Sporcular, her yıl birkaç yüz hafif travmatik beyin yaralanması (mTBI) / sarsıntıyı emerler; Bununla birlikte, bunların beynin üzerindeki sonuçları tam olarak anlaşılamamıştır. Bu nedenle, klinik olarak ilgili semptomları sürekli olarak çoğaltan tek ve tekrarlayan bir mTBI'nin bir hayvan modeli mTBI ve sarsıntı çalışmalarını ilerletmenin yollarını sağlar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Tek ve Tekrarlayan Hafif Travmatik Beyin Hasarı İçin Bir Fare Modeli
Bu makalede
Özet
Özet
Hafif Travmatik Beyin Hasarı (mTBI), bir karışıklık dönemi, bilinç kaybı (LOC), fokal nörolojik defisitler ve hatta amnezi gibi akut beyin fonksiyon kaybına neden olabilir. Temas sporlarına katılan sporcular, çok sayıda mTB'ye maruz kalma riski yüksektir. Sporcu bir sporcudaki yaralanma seviyesi açısından mTBI, hafif patolojik değişikliklere neden olmayan hafif bir yaralanma olarak tanımlanır, ancak kendiliğinden çözülen kısa süreli nörolojik defisitlere neden olur. Fareler ve sıçanlarda mTBI'yi modellemek için önceki girişimlere rağmen, birçok kişi kafatası kırıkları, intraserebral kanama, aksonal yaralanma ve nöronal hücre ölümü gibi ciddi yan etkileri bildirmiştir. Burada, klinik olarak ilgili semptomları çoğaltan mTBI'nin tekrar üretilebilir hayvan modelini tanımlıyoruz. Bu model, kapalı kafa travması vermek için özel yapım pnömatik darbe cihazı kullanır. Bu etki, hassas hız ve deformasyon parametreleri altında yapılır,Tek veya tekrarlayan konussif mTBI'nin etkilerine katkıda bulunan mekanizmaları incelemek için güvenilir ve tekrarlanabilir bir model oluşturur.
Giriş
Travmatik Beyin Yaralanması (TBI), normal bir beyin işlevinin bozulmasına neden olan, dış bir fiziksel kuvvetten gelen bir kafa yaralanması olarak tanımlanır. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezi 2015 Kongre Raporu ile 2.5 milyon Amerikalı'nın her yıl bir TBH'yi sürdürdüğünü tahmin ederek önemli bir sosyo-ekonomik ve halk sağlığı yükü oluşturuyor. Bu sadece hastanın yaşam kalitesini etkilemekle kalmaz aynı zamanda yıllık olarak 76.5 milyar dolar olarak tahmin edilen topluluğa son derece yüksek bir ekonomik maliyet getirir. Gerçek beyin hasarının miktarı ve akut faz semptomları, hafif, orta ve şiddetli TBI'yi tanımlayan şeydir.
Hafif travmatik Beyin Hasarı (mTBI), ayrıca sarsıntı olarak da bilinir, her yıl bildirilen TBİ'lerin% 70'inden fazlasını oluşturur 1 . Boks ve futbol gibi yüksek riskli temas sporlarına katılan sporcular arasında en yaygın olanıdır 2 . Ilımlıdan farklı olarakVeya şiddetli TBI formlarında, mTBI ile ilişkili derhal hasar ve semptomlar bazen belirgin değildir 3 . Buna karşılık, mTBI'nin uzun vadeli etkileri, ılımlı ve şiddetli formlarda görülen kadar zayıflatıcı olabilir. Tekrarlayan mTBI muzdarip kişilerin kronik travmatik ensefalopati (CTE) yanı sıra diğer kognitif ve dejeneratif hastalıklar geliştiği gösterilmiştir 4 . Bu nedenle, kısa vadeli semptomlara ve mTBI sonrasında ortaya çıkan uzun vadeli hasarlara katkıda bulunan mekanizmalar hakkında daha fazla bilgi edinmek önemlidir.
İnsanlarda, Dördüncü Sporda Sarsılma Konferansı (Zurich 2012) 5 tarafından tanımlanan sarsıntı tanımında, spor sarsıntısı yaralanma seviyesinin hafif, patolojik değişikliklere neden olmadığı, ancak kısa süreli nörolojik defisitlere neden olduğu belirtilmektedir Bu kendiliğinden çözülmüştür. Gerçekten de, bir alNt çalışması, mTBI'nin kafa etki telemetri sistemlerini kullanan lise futbolcularındaki kognitif bozukluk üzerindeki etkisini araştırmıştır. Bu çalışma, oyuncuların tek seferde 226'dan düşük (ortalama 4.7 / dönem) ila 1855 (ortalama 38.6 / dönem) arasında kask etkisi> 20 g sürdürdüklerini gösterdi. Bu etkilerin çoğu klinik olarak sarsıntı teşhisi ile sonuçlanmadı; FMRI 6 kullanılarak beyin fonksiyonlarındaki fonksiyonel değişikliklerin kanıtı gözlemlenebilir. Bu işlevsel değişikliklerin sebep olduğu beyin değişiklikleri bilinmiyor ve dolayısıyla konkasif ve altta yatan mTBI'nın etkilerini araştırmak için güvenilir ve tekrarlanabilir bir modele ihtiyaç duyulmaktadır.
