Yöntem makalesi

Travmatik Beyin Hasarı için Kontrollü Kortikal Etki Modeli

29.4K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/51781

⸱

5 Ağustos 2014

 ,  , 
1Spinal Cord and Brain Injury Research Group, Stark Neuroscience Research Institute, Department of Neurological Surgery, Indiana University School of Medicine

Bu makalede

Özet

Travmatik beyin yaralanmaları (TBH'ler) ciddi bir sağlık sorunu olmaya devam etmektedir. Kontrollü kortikal darbe cerrahisi modeli kullanılarak, TBH'nin etkileri ve olası tedavi yöntemleri üzerine araştırmalar yapılabilir.

Özet

Her yıl bir milyondan fazla Amerikalı travmatik beyin hasarı (TBI) geçiriyor. Dünya çapında TBH insidansı ile birleştiğinde, fiziksel, duygusal, sosyal ve ekonomik etkiler şaşırtıcıdır. Bu nedenle, TBH'nin etkileri ve etkili tedaviler hakkında daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir. Kontrollü kortikal etki (CCI) modeli, hafif ila şiddetli arasında değişen travmatik beyin yaralanmalarına neden olur. Bu yöntem, bir kraniektomi sonrasında maruz kalan sağlam bir duraya mekanik enerji vermek için sert bir çarpma tertibatı kullanır. Çarpma, önceden belirlenmiş bir deformasyon derinliği elde etmek için belirli bir hızda kesin parametreler altında yapılır. Kilo kaybı ve sıvı perküsyonu gibi diğer TBI modelleri mevcut olsa da, CCI daha doğru, kontrol edilmesi daha kolaydır ve en önemlisi, insanlarda görülenlere benzer travmatik beyin yaralanmaları üretir. Bununla birlikte, şu anda hiçbir TBI modeli, insan hastalarda görülenlerle aynı patolojik değişiklikleri yeniden üretememektedir. CCI modeli, TBH'nin nöronal ölüm, hafıza açıkları ve serebral ödem gibi kısa ve uzun vadeli etkilerinin yanı sıra TBH için potansiyel terapötik tedavilerin araştırılmasına izin verir.

Giriş

Travmatik beyin hasarı (TBI) bir beyin fonksiyonlarında değişiklik, ya da bir dış kuvvet 1 kaynaklanan beyin patoloji diğer delil olarak tanımlanır. TBIs özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nde ve dünya çapında önemli bir sağlık sorunu olmaya devam etmektedir. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine göre, en az 1.7 milyon TBIs bütün yaralanmalı bağlı ölümlerin% 30.5 sonuçlanan Birleşik Devletleri'nde yılda meydana gelir. 2000 yılında, doğrudan tıbbi maliyetleri ve TBIs dolaylı maliyetler tek başına ABD'de tahmini 76500000000 $ olarak gerçekleşti. Önceki yıllarda teknolojik gelişmeler ve tedavi TBIs muzdarip olanlar için yaşam kalitesini ve uzunluğunu geliştirilmiş olmasına rağmen, etkili bir ilaç veya koruyucu tedaviler şu anda mevcut. Nedeniyle karmaşıklığı ve doku lezyonları, hücre ölümü ve akson dejenerasyon da dahil olmak üzere TBIs, geniş kapsamlı etkileri, herhangi bir iki yaralanma aynıdır; Böylece, hayvanlar için hiçbir geçerli TBI modeli doğru üretirTBI tüm yönleri olarak insanlarda görülen. Ancak, hayvan modelleri daha TBIs klinik belirtilerini anlamak umuduyla TBI çeşitli etkilerini araştırmak için gerekli hemen hemen aynı yaralanmaları üretme yeteneği sağlarlar.

Kontrol kortikal darbe (CCI) modeli bir hayvanın maruz dura fiziksel etki sunmak için bir darbe sistemi kullanır. Bu hafif insanlar tarafından hissedilen şiddetli benzer değişen TBIs uyarmaktadır. Bu yaralanma ilk olarak gelincik 2 özelliği ve daha sonra 3,4-sıçan, fare 5-7 ve koyun 8 kullanılmak üzere uyarlanmıştır. İlk nitelenmesi, yaralanma site orta hat 2,9 ve lateral kortekse 10 üzerinden hem yerleştirildi. CCI TBIs için ve potansiyel etkisini araştıran tedavi kolay ve doğru bir metot sağlar.

