A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
سهلت نماذج إصابات الدماغ الرضحية المبسطة (TBI) تطوير الأساليب العلاجية. يحدد هذا البروتوكول إنشاء قشرة فأر جرح طعنة باستخدام الإبر ، مما يتيح تحليل النزيف والالتهابات. يوفر نموذج ماوس TBI المصنوع من الطعن ميزة إجراؤه دون الحاجة إلى معدات متخصصة.
تنتج إصابات الدماغ الرضحية (TBI) عن الضرر الجسدي ، وغالبا ما يحدث بسبب الحوادث أو الحوادث المتعلقة بالرياضة. تتنوع أسباب إصابات الدماغ الرضية ، بما في ذلك الارتجاج والكدمات الدماغية والأورام الدموية وكسور الجمجمة. لتكرار هذه الأسباب المختلفة ، تم تطوير نماذج مختلفة من ماوس TBI باستخدام بروتوكولات متميزة. تؤدي إصابات الدماغ الجسدية إلى إصابات الدماغ الأولية والثانوية ، مما يؤدي إلى تفاقم فقدان الخلايا العصبية. تحدث الإصابة الأولية مباشرة بعد الضرر ، غالبا بسبب النزيف ، وبالتالي تؤدي إلى إصابات ثانوية ، بما في ذلك الالتهاب حول الآفة. لذلك فإن تطوير نموذج إصابات الدماغ الرضية مناسب لتقييم امتداد النزف وشدة الالتهاب أمر بالغ الأهمية. يقدم هذا البروتوكول طريقة لتقليد إصابات الدماغ المخترقة ، والتي يشار إليها باسم نموذج فأر TBI الجرح طعنة ، لدراسة آليات النزيف والالتهاب وفقدان الخلايا العصبية المرتبطة بأمراض إصابات الدماغ الرضية. يتم إنشاء هذا النموذج عن طريق ثقب الجمجمة والدماغ بالإبر وهو سهل التنفيذ دون الحاجة إلى معدات تجريبية متخصصة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الإصابة الطفيفة التي لحقت بالقشرة الدماغية للفأر باستخدام إبرة لا تؤثر على سلوك بعد الجراحة. تسمح هذه الميزة للباحثين بدراسة الآثار الموضعية لإصابات الدماغ دون القلق بشأن العواقب السلوكية الأوسع. توضح بيانات العينة من القشرة الدماغية للفأر المصاب بطعنات فعالية النموذج في تقييم تسرب الدم إلى الحمة ، والتنشيط الدبقي ، وإنتاج السيتوكين الالتهابي. علاوة على ذلك ، يسهل هذا البروتوكول تقييم مواد تخثر الدم والمركبات المضادة للالتهابات ، مما يساعد في تطوير عوامل علاجية لإصابات الدماغ الرضية.
تحدث إصابات الدماغ الرضحية (TBI) بسبب الأضرار الجسدية ، وغالبا ما تنتج عن الحوادث ، بما في ذلك حوادث المرور وحوادث السقوط. يصنف إصابات الدماغ الرضية إلى نوعين: إصابة الدماغ المخترقة ، والتي تحدث عندما يثقب جسم حاد الجمجمة وكذلك الدماغ ، وإصابة الدماغ المغلقة ، والتي تحدث بسبب اهتزاز عنيف للدماغ من الداخل دون كسر في الجمجمة1.
أسباب إصابات الدماغ الرضية متنوعة للغاية ، بما في ذلك الارتجاج والكدمات الدماغية والأورام الدموية وكسور الجمجمة. لذلك ، تم تطوير نماذج فأر TBI باستخدام بروتوكولات مختلفة لتكرار هذه الأسباب المختلفة. على سبيل المثال ، يتضمن نموذج إصابات الدماغ الرضية الارتجاجي المتكرر اهتزاز الدماغ ، حيث تعلق الفئران عدة مرات باستخدام مصطاد مطاطي يتم التحكم فيهكهرومغناطيسيا 2. بالإضافة إلى ذلك ، في نموذج TBI لخفض الوزن ، يتم ممارسة قوة خارجية قوية على الرأس بواسطة جهاز قياسي لإنزال الوزن ، مما يتسبب في إصابة حادة بؤرية بجمجمةسليمة 3. علاوة على ذلك ، يتم إعداد نموذج إصابات الدماغ الرضية عن طريق ثقب الجمجمة والدماغ باستخدام إبرة4 (الشكل 1 أ). نظرا لأنه تم تطوير العديد من نماذج TBI ، فمن المهم اختيار نموذج يعتمد على علم الأمراض المحدد الذي يجب ملاحظته.
