Tekrarlayan Diffüz Travmatik Beyin Hasarının Fare Modelinde Travma Sonrası Epilepsi Nin İndüklemesi
10 Şubat 2020
Bu sistematik protokol tekrarlayan hafif travmatik beyin hasarı sonrası travma sonrası epilepsi yeni bir hayvan modeli açıklar. İlk bölüm değiştirilmiş bir kilo damla modeli kullanarak travmatik beyin hasarı indüksiyon için adımlar ayrıntıları. İkinci bölümde tek ve çok kanallı elektroensefalografik veri toplama sistemleri için cerrahi yaklaşım hakkında talimatlar verilmektedir.
Protokolümüz, hafif travmatik beyin hasarının neden olduğu travma sonrası epilepsi fare modelini ilk detaya çıkaran ilk protokoldür. Hafif bir diffüz travmatik beyin hasarı modelinin kullanımı hemen hemen her zaman dağınık bir bileşeni olan insan travmatik beyin hasarı patolojisinin önemli bir yönünü taklit eder. Biyobelirteçler ve tedaviler geliştirmek için, insan patolojisi yönlerini uygun şekilde yeniden üreten modeller kullanılarak araştırma yapılması gerekmektedir.
Bizim travmatik beyin hasarı modeli de hafif travmatik beyin hasarı veya beyin sarsıntısı sonrası beyin fonksiyonunun bozulmasına neden mekanizmaları içine fikir sağlamak için potansiyele sahiptir. Ağrı refleksine yanıt eksikliğini doğruladıktan sonra fareyi köpük bir pedüzerine yerleştirin ve farenin başını ağırlık düşürme tüpünün altına yerleştirin. Bir milimetre kalınlığında 1.3 santimetre çapında bir milimetre kalınlığında paslanmaz çelik disk göz ve kulaklar arasında hayvan başının merkezine yerleştirin.
50 santimetre yükseklikten 100 gram ağırlık çubuk serbest bırakmak için ağırlık bırakma tüpü nde pin çıkarın. Kontrol farelerde sahte bir yaralanmaya neden olmak için, ağırlık düşüşü sırasında pimkazara serbest önlemek için tüp ağırlık çubuğu kaldırın. Ağırlık düşmesi indüksiyon sonra, tam recumbency kadar izleme ile steril bir poli kaplı emici havlu ile kaplı bir ısıtma yastığı sırtına hayvan yerleştirin.
Daha sonra fareyi, 45 dakika boyunca, kurtarma jeli ve birkaç nemli chow parçası yla ısıtma yastığında ısıtılan temiz bir kafese yerleştirin. EEG elektrot implantasyonu için cerrahi alanı hazırlamak için, ped üzerine bir sıcaklık sensörü yerleştirin ve stereotaktik cihaz üzerinde ısıtma yastığı üstüne steril bir perde üzerine yeniden anestezili beyin yaralı fare yerleştirin. Kulak çubukları ile yerine baş sabitleme sonra, hayvanın gözlerine yağlayıcı merhem uygulayın ve kafa derisi nden saç kaldırmak için tüydökücü krem kullanın.
Pozlanmış cildi 20 saniyelik üç alternatif povito iyot cerrahi antiseptik solüsyon ve %70 etanol ile dairesel hareketle dezenfekte edin. Kafa derisi çıkardıktan sonra, maruz kalan alanı genişletmek için açık cilt sınırları üzerinde küçük hemostatlar uygulayın. Sonra, yavaşça periost kaldırmak ve hidrojen peroksit ile kafatası bezi neşter kullanın.
Kafatası doku temizlenir ve beyazımsı bir görünüm sergiler, steril bir gazlı bez veya bez ile kemik kuru. Elektrot implantasyonu için, vida elektrotları için altı çapak deliği oluşturmak için dakikada 0,5 milimetrelik yuvarlak 0,5 milimetrelik çelik uçlu yüksek hızlı bir matkap kullanın. Tüm delikler delindiğinde, altı vidalı elektrotları çapak deliklerine yerleştirin ve yarım kepçe diş çimentosu tozunu birkaç damla çözücüyle karıştırın.
Diş çimentosu karışımı yapışkan ama dövülebilir ve hayvanın kafatası üzerine yerleştirildiğinde düzgün bir şekilde yoğunlaştırılmış olması için yeterince sert olana kadar karıştırmak için bir spatula kullanın. Çimentoyu kafatasının tüm açıkta kalan yüzeyine ve her vida elektroduüzerine uygulayın. 1-2 dakika sonra, lehim demirini açın ve üç EEG kafa montajını stereotaktik tutucu kol haline getirin.
