فإن الكتاب أود أن أشكر مصادر التمويل: الجيش، UNL مركز للميكانيكا الصدمات (وزارة الدفاع / ARO، # W911NF-11-1-0033، PI: الدكتور شاندرا النماص)، UNL جائزة شخصا عاديا (26-1110-0033 -001 ، PI: ليم).

1. خلية العصبية الثقافة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويمكن استخدام خلايا المخ بما في ذلك الخلايا العصبية، الخلايا النجمية، وتعاونها الثقافة كنموذج الخلية. كدليل جدوى، ويرد التسرع الضغط من الخلايا العصبية خلايا الخط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم استزراع SH-SY5Y الخلايا العصبية البشرية (ATCC، CRL-2266) في 18 مم coverslips الزجاج القطر. والمصنف الخلايا في مناطق ذات كثافة من 3 × 10 3 خلية / سم 2 استخدام وسائل الإعلام نمو تتألف من DMEM تستكمل مع مصل بقري جنيني 10٪ و 1٪ البنسلين الستربتوميسين. يتم الاحتفاظ الشرائح الزجاجية مثقف الخلايا في الحاضنة 5٪ 2 CO مرطب في C. ° 37 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تغيرت للحصول على تمايز الخلايا العصبية من الخلايا SH-SY5Y، تعامل مع وسائل الإعلام الخلايا تكميل مع 10 ميكرومتر حمض الريتينويك (RA) لمدة 7 أيام مع وسائل الاعلام كل يومين. في يوم 7، الخلايا على استعداد لتكون مضغوطة. </li></ol> 2. معدات الضغط: Kolsky بار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شريط Kolsky، ديveloped من Kolsky 1 في عام 1949، وقد استخدمت لقياس الخاصية الميكانيكية للمادة بمعدل التحميل عالية جدا. الجهاز يتكون من اثنين من الحانات مع عينة وضعت في الاتصال بين القضبان. موجة الإجهاد، والتي تم إنشاؤها على شريط الحادث، لتنتشر العينة حيث تنقسم إلى موجة موجة ينعكس والمنقولة. الضغط في العينة يتناسب مع موجة المرسلة. في هذه الدراسة، ونحن الاستفادة من غرفة الضغط الخلية لتوضع بين اثنين من قضبان Kolsky انشاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وعلقت سبائك الألومنيوم بارين (كل 6 طويل م) من النحاس الأصفر محامل الانحياز، وتقع على الخلية في المختبر غرفة الضغط بين القضبان. شريط المنبع هو شريط الحادث مع كتلة رطل 130 فرضت على نهاية واحدة. يتم وضع المشبك الاحتكاك عند موضع من شأنها أن تعطي مدة النبض المطلوب. من خلال الانخراط في المشبك وتشديد جاك المقص بين الكتلة ودعم التحميل، وقسم المشبك الشامل من شريط الحادث قبل جompressed إلى المستوى المطلوب. إجبار الترباس ان اقفال حقق المشبك إلى انقطاع مفاجئ مع النظام الهيدروليكي إصدارات ما قبل ضغط المخزنة بسرعة وبالتالي يولد نبضة الضغط. هذا النشر من خلال شريط الحادث، يدفع المكبس غرفة الاختبار، وتمارس ضغوطا على السوائل والخلايا داخل غرفة باندفاع. والضغط غرفة بدوره يبدأ النبض الضغط نشر في المصب شريط المنقولة. يتم قياس الضغوط المرتبطة نبضات الضغط في الحانات مع ارتفاع مجمع مقاييس سلالة مقاومة متحمس إلى 45 فولت. وتسجل الإشارات قياس الذبذبات الرقمية مع تردد في ميغاهرتز (1)، تاريخ التحميل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتكون الخلية في المختبر غرفة الضغط من اسطوانة المكبس. الاسطوانة لديه 2،6 سم القطر الداخلي والخارجي 3.8 سم القطر، ولها ثقب صغير استغلالها في قاعدة تجويف. الحفرة بمثابة تنفيس الهواء والسوائل الزائدة أثناء التثبيت عينة الخلية. المكبس هو 7.5 سم طويلةويصنع من المواد نفسها بار. يتم التفاف المكبس مع كلمتين أو ثلاث طبقات من الشريط (تفلون) سباك والتي تكون بمثابة ختم الاحتكاك منخفضة. الحد الأقصى هو 32 ملم نهاية فترة طويلة واثنين من البراغي الصغيرة الفولاذ المقاوم للصدأ التي تثبت coverslips الزجاج (الذي يتم استزراع الخلايا) خلال تحميل. </li></ol> 3. التسرع الضغط من الخلايا العصبية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم تعقيم جميع أنحاء غرفة الضغط باستخدام الأوتوكلاف ويتم الاحتفاظ تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. يتم تنفيذ الجمعية للغرفة داخل الخلية هود الثقافة. وتشارك فضفاضة المسمار تنفيس في غرفة في تنفيس الهواء في قاعدة تجويف. قبل تحسنت (37 ° C) وسائل الإعلام pipetted نمو جديدة في غرفة دون فقاعات. ثم، يتم اختيار شريحة زجاجية الخلايا المستزرعة أعلى، ويتم وضعها على سقف