Fareler ve sıçanlarda mTBI'nin modellenmesine yönelik daha önceki girişimlere rağmen, birçok rapor advers etkiler. Özellikle, çoğu kemirgen modelin tekrar eden doğası daha sınırlıdır.Beş mTBI, intraserebral kanama, kafatası kırıkları, ciddi aksonal yaralanma, nöronal hücre ölümü ve artan mortalite gibi olumsuz patolojik olayların yanı sıra etkiler 8 , 9 , 10 , 11 , 12 . Burada insanlardaki sarsıntıların gerçek tanımına daha yakın bir mTBI fare modelini açıklıyoruz. Bu model insan mTBI'sında gözlemlenen semptomların birçoğunu tekrarlar; örneğin açık beyin patolojisi olmayan bilinç kaybı ile sonuçlanan mekanik kuvvet gibi. Ayrıca, daha önce bildirildiği gibi, tek etkili ve tekrarlayıcı etki paradigmaları için uzun zaman periyotları için kullanılabileceği için avantajlıdır 13 .
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Bu çalışmalar, Ulusal Sağlık Enstitüleri Laboratuar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'ndaki tavsiyelere tam uyacak şekilde yapılmıştır. Protokol, Georgetown Üniversitesi'ndeki Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı. Fareler, sıcaklık kontrollü bir hayvan tesisinde barındırıldı ve 12 saat aydınlık / 12 saat karanlık döngüde tutuldu. Gıda ve su ad libitum mevcuttu.
1. mTBI Aparatının Hazırlanması
NOT: mTBI cihazı, etki parametrelerini kontrol etmek için bir veri toplama (DAQ) kutusu, çarpma işlemini gerçekleştirmek için yüksek hızlı pnömatik darbe implantı ve çarpışmadan sonra kafayı yavaşlatmak için kalıplanmış bir jel doldurma tabanı içerir.
- Basınçlı havayı açın ve yüksek hızlı pnömatik çarpma tertibatını 861.85 kPa basınç ayarına getirin.
- DAQ kontrol sistemini aşağıdaki parametrelere ayarlayın - piston hızı 2,35 m / s, yüzey durma zamanıE 31.5 ms.
- Kalıplanmış jel dolgulu tabanı (sıkıştırılabilirlik 64 kPa / mm) orta çizginin çarpma uçlarının yörüngesine dik olacak şekilde yerleştirin.
2. mTBI Etkileşimi
- Kullanılacak olan tüm farelerin ağırlıklarını kaydedin.
- Bir indüksiyon odasında 120 saniye boyunca oksijen içinde% 3 izofluran ile farelere anestezi uygulayın.
- Fareleri mTBI aparatına aktarın, esnek, sabit olmayan burun konisi vasıtasıyla anestezi devam edin.
- Burun konisinde iken fare kafasını jel yatağının üzerine yerleştirin, böylece kafatasının düz yüzeyi impaktorun ucuna dik olarak sunulur.
- Yassı bir yüzey oluşturmak için kulaklıkları farenin üzerine yerleştirin ve kulakları etkilenen bölgeden uzak tutun.
- Kafanın ortasındaki sagital orta hattına hizalamak için politetrafloroetilen çarpma ucunu indirin. Kullanılan çarpma ucu çapı 10 mm çapındadır ve gözlerin hemen arkasından kulak orta çizgisine kadar saç derisi alanını kaplar. Çarpıştırıcıyı ju ayarlayın.St fare kafasının yüzeyine dokunarak.
- Darbe ucunu geri çekin ve gerekli sapma derinliğini (7.5 mm) manuel olarak çevirin.
- DAQ kontrol sistemini çalıştırın ve fare kafasını etkilemek için tetikleyici düğmesine basın, tekil veya tekrarlayan etkiler. Tekrarlayan etkiler, her etki arasında gecikme olmaksızın arka arkaya teslim edilir.
- Nihai etkinin hemen ardından fareyi anesteziden ve mTBI aparatından çıkarın ve yatay pozisyona getirin.
- Bir kronometre kullanmak, sağır refleksin geri dönüş gecikmesini (sırtüstü eğilimli olarak) ölçerek, bilinç kaybının yanı sıra ambulasyon zamanı (engellenmeden yürüme) belirlemek için kullanılır.
- Fare monitörünü ve normal duruma dönünce, eve dönün kafesine dönün.
