Method Article
Concussion presents the most common type of traumatic brain injury. Therefore, a repetitive concussive animal model, which replicates the important features of an injury in patients, may provide a means to study concussion in a rigorous, controlled, and efficient manner.
Despite the concussion/ mild traumatic brain injury (mTBI) being the most frequent occurrence of traumatic brain injury, there is still a lack of knowledge on the injury and its effects. To develop a better understanding of concussions, animals are often used because they provide a controlled, rigorous, and efficient model. Studies have adapted traditional animal models to perform mTBI to stimulate mild injury severity by changing the injury parameters. These models have been used because they can produce morphologically similar brain injuries to the clinical condition and provide a spectrum of injury severities. However, they are limited in their ability to present the identical features of injuries in patients. Using a traditional impact system, a repetitive concussive injury (rCHI) model can induce mild to moderate human-like concussion. The injury degree can be determined by measuring the period of loss of consciousness (LOC) with a sign of a transient termination of breathing. The rCHI model is beneficial to use for its accuracy and simplicity in determining mTBI effects and potential treatments.
ارتجاج في المخ، وتسمى أيضا خفيفة إصابات في الدماغ (الارتجاج)، هو وقوع الأكثر شيوعا من إصابات في الدماغ (TBI) ويؤثر على الملايين من الناس في الولايات المتحدة الأمريكية. يمكن هزات تكون صعبة لتشخيص ولا يوجد علاج محدد لارتجاج في المخ. هناك اعتراف متزايد وبعض الأدلة على أن الصدمات الميكانيكية الخفيفة الناتجة عن الإصابات الرياضية، والمعارك العسكرية، وغيرها من الملاحقات جذابة جسديا قد يكون لها عواقب عصبية المتراكمة والمزمنة 1،2. ومع ذلك، لا يزال هناك نقص في المعرفة فيما يتعلق الارتجاج وآثارها. المنهجية الحالية تقيد دراسات في علم الأمراض والعلاج في البشر منذ وتقييم عصبي فقط وتقييم التصوير المتاحة للتشخيص السريري. توفر النماذج الحيوانية وسيلة لدراسة هزات بطريقة فعالة، صارمة، وتسيطر على أمل مزيد من التشخيص والعلاج من الارتجاج.
وقد تكيفت دراسات المصرف التجاري العراقي التقليدينماذج مثل تأثير القشرية للرقابة (CCI)، تأثير السائل قرع (FPI)، انخفاض الوزن إصابة، وإصابة الانفجار لأداء الارتجاج وتحفيز بالقسوة إصابة منخفضة عن طريق تغيير معالم الإصابة. هذه النماذج هي مفيدة للاستخدام بسبب قدرتها على تكرار الصدمة الدماغ مشابهة شكليا إلى الحالة السريرية. ومع ذلك، لديهم أيضا القيود الخاصة بها. شدة الإصابة الناجمة عن إصابة التسارع (انخفاض الوزن) في كثير من الأحيان اختلافا كبيرا. نتائج اثنين من غرفة تجارة وصناعة خفيفة - نزيف تحت العنكبوتية وكدمة التنسيق - لا يمكن مقارنتها مع هزات الإنسان نموذجية. غرفة تجارة وصناعة وFPI تتطلب حج القحف، وهي ليست ذات الصلة سريريا، في حين أن إصابة الانفجار هو نموذج أكثر إثارة للجدل في ما يخص القياسات موقف التعرض وذروة الضغط المختلفة وكذلك الإصابات الثانوية المتغيرة خلال التعرض 3-6. نموذج حيواني الارتجاج تحديثها التي يمكن أن تترجم بحوث ما قبل السريرية في SETTI السريرينانوغرام من الضروري في مجال البحوث.