للمكبس (الخلايا التي تواجه خارج). يتم شد البراغي الصغيرة الضغط باستمرار على الشريحة ليثبت في مكانه. يتم إدراج المكبس مع شريحة زجاجية الخلايا المستزرعة قليلا طيميل n لتجويف للغرفة، والجمعية مع تنفيس يجري في أعلى نقطة. تتم إزالة المسمار تنفيس ويتم الضغط على المكبس إلى تجويف إجبار أول مرة فقاعات الهواء، ثم السوائل الزائدة. إما يتم استخدام العلامة المرجعية أو رقصة لكدليل لضمان نفس حجم وسائل الإعلام الثقافة لكل اختبار. البعد المحوري من وسائل الإعلام في الغرفة هو حوالي 6 مم. تطهير المسمار تنفيس واستبدالها لجعل المياه غرفة ضيقة. وينبغي للغرفة لا تسرب تحت هذا حمولة ساكنة، إذا كان كذلك، التفاف تفلون يحتاج إلى استبداله أو تعزيزها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في هذه المرحلة، ونظام شريط Kolsky تتم إعادة تعيين. يتم نقل كتلة ثقيلة مرة أخرى إلى وضعه الأصلي والترباس قفل الجديدة محل المستخدمة (بكسر) واحد. إشراك الترباس قفل جديد مع الهيدروليكية لنحو 200 رطل لكل بوصة مربعة. استخدام مقص جاك لضغط المقطع ما قبل التحميل من شريط الحادث حتى ضغط أعلى قليلا من القيمة المطلوبة، و من ثم تشغيله لإشراك الاحتكاك الكامل للالمسمار جاك. وهو مسلح الآن الحصول على البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> هي التي شنت على خلية الضغط تجميعها غرفة في النظام. يتم وضعها في كتلة صغيرة V بدعم من مقص جاك المختبر وتتماشى مع بارين. كل واجهة الشحوم مع طبقة الشحوم الخفيفة وفرك السطوح النطح معا للقضاء على أي ثغرات في الهواء بينهما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاختبار هو الآن على استعداد للمضي قدما. يتم فرض قفل الترباس المشبك لكسر بسرعة عن طريق ضخ السائق المشبك الهيدروليكي. فإن المشبك فصل وينبغي الحصول على البيانات عرض النتائج. يتم تحديد تاريخ الضغط خلية من قياسات مقياس شريط المنقولة. إذا كان شريط المنقولة المستخدمة هي فترة كافية، ينبغي أن يكون هذا إلا من الاضطراب لدرجة القياسات تظهر الضغط السلبي. قد مدة نبض المنقولة تكون أقصر من نبض الحادث إذا المحاصرين فقاعة. قد لا تصل إلى حجم أن للنبض الحادث، لكنه ينبغي أن يكون لها خط الطول بما فيه الكفايةز الهضبة قبل التفريغ. خلاف ذلك، قد حدثت إما فقاعة الهواء الكبيرة في غرفة مغلقة أو اختلال بين الجمعية وبار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم تتم إزالة غرفة الضغط الخلايا وتفكيكها داخل الخلية هود الثقافة. تتم إزالة المسمار تنفيس ويتم سحبها المكبس الحرة من الغرفة. يتم أخذ شريحة زجاجية الخلايا المستزرعة من نهاية المكبس. </li></ol> 4. تقييم الضغط سلوك الخلية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الضغط، قد تفقد الخلايا المحتضنة فورا أو في وقت لاحق مزيد من الفحص. مع عمليات التشغيل السليم العقيم، على المدى الطويل بعد الحضانة هو ممكن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يمكن فحص الخلايا المضغوط عليها جميع تقنيات البيولوجيا الجزيئية والخلوية. الضغط خصيصا لخلية العصبية، للتحقيق في علم وظائف الأعضاء الخلوية والجزيئية في ظروف TBI، المقايسات تقييم الضغط الناجم عن التغيرات في ثمرة محوار، وتغير هيكل الخلية أنيبيب، العصبية expre الجيناتلا يمكن أن يؤديها ssion، موت الخلايا المبرمج، وما إلى ذلك. كعينات الخلية السيطرة، الخلايا التي يتم زرعها في نفسه، أبقى داخل غرفة الضغط لنفس الفترة الزمنية، ولكن لا تستخدم الضغط (تسمى بذلك، غرفة التحكم). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتقييم التغيرات في ثمرة محوار، ويتم فحص الخلايا السيطرة والضغط من قبل غرفة المجهر الضوئي مباشرة بعد الضغط و 1 و 24 ساعة من الحضانة بعد. وتظهر الصور مثال على خلية العصبية في قسم &quot;النتائج الممثل&quot; (الشكل 2). يمكن تغيير طول كميا محوار من تلطيخ الأكتين مناعي وتحليل الصور. يتم إصلاح الخلايا بمحلول بارافورمالدهيد 4٪ ث / ت، تشطف مع 0.05٪ V / V-20 توين العازلة يغسل، وpermeabilized مع 0.1٪ V / V-100 X حل تريتون. بعد حجب مع 1٪ وزن / حجم مصل بقري الزلال حل، يتم تحضين الخلايا مع ثيوسيانات tetramethylrhodamine (TRITC)-مترافق phalloidin. تؤخذ الصور مناعي للخلايا باستخدام الفلورسنتوكميا المجهر وأطوال neurites التي لخلايا الضغط والتحكم باستخدام برنامج يماغيج (NIH). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويمكن تحديد محاور عصبية neurites التي والتشعبات أو. ويمكن تكرار لتقييم التغيرات المورفولوجية في محاور عصبية أو التشعبات، والتجارب المذكورة أعلاه باستخدام الأجسام المضادة كشف كل بنية، أي خيط عصبي (NF) الأجسام المضادة للمحاور عصبية وأنيبيب المرتبطة بروتين الأجسام المضادة (MAP2) لالتشعبات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ميكروتثبول هي واحدة من المكونات الرئيسية للهيكل الخلية من الخلايا العصبية، واستخدمت الأضرار التي لحقت ميكروتثبول كعلامة للإصابة الخلايا العصبية .. 2 أنيبيب يمكن تصور immunofluorescently باستخدام الأجسام المضادة β-تويولين. يتم إصلاح الخلايا بعد 0 و 24 ساعة من الضغط بعد، β-ملطخة تويولين الأجسام المضادة، والتي لاحظها المجهر الفلورسنت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتقييم تأثير الضغط على التسرع والعصبية التعبير الجيني أفكارك، يتم استخراج الحمض النووي الريبي مجموع من الخلايا الضغط والسيطرة عليها. الجنراليمكن فحص البريد التعبير الكمي عن طريق إجراء RT-PCR أو في الوقت الحقيقي PCR-RT، على غرار البروتوكولات نشرت لدينا .. 3 </li></ol> 5. ممثل النتائج: <img src="/files/ftp_upload/2723/2723fig1.jpg" alt="الشكل 1"/> الشكل 1. تطبيق مثال على الملف ضغط على خلايا داخل غرفة الضغط. جهاز شريط Kolsky يولد بنجاح المستوى 2 ميجا باسكال، واحد نبض الضغط نوع التسرع مع مدة حوالي 0.7 مللي. <img src="/files/ftp_upload/2723/2723fig2.jpg" alt="الشكل 2"/> الشكل 2. مثال على استجابة الخلايا العصبية لالتسرع الضغط. SH-SY5Y الخلايا المعرضة لالضغط التسرع في 2 ميجا باسكال انهيار عرض محوار / محور عصبي متميزة بالنسبة لخلايا التحكم الغرفة. 6. الصعوبات والحلول <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غرفة الختم هي واحدة من العقبات الرئيسية التي يتعين التغلب عليها. فمن FOاوند أن الأقراص واسعة مع طوقية لديك مشكلة من تلاعب وزيادة الاحتكاك. من أجل إزالة آثار الاحتكاك، فضلا عن منع تلاعب، طريقة بسيطة ليوصل المكبس مع تفلون الشريط سباك هو المستخدمة. هذا لا يحل المشاكل وتنتج المطلوب مستوى ضغط ومدتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الضغط سلوك الخلية العصبية، وخصوصا عندما تقييم آلية TBI الثانوية أو تأثيرات على المدى الطويل، ينبغي فحص بعد مرور فترة زمنية طويلة بعد الحضانة. يتعرض للغرفة التي تحتوي على خلايا غير معقمة لظروف يحتمل في الوقت الذي يتجه إلى شريط Kolsky، الضغط، وطريق العودة إلى الخلية هود الثقافة. مع التعقيم المسبق للأجزاء الدائرة والتشغيل السليم في الجمعية / التفكيك من الشريحة الخلايا المستزرعة وغرفة داخل الخلية هود والثقافة، وعلى المدى الطويل بعد الحضانة من الممكن تصل إلى عدة أسابيع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> واستنساخ البيانات هو معلمة هامة في التجارب الخلوية التحفيز الميكانيكي. لدينا جهاز، وreproducibilitيتم تحديد Y استجابة الخلايا العصبية كيف المطلوب التسرع الشخصي الضغط، في مستوى ضغط كل من ومدتها، ويتم الحصول مرارا وتكرارا. منذ نسجل البيانات الشخصية التي تم الحصول عليها عن كل ضغط الضغط، يمكن البيانات من ملف التعريف استجابة الخلية الضغط غير المرغوب فيها استبعاد يدويا بعد ذلك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوات الضغط بأكمله، بما في ذلك نقل غرفة والتجمع وجبل في شريط Kolsky، الضغط، ونقل مرة أخرى، وغرفة التفكيك، يستغرق أقل من 10 دقيقة. يمكن الشريحة الخلية التالية مثقف ضغط مباشرة بعد الضغط السابق. وبالتالي، يمكن أن تكتمل عدد كاف من التجارب الضغط بكفاءة. لدينا مجموعة المتابعة يستخدم 18 مم coverslips الزجاج القطر. تجربة واحدة لا يوفر الضغط ما يكفي من البروتينات لغربي immunoblotting بسبب حجم الركيزة (ويرجع ذلك جزئيا أيضا بعض الخلايا قد لقوا حتفهم الضغط). عن ثلاث تجارب الضغط المتكرر توفير كمية البروتين المطلوبة لimmunoblotting. مرة أخرى، يتم فحص كل مرة استنساخ مع التشكيل الجانبي الضغط. </li></ol>

