua ad libitum. Realizar el estudio después de que las ratas se aclimaten durante 6 días.
  2. Anestesiar a la rata con isoflurano al 3% a un flujo de aire de 0,6 L/min en una caja de inducción hasta que no responda al pellizco de la pata o la cola. Mantenga el caudal durante 30 s.
    NOTA: No se utilizaron analgésicos ya que interferirían con la respuesta de la rata en las evaluaciones neuroconductuales.

2. Configuración preoperatoria

  1. Coloque una esponja con un valor de dureza de 35D (peso de 35 kg/m3 de esponja), con idéntico largo y ancho pero un grosor de 12 cm, dentro de una caja acrílica (15 cm x 22 cm x 43 cm) sin tapa superior.
  2. Recorta una lámina de estaño (de 20 μm de grosor) y pégala a la caja acrílica con cinta adhesiva para formar una superficie destructible capaz de soportar el peso de una rata. Además, marque una línea de corte de aproximadamente 10 cm para que sea el lugar designado para colocar la cabeza de la rata.
  3. Con la ayuda de un soporte de hierro, asegure firmemente el tubo de PVC en su lugar. Prepara un peso perforado, de 550 gramos de peso y 18 milímetros de diámetro. Sujete el peso a un hilo de pescar a una altura de 1 metro dentro de un tubo de cloruro de polivinilo o PVC. y ajuste la posición del tubo guía 3 centímetros por encima del papel de aluminio.
  4. Prepara un casco y una almohada. Fabrica un casco con un disco de acero inoxidable de 10 mm de diámetro y 3 mm de grosor. Prepara una almohada de esponja en forma de cuña para colocarla debajo de la cabeza de la rata, asegurándote de que esté perpendicular a la dirección de la gravedad.
    NOTA: En la Figura 1 se presenta un diagrama esquemático del aparato de impacto. El casco sirve para identificar el lugar del impacto y mejorar la distribución de la fuerza externa. La almohada se utiliza para garantizar un daño uniforme y estable.

3. Inducción de mTBI

  1. Coloque rápidamente la rata anestesiada sobre su pecho sobre el papel de aluminio.
    NOTA: Se requieren dos operadores para la inducción de mTBI, uno para la preparación y el otro para la verificación.
  2. Preparación: Coloque la almohada debajo de la rata, asegurándose de que su cabeza esté paralela al papel de aluminio. Alinea el casco con las orejas de la rata y asegúralo en su lugar.
  3. Verificación: Verifique que el tubo de PVC esté colocado directamente sobre el casco. Una vez que ambos operadores confirmen la configuración correcta, continúe con el siguiente paso.
  4. Inducción de la rotación de la cabeza: Suelta el peso, dejándolo caer y golpear la cabeza de la rata, induciendo una caída sobre la esponja y una rotación de 180°.
  5. Coloca a la rata boca arriba en una jaula limpia.

4. Inducción simulada

  1. Trate a la rata de la misma manera que en la descripción anterior de la inducción de la lesión cerebral traumática leve, pero no la someta al impacto en la cabeza.

5. Procedimiento de validación: Evaluaciones neuroconductuales agudas

NOTA: Las siguientes evaluaciones fueron modificadas con base en las Puntuaciones de Severidad Neurológica9 y el protocolo de Flierl et al.10. Todas estas evaluaciones se realizaron 10 minutos después de que la rata recuperara el reflejo de enderezamiento.

  1. Tiempo de pérdida de conciencia: Registre el tiempo que transcurre desde que la rata es anestesiada hasta que recupera el reflejo de enderezamiento.
    NOTA: El reflejo de enderezamiento es el proceso en el que la rata se da la vuelta cuando se coloca boca arriba. La pérdida del reflejo de enderezamiento debe considerarse como un criterio de valoración humanitario, y el animal debe ser sacrificado según las pautas institucionales.
  2. Tiempo de la primera conducta de búsqueda: Registre la duración desde que la rata es anestesiada hasta que muestra la conducta de búsqueda por primera vez.
    NOTA: La conducta de búsqueda es un signo de interés en el entorno, una respuesta fisiológica.
  3. Capacidad de escape
    1. Coloque la rata en el centro de un aparato circular (0,5 m de diámetro y 0,3 m de altura) con salida (12,5 cm de largo y 9 cm de ancho).
    2. Registra el tiempo que tarda la rata en salir del círculo.
      NOTA: Si la rata no sale del círculo dentro de los 180 s, registre el tiempo como 180 s.
  4. Prueba de capacidad de equilibrio del haz
    1. Coloque la rata en una viga de 3 cm, 2 cm y 1,5 cm de ancho durante 1 minuto.
    2. Si la rata mantiene el equilibrio con una postura estable en la viga, puntúalo como 0.
    3. Si la rata agarra el costado de la viga, dale una puntuación de 1. Si la rata abraza la viga y una extremidad se cae de ella, puntúala como 2.
    4. Si la rata abraza la viga y las dos extremidades se caen de ella o giran sobre ella (>60 s), puntúala como 3.
    5. Si la rata intenta mantener el equilibrio en la viga pero se cae (> 40 s), puntúalo como 4.
    6. Si la rata intenta mantener el equilibrio en la viga pero se cae (>20 s), puntúalo como 5.
    7. Si la rata no intenta mantener el equilibrio o colgarse de la viga y se cae dentro de los 20 segundos, puntúalo como 6.
      NOTA: La prueba de equilibrio de viga no requiere una prueba previa.