القضية الرئيسية في نمذجة معتدل TBI هي تحديد شدة الإصابة التجريبية، الذي يعيد الأكثر تطابقا إصابة في عملية إعداد سريرية. في الآونة الأخيرة، وضعت مجموعات بحثية مختلفة لإصابة في الرأس المغلقة أو الارتجاج إصابة في الرأس (CHI) نموذج 7-10. CHI هو تعديل CCI دون حج القحف، ولكنه لا يزال يستخدم نظام التأثير المغناطيسي الإلكترونية التقليدية لتوليد تأثير الرأس. وCHI يمكن أن تحدث ارتجاج تتراوح ما بين خفيفة الى معتدلة عن طريق ضبط المعلمات تأثير. فقدان الوعي (LOC) يمكن ملاحظتها مباشرة بعد الأثر عن طريق الكشف عن انخفاض في معدل التنفس أو إنهاء عابرة في التنفس. يستخدم الفترة من الكونغرس لتحديد شدة الإصابة. هذه الورقة تتضمن نسخة محسنة قليلا وتحديثها لنموذج متكرر CHI (rCHI) في الفئران، جنبا إلى جنب مع بروتوكول مفصلة خطوة بخطوة ونتائج ممثل. وrCHI استراتيجيات البحث نموذج لإعادة مفيد في تحديد الآثار الارتجاج والعلاجات المحتملة، وخاصة منذ وجود نموذج حيواني الفردية قادرة على تقليد كل من التغيرات المرضية التي يسببها ارتجاج.
تم تنفيذ جميع الإجراءات في إطار البروتوكولات # 201207692 افقت عليها لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسي من جامعة ولاية فلوريدا وفقا لالمعاهد الوطنية للصحة الدليل لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية.
1. رعاية الحيوان
2. قبل الانحشار التحضير
3. إعداد المعلمات تأثير
ملاحظة: يتضمن نظام تأثير مربع التحكم لتعيين المعلمات تأثير، وهو المحرك لأداء الانحشار، وإطار المجسم الرقمي مع محاور 3-الحركة.
4. تحديد المواقع مركز الأثر
5. إعداد عمق الأثر
6. تأثير
7. بعد الانحشار
8. الانحشار المتكرر
9. المناعية (IHC)
في هذا النموذج (الشكل 1 AC)، كانت هناك فترات وجيزة من يلهث والتنفس الضحلة. يتم تعريف فقدان الوعي (اللاوعي)، وانخفاض في معدل التنفس أو إنهاء عابرة في التنفس قبل استئناف التنفس الطبيعي. تسبب لها تأثير على مركز رئيس اللاوعي على المدى القصير (7.5 ± 4.7، 7.8 ± 5.5، 10.2 ± 8.8، 9.5 ± 8.0 ثانية في كل أثر على حدة، 1D الشكل). وأظهرت أدمغة فئران التشكل الطبيعي التي كتبها H & E تلطيخ النسيجية، التي أشارت إلى عدم الآفات الهيكلية أو تلف الأنسجة واضح نتيجة لتأثير (الشكل 2A). وردا على المصرف التجاري العراقي، ومن المعروف أن الخلايا النجمية لتغيرات معينة بما في ذلك تفعيل وانتشار، أو دباق رد الفعل 11،12. زيادة ييفي الدبقية الحمضية بروتين (GFAP) خلايا إيجابية مع أجسام الخلايا الكبيرة ونقاط الاشتباك العصبي سميكة هي الخلايا النجمية تفعيلها. وcorpuوأظهرت الصورة الثفني من أدمغة فئران rCHI علامات واضحة على تنشيط الخلايا النجمية في 7 أيام بعد الأثر الماضي (الشكل 2B).
Microbleeds في الأنسجة شائعة في الارتجاج ويمكن أن تؤدي إلى الإفراج عن الحديد من الهيموجلوبين 13. الحديد الزائد في الدم ويمكن الكشف عن طريق اختبارات الفيرتين في المرافق الصحية 13. تم العثور على الخلايا immunopositive الفيرتين في القشرة الماوس بعد يوم واحد من تأثير الماضي واستمرت سبعة أيام على الأقل، مما يوحي بأن الانحشار متعددة قد يؤدي إلى microbleeds القشرية (الشكل 2C).