<ol>
	<li>Kolsky, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+mechanical+properties+of+materials+at+very+high+rates+of+loading.">An investigation of mechanical properties of materials at very high rates of loading.</a> Prec. Phys. Soc. London. 62, 676-700 (1949).</li><li>Tang-Schomer, M. D., Patel, A. R., Baas, P. W., Smith, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+breaking+of+microtubules+in+axons+during+dynamic+stretch+injury+underlies+delayed+elasticity,+microtubule+disassembly,+and+axon+degeneration.">Mechanical breaking of microtubules in axons during dynamic stretch injury underlies delayed elasticity, microtubule disassembly, and axon degeneration.</a> FASEB. J. 24, 1401-1410 (2010).</li><li>Lim, J. Y., Taylor, A. F., Li, Z., Vogler, E. A., Donahue, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrin+expression+and+osteopontin+regulation+in+human+fetal+osteoblastic+cells+mediated+by+substratum+surface+characteristics.">Integrin expression and osteopontin regulation in human fetal osteoblastic cells mediated by substratum surface characteristics.</a> Tissue. Eng. 11, 19-29 (2005).</li><li>Chen, Y. C., Smith, D. H., Meaney, F. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+approaches+for+studying+blast-induced+traumatic+brain+injury.">In vitro approaches for studying blast-induced traumatic brain injury.</a> J. Neurotrauma. 26, 861-876 (2009).</li><li>Ling, G., Bandak, F., Armonda, R., Grant, G., Ecklund, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explosive+blast+neurotrauma.">Explosive blast neurotrauma.</a> J. Neurotrauma. 26, 815-825 (2009).</li><li>Shepard, S. R., Ghajar, J. B. G., Giannuzzi, R., Kupferman, S., Hariri, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+percussion+barotrauma+chamber:+a+new+in+vitro+model+for+traumatic+brain+injury.">Fluid percussion barotrauma chamber: a new in vitro model for traumatic brain injury.</a> J. Surg. Res. 51, 417-424 (1991).</li><li>VandeVord, P. J., Leung, L. Y., Hardy, W., Mason, M., Yang, K. H., King, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Up-regulation+of+reactivity+and+survival+genes+in+astrocytes+after+exposure+to+short+duration+overpressure.">Up-regulation of reactivity and survival genes in astrocytes after exposure to short duration overpressure.</a> Neurosci. Lett. 434, 247-252 (2008).</li><li>Huang, H., Feng, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+the+dynamic+tribological+response+of+closed+fracture+surface+pairs+by+Kolsky-bar+compression-shear+experiment.">A study of the dynamic tribological response of closed fracture surface pairs by Kolsky-bar compression-shear experiment.</a> Int. J. Solids. Struct. 41, 2821-2835 (2004).</li><li>Song, B., Chen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Split+Hopkinson+pressure+bar+techniques+for+characterizing+soft+materials.">Split Hopkinson pressure bar techniques for characterizing soft materials.</a> Lat. Am. J. Solids. Struct. 2, 113-152 (2005).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