CCİ modeli, sıvı perküsyon ve ağırlık düşümüne ilave olarak modelleri işbirliği vardırmmonly TBIs üretmek için kullanılır. Ancak, bu modeller daha az yaralanma parametreleri üzerinde kontrol, insan TBIs görmedim eden histopatolojik değişiklikleri üreten, ve farelerde 3,5,10 kazayla ölüm insidans dahil mevcut sınırlamalar,. Patlama dalgası modeli aynı TBIs üretmek için kullanılır. Patlama dalgası modeli mekanik etkisi aşağıdaki görülmüştür eden histopatolojik değişiklikleri yeniden olmamasına rağmen, bu modeli doğru özellikle askeri personel 11 deneyimli TBIs üretiyor. Kontrollü kortikal etki modeli nedeniyle, zaman, hız ve etki 5 derinliği olarak deformasyon parametreleri üzerinde tam kontrolü için kontrol etmek kolaydır. Böyle bir doğruluk daha uygulanabilir bütün bir hayvan grubunun genelinde yaklaşık aynı yaralanmaları kopyalayan yapar. En önemlisi, CCI insan TBIs 12 görülen özelliklere sahip TBIs üretir. Ancak, patolojik chan tam spektrum üreyen tümüyle başarılı tek bir hayvan modeli vardırTBI sonrası gözlenen Ges. Daha fazla araştırma tamamen TBI sonra meydana akut ve kronik değişiklikleri ortaya çıkarmak için gereklidir.

Birincil ve ikincil yaralanmalar: yaralanmaları iki tip bir TBI sonrasında görülmektedir. Birincil yaralanma çarpma anında meydana gelir ve terapötik tedaviler duyarlı değildir; Ancak, ilk hasardan sonra devam ikincil yaralanmalar tedavilere 13 tabidir. Kontrollü kortikal etki modeli böylece araştırmacılar ikincil yaralanma potansiyel uzun süreli etkileri için TBI etkilerini ve potansiyel terapötik tedavileri araştırmak için izin, birincil yaralanma üretir. CCI modelini kullanarak potansiyel araştırma alanları nöronal ölüm, serebral ödem, nöron, vasküler etkileri, eden histopatolojik değişiklikleri ve hafıza açıkları ve 3,13-16 daha fazlasını içerir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Hayvan Bakımı
Erkek C57 BL / 6 fareleri, grup yer alır ve yiyecek ve su ad libitum erişmek için serbest olan bir 12/12 saat ışık / karanlık döngüsünde tutuldu. Bu protokolde kullanılan hayvanlar 10-12 haftalık oldular. Tüm prosedürler Indiana Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanan protokoller altında yapıldı.

1.. Cerrahi Hazırlık

  1. Bir ketamin / ksilazin karışımı (87.7 mg / ml Ketamin ve 12.3 mg / ml Ksilazin) kullanılarak fare anestezisi ve IP enjeksiyon yoluyla (1 ml / kg) uygulanması.
  2. Kulakları arasındaki fare başını tıraş.
  3. Ameliyat sırasında kurumasını önlemek için fare gözlerine petrol bazlı bir jöle uygulanır.
  4. % 10 iyot ile traşlı bölgeyi temizleyin. Sonra iyot temizlemek için% 70 etanol kullanımı.
  5. Kulak çubukları ve lokma plaka kullanılarak stereotaktik çerçeve içinde fare kafasını düzeltin. Beyin kararlı olduğundan emin olun.

2. Kranyektomi

  1. Makas ile baş ortasında uzunlamasına bir kesi olun. Sol tarafında kapalı cilt tutmak için bir hemostat kullanın.
  2. Kafatası açığa çıkarmak için kemik üzerindeki kan ve doku kaldırmak için bir pamuk uçlu bir aplikatör kullanın. Maruz kafatası 1 dakika kurumasını bekleyin.
  3. Baskı uygulamak ve kafatası hareketsiz kalmasını sağlamak için forseps kullanın. Anatomik Simgesel Lambda (kaudal yönü) ve bregmaya (frontal yönü) belirleyin. 4 mm çapında ve uzak orta hat 0.5 mm ve Lambda bregma merkezinde bir daire çizin.
  4. Işaretli daire boyunca kesmek için bir matkap kullanın. Nazikçe kemik tozları üflemek. Dura mater zarar görmesini önlemek için kemik yoluyla tamamen delmek yok.
  5. Kemiği kaldırmak ve dura mater maruz forseps kullanın.

3. Impaction

Darbe sistem etkisi parametrelerini ayarlamak için bir kontrol kutusu, çarpmasının gerçekleştirmek için bir çalıştırıcı ve hareket güvenli bir stereotaktik çerçeve içeriretki için uator ve fare kafası.