الشكل 1. نموذج الفأر من المتكرر الارتجاج إصابات الرأس. (A) من صنع مخصص 1 مم سيليكون سميكة طرف المغلفة بالمطاط قياس 9 ملم في القطر مع تلميح التحقيق. (ب) والماوس مounted في إطار المجسم في وضعية الرقود مع وسادة التدفئة الناعمة تحت الجسم. (C) ومركز التأثير لتحديد المواقع. حافة الحافة تأثير موازية عموديا إلى خط أفقي وهمي بين آذان اثنين. يقابل مركز التأثير على منتصف الطريق بين الغرز بين نصفي العظم الجبهي واللامي (interaural 9 ملم الى interaural 0 مم، الأفقي 4.5 ملم). ويعرف (D) توقف التنفس أثناء كما فترات وجيزة من انتهاء عابرة في التنفس. يعني وتظهر SD في اللوحة السفلى. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2. الأنسجة لالمتكرر الارتجاج إصابات الرأس. (A، يسار) تمت إزالة دماغ الفأر بعد نضح مع 4٪ لامتصاص العرق. لم يتم العثور على تلف الأنسجة. (A، يمين) H & E تلطيخ على الماوس ليوم واحد بعد الإصابة الأخيرة. شريط مقياس = 1.5 مم. (ب) زيادة من علامة البيوكيميائية لدباق (GFAP) في الجسم الثفني بعد 7 أيام من الإصابة الأخيرة. شريط مقياس = 200 ميكرون. (C) حسب المناعية، تم العثور على الفيريتين-H-سلسلة ليتم التعبير عنها في قشرة الدماغ بعد الإصابة. الصور إدراج تمثل تضخيم الخلايا إيجابية. مقياس شريط = 200 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
لتقليد إصابات الدماغ مشابهة شكليا إلى الحالة السريرية، ومن المتوقع أعراض ما بعد الارتجاج. وتشمل أعراض ما بعد الارتجاج عادة الصداع، والدوخة، والدوار، والتعب، والذاكرة والنوم المشاكل، صعوبة في التركيز، وكذلك القلق والمزاج المكتئب. منذ أعراض جسدية قد لا تكون قابلة للقياس بعد في النماذج الحيوانية، وتستخدم التغييرات المحرك وظيفة الادراك والسلوك العاطفي كمعايير لتقييم عقلاني ارتجاج في النماذج الحيوانية. في دراسة نشرت السابقة، فقد تبين أن نموذج الفأر rCHI يدفع العجز في التعلم المكاني، والذاكرة، والقلق 8. الأهم من ذلك، فإن النموذج rCHI المستخدمة في هذا البروتوكول يمثل إعداد سريرية دون وقوع إصابات الدماغ الغازية أو كسر بنية الدماغ، وكلاهما قد يؤدي إلى النزيف، نزيف، وذمة، أو فقدان الخلية الموت / الأنسجة الحادة.
وفيما يلي نصائح أساسية لنمذجة concussio يتفق بنجاحن / الارتجاج باستخدام نظام تأثير المغناطيس الإلكتروني:
تجنب إصابات الدماغ الثانية مباشرة بعد اصابة الدماغ الأولى التي يمكن أن تسببها الحركة خلال التأثير. أن يقترح رئيس الماوس لأسفل قليلا خلال التأثير. لتجنب كدمة الدماغ الناجم عن حركة سريعة ضد أرض صلبة أو رئيس وتمتد، ويجب وضع وسادة التدفئة الناعمة تحت جسم الفأر. يجب أيضا أن تبقى على الرأس والجسم الأفقي. وبالإضافة إلى ذلك، استخدام القضبان الأذن حادة نهاية لإصلاح رأس فأر في إطار المجسم، وعدم إدراجها داخل قناة الأذن. هذا يحمي الماوس من الضرر الناجم عن نهايات حادة أثناء الحركة.