6. Procedimiento de validación: Evaluación neuroconductual

NOTA: Antes de los experimentos conductuales, las ratas fueron manipuladas durante 2 minutos diarios durante 3 días consecutivos para minimizar el estrés y la interrupción de la novedad. Todos los experimentos conductuales se realizaron colocando a los animales en el entorno de prueba durante 60 minutos antes del inicio del experimento.

  1. Capacidad de coordinación motora (tarea de haz)
    1. Configuración experimental
      1. Coloque las ratas en un extremo de la barra de equilibrio (1,5 m de largo y 75 cm por encima del suelo). Coloque una caja de escape (una jaula de cama inclinada) en el otro extremo.
      2. Coloque un acolchado de espuma debajo de la viga para mitigar el riesgo potencial de lesiones a las ratas en caso de caídas durante la prueba.
      3. Encienda la cámara de video.
      4. Programe los días de prueba en momentos específicos después de la lesión o después del tratamiento simulado (p. ej., el día 1, el día 3 y el día 7).
    2. Fase de formación (2 días)
      1. Entrene a las ratas para que crucen la viga de 4 cm de ancho 3 veces consecutivas, seguidas de dos intentos en la viga de 2 cm de ancho.
      2. Durante el entrenamiento, guíe suavemente a las ratas a través de la viga hasta que puedan cruzarla fácilmente sin interferencias.
    3. Experimento de la barra de equilibrio
      1. Coloque las ratas en la viga de 2 cm de ancho durante 5 intentos consecutivos.
      2. Registre el inicio y el final de cada prueba cuando la nariz de la rata cruza las líneas de salida y meta, respectivamente.
      3. Regresa a las ratas a sus jaulas al final del experimento.
    4. Pruebas de línea de base
      1. Realice el experimento de la barra de equilibrio antes de la lesión o el tratamiento.
      2. Calcule los valores promedio de estos 5 ensayos consecutivos para establecer la línea de base para cada rata.
    5. Análisis de datos
      1. Analice el tiempo para cruzar la viga y el número total de resbalones del retropié utilizando el análisis de video realizado por investigadores ciegos a las condiciones experimentales.
  2. Ansiedad (prueba de campo abierto)
    1. Configuración experimental
      1. Prepare la arena de campo abierto, asegurándose de que esté limpia y libre de señales de olor previas. Divide la arena en tres zonas: una zona interior central (33 cm x 33 cm), una zona media (66 cm x 66 cm) y una zona exterior.
    2. Fase de prueba
      1. Coloque una rata en el centro de la arena de campo abierto y encienda el temporizador. Deja que la rata explore la arena durante 5 minutos libremente. Después de 5 minutos, regrese a la rata con cuidado y cuidado a su jaula de origen.
    3. Recogida de datos
      1. Mide la distancia total recorrida por la rata durante el período de exploración de 5 minutos. Determina el tiempo que la rata pasa en las zonas centrales internas, medias y externas.
    4. Análisis de datos
      1. Utilice la distancia total recorrida como una medida del comportamiento exploratorio general y la capacidad locomotora. Calcule el tiempo que se pasa en la zona interna central como indicador de respuestas similares a la ansiedad.
  3. Habilidades de aprendizaje y memoria (prueba del laberinto acuático de Morris)
    1. Asegúrese de que el aparato del laberinto de agua esté en buenas condiciones. Tiñe el agua de negro y coloca tacos en los cuatro puntos cardinales. Coloque la plataforma a 2,5 cm por debajo de la superficie del agua.
    2. Establezca un sistema de monitoreo para registrar y observar el comportamiento de las ratas.
    3. Día de trail
      1. Coloca rápidamente a la rata en el laberinto de agua. Si la rata no llega a la plataforma en 2 minutos, guíala suavemente con el palo de madera.
      2. Deja que la rata se familiarice con el entorno del laberinto mientras está de pie en la plataforma durante 20 s, luego retírala. Una vez que la rata esté en la plataforma, déjala reposar durante 20 s y luego retírala.
    4. Repetición diaria
      1. Repita el procedimiento del día de entrenamiento, colocando a la rata en el agua desde diferentes cuadrantes. Repita el paso 6.3.3. Continúa el entrenamiento durante 5 días consecutivos.
    5. Día de la prueba de la sonda: En el día, retire la plataforma y coloque la rata en el mismo cuadrante durante 2 min.
    6. Observación y registro: Utilice el sistema de monitoreo para monitorear el comportamiento de la rata en los días de prueba y prueba.
    7. Limpieza: Después de sacar a la rata del laberinto de agua, use una toalla para secarla bien.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