  1. Ameliyat öncesi 3 m / sn 'ye aktüatörün hızım önceden ayarlanmıştır.
  2. Farklı bir yaralanma ciddiyetinin uyarılması için farklı deformasyon derinliği önceden ayarlanmıştır. 0,0-0,2 mm, 0.5-1.0 mm ve 1,2-2,0 mm deformasyon derinlikleri sırasıyla, hafif, orta ve ağır TBIs neden olacaktır. Bu protokol, 3 m / sn hızı ile 1 mm bir deformasyon derinliğe sahip bir orta şiddetli beyin hasarı ulaşmak için nasıl açıkladı.
  3. Stereotaktik çerçeve içinde sahibine Aktuatörü takın ve açık kafatası alanının merkezinde aktüatör (3 mm çapında) yuvarlak, yassı ucu sabitlemek için hareket mikromanipülatörler kullanın. Daha sonra darbe yeri yüzeyine bir açı paralel ucu ayarlayın.
  4. Ucu darbe sitenin yüzeyine değene kadar uzanan modelinde aktüatörünü aşağı hareket ettirerek sıfır noktası kurmak. Sonra sıfıra stereotaktik kontrol panelindeki Z kanalını ayarlayın.
  5. Çarpma ucu geri çekinAynı anda 1 mm aşağı aktüatörünü hareket ederken.
  6. Yara bölgesi vurur ve 1 mm'lik bir deformasyon derinliği elde etmek için etki düğmesine basın.

4. Yaralanma Sitesi Kapanış

  1. Herhangi bir kan aşağıdaki etkisini kaldırmak için pamuk uçlu aplikatörler kullanın, ancak yaralanma alana dokunmayın.
  2. Vücut ısısını korumak için sıcak bir pad üzerinde fare yerleştirin.
  3. Kanama durduktan sonra, kapalı yara sütür. Temiz bir kafes içine geri hayvan koyun ve sıcak ped gecede ameliyat kurtarmak için izin verir.
  4. Yönetme Buprenorfin 0.05-0.10 mg / kg SQ ameliyattan sonra 2 gün boyunca her 8-12 saat.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Kontrollü kortikal etki modeli hafif şiddetli şiddeti arasında değişen TBIs üretir. Post-darbe kafatası şişme miktarı, kanama, ve darbe yerinde kranial bozulma hızı ve deformasyon derinliği parametreleri kaynaklanan yaralanma şiddetinin ortaya çıkaracaktır. Hafif TBIs nedeniyle sınırlı dura ihlali darbe site ve hafif kanama da kranial şişmesine neden. Bir orta TBI kranial şişme sergiler nedeniyle impaksiyon üzerine dura ihlali (Şekil 1) artmış kanama. Orta ve şiddetli TBI arasındaki fark, bir mikroskop ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Başarılı bir CCI neden olmak için bir elektronik mıknatıs etki sistemi ile tutarlı TBIs üretilmesi için en önemli adımlar şunlardır: 1) sabit bir şekilde stereotaktik çerçeve içinde fare baş sabitlenmesi; 2) fareler arasında kemik penceresinin aynı boyut ve kraniektomi üretilmesi sırasında bunun altında dura zarar vermeden kemik çıkarılması; 3) doğru açık alanın merkezinde darbe ucu konumlandırılması ve çarpmadan önce sıfır noktasını tesis.

Bir fare kafası çok sıkı çarpmadan önce stereotakti...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

Bu çalışma Indiana Omurilik ve Beyin Hasarı Araştırma Hibeler (SCBI 200-12) fon tarafından desteklenen, Ralph W. ve Grace M. Showalter Araştırma Ödülü, Indiana Üniversitesi Biyolojik Araştırma Grant, NIH hibe RR025761 ve 1R21NS072631-01A.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Povidon-iyot% 7.5Purdue ürünü LPCerrahi önlük
Pamuk uçlu aplikatörlerHenry Schein100-6015Kan ve kalıntıları çıkarın
Makasİnce Bilim Araçları14084-08Cerrahi
ForceptGüzel Bilim Araçları11293-00Cerrahi
HemostatGüzel Bilim Araçları13021-12Cerrahi
Şarj Edilebilir Akülü Mikro MatkapÇalma58610Kemik penceresi oluşturmak için Çapaklarla birleştirin
Güzel Bilim Araçlarıiçin Çapaklar19007-05
Sütür monofilamentEthiconG697Sütür
tert-Amil alkolSigma152463-250ML%2.5 Avertin Yapımı
2,2,2-TribromoetanolSigmaT48402-25G%2.5 Avertin Yapma
Mikro Matkap

Kaynaklar

  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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Fare KraniyektomisiDarbe Sistemi KurulumuAkt at r H z AyarDeformasyon Derinli i l mDura Mater EkspozisyonuBeyin Hasar KavitesiHistopatolojik Analizmm nohistokimyasal Boyama

İlgili makaleler