Este trabalho foi apoiado pelo R01 NS067417 do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Stroke (MPB).

Estes estudos foram realizados em estrita conformidade com as recomendações do Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório da National Institutes Health. O protocolo foi aprovado pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais na Universidade de Georgetown. Os ratos foram alojados em uma instalação animal controlada por temperatura e foram mantidos em um ciclo de 12 h luz / 12 h escuro. Comida e água estavam disponíveis ad libitum . 1. Preparação do aparelho mTBI NOTA: O aparelho mTBI inclui uma caixa de aquisição de dados (DAQ) para controlar parâmetros de impacto, um pêndulo pneumático de alta velocidade para executar a impactação e uma base cheia de gel moldado para desacelerar a cabeça após o impacto. <ol><li> Ligue o ar comprimido e inicialize o pêndulo pneumático de alta velocidade para uma configuração de pressão de 861,85 kPa. </li><li> Calibre o sistema de controle DAQ para os seguintes parâmetros: velocidade do pistão de 2,35 m / s, tempo de superfície timE de 31,5 ms. </li><li> Coloque a base cheia de gel moldada (compressibilidade 64 kPa / mm) de modo que a linha média seja perpendicular à trajetória da ponta do impacto. </li></ol> 2. Impacto do mTBI <ol><li> Registre os pesos de todos os ratos para serem usados. </li><li> Anestesiar ratos com 3% de isoflurano em oxigênio por 120 s em uma câmara de indução. </li><li> Transfira ratos para o aparelho mTBI, continuando a anestesia através de um cone de nariz flexível e não fixo. </li><li> Enquanto estiver no cone do nariz, posicione a cabeça do mouse na almofada de gel de modo que a superfície plana do crânio seja apresentada perpendicularmente à ponta do impactor. </li><li> Coloque a fita na cabeça do mouse para criar uma superfície plana e segure os ouvidos longe do local de impacto. </li><li> Abaixe a ponta do pêndulo de politetrafluoroetileno para alinhar com a linha média sagital no centro da cabeça. A ponta do impactor utilizada é de 10 mm de diâmetro e cobrirá a área do couro cabeludo logo atrás dos olhos até a linha média das orelhas. Ajuste o pêndulo por isso é juTocando a superfície da cabeça do mouse. </li><li> Retirar a ponta do impactor e marcar manualmente a profundidade de deflexão necessária (7,5 mm). </li><li> Arme o sistema de controle do DAQ e pressione o botão do gatilho para impactar a cabeça do mouse, ou seja, um impacto singular ou repetitivo. Os impactos repetitivos são entregues sucessivamente sem atraso entre cada impacto. </li><li> Imediatamente após o impacto final, retire o mouse da anestesia e do aparelho mTBI e coloque na posição supina. </li><li> Usando um cronômetro, mede a latência do retorno do reflexo de endireitamento (supino a propenso), para determinar a perda de tempo de consciência, bem como o tempo para a ambulação (andar sem obstáculos). </li><li> Monitore o mouse e, após a recuperação, com o comportamento normal, volte para sua gaiola de casa. </li><li> Os camundongos Sham recebem manuseio e anestesia idênticos, mas não recebem impacto. </li></ol>