- Sham fareler aynı kullanım ve anestezi alır, ancak etki yaratmazlar.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Bu yeni mTBI cihazının kullanımı kafatası kırığı veya yapısal beyin hasarı riski olmaksızın tekli ve tekrarlayan hafif kafa travmalarına izin verir. Model, kapalı kafalı mekanik enerji etkisi sağlamak için özel pnömatik bir Teflon çarpma aygıtı kullanıyor. Darbe, hassas hız ve deformasyon parametreleri altında yapılır ve tek veya tekrarlayan konussif mTBI etkilerine katkıda bulunan mekanizmaları incelemek için güvenilir ve tekrarlanabilir bir model oluşturur ( Şekil ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
İnsanlarda, mTBI, yapısal yaralanmanın olmadığı bir işlevsel bozukluk ile karakterizedir. Bu, bilinç kaybıyla ya da ortaya çıkmadan ortaya çıkabilir 1 . Sarsıntıları tekrarlamak için maruz kalınmanın şu anda CTE 4 gibi nörodejeneratif hastalıkların gelişimi ve / veya ilerlemesinin altında yattığı düşünülmektedir. CTE'nin boksörler ve futbolcuların yaygın bir şekilde bulunduğu belirtilmektedir ve tekrarlanan sarsıntılara maruz kalma (bilinç kaybına neden olmayanlar da d...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Teşekkürler
Bu çalışma, Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü'nden (MPB) R01 NS067417 tarafından desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Powerlab 8SP veri toplama (DAQ) kontrol kutusu | (AD cihazları) | ||
| VIP 3000 kalibre edilmiş buharlaştırıcı | Matrx | ||
| Isofluran | Henry Schein Hayvan Sağlığı | 29405 | |
| Oksijen | Ticari olarak temin edilebilen | ||
| Basınçlı Hava | Ticari olarak temin edilebilen | ||
| Maskeleme Bandı | Ticari olarak temin edilebilir | ||
| Durdur Fisher | Scientific | 02-261-840 | |
| C57 Bl/6 Fareler | Jackson Laboratories | ||
| Dijital Tartı ve tartı kabı | Fisher Scientific | 20031 | |
| anti-Iba1 antikoru | Wako | 019-19741 | |
| HRP etiketli ikincil | Jackson İmmün Araştırma | 111-035-003 |
Kaynaklar
- McMahon, P., et al. Symptomatology and functional outcome in mild traumatic brain injury: results from the prospective TRACK-TBI study. J Neurotrauma. 31 (1), 26-33 (2014).
- Barkhoudarian, G., Hovda, D. A., Giza, C. C. The molecular pathophysiology of concussive brain injury. Clin Sports Med. 30 (1), 33-48 (2011).
- Blennow, K., Hardy, J., Zetterberg, H. The neuropathology and neurobiology of traumatic brain injury. Neuron. 76 (5), 886-899 (2012).
- Levin, H. S., Diaz-Arrastia, R. R. Diagnosis, prognosis, and clinical management of mild traumatic brain injury. Lancet Neurol. 14 (5), 506-517 (2015).
- McCrory, P., et al. Consensus statement on concussion in sport: the 4th International Conference on Concussion in Sport, Zurich, November 2012. J Athl Train. 48 (4), 554-575 (2012).
- Talavage, T. M., et al. Functionally-detected cognitive impairment in high school football players without clinically-diagnosed concussion. J Neurotrauma. 31 (4), 327-338 (2014).
- Angoa-Perez, M., et al. Animal models of sports-related head injury: bridging the gap between pre-clinical research and clinical reality. J Neurochem. 129 (6), 916-931 (2014).
- Creed, J. A., et al. Concussive brain trauma in the mouse results in acute cognitive deficits and sustained impairment of axonal function. J Neurotrauma. 28 (4), 547-563 (2011).
- Hamberger, A., et al. Concussion in professional football: morphology of brain injuries in the NFL concussion model--part 16. Neurosurgery. 64 (6), 1174-1182 (2009).
- Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. J Neurosci Methods. 203 (1), 41-49 (2012).
- Prins, M. L., et al. Repeat traumatic brain injury in the juvenile rat is associated with increased axonal injury and cognitive impairments. Dev Neurosci. 32 (5-6), 510-518 (2010).
- Tang, Y. P., et al. A concussive-like brain injury model in mice (II): selective neuronal loss in the cortex and hippocampus. J Neurotrauma. 14 (11), 863-873 (1997).
- Winston, C. N., et al. Dendritic Spine Loss and Chronic White Matter Inflammation in a Mouse Model of Highly Repetitive Head Trauma. Am J Pathol. 186 (3), 552-567 (2016).
- Johnson, V. E., et al. Inflammation and white matter degeneration persist for years after a single traumatic brain injury. Brain. 136, Pt 1 28-42 (2013).
- Barrio, J. R., et al. In vivo characterization of chronic traumatic encephalopathy using [F-18]FDDNP PET brain imaging. Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (16), 2039-2047 (2015).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