تؤدي إصابة الدماغ الناجمة عن الضرر الجسدي إلى إصابات الدماغ الأولية والثانوية ، مما يؤدي إلى تفاقم فقدان الخلايا العصبية. تحدث الإصابة الأولية مباشرة بعد الضرر ، الناتجة عن انهيار الحاجز الدموي الدماغي (BBB) والنزيف والورم الدموي. لذلك ، يعد تقليل النزيف وتوسع الورم الدموي أمرا بالغ الأهمية ، حيث يمكن أن تؤدي هذه العوامل إلى تفاقم شدة أعراض إصابات الدماغ الرضية. تحدث الإصابة الثانوية بسبب مكونات الدم داخل المتني ، والتي تؤدي لاحقا إلى التهاب حول الآفة5. يعتمد التشخيص بعد إصابة الدماغ على الديناميكيات الالتهابية. لذلك ، من الأهمية بمكان التخفيف بسرعة من الإصابات الأولية والثانوية من أجل تشخيص إيجابي6،7،8.
يتكون BBB من الخلايا الحضاقية ، والوصلات الضيقة بين الخلايا البطانية ، ونهاية الخلايا النجمية ، والتي تعمل معا لتقييد تسرب المواد من الأوعية الدموية في الأدمغة السليمة9. في نظام الطعن المعروض ، يتعطل BBB جسديا. تشمل الطرق الشائعة لتقييم سلامة BBB تلطيخ الغلوبولين المناعي G (IgG) وتقييم تسرب متتبعات التألق ، مثل Evans blue و dextran10،11. يضع تلطيخ IgG على ملصقات مكونات الدم التي تتسرب من موقع الآفة وتترسب في الدماغ. مع تعافي BBB ، ينخفض تسرب مكونات الدم إلى الدماغ ، وتتحلل هذه الرواسب تدريجيا. لذلك ، يتم استخدام تلطيخ IgG لتقييم مدى تعافي BBB بعد إصابة الدماغ. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مستوى تسرب التتبع الذي يتم إعطاؤه عن طريق الوريد إلى حمة الدماغ يعكس تعافي BBB. توفر هذه الطريقة تقييما أوضح لديناميكيات BBB ، حيث يشير تسرب التتبع بشكل مباشر إلى انتقال مكونات الدم من مجرى الدم إلى حمة الدماغ. علاوة على ذلك ، يؤدي تقليل النزيف إلى إصابة أولية أكثر اعتدالا ، والتي يدعمها تخثر الدم الفوري وانحلال الفيبرين في الوقت المناسب. لذلك ، فإن تحديد التعبير عن منظمات تخثر الدم وتحلل الفيبرين هو طريقة فعالة لتحليل هذه العملية. فيما يتعلق بالآلية الجزيئية الكامنة وراء التخثر ، يتم إيقاف النزيف بعد إصابة الدماغ عن طريق تكوين الفيبرين. بعد ذلك ، تتحلل الجلطة الغنية بالفيبرين بواسطة منشط البلازمينوجين الأنسجيكي (tPA) ومنشط البلازمينوجين اليوروكيناز (uPA). في نموذج فأر TBI الرضي ، يبلغ تكوين الفيبرين ذروته في يوم واحد بعد الإصابة ويقل بعدذلك 10. وبالتالي ، يمكن التنبؤ بمستوى تعافي BBB عن طريق تحديد مكونات الدم وتسرب التتبع في حمة الدماغ ، بالإضافة إلى التعبير عن عوامل تخثر الدم.
تشمل طرق القياس الكمي للالتهاب في عملية الإصابة الثانوية التنشيط الدبقي والتعبير عن السيتوكين الالتهابي. يحدث الالتهاب المطول بشكل أساسي بسبب تراكم الخلايا الدبقية الصغيرة والخلايا النجمية المفرط حول موقع الآفة. على سبيل المثال ، في نموذج إصابات الدماغ الرضية بالطعن ، تحفز جروح الطعن إعادة تنشيط الخلايا الدبقية حول الآفة لإزالة بقايا الخلية ومكونات الدم. عادة ما تصل إعادة تنشيط الدبقي هذه إلى ذروتها بعد 3 أيام من جرح الطعن12،13. بالإضافة إلى وظيفة البلعمة ، تفرز الخلايا الدبقية المعاد تنشيطها السيتوكينات الالتهابية المفرطة ، مما يؤدي إلى فقدان الخلايا العصبية حول الآفة14. تم الإبلاغ عن أن توهين الالتهاب الدبقي يساهم في تشخيص إيجابي بعد إصابة الدماغ12،14. يعد تحديد مستوى الالتهاب مفيدا لتقييم شدة المرض والتشخيص. لذلك ، من الضروري تطوير نموذج إصابات الدماغ الرضية المناسب لتقييم امتداد النزيف وشدة الالتهابات. تقدم هذه الدراسة نموذجا للفأر الجرح الطعن الذي يحاكي إصابات الدماغ المخترقة ، بهدف دراسة آليات النزيف والالتهاب وفقدان الخلايا العصبية في أمراض إصابات الدماغ الرضية.