<ol>
	<li>McMahon, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Symptomatology+and+functional+outcome+in+mild+traumatic+brain+injury:+results+from+the+prospective+TRACK-TBI+study.">Symptomatology and functional outcome in mild traumatic brain injury: results from the prospective TRACK-TBI study.</a> J Neurotrauma. 31 (1), 26-33 (2014).</li><li>Barkhoudarian, G., Hovda, D. A., Giza, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+molecular+pathophysiology+of+concussive+brain+injury.">The molecular pathophysiology of concussive brain injury.</a> Clin Sports Med. 30 (1), 33-48 (2011).</li><li>Blennow, K., Hardy, J., Zetterberg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neuropathology+and+neurobiology+of+traumatic+brain+injury.">The neuropathology and neurobiology of traumatic brain injury.</a> Neuron. 76 (5), 886-899 (2012).</li><li>Levin, H. S., Diaz-Arrastia, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnosis,+prognosis,+and+clinical+management+of+mild+traumatic+brain+injury.">Diagnosis, prognosis, and clinical management of mild traumatic brain injury.</a> Lancet Neurol. 14 (5), 506-517 (2015).</li><li>McCrory, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Consensus+statement+on+concussion+in+sport:+the+4th+International+Conference+on+Concussion+in+Sport,+Zurich,+November+2012.">Consensus statement on concussion in sport: the 4th International Conference on Concussion in Sport, Zurich, November 2012.</a> J Athl Train. 48 (4), 554-575 (2012).</li><li>Talavage, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionally-detected+cognitive+impairment+in+high+school+football+players+without+clinically-diagnosed+concussion.">Functionally-detected cognitive impairment in high school football players without clinically-diagnosed concussion.</a> J Neurotrauma. 31 (4), 327-338 (2014).</li><li>Angoa-Perez, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+sports-related+head+injury:+bridging+the+gap+between+pre-clinical+research+and+clinical+reality.">Animal models of sports-related head injury: bridging the gap between pre-clinical research and clinical reality.</a> J Neurochem. 129 (6), 916-931 (2014).</li><li>Creed, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concussive+brain+trauma+in+the+mouse+results+in+acute+cognitive+deficits+and+sustained+impairment+of+axonal+function.">Concussive brain trauma in the mouse results in acute cognitive deficits and sustained impairment of axonal function.</a> J Neurotrauma. 28 (4), 547-563 (2011).</li><li>Hamberger, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concussion+in+professional+football:+morphology+of+brain+injuries+in+the+NFL+concussion+model--part+16.">Concussion in professional football: morphology of brain injuries in the NFL concussion model--part 16.</a> Neurosurgery. 64 (6), 1174-1182 (2009).</li><li>Kane, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mouse+model+of+human+repetitive+mild+traumatic+brain+injury.">A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury.</a> J Neurosci Methods. 203 (1), 41-49 (2012).</li><li>Prins, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeat+traumatic+brain+injury+in+the+juvenile+rat+is+associated+with+increased+axonal+injury+and+cognitive+impairments.">Repeat traumatic brain injury in the juvenile rat is associated with increased axonal injury and cognitive impairments.</a> Dev Neurosci. 32 (5-6), 510-518 (2010).</li><li>Tang, Y. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+concussive-like+brain+injury+model+in+mice+(II):+selective+neuronal+loss+in+the+cortex+and+hippocampus.">A concussive-like brain injury model in mice (II): selective neuronal loss in the cortex and hippocampus.</a> J Neurotrauma. 14 (11), 863-873 (1997).</li><li>Winston, C. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+Spine+Loss+and+Chronic+White+Matter+Inflammation+in+a+Mouse+Model+of+Highly+Repetitive+Head+Trauma.">Dendritic Spine Loss and Chronic White Matter Inflammation in a Mouse Model of Highly Repetitive Head Trauma.</a> Am J Pathol. 186 (3), 552-567 (2016).</li><li>Johnson, V. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammation+and+white+matter+degeneration+persist+for+years+after+a+single+traumatic+brain+injury.">Inflammation and white matter degeneration persist for years after a single traumatic brain injury.</a> Brain. 136, 28-42 (2013).</li><li>Barrio, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+characterization+of+chronic+traumatic+encephalopathy+using+[F-18]FDDNP+PET+brain+imaging.">In vivo characterization of chronic traumatic encephalopathy using [F-18]FDDNP PET brain imaging.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (16), 2039-2047 (2015).