وقد حاول العديد من أساليب فنية تجريبية في المختبر لدراسة الدماغ تلف الخلايا في ظروف TBI. وتشمل هذه الخلايا العصبية / نجمية تمتد، والتي يسببها تدفق إجهاد القص، وانخفاض الوزن، وتهتك قلم، ليزر transection، تفتيت الحصاة، وما إلى ذلك 4،5 وقد افترض أن مدة قصيرة الضغط الزائد هو العامل المهيمن المادية للTBI. 6،7 خاصة وحدثت الهزة الارضية من الانفجار TBI لديه مدة النبضة من أمر ميلي ثانية. 4 تستند علي هذا الافتراض والملاحظة، وقد تم تطوير غرفة مقياسا قادرة على الضغط عابرة وتستخدم لتقييم السلوك الدماغ خلية في ظل ظروف TBI. على سبيل المثال، في قاعة السائل الضغطي قرع نبضة الضغط مع مرض التصلب العصبي المتعدد مدة طويلة و20-30 ضغط الذروة تصل إلى 0.5 ميجا باسكال كان يستخدم لفحص سلوك الإنسان الخلية الدبقية تحت TBI .. 6 في الآونة الأخيرة، وآخرون VandeVord .. 7 المعدن الذي يستخدم غرفة الكرة مقياسا لدراسة ضرب الخلية نجميةضرب تنتج السلوك تحت TBI لكن الكرة المعدنية البقول ضغط متعددة. في هذه الدراسة، قمنا بتطوير جهاز الضغط خلية الرواية التي تولد الضغط واحد نبض نوع التسرع. وقد تم تطوير الجهاز يعتمد على شريط Kolsky مجموعة المتابعة، التي كانت تستخدم كمادة جهاز الفحص في الدراسات 8 و أخرى لدينا. تم تعديل 1،9 اختبار المواد شريط Kolsky في القدرة على معدل التحميل عالية جدا لتكون قادرة على تطبيق واحد نبض من نوع الضغط الزائد إلى الخلايا المستزرعة داخل غرفة الضغط (الشكل 1). يمكننا السيطرة بنجاح حجم ومدة الضغط الزائد التسرع. كرد فعل الخلية ممثل، أثبتنا أنه في الخلايا ميغاباسكال 2 SH-SY5Y الضغط العصبية محوار عرض كبيرة وفقدان محور عصبي بالمقارنة مع الخلايا السيطرة unpressurized الغرفة. وفي الختام، وضعنا رواية الضغط الخلية التسرع باستخدام جهاز صمم خصيصا Kolskyأظهرت جهاز شريط واستخدامه في التحقيق في احتمال استجابة الخلية العصبية في ظروف TBI. ونلاحظ أيضا أن هذه التقنية متعددة جدا في هذا يمكن أن يتعرض أي نوع من الخلايا لضغوط التسرع على مستوى مختلف ومدتها. ولذلك، يمكن استخدام الجهاز للتحقيق في التسرع الضغط الناجم عن السلوك mechanotransduction الخلوية، ليس فقط لاصابة الخلايا ولكن أيضا لحفز الخلايا بشكل إيجابي في وظيفتها وتحديد مصير.

<ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> SH-SY5Y (ATCC، CRL-2266) الخلايا العصبية البشرية </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 18 مم الزجاج coverslips </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أوساط استزراع الخلايا: DMEM، و 10٪ مصل بقري جنيني، 1٪ البنسلين الستربتوميسين </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حمض الريتينويك (10 ميكرومتر) لتكوين الخلايا العصبية حمل </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Kolsky شريط جهاز الضغط التسرع </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المكبس أسطوانات غرفة خلية الضغط </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ لتأمين ساترة خلايا مستنبتة على المكبس </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الشحوم واجهات بين الخلية وغرفة شريط Kolsky </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اللوازم العامة البيولوجيا الجزيئية لتقييم استجابة الخلية لالضغط (مثبت، الأجسام المضادة، صبغة الفلورسنت، والمستلزمات، PCR، الخ.) </li></ul>

impulsive pressurization of neuronal cells for traumatic brain injury study

وقد وضعت رواية الضغط الخلية التسرع التجربة باستخدام جهاز شريط Kolsky للتحقيق الانفجار الناجم عن إصابات في الدماغ (المصرف التجاري العراقي). نبين في هذه المقالة الفيديو كيفية تطبيق الانفجار TBI ذات الصلة التسرع الضغط على الخلايا العصبية في المختبر. ويتحقق ذلك عن طريق استخدام جيدا للرقابة نبض الضغط إنشاؤها بواسطة جهاز شريط Kolsky المتخصصة، مع التاريخ الكامل الضغط داخل الخلية غرفة الضغط المسجلة. يتم تفتيشها الخلايا العصبية الضغط مباشرة بعد الضغط، أو المحتضنة إلى مواصلة دراسة الآثار طويلة الأمد للالضغط على التسرع محوار / محور عصبي ثمرة، العصبية التعبير الجيني، موت الخلايا المبرمج، وما إلى ذلك لاحظنا أن الضغط التسرع في حوالي 2 ميجا باسكال يدفع متميزة النسبية فقدان محوار إلى خلايا unpressurized. أسلوبنا يوفر طريقة جديدة للتحقيق في الآليات الجزيئية / الخلوية من الانفجار TBI، عبر الضغط من التسرع في خلايا الدماغ التي تسيطر عليها بشكل جيد في العلاقات العامةessure حجم ومدة.

Watch this Scientific Journal Video about Impulsive Pressurization of Neuronal Cells for Traumatic Brain Injury Study at JoVE.com

Impulsive Pressurization of Neuronal Cells for Traumatic Brain Injury Study

وقد وضعت رواية الضغط الخلية التسرع التجربة باستخدام جهاز شريط Kolsky للتحقيق في الآليات الجزيئية / الخلوية من الانفجار الناجم إصابات في الدماغ.

التسرع الضغط من الخلايا العصبية في الدماغ الرضية لدراسة الإصابات

A novel impulsive cell pressurization experiment has been developed using a Kolsky bar device to investigate blast-induced traumatic brain injury (TBI). ...

impulsive-pressurization-neuronal-cells-for-traumatic-brain-injury

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.2K Views.  University of Nebraska-Lincoln. وقد وضعت رواية الضغط الخلية التسرع التجربة باستخدام جهاز شريط Kolsky للتحقيق في الآليات الجزيئية / الخلوية من الانفجار الناجم إصابات في الدماغ.