وضع بشكل صحيح مركز الأثر وتحديد الصفر. وخلافا لإصابة في الرأس مفتوحة، وتحديد المواقع تأثير غيض من الصعب نسبيا. حجم غيض تأثير ومركز تأثير تؤثر على شدة الإصابة والآفات. وبناء على الماوس تشريح الدماغ، تم تصميم مركز تأثير لتتوافق مع منتصف الطريقبين خيوط بين نصفي العظم الجبهي واللامي (interaural 9 ملم الى interaural 0 مم، الأفقي 4.5 ملم). وبالتالي، مطلوب الأمثل غيض 9 ملم. ويجب تعديلها لهدف طرف تأثير ينسق فوق منتصف الدرز السهمي، وحافة واحدة من طرف التأثير يجب أن تكون موازية عموديا إلى خط أفقي وهمي بين اثنين من آذان (الشكل 1C). غيض تأثير معزول مع مطاط السيليكون كتل طلاء استشعار الاتصال ويمنع الإعداد عمق التأثير. وهناك حاجة إلى معلومات سرية التحقيق ويجب أن يكون موازيا لسطح زر على الطرف التأثير. يتم ضبط مركز للتأثير على الموقع لمس التحقيق غيض من خلال تشغيل أداة التجسيمي. تنقية الرأس بمحلول ملحي يزيد من الحساسية الكهربائية. وبالإضافة إلى ذلك، وهذا التحقيق هو قابل للإزالة أو تصميم لا تؤذي الدماغ خلال التأثير. طريقة بديلة هي لبناء اثنين من نصائح مع نفس الطول؛ سوف طرف واحد المغلفة بالمطاط سيليكون والطرف الآخر يكون المعدنية، والتي سوف تكوناستخدام معلومات سرية التحقيق. يجب أن تنتقل النصائح اثنين من بين المواقع، وتؤثر.
مراقبة الأعراض فاقدا للوعي وجيزة الماوس على الفور بعد أثر. وكما ذكر أعلاه، فإن معظم أعراض ما بعد الارتجاج من الصعب أن نلاحظ على الفور في نموذج حيواني مختبر الفار. المرضى الارتجاج قد تواجه انقطاع وجيز للوعي بعد الاصابة. لإنشاء المعلمات إصابات ظاهرة، وكانت خسارة وجيزة من وعيه من أعراض المستخدمة لتقييم صحة هذا النموذج المصرف التجاري العراقي الارتجاج. يستخدم فقدان الوعي (LOC) عادة كمعايير لتصنيف شدة الإصابة في المرضى المصرف التجاري العراقي. في معظم هزات الرياضية ذات الصلة، ومدة الكونغرس هي أقل من دقيقة واحدة (14). عن طريق تحسين الظروف التجريبية، مثل سرعة تأثير ويسكن الوقت، والكونغرس هو أقل من 10 ثانية بعد أثر. في حالة تأثير الأمثل هو تأثير عمق 4 مم، 240 ميللي ثانية تسكن الوقت، و 4 م / ث سرعة التأثير. زيادة سرعة التأثير ويسكنالوقت قد يسبب الحاد زيادة الضغط داخل الجمجمة على كمية كبيرة من الوقت، مما قد يؤدي إلى وقوع إصابات الدماغ الحادة أو الموت فورا من الاكتئاب في الجهاز التنفسي. سوف الفئران تفقد وزن الجسم بعد كل تأثير، ولكن سوف تستعيد الوزن بعد 72 ساعة من الانتعاش. ويتم اختيار فترات متكررة 72 ساعة لتقليد فترة نقاهة للرياضيين المصابين قبل ان يعود الى الرياضة.