</li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Nos seres humanos, o mTBI é caracterizado por uma deficiência funcional na ausência de lesões estruturais. Isso pode ocorrer com, ou sem, uma perda de consciência 1 . Espera-se, atualmente, que a exposição às lesões prematuras seja subjacente ao desenvolvimento e / ou progressão de doenças neurodegenerativas como o CTE4. Está bem documentado que o CTE é comumente encontrado em boxeadores e jogadores de futebol e, embora a exposição a concussões repetidas (incluindo aquelas que não resultem em perda de consciência) é conhecida por ser um elemento essencial no desenvolvimento de CTE, ainda não sabemos por que Os mecanismos pelos quais a concussão de repetição causa as mudanças distintas que ocorrem no cérebro. Um obstáculo importante para a compreensão desses mecanismos é a dificuldade em desenvolver modelos que recapitulem com precisão as principais sintomatologias observadas em indivíduos que sustentam um impacto do mTBI. Isso significa que o toque biológico agudo e crônicoA difícil influência dos impactos concusivos é difícil de investigar e novos tratamentos não podem ser desenvolvidos. Em particular, os modelos animais existentes de concussão repetitiva são muito graves, utilizando apenas 2-3 impactos de repetição que causam perda extensa de células neuronais, fratura de crânio e perda de tecido cerebral 8 , 10 , 11 , 12 . Esta extensão da lesão não está ocorrendo após a repetição da concussão em seres humanos, demonstrando a necessidade de um novo modelo de impacto leve e repetitivo na cabeça leve. Aqui descrevemos um novo modelo de mTBI, usando um dispositivo de lesões difusas feito sob medida que foi especificamente projetado para transferir energia através do crânio e do cérebro e longe do mouse. Através de um único impacto e paradigmas de impacto repetitivo, o modelo permite um meio para começar a investigar como a contusão contribui com comprometimento neurológico mais tarde na vida. O single hO paradigma recapitula as características marcantes da lesão cerebral traumática leve observada em seres humanos, enquanto o paradigma repetitivo permite o exame de como essas lesões aparentemente leves contribuem para a degeneração crônica e persistente ao longo do tempo. O dispositivo permite impactos repetitivos da cabeça mTBI sem risco de fratura no crânio ou danos estruturais no cérebro. Como é o caso de muitas técnicas, certos aspectos deste protocolo são importantes para a obtenção de resultados precisos e confiáveis. Durante a indução da câmara e lesão do mTBI, é essencial manter um nível consistente de anestesia em cada mouse. Devido ao fato de que o tempo de endivamento e amalgama é uma medida de resultado chave desse procedimento de mTBI, os pesquisadores devem garantir que ambas as lesões de mTBI e os animais simulados estejam expostos a níveis comparáveis ​​de anestesia. Especificamente, durante a duração de todo o procedimento, os camundongos só devem estar sob anestesia por 3 minutos no total (2 min noCâmara de dução, 1 min com o dispositivo de cone de nariz mTBI). Este baixo nível e duração da anestesia é uma grande vantagem em relação a muitos outros modelos de mTBI, e produz tempos de resposta reflexivos de endireitamento consistentes (camundongos simulados 20-40 s, camundongos mTBI 50-100 s). Além disso, ao usar o paradigma repetido mTBI, é importante manter um registro de pesos de mouse todos os dias durante o período de estudo. Isto é para garantir um monitoramento consistente do estresse e do bem-estar geral dos animais em todo o curso do tempo dos procedimentos do mTBI. Este procedimento não faz com que os ratos se tornem retirados ou isolados. O tratamento normal, o consumo e o consumo de álcool devem ser observados dentro do primeiro procedimento de pós-hora. Pós-lesão não existe uma patologia morfológica grave para o tecido cerebral resultante de impactos únicos ou múltiplos ao longo de um curso de 1 semana . Após um único mTBI, a única resposta celular observada é uma redução transitória nas sinapses excitatórias; ºNão há inflamação, perda de matéria cinza ou branca, lesão axonal ou morte celular. Com 30 repetições de mTBI (5 por dia, ao longo de 6 dias), há inflamação crônica do trato óptico, em níveis similares aos previamente quantificados 1 . A inflamação crônica da substância branca foi observada muitos anos depois de uma única mTBI 14 , e a inflamação crônica pode ser detectada em atletas vivos com história de repetição de mTBI 15 . As limitações deste modelo são que ele não pode ser usado para estudar lesão axonal fora do trato óptico ou mecanismos de morte celular, pois estes estão ausentes em nosso modelo. Também com base em nossos dados publicados anteriormente, este modelo não induz modificações na patologia amilóide ou tau no pós-mTBI de 1 mês em um modelo de doença de Alzheimer 13 . Acreditamos que esta falta de patologia amilóide e tau está relacionada à ausência de patologia axonal em nosso modelo. Nosso modelo fornece uma plataforma para investigarComeu alterações discretas nas redes de neurônios, integridade e composição sináptica e alterações no comportamento após a repetição de sopros concussivos. Com base nestes resultados, este modelo inovador produz sintomatologia clinicamente relevante de forma controlada, rigorosa e eficiente. O uso adicional deste modelo permitirá a investigação dos mecanismos subjacentes à fisiopatologia aguda e crônica do mTBI e concussão.