Altı tel kurşun pozisyonu, her vida elektrotunun tel kurşununun konumuyla eşleşecek şekilde kafa montajını kafatasının üzerine yerleştirin. Cihazı ventral kısmının diş çimentosu üzerine dayanacak şekilde düşürün. Vida elektrotlarının her birinden gelen her bir kurşunun kablosunu baş yuvasının ilgili tel kurşunuyla bükün, uygun sinyal iletimi için her bükülmüş tel çiftini lehimleyin ve fazla kabloyu kesmek için makas kullanın.
Baş montaj etrafında tel her lehimli çifti bend. Tüm çiftleri bükülmüş zaman, taze diş çimentosu ile tüm tel kapağı baş montaj sadece siyah kısmı maruz bırakarak. Deri fleplerini tutan hemostatları bırakın ve enfeksiyonu önlemek için implantın çevresindeki bölgeye klorheksidin antiseptik uygulayın.
Daha sonra hayvanı, izleme, geri kazanım jeli ve birkaç nemli chow parçasıyla sıcak bir ısıtma yastığına koymadan önce hayvanın gelecekteki izleme için referans olarak hayvanın ağırlığını ölçmek için bir denge dengesine aktarın. Bu şekilde, bir farede spontan nöbet 97 gün sonra tekrarlanan kilo damlası travmatik beyin hasarı kullanılarak kaydedilen üç EEG baş montaj kullanılarak kaydedilen bu video protokolünde gösterildiği gibi yapılandırılan gösterilmiştir. Burada, tekrarlanan kilo damlası travmatik beyin hasarından 65 gün sonra farede kaydedilen spontan konvülsif olmayan elektrografik nöbet gösterilmiştir.
Bu şekilde, tekrarlanan kilo damlası travmatik beyin hasarından 23 gün sonra bir farede spontan nöbet tek bir EEG kafa montaj kullanılarak kaydedildi. Tipik bir nöbetin spektral gücü, 10 ila 40 hertz aralığında en yüksek yoğunluğu gösterir ve 15 hertz'de zirve yitirebilir. Bu protokol, bazı hayvanlarda nöbet kümeleme insidansını gösteren ve aralıklı kayıtlar yerine sürekli elde etme önemini vurgulayan tekrarlayan kilo damlası travmatik beyin hasarı sonrası hayvanlarda nöbet başlangıcının zaman çizelgelerini göstermektedir.
Çelik diskin doğru yerleştirilmesi, vida elektrotlarının dikkatli bir şekilde yerleştirilmesi ve tel kabloların dikkatli lehimlemesi uzun süreli başarılı bir deney için çok önemlidir. EEG takibinden sonra, nöbet geçiren beyin hasarı olan hayvanlar hücresel, moleküler ve fizyolojik farklılıklarının sonraki analizleri için olmayan hayvanlardan tabakalanabilir. Travma sonrası epilepsisi olan ancak nöbet geçirmeyen hayvanların tabakalanması müdahalelerin ve biyobelirteçlerin geliştirilmesi açısından kritik öneme sahip.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu protokol, hafif travmatik beyin hasarının neden olduğu travma sonrası epilepsi için yeni bir fare modelini tanımlar. Değiştirilmiş ağırlık düşürme modeli kullanarak travmatik beyin hasarının indüksiyonunu ve elektroensefalografi veri elde etme talimatlarını ayrıntılı olarak vermektedir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Travmatik Beyin Hasarı
- Elektrofizyoloji
Arka Plan
- Travma sonrası epilepsi, travmatik beyin hasarının önemli bir sonucudur.
- Hafif travmatik beyin hasarı genellikle insan patolojisini yansıtan diffüz bir bileşene sahiptir.
- Araştırma modelleri, biyobelirteçler ve tedavilerin geliştirilmesi için esastır.
- Bu model, hasar sonrası beyin fonksiyon bozukluğu mekanizmalarını açıklamayı amaçlamaktadır.
Çalışmanın Amacı
- Travma sonrası epilepsi çalışmaları için güvenilir bir hayvan modeli kurmak.
- İnsan travmatik beyin hasarı koşullarını taklit etmek.
- Potansiyel tedaviler ve biyobelirteçler üzerinde araştırma yapmayı kolaylaştırmak.