El aparato utilizado en este trabajo fue una versión modificada del modelo de Kane y del modelo pediátrico de Richelle Mychasiuk11,12. En este estudio, las ratas SD fueron asignadas a grupos simulados y de mTBI. Para demostrar la reproducibilidad de este modelo, realizamos tres réplicas independientes de este modelo junto con la evaluación neuroconductual aguda, y cada experimento involucró a 8-12 ratas. En este estudio, utilizamos más de 30 ratas mTBI, con 2 ratas que experimentaron mortalidad debido a la anestesia. Sin embargo, ninguna rata sucumbió a una lesión cerebral durante el experimento. Los resultados de estos experimentos se presentan en la Figura 2. Además, se realizaron evaluaciones neuroconductuales durante las etapas aguda y subaguda (Figura 3, Figura 4 y Figura 5).

Resultados de la evaluación neuroconductual aguda

Todas estas evaluaciones se realizaron después de 0 min de anestesia/impacto (tiempo de pérdida de conciencia y tiempo de primera conducta de búsqueda) o 10 min (salida del círculo y equilibrio del haz), respectivamente.

Como se muestra en la Figura 2A, las ratas con TCE leve pasaron significativamente más tiempo recuperándose de la inconsciencia, lo que se alinea con los resultados obtenidos en estudios previos12,13. El comportamiento de búsqueda en ratas, considerado una actividad fisiológica normal, exhibió un aumento estadísticamente significativo en el período de recuperación dentro del grupo mTBI (Figura 2B). Este hallazgo sugiere que las ratas mTBI requirieron una mayor duración para recuperar sus capacidades de locomoción, olfato, sondeo táctil y exploración ambiental.

La prueba existente en el círculo ha reemplazado a las pruebas sensoriales originales en la puntuación de gravedad neurológica, que anteriormente se basaba en las observaciones subjetivas de los examinadores, como las pruebas de colocación y propioceptivas. Las ratas mTBI pasaron un tiempo significativamente más largo saliendo del círculo en comparación con las ratas simuladas (Figura 2C). El análisis estadístico mediante ANOVA de dos vías para el tiempo de salida del círculo mostró un efecto principal significativo de la lesión (F [1, 36] = 21,29, p < 0,0001), lo que indica una diferencia entre los grupos mTBI y simulado. Sin embargo, los diferentes ensayos no tuvieron efectos significativos (F [2, 36] = 0,1396, p = 0,87).

Los resultados de la prueba de equilibrio de haz se analizaron mediante un ANOVA de dos vías, seguido de las comparaciones múltiples de Bonferroni para las diferencias entre las medias de los grupos (Figura 2D). Hubo un efecto global significativo de la lesión en todas las tareas de haz ancho (3 cm: F = 13.89, p < 0.001; 2 cm: F = 42.7, p < 0.001; 1.5 cm: F = 27.25, p < 0.001), lo que indica que las ratas mTBI exhibieron deterioro del equilibrio en comparación con las ratas simuladas después de 10 min después del impacto. De acuerdo con tres experimentos repetidos independientes, la barra de equilibrio de 2 cm y 1,5 cm de ancho mostró una mejor discriminación entre los grupos simulado y mTBI que la viga de 3 cm de ancho.