بجانب فقدان الوعي بالقضايا والجهاز التنفسي، ويمكن للأعراض عيادة ارتجاج تشمل التشنجات والصداع، والدوخة، والغثيان والقيء. في النموذج، قد يكون الألم في الدماغ ومعظم أعراض غير مريحة للحيوانات. الجسم درجة حالة والألم وصف الفئة يجب أن تستخدم نقاط النهاية إنسانية. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي النظر الأخرى النهاية عصبية معينة مثل الاستيلاء غير المنضبط، والسلوك تدور من تلقاء أنفسهم، وفقدان التوازن وعدم القدرة على المشي أو الوقوف صفا والنهاية إنسانية rCHI محددة. لأن هذا هو نموذج إصابة خفيفة، وعادة لا جوهريولوحظت علامات ficant من الألم بعد كل تأثير. المسكنات ليست ضرورية عادة في هذا المستوى من إصابات الدماغ. يوفر هذا البروتوكول خطوات رئيسية مفصلة لنمذجة TBI معتدل الارتجاج المتكرر. ويمكن تعديل سرعة وعمق كل أثر اعتمادا على شدة المطلوب من الاصابة. يستخدم هذا النموذج نظام تأثير المغناطيس الإلكترونية لتقديم الآثار. أنها مستقرة مع سرعة تسيطر على وجه التحديد، زمن السكون، وعمق التشوه. ومع ذلك، لأنها لإصابة في الرأس المغلقة دون حج القحف، فإنه من المستحيل بالضبط موقف أثر مخ الفأر باستخدام الإحداثيات التجسيمي. أيضا تبديل نصائح تأثير / التحقيق قد يؤدي إلى تحول موقع التأثير، وهو السبب الرئيسي للإصابات غير متناسقة. وبالنظر إلى إصابة منتشر وارتجاج اتضح كما هو متوقع، لا يزال هذا النموذج الدقيق والسهل السيطرة عليها.
هذا النموذج هو مفيد لاستخدامها لدقتها والبساطة في تحديد الآثار المترتبة على الأثرإصابة خفيفة في الدماغ ذات الصلة ب، لا سيما ارتجاج الرياضية ذات الصلة. وهو بمثابة منصة للالدراسات قبل السريرية مثل استكشاف المؤشرات الحيوية التشخيصية والتنبؤية وكذلك اختبار الأجهزة الطبية والأدوية والعلاج الجيني الحل. ويمكن أيضا أن هذا النموذج أن تستخدم للدراسات اعتلال الدماغ الصدمة المزمن (كوت)، والذي هو حاليا تشخيصها إلا من خلال امتحان عصبية مرضية بعد الوفاة.
The authors have no financial interest to disclose.
This works was supported by funding from a Florida Health grant (Brain and spinal cord injury research fund) (KKW).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
anesthesia machine | Eagle Eye Anesthesia, Inc | Model 150 | anesthesia |
Electromagnetic Impactor | LeicaBiosystems | Impact One Stereotaxic Impactor | perform impaction |
Digital Stereotaxic instrument | LeicaBiosystems | 39462501 | mount mouse and positioning tips |
Sicilone rubber-coated metal tip | Precision Tool & Engineering, Gainesvill FL | custom-made | impact tip |
Lithium Ion All-in-One Trimmer | WAHL Home Products | 9854-600 | shave mouse hair |
paper clips | custom-made | probe tip | |
Cotton tipped applicators | MEDLINE | MDS202055 | scrub head with saline |
Tissue Tek O.C.T. | ASKURA FINETEK USA INC | 4583 | tissue embedding |
anti-GFAP | Dako | CA93013 | antibody for IHC |
anti Ferritin | Sigma | F6136 | antibody for IHC |
VECTASTAIN Elite ABC kit | Vector laboratories | PK-6100 | IHC detection system |
Permount Mounting Medium | Fisher Scientific | SP15-100 | |
Aperio XT ScanScope scanner | Leica Microsystems Inc, | slides scanning | |
Leica AutoStainer XL | Leica the pathology Company | ST2010 | H&E staining |
DAB | sigma | D3939 | IHC detection system |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved