RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Rita Campos-Pires1,2, Amina Yonis1, Warren Macdonald2,3, Katie Harris1, Christopher J. Edge4,5, Peter F. Mahoney6, Robert Dickinson1,2
1Anaesthetics, Pain Medicine and Intensive Care Section, Department of Surgery and Cancer,Imperial College London, 2Royal British Legion Centre for Blast Injury Studies, Department of Bioengineering,Imperial College London, 3Department of Bioengineering,Imperial College London, 4Department of Life Sciences,Imperial College London, 5Department of Anaesthetics,Royal Berkshire Hospital NHS Foundation Trust, 6Royal Centre for Defence Medicine,Medical Directorate Joint Force Command
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Bu kağıt birincil patlama travmatik beyin hasarı roman modeli açıklar. Sıkıştırılmış hava tahrikli şok tüpü vitro fare hipokampal dilim kültürler için tek bir şok dalgası ortaya çıkarmak için kullanılır. Bu tekrarlanabilir beyin doku hasarı ile yüksek üretilen iş üreten bir basit ve hızlı bir protokoldür.
Travmatik beyin hasarı ölüm ve sakatlık askeri ve sivil nüfus önde gelen nedenidir. Patlama travmatik beyin hasarı sonuçlarından patlayıcı, patlama ancak, patlama aşırı basınç maruz kalma sonucu beyin hasarı altında yatan mekanizmaları tamamen anlaşılmadı ve beyin hasarı bu tür benzersiz olduğuna inanılmaktadır. Preklinik modelleri patlama kaynaklı beyin hasarı daha iyi anlamak için katkıda çok önemli araçlardır. Bir roman vitro patlama TBY modeli gerçek açık alanlı patlama dalgaları Friedlander dalga tarafından modellenmiş benzetimini yapmak için bir açık uçlu şok tüpü kullanarak geliştirilmiştir. C57BL/6N fare organotypic hipokampal dilim kültürler için tek şok dalgaları maruz kaldılar ve yaralanma gelişimi 72 propidium iyodür, hücre hasarı sadece iyi kurulmuş bir floresan işaretleyici kullanarak hücreleri ile nüfuz s kadar karakterize edildi hücresel zarları ele geçirildi. Propidium iyodür floresans protokolün süresi boyunca sahte dilimleri ile karşılaştırıldığında bir patlama dalgası maruz dilimleri içinde anlamlı olarak daha yüksek. Beyin doku hasarı çok tekrarlanabilir ve uygulanan şok dalgasının en yüksek aşırı basınç ile orantılı olduğunu.
Patlama travmatik beyin hasarı (TBY) patlayıcı1,2patlama sonuçlar beyin hasarı karmaşık bir türüdür. Patlama TBY önemli bir sağlık sorunu Irak ve Afganistan2,3' te son askeri çatışmalar ile son 15 yıl içinde ortaya çıkmıştır. Genel olarak, bu % 4.4 ve %22,8 askerlerinin Irak ve Afganistan arasında hafif TBY, bu patlama ile ilgili,4 UK güçleri ile karşılaştırıldığında Amerikan kuvvetleri TBY patlamada bildirilen daha yüksek oranda ile olmak büyük bir kısmı uğramış tahmin edilmektedir ,5.
Doğaçlama patlayıcı cihazların kullanımı çoğu tarafından askeri kuvvetleri6katlandığımız patlama TBY, dahil olmak üzere patlama ilişkili travma için sorumlu olmuştur. Bir patlayıcı patlaması sonucu bir çok hızlı — ama geçici — basınç, milisaniye cinsinden meydana gelen artış. Gerçek ücretsiz alan patlama ortaya çıkan aşırı basınç dalgadan bir üstel çürüğü7,8tarafından takip en yüksek aşırı basınç için ani bir artış Friedlander işlevi tarafından türetilmiştir. Aşırı kuvvet ve bir patlama olayı gördüm onların hızlı zamanlı kurs aralığı genellikle değil deneyimlidir sigara-şok travmalar1,9'. Dalga maksimum basınç ve olumlu dalga süre tepe aşırı basınç önemli katkıda bulunan patlama beyin hasarı olduğuna inanılır ve bunlar patlayıcı patlama10mesafelerine bağlı, 11.