Kullanılan Yöntemler
- Ağırlık düşürme yöntemi kullanılarak hafif travmatik beyin hasarının indüksiyonu.
- Hasar indüksiyonu için farenin kafasına paslanmaz çelik disk yerleştirilmesi.
- Beyin aktivitesini izlemek için elektroensefalografi veri elde etme.
- Uygun hasar indüksiyonunu sağlamak için ağrı refleksinin değerlendirilmesi.
Ana Sonuçlar
- Fare modelinde travma sonrası epilepsi başarılı bir şekilde indüklendi.
- Elektroensefalografide veri elde etme protokolü kuruldu.
- Hasar sonrası beyin fonksiyon bozukluğu mekanizmalarına dair görüşler elde edildi.
- Biyobelirteçler ve tedavi stratejileri üzerine gelecekteki araştırmalar için potansiyel.
Sonuçlar
- Bu model, travma sonrası epilepsi çalışmaları için değerli bir araç sağlamaktadır.
- İnsan travmatik beyin hasarı koşullarını yakından taklit etmektedir.
- Daha fazla araştırma, tedavi ve bu durumun anlaşılmasında ilerlemelere yol açabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
This model addresses a critical gap in preclinical epilepsy research by enabling study of diffuse traumatic brain injury without focal lesions, mirroring the majority of human TBI cases. It supports target validation and mechanistic de-risking for anti-epileptogenic interventions by providing a reproducible system to study epileptogenesis after mild, repetitive injury. The latency period and spontaneous seizure phenotype allow for longitudinal biomarker screening and therapeutic window assessment in a disease-relevant system.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in diffuse TBI-induced epileptogenesis without confounding focal lesions.
- Operational Value: Provides a disease-relevant system for functional target validation and pathway clarification in acquired epilepsy.
- Predictive Value: Supports predictive confidence by modeling human-like latency and spontaneous seizure onset after mild injury.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates quantifiable electrographic seizure endpoints (10–40 Hz spectral power, peak at 15 Hz) for compound screening.
- Reproducibility: Standardized weight drop parameters (100g from 50cm) and electrode placement enable consistent seizure induction across cohorts.
- Scalability: Continuous video-EEG monitoring supports longitudinal assessment of seizure burden and clustering for therapeutic response evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Mirrors human PTE latency and seizure semiology, supporting biomarker alignment and preclinical validation.
- Mechanistic De-risking: Allows stratification of epileptic vs. non-epileptic TBI animals for mechanistic analysis of impairment and intervention response.
- Risk-Adjusted Advancement: Enables evaluation of disease-modifying effects rather than acute seizure suppression, reducing late-stage biological risk.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for disease-modifying anti-epileptogenic strategies.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of epileptogenic pathways following diffuse, non-lesional TBI.
- Screening: Enables assay development using continuous EEG readouts to quantify seizure incidence, duration, and spectral features.
- Analytics: Provides quantitative dependent variables (seizure onset latency, clustering, power spectra) for comparing genetic, pharmacological, or environmental conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical validation via latency-period monitoring and spontaneous convulsive/non-convulsive seizure phenotypes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for chronic epilepsy modeling across genetic backgrounds and injury paradigms.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in PTE etiology by isolating diffuse injury as a sufficient trigger for epileptogenesis.
- Operational Value: Standardizes surgical and induction procedures (disc placement, burr hole patterning, electrode soldering) for cross-site reproducibility.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by identifying compounds that modify epileptogenesis rather than merely suppress seizures.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on disease-modifying potential in a clinically reflective model.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotactic surgery, EEG electrode implantation, and soldering techniques for reliable signal acquisition.
- Dependent on precise instrumentation: weight drop tube, high-speed drill (0.5mm bit, 5,000–6,000 RPM), and multi-channel EEG acquisition systems.
- Necessitates cross-team standardization of postoperative care protocols (heating pads, recovery gel, monitoring) to minimize variability in seizure latency.
- Adaptation considerations include model scalability to rat systems or alternative injury modalities while preserving diffuse injury characteristics.
- Practical limitations include surgical morbidity risk and the need for months-long monitoring, demanding sustained animal care and data management infrastructure.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:56
Weight Drop Traumatic Brain Injury (TBI)
2:01
Electroencephalography (EEG) Electrode Implantation Surgical Field Preparation
3:11
EEG Electrode Implantation
5:13
Results: Representative Spontaneous Seizure Depictions and Timelines
6:17
Conclusion