A lesão cerebral traumática (TBI) é definida como uma lesão na cabeça sofrida por uma força física externa, resultando na interrupção da função cerebral normal. Representa um importante fardo socioeconômico e de saúde pública, com o Relatório do Centro de Controle e Prevenção de Doenças 2015 ao Congresso estimando que 2,5 milhões de americanos sustentam um TBI todos os anos. Isso afeta não apenas a qualidade de vida do paciente, mas também coloca um custo econômico extremamente elevado na comunidade, atualmente estimado em US $ 76,5 bilhões anualmente. A quantidade de dano cerebral real transmitida e as sintomatologias de fase aguda são o que define TBI leve, moderada e grave. A lesão cerebral traumática leve (mTBI), também referida como concussão, representa mais de 70% das TCEs relatadas a cada ano 1 . É mais comum entre os atletas que participam de esportes de contato de alto risco, incluindo boxe e futebol 2 . Ao contrário do moderadoOu formas graves de TBI, o dano imediato e os sintomas associados ao mTBI às vezes não são tão pronunciados 3 . Em contrapartida, os efeitos a longo prazo do mTBI podem ser tão debilitantes quanto os observados nas formas moderada e grave. Aqueles que sofrem de mTBI repetitivo demonstraram desenvolver encefalopatia traumática crônica (CTE), bem como outras doenças cognitivas e degenerativas 4 . Portanto, é importante obter uma maior compreensão dos mecanismos que contribuem para os sintomas de curto prazo e o dano geral a longo prazo que surge após mTBI. Nos seres humanos, a definição de concussão, conforme definida pela Quarta Conferência Internacional sobre Concussão no Desporto (Zurique 2012) 5, afirma que o nível de lesão por concussão esportiva é leve, não causa alterações patológicas grosseiras, mas causa déficits neurológicos de curto prazo Que são resolvidos espontaneamente. Na verdade, um receNt estudo investigou o efeito do mTBI sobre deficiência cognitiva em jogadores de futebol do ensino médio, usando sistemas de telemetria de impacto de cabeça. Este estudo mostrou a quantidade de vezes que os jogadores sofreram impactos de capacete&gt; 20 g em uma única temporada variaram de um mínimo de 226 (média, 4,7 por sessão) a uma alta de 1855 (média, 38,6 por sessão) 6 . A maioria desses impactos não resultou no diagnóstico clínico de uma concussão; Mas a evidência de alterações funcionais na função cerebral pode ser observada usando fMRI 6 . As mudanças cerebrais que causam essas mudanças funcionais são desconhecidas e, portanto, existe uma necessidade urgente de ter um modelo confiável e reprodutível para facilitar a pesquisa sobre os efeitos do mTBI concussivo e subconsciente. Apesar das tentativas anteriores de modelar mTBI em ratos e ratos 7 , muitos relatam efeitos adversos. Em particular, a maioria dos modelos de roedores são limitados em sua natureza repetitiva usando menosUm impacto de cinco mTBIs, além de ter eventos patológicos adversos, incluindo sangramento intracerebral, fraturas do crânio, lesão axonal grave, morte celular neuronal e aumento da mortalidade 8 , 9 , 10 , 11 , 12 . Aqui, descrevemos um modelo de mouse de mTBI que está mais próximo da verdadeira definição de concussão em seres humanos. Este modelo recapitula muitos dos sintomas observados no mTBI humano, como a força mecânica que resulta na perda transitória de consciência sem patologia cerebral grosseira. Além disso, é vantajoso no fato de que ele pode ser utilizado tanto para os paradigmas de impacto único quanto para impactos repetitivos em longos períodos de tempo, conforme relatado anteriormente 13 .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="811">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:323px;">Powerlab 8SP data acquisition (DAQ) control box&#160;</td>
			<td style="width:203px;">(AD instruments)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:323px;">VIP 3000 calibrated vaporizer</td>
			<td style="width:203px;">Matrx</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isoflurane</td>
			<td style="width:203px;">Henry Schein Animal Health</td>
			<td style="width:119px;">29405</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:323px;">Oxygen</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Commercially available</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:323px;">Compressed Air</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Commercially available</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Masking Tape</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Commercially available</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stop Watch</td>
			<td style="width:203px;">Fisher Scientific</td>
			<td>02-261-840</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">C57 Bl/6 Mice</td>
			<td style="width:203px;">Jackson Laboratories</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:323px;">Digital Scale and weigh container</td>
			<td style="width:203px;">Fisher Scientific</td>
			<td>20031</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:323px;">anti-Iba1 antibody</td>
			<td style="width:203px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">019-19741</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:323px;">HRP labelled secondary&#160;</td>
			<td style="width:203px;">Jackson Immunoresearch</td>
			<td style="width:119px;">111-035-003</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a mouse model of single and repetitive mild traumatic brain injury