تمت الموافقة على جميع بروتوكولات رعاية من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامه في جامعة أوتشانوميزو ، اليابان ، وتم تنفيذها وفقا للمبادئ التوجيهية التي وضعتها وزارة التعليم والعلوم والثقافة في اليابان. تم استخدام إناث الفئران البالغة C57BL / 6J البالغة من العمر ستة أسابيع (20-25 جم). تم تزويد جميع الفئران بإمكانية الوصول إلى الغذاء والماء في بيئة نظيفة. تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة مدرجة في جدول المواد.
1. جراحة الطعن الجرح في القشرة الدماغية
2. تقييم النزيف والتعافي من انهيار BBB
3. تقييم مستوى الالتهاب في الدماغ بعد الطعن
لتحليل التعافي من انهيار BBB ، تم تقييم مستوى النزيف في القشرة الدماغية المصابة بالطعن عن طريق قياس مستوى تسرب IgG في المصل في 1 و 3 و 5 و 7 أيام بعد إصابة الدماغ. كشفت صور تلطيخ IgG للفأر عن تسرب الدم وترسب في القشرة الدماغية بعد إصابة الدماغ. تم تقليل هذا بعد أكثر من 7 أيام ، حيث ت...
هنا ، تم تقديم بروتوكول لإنشاء نموذج ماوس TBI باستخدام الإبر. يسمح هذا البروتوكول بإجراء تقييم كمي للتعافي من انهيار BBB والالتهاب بعد إصابة الدماغ باستخدام الأساليب البيولوجية النسيجية والجزيئية. يمكن أيضا استخدام البروتوكولات البديلة ، مثل نموذج إصابات الدماغ الرضية ا?...
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
نشكر أيانا هامانو ومينوري ياماشيتا وميساكي إندو وهيرونو كوباياشي ونيتو ناكاهيرا للمساعدة في الكيمياء المناعية وتفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الفعلي. تم دعم هذا العمل من قبل JSPS KAKENHI 19K16122 ، ومؤسسة تاكيدا للعلوم ، ومؤسسة Astellas لأبحاث اضطرابات التمثيل الغذائي ، ومؤسسة Mitsubishi ، ومؤسسة علوم الدماغ ، ومؤسسة Uehara Memorial Foundation إلى KH.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
19 G x 1•1/2" needle | TERUMO | NN-1938R | |
27 G x 3/4" needle | TERUMO | NN-2719S | |
anti-GFAP antibody | Sigma-Aldrich | G9269 | |
anti-Iba1 antibody | Wako | 019-19741 | |
Atipamezole Hydrochloride | Nippon Zenyaku Kogyo | Product name: Antisedan | |
Biotin-conjugated mouse IgG antibody | Vector Laboratories | BA-9200 | |
Biotin-conjugated rabbit IgG antibody | Vector Laboratories | BA-1000 | |
Bovine albumin | Nacalai tesque | 01860-07 | |
Brain Slicer | Visikol | BSLM-2 | |
Butorphanol Tartrate | Meiji Animal Health | Product name: Vetorphale 5 mg | |
Confocal microscope | Zeiss | LSM700 | |
Cryostat | Leica | CM1520 | |
DAB | Sigma-Aldrich | D5637-1G | |
DAPI | Roche | 10236276001 | |
Evans blue | Wako | 056-04061 | |
Fluorescent-conjugated rabbit IgG antibody | Invitrogen | A-21206 | |
Fluoromount-G | Invitrogen | 4958-02 | Water-based mounting medium |
Isoflurane Inhalation Solution | Viatris | v002139 | |
KOD SYBR qPCR Mix | TOYOBO | QKD-201 | qPCR master mix kit |
Medetomidine | Nippon Zenyaku Kogyo | Product name: Domitor | |
Microscope | Olympus | FSX100 | |
Microvolume spectrophotometer | ThermoFisher Scientific | NanoDrop One | |
Midazolam 10 mg/2 mL | Sandoz | 1124401A1060 | |
MOUNT QUICK | Daido Sangyo | DM01 | Water insoluble mounting medium |
Newborn calf serum | Gibco | 16010159 | |
O.C.T. compound | Sakura Finetek Japan | 45833 | Embedding medium |
Peel-A-Way, Truncated 22 mm Square Top | Ted Pella | 27118 | Tissue embedding mold |
Peristaltic perfusion pump | ATTO | SJ-1211 | |
Plate reader | Fisher Scientific | Cytation 3 | |
Real-time qPCR machine | ThermoFisher Scientific | StepOne Plus | |
ReverTra Ace qPCR RT Kit | TOYOBO | FSQ-101 | cDNA synthesis kit |
Superfrost Plus Slide Glass | Fisher Scientific | 12-550-15 | Positive-charged slide glass |
Suture with needle | Alfresa | HT2003NA75-KF2 | |
TRIzol Reagent | Invitrogen | 15596026 | |
VECTASTAIN ABC Standard Kit | Vector Laboratories | PK-4000 | Avidin/biotin-based peroxidase system kit |
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