Resultados de la evaluación neuroconductual

La capacidad de coordinación motora se evaluó mediante la tarea de haz a 1 día antes de la anestesia/lesión y 1 día, 3 días y 7 días después de la anestesia/lesión (Figura 3). El número total de deslizamientos de las extremidades posteriores (Figura 3A) se analizó mediante ANOVA bidireccional medido repetidamente, y las comparaciones múltiples de Bonferroni encontraron que las ratas con TCE m3 mostraron significativamente más deslizamientos de las extremidades traseras en el día 1 después de la lesión en comparación con las ratas simuladas (Figura 3A; p < 0,01). Sin embargo, después de una recuperación de 2 días, no se observaron alteraciones en los errores posteriores, con un número total de deslizamientos que se resolvieron a niveles simulados después de 7 días. En particular, las 6 ratas con TCE m3 tuvieron más deslizamientos de las extremidades traseras después del impacto que su rendimiento inicial. El ligero aumento de los deslizamientos de las extremidades traseras en las ratas simuladas podría estar asociado con la falta de práctica de la barra de equilibrio. Al 1 día y a los 3 días después de la lesión, las ratas con TCE leve pasaron más tiempo atravesando el haz de 150 cm (39,8 ± 3,79 s frente a 28,68 s ± 0,82 s, 37,06 s ± 4,06 s frente a 29,28 s ± 3,42 s), aunque no hubo diferencias entre las ratas TCE m y las ratas simuladas en el tiempo necesario para atravesar el haz en todos los puntos temporales (Figura 3B).

No hubo diferencias significativas en la distancia recorrida entre los grupos simulados y de TCE leve (Figura 4A). El comportamiento similar a la ansiedad se evaluó midiendo el tiempo pasado en la zona central durante la prueba de campo abierto. Tanto a los 3 días como a los 7 días después de la lesión, las ratas con LCTm mostraron una reducción significativa en el tiempo que pasaron en la zona central en comparación con las ratas simuladas. Este hallazgo indica que las ratas mTBI mostraron niveles más altos de comportamiento similar a la ansiedad después del impacto dentro de los 7 días (Figura 4B, C).

Los resultados de los días de aprendizaje del laberinto acuático de Morris revelaron que las ratas mTBI requirieron más tiempo para localizar la plataforma oculta que las ratas simuladas, lo que indica un deterioro del aprendizaje espacial y la memoria en el grupo de mTBI (Figura 5). Posteriormente, durante el ensayo de sonda, las ratas mTBI mostraron déficits en la retención de la memoria espacial, como lo demuestra el hecho de pasar menos tiempo buscando la plataforma eliminada. En particular, no se observaron diferencias significativas en la velocidad de natación entre los grupos simulados y de mTBI, lo que respalda los hallazgos consistentes observados en el análisis de distancia recorrida realizado en la prueba de campo abierto. Estos resultados sugieren que el impacto no tuvo un efecto perceptible sobre la función locomotora espontánea.