A lesão cerebral traumática leve (mTBI) pode resultar na perda aguda da função cerebral, incluindo um período de confusão, perda de consciência (LOC), déficits neurológicos focais e até mesmo amnésia. Os atletas que participam de esportes de contato correm alto risco de exposição a grande número de mTBIs. Em termos de nível de lesão em um atleta esportivo, um mTBI é definido como uma lesão leve que não causa alterações patológicas grosseiras, mas causa déficits neurológicos de curto prazo que são resolvidos espontaneamente. Apesar das tentativas anteriores de modelar mTBI em ratos e ratos, muitos relataram efeitos adversos grosseiros, incluindo fraturas do crânio, hemorragia intracerebral, lesão axonal e morte celular neuronal. Aqui, descrevemos nosso modelo animal altamente reprodutível de mTBI que reproduz sintomas clinicamente relevantes. Este modelo usa um dispositivo pêndulo pneumático feito sob encomenda para entregar um traumatismo na cabeça fechada. Este impacto é feito sob parâmetros precisos de velocidade e deformação,Criando um modelo confiável e reprodutível para examinar os mecanismos que contribuem para os efeitos do mTBI concêntrico único ou repetitivo.

O uso deste novo dispositivo mTBI permite lesões leves individuais e repetitivas sem risco de fratura no crânio ou danos cerebrais estruturais. O modelo usa um dispositivo de puxador de Teflon pneumático feito sob medida para fornecer um impacto de energia mecânica de cabeça fechada. O impacto é feito sob parâmetros precisos de velocidade e deformação, criando um modelo confiável e reprodutível para examinar os mecanismos que contribuem para os efeitos do mTBI concêntrico único ou repetitivo ( Figura 1 ). A presença ou ausência de LOC é uma ferramenta útil na classificação da gravidade da concussão em modelos animais. O retorno do tempo de reflexão de endireitamento é uma avaliação neurológica aguda da gravidade da lesão que usamos para quantificar o LOC após uma mTBI única e repetida (profundidade de 7,5 mm, Figura 2 ). Durante o procedimento, os camundongos recebem um total de 3 min de isoflurano<html> Em oxigênio, e, portanto, todos os ratos, incluindo shams, têm um período LOC após a retirada da anestesia. O mTBI único resulta em aumento significativo de LOC em comparação com camundongos simulados (36,4 ± 1,6 sv 64,2 ± 7,7 s, n = 5, ** p &lt;0,01, Figura 2A ). Isso também se correlacionou com o aumento dos tempos de ambulação seguindo um mTBI único (52,0 ± 4,5 sv 140,0 ± 21,1 s, n = 5, ** p &lt;0,01, Figura 2B ). Em paradigmas de lesões repetidas (um total de 30 impactos, 5 impactos por dia durante 6 dias), houve valores elevados de LOC e tempos de amalgamação em todos os dias de teste (medidas repetidas análise de dois sentidos do efeito de ferida de variância F 1,14 = 22,92, P &lt;0,0003). Durante todo o estudo, o LOC médio nos 6 dias foi Sham: 35,5 ± 1,4 sv mTBI: 64,9 ± 1,7 s, n = 8, p &lt;0,01, Figura 2C e tempos médios de ambulação Sham: 64,3 ± 3,3 sv mTBI: 160,8 ± 5,3 s, n = 8, p &lt;0,01,Lass = &quot;xfig&quot;&gt; Figura 2D. A coloração Iba1 para microglia / macrófagos não revelou mudança entre camundongos simulados e mTBI simples, mas imunorreatividade Iba1 extensiva no trato óptico em ratos mTBI repetidos ( Figura 3 ). A repetição dos ratos mTBI não mostrou evidência de inflamação da matéria cinzenta no córtex ( Figura 3 ) ou outras áreas do cérebro. <img alt="figura 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55713/55713fig1.jpg" /> Figura 1 : Representação ilustrativa do modelo de mouse do mTBI. ( A ) A configuração de todos os materiais necessários para executar o mTBI. ( B ) Mouse colocado na câmara de indução de isoflurano durante 2 min. ( C ) No aparelho mTBI, o mouse é colocado num cone de nariz não fixo para continuar a anestesia. ( D ) Tape delicadamente a cabeça do mouse para criar uma superfície plana e segure as orelhas de volta. ImpactoDica baixa para apenas tocar a superfície da cabeça. ( E ) A ponta do impactor retraída e a profundidade de deflexão necessária é diminuída usando o mostrador (inserção). MTBI executado pressionando o botão de disparo. ( F ) Perda de consciência medida pelo tempo de retorno do reflexo de endireitamento (supino a propenso). <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55713/55713fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55713/55713fig2.jpg" /> Figura 2 : MTBI simples e repetidos aumenta a perda transitória de consciência e retorna aos tempos de ambulação. Os ratos que recebem um mTBI único aumentaram significativamente ( A ) perda de consciência (LOC) e ( B ) tempos de ambulação comparados aos camundongos simulados (n = 5 por grupo, ** p &lt;0,01). ( C - D ) O mTBI repetitivo (5 impactos por dia durante 6 dias) aumenta significativamente os tempos de LOC e de ambulação em comparação aos camundongos simulados (n = 8 por grupo, * p &lt;0,05, ** p &lt;0,01, *** p &lt; 0,001). Dados expressos como média ± SEM, analisados ​​por ANOVA de medidas repetidas de duas vias com teste Bonferroni post-hoc. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55713/55713fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55713/55713fig3.jpg" /> Figura 3 : Repetir o mTBI Induz a Ativação de Microglia / Macrófagos no Tracto Óptico. ( A ) A coloração Iba1 em camundongos simulados revela microglia / macrófagos quiescentes no córtex (a1 - a3) e coloração limitada no trato óptico (a4-a6). ( B ) Ratos que recebem um mTBI único(7,5 mm) apresentam perfis de coloração com Iba1 semelhantes como camundongos simulados no córtex (b1-b3) e no trato óptico (b4-b6), 24 h pós-impacto. ( C ) Repetição de ratos mTBI (5 impactos por dia durante 6 dias consecutivos) apresentam uma forte resposta inflamatória no trato óptico (c4-c6), mas não no córtex (c1-c3), 24 h após o último impacto (Dia 7 ). Imagens ampliadas que demonstram a morfologia da microglia / macrófagos positivas de Iba-1 no córtex (a3, b3, c3) e do trato óptico (a6, b6, c6) de camundongos simulados, simples e repetitivos mTBI, respectivamente. Barras de escala = 200 μm (A, B, C); 50 μm (a1-a5, b1-b5, c1-c5); 20 μm (a3, a6, b3, b6, c3, c6, painéis ampliados). Imagens representativas de n = 6 por grupo. Cortex (cx), trato óptico (opt), lesão cerebral traumática leve (mTBI). <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55713/55713fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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A Mouse Model of Single and Repetitive Mild Traumatic Brain Injury

Os atletas absorvem várias centenas de lesões cerebrais traumáticas leves (mTBI) / concussões todos os anos; No entanto, a conseqüência disso no cérebro é mal compreendida. Portanto, um modelo animal de mTBI único e repetitivo que replica consistentemente sintomas clinicamente relevantes fornece os meios para avançar o estudo do mTBI e concussão.

Um modelo de mouse de lesões cerebrais traumáticas leves simples e repetitivas

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

11.0K visualizações.  Georgetown University Medical Center.  Os atletas absorvem várias centenas de lesões cerebrais traumáticas leves (mTBI) / concussões todos os anos; No entanto, a conseqüência disso no cérebro é mal compreendida. Portanto, um modelo animal de mTBI único e repetitivo que replica consistentemente sintomas clinicamente relevantes fornece os meios para avançar o estudo do mTBI e concussão. 

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Normothermic Cardiac Arrest and Cardiopulmonary Resuscitation: A Mouse Model of Ischemia-Reperfusion Injury

Acute Kidney Injury (AKI) is a common, highly lethal, complication of critical illness which has a high mortality1-4 and which is most 
frequently caused by whole-body hypoperfusion.5,6 Successful reproduction of whole-body hypoperfusion in rodent models has been fraught with 
difficulty.7-9,9,10 Models which employ focal ischemia have repeatedly demonstrated results which do not translate to the clinical setting, and larger 
animal models which allow for whole body hypoperfusion lack access to the full toolset of genetic manipulation possible in the mouse.11,12 However, in recent 
years a mouse model of cardiac arrest and cardiopulmonary resuscitation has emerged which can be adapted to model AKI.13 This model reliably reproduces 
physiologic, functional, anatomic, and histologic outcomes seen in clinical AKI, is rapidly repeatable, and offers all of the significant advantages of a murine surgical 
model, including access to genetic manipulative techniques, low cost relative to large animals, and ease of use. Our group has developed extensive experience 
with use of this model to assess a number of organ-specific outcomes in AKI.14,15

A powerful model for perioperative and critical care related acute kidney injury is presented. Using whole body hypoperfusion induced by cardiac arrest it is possible to nearly replicate the histologic and functional changes of clinical AKI.

Cardiac Arrest normotérmica e Ressuscitação Cardiopulmonar: um modelo do rato de isquemia-reperfusão

Acute Kidney Injury (AKI) is a common, highly lethal, complication of critical illness which has a high mortality1-4 and which is most 
frequently caused ...

Medicina

Biomarkers in an Animal Model for Revealing Neural, Hematologic, and Behavioral Correlates of PTSD

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for objective diagnosis but also for the evaluation of therapeutic efficacy and resilience to trauma. Ongoing research is directed at identifying molecular biomarkers for PTSD, including traumatic stress induced proteins, transcriptomes, genomic variances and genetic modulators, using biologic samples from subjects' blood, saliva, urine, and postmortem brain tissues. However, the correlation of these biomarker molecules in peripheral or postmortem samples to altered brain functions associated with psychiatric symptoms in PTSD remains unresolved. Here, we present an animal model of PTSD in which both peripheral blood and central brain biomarkers, as well as behavioral phenotype, can be collected and measured, thus providing the needed correlation of the central biomarkers of PTSD, which are mechanistic and pathognomonic but cannot be collected from people, with the peripheral biomarkers and behavioral phenotypes, which can.
Our animal model of PTSD employs restraint and tail shocks repeated for three continuous days - the inescapable tail-shock model (ITS) in rats. This ITS model mimics the pathophysiology of PTSD 17, 7, 4, 10. We and others have verified that the ITS model induces behavioral and neurobiological alterations similar to those found in PTSD subjects 17, 7, 10, 9. Specifically, these stressed rats exhibit (1) a delayed and exaggerated startle response appearing several days after stressor cessation, which given the compressed time scale of the rat's life compared to a humans, corresponds to the one to three months delay of symptoms in PTSD patients (DSM-IV-TR PTSD Criterian D/E 13), (2) enhanced plasma corticosterone (CORT) for several days, indicating compromise of the hypothalamopituitary axis (HPA), and (3) retarded body weight gain after stressor cessation, indicating dysfunction of metabolic regulation.
The experimental paradigms employed for this model are: (1) a learned helplessness paradigm in the rat assayed by measurement of acoustic startle response (ASR) and a charting of body mass; (2) microdissection of the rat brain into regions and nuclei; (3) enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for blood levels of CORT; (4) a gene expression microarray plus related bioinformatics tools 18. This microarray, dubbed rMNChip, focuses on mitochondrial and mitochondria-related nuclear genes in the rat so as to specifically address the neuronal bioenergetics hypothesized to be involved in PTSD.

We describe a rat model of post traumatic stress disorder (PTSD) that reveals the persistent alterations in neuroendocrine function and the delayed long-term, exaggerated fear response, characteristic of PTSD patients. The animal model and methods described here are useful for correlating biomarkers in brain nuclei, which are mechanistic but cannot be measured in patients, with biomarkers in peripheral white blood cells, which can.

Biomarcadores em um modelo animal para Revelando correlatos neurais, hematológica e Comportamental do TEPT

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for ...

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells (cEND) as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

Due to the high mortality incident brought about by traumatic brain injury (TBI), methods that would enable one to better understand the underlying mechanisms involved in it are useful for treatment. There are both in vivo and in vitro methods available for this purpose. In vivo models can mimic actual head injury as it occurs during TBI. However, in vivo techniques may not be exploited for studies at the cell physiology level. Hence, in vitro methods are more advantageous for this purpose since they provide easier access to the cells and the extracellular environment for manipulation.
Our protocol presents an in vitro model of TBI using stretch injury in brain microvascular endothelial cells. It utilizes pressure applied to the cells cultured in flexible-bottomed wells. The pressure applied may easily be controlled and can produce injury that ranges from low to severe. The murine brain microvascular endothelial cells (cEND) generated in our laboratory is a well-suited model for the blood brain barrier (BBB) thus providing an advantage to other systems that employ a similar technique. In addition, due to the simplicity of the method, experimental set-ups are easily duplicated. Thus, this model can be used in studying the cellular and molecular mechanisms involved in TBI at the BBB.

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells cEND as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

In vitro traumatic brain injury models are being developed to reproduce in vivo brain deformation. Stretch-induced injury has been employed for astrocytes, neurons, glial cells, aortic, and brain endothelial cells. However, our system uses a blood brain barrier (BBB) model that possesses properties constituting a legitimate model of the BBB to establish an in vitro&#160;TBI model.

Estique em células cerebrais endoteliais microvasculares (cEnd) como um<em&gt; In Vitro</em&gt; Modelo de lesão cerebral traumática do cérebro Barreira Hemato

Due to the high mortality incident brought about by traumatic brain injury (TBI), methods that would enable one to better understand the underlying ...

An Alkali-burn Injury Model of Corneal Neovascularization in the Mouse

Under normal conditions, the cornea is avascular, and this transparency is essential for maintaining good visual acuity. Neovascularization (NV) of the cornea, which can be caused by trauma, keratoplasty or infectious disease, breaks down the so called &lsquo;angiogenic privilege' of the cornea and forms the basis of multiple visual pathologies that may even lead to blindness. Although there are several treatment options available, the fundamental medical need presented by corneal neovascular pathologies remains unmet. In order to develop safe, effective, and targeted therapies, a reliable model of corneal NV and pharmacological intervention is required. Here, we describe an alkali-burn injury corneal neovascularization model in the mouse. This protocol provides a method for the application of a controlled alkali-burn injury to the cornea, administration of a pharmacological compound of interest, and visualization of the result. This method could prove instrumental for studying the mechanisms and opportunities for intervention in corneal NV and other neovascular disorders.

Neovascularization (NV) of the cornea can complicate multiple visual pathologies. Utilizing a controlled, alkali-burn injury model, a quantifiable level of corneal NV can be produced for mechanistic study of corneal NV and evaluation of potential therapies for neovascular disorders.

Um ferimento Modelo Alkali queima de córnea neovascularização no Rato

Under normal conditions, the cornea is avascular, and this transparency is essential for maintaining good visual acuity. Neovascularization (NV) of the ...

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

Controlado Modelo Impact Cortical para lesão cerebral traumática

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

Renal Ischaemia Reperfusion Injury: A Mouse Model of Injury and Regeneration

Renal ischaemia reperfusion injury (IRI) is a common cause of acute kidney injury (AKI) in patients and occlusion of renal blood flow is unavoidable during renal transplantation. Experimental models that accurately and reproducibly recapitulate renal IRI are crucial in dissecting the pathophysiology of AKI and the development of novel therapeutic agents. Presented here is a mouse model of renal IRI that results in reproducible AKI. This is achieved by a midline laparotomy approach for the surgery with one incision allowing both a right nephrectomy that provides control tissue and clamping of the left renal pedicle to induce ischaemia of the left kidney. By careful monitoring of the clamp position and body temperature during the period of ischaemia this model achieves reproducible functional and structural injury. Mice sacrificed 24 hr&#160;following surgery demonstrate loss of renal function with elevation of the serum or plasma creatinine level as well as structural kidney damage with acute tubular necrosis evident. Renal function improves and the acute tissue injury resolves during the course of 7 days following renal IRI such that this model may be used to study renal regeneration. This model of renal IRI has been utilized to study the molecular and cellular pathophysiology of AKI as well as analysis of the subsequent renal regeneration.

The mouse model of renal ischaemia reperfusion injury described here comprises of a right nephrectomy that provides control tissue and clamping of the left renal pedicle to induce ischaemia that results in acute kidney injury. This model uses a midline laparotomy approach with all steps performed via one incision.

Renal Isquemia Reperfusão: um modelo do rato de lesão e regeneração

Renal ischaemia reperfusion injury (IRI) is a common cause of acute kidney injury (AKI) in patients and occlusion of renal blood flow is unavoidable ...

A Novel Model of Mild Traumatic Brain Injury for Juvenile Rats

Despite growing evidence that childhood represents a major risk period for mild traumatic brain injury (mTBI) from sports-related concussions, motor vehicle accidents, and falls, a reliable animal model of mTBI had previously not been developed for this important aspect of development. The modified weight-drop technique employs a glancing impact to the head of a freely moving rodent transmitting acceleration, deceleration, and rotational forces upon the brain. When applied to juvenile rats, this modified weight-drop technique induced clinically relevant behavioural outcomes that were representative of post-concussion symptomology. The technique is a rapidly applied procedure with an extremely low mortality rate, rendering it ideal for high-throughput studies of therapeutics. In addition, because the procedure involves a mild injury to a closed head, it can easily be used for studies of repetitive brain injury. Owing to the simplistic nature of this technique, and the clinically relevant biomechanics of the injury pathophysiology, the modified weight-drop technique provides researchers with a reliable model of mTBI that can be used in a wide variety of behavioural, molecular, and genetic studies.

The modified weight-drop technique is an easy, cost-effective procedure used for the induction of mild traumatic brain injury in juvenile rats. This novel technique produces clinically relevant symptomology that will advance the study of mild traumatic brain injury (mTBI) and concussion.

Um novo modelo de Mild Traumatic Brain Injury para ratos jovens

Despite growing evidence that childhood represents a major risk period for mild traumatic brain injury (mTBI) from sports-related concussions, motor ...

A Neonatal Mouse Spinal Cord Compression Injury Model

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal cord. A major current area of research is focused on the mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous or induced functional recovery following SCI. Spontaneous functional recovery is reported to be greater early in life, raising interesting questions about how adaptive plasticity changes as the spinal cord develops. To facilitate investigation of this dynamic, we have developed a SCI model in the neonatal mouse. The model has relevance for pediatric SCI, which is too little studied. Because neural plasticity in the adult involves some of the same mechanisms as neural plasticity in early life1, this model may potentially have some relevance also for adult SCI. Here we describe the entire procedure for generating a reproducible spinal cord compression (SCC) injury in the neonatal mouse as early as postnatal (P) day 1. SCC is achieved by performing a laminectomy at a given spinal level (here described at thoracic levels 9-11) and then using a modified Yasargil aneurysm mini-clip to rapidly compress and decompress the spinal cord. As previously described, the injured neonatal mice can be tested for behavioral deficits or sacrificed for ex vivo physiological analysis of synaptic connectivity using electrophysiological and high-throughput optical recording techniques1. Earlier and ongoing studies using behavioral and physiological assessment have demonstrated a dramatic, acute impairment of hindlimb motility followed by a complete functional recovery within 2 weeks, and the first evidence of changes in functional circuitry at the level of identified descending synaptic connections1.

This article describes a method for generating a reproducible spinal cord compression injury (SCI) in the neonatal mouse. The model provides an advantageous platform for studying mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous functional recovery.

A Neonatal do rato Spinal Cord Injury Compression Modelo

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal ...

A Repetitive Concussive Head Injury Model in Mice

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.

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.

A principal modelo lesões repetitivas Concussive em Ratos

Despite the concussion/ mild traumatic brain injury (mTBI) being the most frequent occurrence of traumatic brain injury, there is still a lack of ...

A Tissue Displacement-based Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice

Producing a consistent and reproducible contusive spinal cord injury (SCI) is critical to minimizing behavioral and histological variabilities between experimental animals. Several contusive SCI models have been developed to produce injuries using different mechanisms. The severity of the SCI is based on the height that a given weight is dropped, the injury force, or the spinal cord displacement. In the current study, we introduce a novel mouse contusive SCI device, the Louisville Injury System Apparatus (LISA) impactor, which can create a displacement-based SCI with high injury velocity and accuracy. This system utilizes laser distance sensors combined with advanced software to produce graded and highly-reproducible injuries. We performed a contusive SCI at the 10th thoracic vertebral (T10) level in mice to demonstrate the step-by-step procedure. The model can also be applied to the cervical and lumbar spinal levels.

We introduce a tissue displacement-based contusive spinal cord injury model that can produce a consistent contusive spinal cord injury in adult mice.

Um Modelo de Lesão Medular Contusiva Baseado em Cilindrada de Tecidos em Ratos

Producing a consistent and reproducible contusive spinal cord injury (SCI) is critical to minimizing behavioral and histological variabilities between ...