Bir patlayıcı patlama sonuçlarından gizli olduğunu birincil, ikincil, üçüncül ve Kuvaterner patlama yaralanma10,12,13,14olarak belirlenmiş dört ayrı bileşenler olarak travma. Bu bileşenlerin her biri belirli yaralanma mekanizmaları ile ilişkilidir. Birincil patlama yaralanma doğrudan eylem organ ve dokulara2,13aşırı basınç dalgasının kaynaklanır. İkincil patlama yaralanma sonuçlarından etkisi, mermi parçacıkları, delici ve delici olmayan neden2,15yaralar. Tersiyer patlama yaralanma kurbanın cesedinin yere veya çevredeki nesneleri karşı yerinden ve hızlanma/yavaşlama kuvvetleri1,10,13ile ilişkili oluşur. Kuvaterner patlama yaralanma doğrudan ilk üç yaralanma mekanizmaları açıklanan12,13tarafından kapsanmayan patlama ile ilgili yaralanmalar heterojen bir grup açıklar. Bunu içerir (ancak sınırlı değildir) termal yaralanma, dumandan, radyasyon, elektromanyetik dalgalar ve olumsuz psikolojik etkiler13,15. Patlama yaralanma Kuvaterner mekanizmaları genellikle sistemik yaralanma13ile ilişkili olmakla birlikte çoğu patlama ilişkili TBY doğrudan yaralanma, ilk üç mekanizma sonuçlanır. Etkileri hızlanma/yavaşlama güçleri (Örneğin, whiplash), künt ve travmatik beyin hasarı penetran adamları kapsamlı bir şekilde inceledik TBY (Örneğin, motorlu araçlar için çöküyor, falls, balistik yaralanma) diğer türleri ile ilgili olarak. Ancak, birincil patlama aşırı basınç dalgası patlama yaralanma için benzersizdir ve beyin dokusu üzerindeki etkileri daha az iyi anlaşılan16. Bir aşırı basınç dalgası ile ilişkili birincil patlama yaralanma mekanizmaları ile beyin etkileşimine mekanik Kuvvetleri ilk sırada.
Patlama TBY mekanizmaları yaralanma ve patofizyolojisi anlamak ve aksi sadece yapmak imkansız potansiyel yeni tedaviler araştırmak için çok değerli olan son on yıl içinde çok sayıda preklinik TBY modelleri geliştirilmiştir klinik17,18,19ayarlama. Genellikle tek preklinik modeli klinik patlama beyin travması karmaşıklığı üretebilir rağmen farklı preklinik TBY modelleri insan TBY farklı yönlerini çoğaltmak. Bir patlama patlama ile ilişkili güçlerinin zarar verici eylem yalıtım veya birlikte vitro ve in vivo patlama TBY modellerindeki okudu olabilir. Vitro modelleri biyolojik değişkenliği azaltır ve tekrarlanabilirlik, çalışma izin artırır deneysel çevre (doku fizyolojik koşullar ve yaralanma biyomekanik), sıkı bir kontrol sağlayan avantajı var. kaynaklanan hayvan mevcut modeller olmadan20özel moleküler basamaklandırır. Amacımız beyin dokusu birincil patlama etkilerini araştırmak için bir vitro modeli geliştirmekti. Bir model ile bir süpersonik shockwave doğaçlama patlayıcı aygıtı (IED) tarafından üretilen gibi ücretsiz alan patlama Friedlander dalga temsilcisi ile geliştirmek amaçlanmıştır.
Bu el yazması açıklanan deneyleri 1986 İngiltere hayvanlar (bilimsel yordamlar) Yasası ile uyumlu yapıldı ve hayvan refahı ve etik İnceleme vücut, Imperial College London tarafından onaylanmıştır. Hayvan bakımı Imperial College London kurumsal yönergelere uygun olarak yapıldı.
1. hipokampal Organotypic dilim hazırlık ve kültür
Not: Bu protokol organotypic hipokampal dilimler Stoppini ve meslektaşları ile küçük değişiklikler21,22,23tarafından açıklanan arabirim yöntemine göre üretimi sağlar. İdeal olarak, en fazla üç hayvan euthanized ve tek oturumda her adım hızla yapılır, dilimleri kalitesinden ödün önlemek üzere disseke gerekir. Aseptik teknik boyunca kullanın.
2. deneysel patlama TBY protokolü için hipokampal Organotypic dilimleri hazırlanması
Not: Görüntüleme dışında bu bölümün tüm adımları bir laminar akış doku kültürü hood gerçekleşecek.
3. su ve doku kültürü taşımacılığının ekler hipokampal Organotypic dilimleri ile
4. şok tüpü ve hipokampal Organotypic dilim şok dalgası pozlama hazırlanması
5. hipokampal Organotypic dilim yaralanma miktar
Bu yöntemde kullanılan şok tüpü Friedlander işlev7,8tarafından modellenmiş gerçek açık alan patlamalar taklit aşırı basınç geçişler nesil sağlar. Süpersonik shockwaves hızı 440 m/s (Mach 1.3) (Şekil 2A) elde edilmiştir. Rapor dalga biçimi veri sensörü 2, radyal şok tüpü tahrik bölümünün sonunda konumlandırılmış değil.
Yukarıda açıklanan iletişim kuralını kullanarak, bir tek şok dalgası için (Şekil 2A) maruz organotypic hipokampal dilim kültürleri önemli yaralanma propidium iyodür, yalnızca hücre ile nüfuz son derece polar bir floresan boya kullanarak sayısal geliştirmek hücresel zarları24,25 (Şekil 2B, C) ele geçirildi.
Hatta en uygun koşullarda ve diğer OHSC için tutarlı modelleri21,22yayınlandı, orada arka plan propidium iyodür floresans düşük düzeyde nedeniyle, kısmen, ufak hasar sonucu doğal doku manipülasyonlar (için) ortam değişiklikleri gibi kültür nokta veya görüntüleme için kuluçka kaldırılması sırasında). Steril torbalar ve işleme sırasında şok dalgası pozlama protokol derecesi önemli iç ortamda batma dilimleri içerir önemli manipülasyon Bu patlama TBY Protokolü içerir (Örn., steril çanta sıkma tutucu çerçeve). Tüm adımları dikkatlice gerçekleştirilmesi durumunda hiçbir önemli farklılıklar bir kontrol grubu 6-şey levhalar yaylıdır her zaman muhafaza dilimleri arasında görüldü gibi ancak, bu ek işleme bir etki OHSC temel sağlığı üzerinde sahip değil (i.e., ekler batık veya ele) ve sabitlenmiş steril torbalar içinde şok tüpü (Şekil 2B) batık dilimleri dahil sham grubu.
İki şok dalgaları, seçilmiş 50 kPa ve 55 kPa tepe aşırı basınç, üretilen önemli (p < 0,05 ve p < 0,0001, sırasıyla) ve zarar görmemiş sham karşılaştırıldığında tekrarlanabilir yaralanma dilimler her zaman-puan patlama maruz kaldıktan sonra doku kültürü ekler veya steril torbalar herhangi bir zarar olmadan (Şekil 2B) iletişim kuralı. Küçük tepe aşırı basınç farklılıkları modele duyarlılığını belirlemek için ~ 10 oranında farklı değerler seçmek karar verdik. Bu sonuçlar da beklendiği gibi 55 kPa kaynaklanan yaralanma sonra 50 kPa şok dalgası daha da yüksek, gösteriyor ki.
Verileri ortalama ± standart hata ortalamaya ifade edilir. Önemi bir 2 yönlü tekrarlanan ölçüler Holm-Sidak post hoc testi kullanılarak varyans analizi kullanılarak değerlendirildi. Faktör 1 Grup (kontrol, sham, patlama) ve faktör 1 tekrarlanan faktör neredeydi süre sonra yaralanma (-1 h, 24 h, 48 h ve 72 h), faktör 2 oldu. P değeri birden fazla karşılaştırmalar için düzeltilmesi kullanıldı. Daha az 0,05 P değerleri gruplar arasında anlamlı bir fark belirtmek için alınmıştır. İstatistiksel testler bir grafik ve istatistik yazılım paketi kullanılarak uygulanan edildi.

Şekil 1: şok tüpü cihazın steril torba tutucu çerçeve ile şematik. (A). şok tüpü contalar ve flanşlar tarafından bağlı üç 1.22 m uzun bölüm yapılmış bir 3.8 m uzun paslanmaz çelik boru, bir iç çapı 59 mm. ile (B) iç metin Çift Kişilik makat derleme gösterir. Bir ya da iki Mylar diyaframlar derlemede kauçuk o-halkaları tarafından sağlanan mühür ile sabitlenmiş. (C) steril torba tutucu çerçeve. Şok tüpü çıkışı ile hizalar ortalanmış dairesel delik (59 mm çap) olan iki metal plakalar, çerçeve gövdesi oluşur. Silikon elastomer iki ince (4 mm) yaprak iki metal plakalar arasında donatılmıştır. Bu çarşafları amacı steril torbalar kelepçe için hatta ve kaygan olmayan bir yüzey sağlamaktır. Çanta ve şok tüpü çıkışı arasındaki mesafe 7 cm. kadar Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 2: tipik shockwave ve organotypic hipokampal elde edilen yaralanma dilim kültürler. (A)23 µm kalınlığında polyester film, 2,16 patlama basıncı, 55 kPa tepe aşırı basınç, 0.4 ms olumlu dalga süre, 10.1 kPa·ms dürtü bar kullanarak elde edilen şok dalgasının temsilcisi örnek. Dalga biçimi veri bölümü tahrik şok Boru flanş distal radyal monte sensörü 2 elde. Şok dalgası hız 440 m/s (Mach 1.3) yapıldı. (B) yaralanma gelişimi şok dalgası yoğunluğunu orantılıdır. 50 kPa ve 55 kPa tepe aşırı basınç şok dalgaları sham grubuyla karşılaştırıldığında 72 h Protokolü boyunca geliştirilen önemli yaralanma. 55 kPa tepe aşırı basınç dalgası maruz kalma sonucu yaralanma, 48 h 50 kPa sonra önemli ölçüde daha yüksek ve 72 h. Sham dilimleri aynı şekilde patlama dilimlere tedavi edildi ama şok tüp değil ateş edildi. Denetim dilimleri bir kuluçka herhangi bir manipülasyon olmadan 6 iyi levha saklanır. Barlar ortalama değerleri hem de hata çubukları olan standart hataları (n = 7, denetimleri; n = 48, sham; n = 30, patlama 50 kPa; n = 51, patlama 55 kPa; n 6 ayrı deneyler üzerinden dilim sayısı =). * p < 0,05, *p < 0,0001 sahte ile karşılaştırıldığında. # p < 0,05, #p < 0,01 patlama 55 kPa ile karşılaştırıldığında. (C) temsilcisi propidium iyodür floresans görüntülerini organotypic dilimleri üzerinden sahte (ben), (II) patlama 50 kPa ve (III) patlama 55 kPa grupları yaralanma sonra 72 saat. Sham dilim floresan, yanidüşük düzeyini göstermektedir:., yaralanma ve maruz dilimleri göster diffüz yaralanma, 55 kPa tepe maruz aşırı basınç dilim üzerinde daha belirgin yüksek düzeyde patlama (ölçek çubuğu 500 µm =). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Yazarlar hiçbir rakip mali ilgi alanlarına sahip.
Bu kağıt birincil patlama travmatik beyin hasarı roman modeli açıklar. Sıkıştırılmış hava tahrikli şok tüpü vitro fare hipokampal dilim kültürler için tek bir şok dalgası ortaya çıkarmak için kullanılır. Bu tekrarlanabilir beyin doku hasarı ile yüksek üretilen iş üreten bir basit ve hızlı bir protokoldür.
Tarafından desteklenen: Kraliyet Merkezi Savunma tıp, Birmingham, Birleşik Krallık, Kraliyet İngiliz lejyon merkezi patlama yaralanma araştırmalar, Imperial College London, Amerika Birleşik Devletleri. Tıbbi Araştırma Konseyi, Londra, İngiltere (MC_PC_13064; MR/N027736/1). Gaz Emanet güven, Londra, İngiltere. Rita Campos-Pires bir Ciência e bir teknoloji, Lizbon, Portekiz bir doktora Eğitim Ödülü Fundação para üzerinden yapıldı. Katie Harris bir doktora öğrencilik Westminster tıbbi okul araştırma Trust, London, Büyük Britanya alıcı oldu.
Bu model Royal British Legion merkezi Imperial College patlama yaralanma çalışmaları (RBLCBIS) için desteği ile geliştirilmiştir. Royal British Legion mali desteği kabul etmek istiyoruz. İşbirlikleri veya daha ayrıntılı ilgilenen araştırmacılar yazarlar veya RBLCBIS ile temasa geçebilirsiniz.
Biz Dr Amarjit Samra, Araştırma Direktörü, Kraliyet Merkezi Savunma ilaç, Birmingham, İngiltere, bu iş, destek için Scott Armstrong, cerrahi bölümü & kanser, Imperial College London, ön deneyler hakkında yardım almak için teşekkür ederiz , Theofano Eftaxiopolou, Hari Arora ve Luz Ngoc Nguyen, bölümü, Biyomühendislik Imperial College London ve William Proud, teknisyen, bölümü araştırma bölümü, fizik Imperial College London, şok-tüp, Raquel Yustos, tavsiye için Yaşam Bilimleri, teknik destek, Paul Brown MBE, atölye Yöneticisi için Imperial College London ve Steve Nelson, atölye teknisyen, fizik bölümü, metal yapmak için Imperial College London, Neal Powell fizik bölümü, yüzük, Imperial College London, sanat için.
| Geys dengeli tuz çözeltisi | Sigma UK | G9779 | |
| D-glukoz | Sigma UK | G8270 | |
| Antibiyotik/antimikotik | Sigma UK | A5955 | |
| Minimum esansiyel orta Eagle | Sigma UK | M4655 | |
| Hanks dengeli tuz çözeltisi | Sigma UK | H9269 | |
| At serumu | Sigma UK | H1138 | |
| L-glutamin | Sigma UK | G7513 | |
| HEPES | VWR Prolabo, Belçika | 441476L | |
| Sodyum hidroksit | Sigma UK | S-0945 | |
| Doku kültürü ekleri | Millicell CM 30 mm düşük yükseklik Millipore | PICM ORG 50 | |
| 6 oyuklu plakalar | NUNC, Danimarka | 140675 | |
| Propidium iyodür | Sigma UK | P4864 | |
| Steril polietilen torbalar - Twirl'em steril numune torbaları | Fisherbrand | 01-002-30 | |
| Portex Avon Kwill Dolum Tüpü 5" (127 mm) | Smiths Medical Supplies | E910 | |
| Epifloresan mikroskobu | NIKON Eclipse 80i, İngiltere | ||
| Mikroskop objektifi | Nikon Plan UW magn. 2x, NA 0.06, WC 7.5 mm | ||
| Mikroskop filtresi | Nikon G-2B (uzun geçiren emisyon) | ||
| Mylar elektrik yalıtım filmi, 304 mm x 200 mm x 0,023 mm | RS Bileşenleri UK | 785-0782 | |
| Basınç dönüştürücü | Dytran Instruments Inc. | 2300V1 | |
| Doku doğrayıcı | Mickle Laboratuvarı Mühendislik A.Ş., Guildford, Surrey, Birleşik Krallık. | Mcllwain doku doğrayıcı | |
| Silikon elastomer | Dow Corning, ABD | Sylgard 184 | |
| Grafik ve istatistik yazılımı | GraphPad Yazılımı, ABD | Prism 7.0 |