Figure 1
Figura 1: Aparato de impacto para el TCE leve en ratas. (A) La vista superior y la vista lateral de la almohada y el casco en la posición relativa de la cabeza de la rata. La línea de puntos roja muestra la posición del casco. (B) Una imagen de todo el conjunto que muestre un tubo guía vertical para el peso caído colocado sobre la etapa de rata y la esponja recolectora. (C) Fotograma capturado de un video de impacto que muestra la rotación de 180° de la rata después del impacto de la cabeza y la posterior aceleración/rotación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Resultados de la evaluación neuroconductual aguda después de ratas simuladas con TCE leve, repetidas tres veces de forma independiente. (A) Aumento significativo del tiempo de pérdida de conciencia después de la interrupción de la anestesia en ratas que recibieron una LCTM en comparación con las ratas simuladas. Hubo un efecto significativo del grupo (P < 0,0001, ANOVA de dos factores), pero no hubo un efecto significativo en el tiempo (P = 0,6226) ni en el grupo x tiempo (P = 0,5803). (B) las ratas mTBI mostraron su primer comportamiento de búsqueda después de la anestesia. (C) Las ratas simuladas pasaron menos tiempo escapando del círculo de 60 cm (*p < 0,01, **p < 0,001, prueba t no apareada). (D) El rendimiento en la puntuación de equilibrio de viga de 3 cm, 2 cm y 1,5 cm de ancho de viga. Los resultados de las comparaciones múltiples de Bonferroni para cada grupo se muestran en las figuras. Los datos se presentan como media ± error estándar de la media. Se utilizaron N = 8-12 ratas por experimento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: El rendimiento de la tarea del haz antes del impacto y después del impacto en el día 1, el día 3 y el día 7. (A) Las ratas con TCE leve hicieron más deslizamientos de las extremidades traseras en el día 1 posterior a la lesión (*p < 0,001, ANOVA de 2 vías medido repetidamente). (B) El tiempo medio de travesía de las ratas simuladas es menor que el de las ratas mTBI. Los datos se presentan como media ± error estándar de la media (N = 6/grupo). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: El rendimiento de la prueba de campo abierto en el día 1 previo a la lesión y el día 1 posterior a la lesión, el día 3, el día 7 y el día 14. (A) No hubo diferencia entre las ratas simuladas y las mTBI en la distancia recorrida. (B) las ratas mTBI pasaron menos tiempo en el centro que las ratas simuladas en el día 3 y el día 7 (*p < 0,01, **p < 0,001, ANOVA de 2 vías medido repetidamente), sin diferencias aparentes en el día 1 previo a la lesión y el día 1 y el día 14 después de la lesión. (C) Mapa de seguimiento de ratas con LCTM en los días 1, 3, 7 y 14 posteriores a la LCTM. Los datos se presentan como media ± error estándar de la media (N = 6-10/grupo). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: El rendimiento en el laberinto acuático de Morris. (A) No hubo diferencia en la velocidad en la prueba de capacidad de natación entre las ratas simuladas y mTBI. (B) Latencia a la plataforma oculta de la tarea de memoria de referencia en el día del juicio. (C) Las ratas cruzaron la plataforma más veces en la prueba de prueba de sonda de 2 minutos después de 5 días de prueba. Simulacro (5,14 ± 0,65) vs. mTBI (3,56 ± 0,6), (*p < 0,01, prueba t no apareada). Los datos se presentan como media ± error estándar de la media (N = 9/grupo). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Este modelo simula con éxito un traumatismo craneoencefálico leve de cabeza cerrada sin necesidad de incisión en el cuero cabelludo o apertura del cráneo, lo que proporciona una representación más precisa del escenario de impacto observado en casos humanos. Evitar la incisión en el cuero cabelludo ayuda a prevenir respuestas inflamatorias que pueden no alinearse con la situación real. En comparación con el modelo pediátrico12 de Richelle Mychasiuk, el modelo utilizado en este estudio está diseñado específicamente para ratas adultas que pesan entre 280 y 320 g, lo que nos permite obtener información valiosa sobre los efectos de la lesión cerebral traumática leve en individuos adultos. Además, la incorporación de componentes clave, como una almohada y un casco, facilita la entrega de una fuerza de impacto más uniforme y ayuda al operador a identificar con precisión el área objetivo para el impacto.

Es importante destacar que el procedimiento de impacto en ratas se realizó sin mantenimiento anestésico, por lo que se confirmó la profundidad de la anestesia antes de iniciar el impacto. Nos aseguramos de que las ratas no tuvieran respuesta agitando suavemente la caja de inducción de la anestesia y extendiendo el tiempo de anestesia en 30 segundos adicionales para garantizar un nivel adecuado de anestesia. Se recomienda completar todo el proceso de impacto en 1 minuto.

El aparato de impacto descrito en este estudio es relativamente fácil de construir y puede ser replicado en casi cualquier laboratorio utilizando las especificaciones proporcionadas. Esto promueve una mayor estandarización y comparabilidad de los datos experimentales en diferentes entornos de investigación. Además, los datos de validación obtenidos de este estudio sirven como un recurso valioso para los investigadores a la hora de abordar cuestiones científicas específicas. Al analizar los resultados neuroconductuales observados en este estudio, los investigadores pueden tomar decisiones informadas y adaptar el enfoque experimental para alinearlo con sus objetivos de investigación específicos. Esto mejora la calidad general y la relevancia de los estudios futuros sobre el TCE leve y facilita los avances en nuestra comprensión de sus mecanismos subyacentes y los resultados asociados.

En este estudio participaron exclusivamente ratas macho para o implementar el modelo mTBI de cabeza cerrada. Teniendo en cuenta las investigaciones previas que indican variaciones específicas del sexo en el comportamiento similar a la ansiedad y los síntomas cognitivos y somáticos persistentes relacionados con el TCE leve14,15, se deben realizar estudios futuros en roedores hembra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Los autores no tienen ningún interés financiero que revelar.

Acknowledgments

Queremos agradecer a todos los becarios del Departamento de Animales de Laboratorio de la Universidad Central del Sur. Este estudio contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nº 81971791); Laboratorio Clave de Medicina Forense de Shanghai, Laboratorio Clave de Ciencias Forenses, Ministerio de Justicia, China (Academia de Ciencias Forenses) (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

Modelo Animal Lesión Cerebral Traumática Leve de Cabeza Cerrada MTBI Validación Ratas Sprague-Dawley Evaluaciones Neuroconductuales Respuesta a la Lesión Mortalidad Situaciones de la Vida Real Estabilidad Consistencia
Modelo de Rata de Lesión Traumática Leve de Cabeza Cerrada y su Validación
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