Video: Impulsive Pressurization of Neuronal Cells for Traumatic Brain Injury Study

Lateral Fluid Percussion: Model of Traumatic Brain Injury in Mice

Traumatic brain injury (TBI) research has attained renewed momentum due to the increasing awareness of head injuries, which result in morbidity and mortality. Based on the nature of primary injury following TBI, complex and heterogeneous secondary consequences result, which are followed by regenerative processes 1,2. Primary injury can be induced by a direct contusion to the brain from skull fracture or from shearing and stretching of tissue causing displacement of brain due to movement 3,4. The resulting hematomas and lacerations cause a vascular response 3,5, and the morphological and functional damage of the white matter leads to diffuse axonal injury 6-8. Additional secondary changes commonly seen in the brain are edema and increased intracranial pressure 9. Following TBI there are microscopic alterations in biochemical and physiological pathways involving the release of excitotoxic neurotransmitters, immune mediators and oxygen radicals 10-12, which ultimately result in long-term neurological disabilities 13,14. Thus choosing appropriate animal models of TBI that present similar cellular and molecular events in human and rodent TBI is critical for studying the mechanisms underlying injury and repair.
Various experimental models of TBI have been developed to reproduce aspects of TBI observed in humans, among them three specific models are widely adapted for rodents: fluid percussion, cortical impact and weight drop/impact acceleration 1. The fluid percussion device produces an injury through a craniectomy by applying a brief fluid pressure pulse on to the intact dura. The pulse is created by a pendulum striking the piston of a reservoir of fluid. The percussion produces brief displacement and deformation of neural tissue 1,15. Conversely, cortical impact injury delivers mechanical energy to the intact dura via a rigid impactor under pneumatic pressure 16,17. The weight drop/impact model is characterized by the fall of a rod with a specific mass on the closed skull 18. Among the TBI models, LFP is the most established and commonly used model to evaluate mixed focal and diffuse brain injury 19. It is reproducible and is standardized to allow for the manipulation of injury parameters. LFP recapitulates injuries observed in humans, thus rendering it clinically relevant, and allows for exploration of novel therapeutics for clinical translation 20.
We describe the detailed protocol to perform LFP procedure in mice. The injury inflicted is mild to moderate, with brain regions such as cortex, hippocampus and corpus callosum being most vulnerable. Hippocampal and motor learning tasks are explored following LFP.

Lateral fluid percussion (LFP), an established model of traumatic brain injury in mice, is demonstrated. LFP fulfills three major criteria for animal models: validity, reliability and clinical relevance. The procedure, consisting of surgical craniotomy, fixation of hub followed by induction of injury, resulting in focal and diffuse injuries, is described.

الوحشي قرع السائل : نموذج لإصابات في الدماغ لدى الفئران

Traumatic brain injury (TBI) research has attained renewed momentum due to the increasing awareness of head injuries, which result in morbidity and ...

Neuroscience

Use of a Wireless Video-EEG System to Monitor Epileptiform Discharges Following Lateral Fluid-Percussion Induced Traumatic Brain Injury

The lateral fluid percussion injury (FPI) model is well established and has been used to study TBI and post-traumatic epilepsy (PTE). However, considerable variability has been reported for the specific parameters used in different studies that have employed this model, making it difficult to harmonize and interpret the results between laboratories. For example, variability has been reported regarding the size and location of the craniectomy, how the Luer lock hub is placed relative to the craniectomy, the atmospheric pressure applied to the dura and the duration of the pressure pulse. Each of these parameters can impact injury severity, which directly correlates with the incidence of PTE. This has been manifested as a wide range of mortality rates, righting reflex times and incidence of convulsive seizures reported. Here we provide a detailed protocol for the method we have used to help facilitate harmonization between studies. We used FPI in combination with a wireless EEG telemetry system to continuously monitor for electrographic changes and detect seizure activity.&#160; FPI is induced by creating a 5 mm craniectomy over the left hemisphere, between the Bregma and Lambda and adjacent to the lateral ridge. A Luer lock hub is secured onto the skull over the craniectomy. This hub is connected to the FPI device, and a 20-millisecond pressure pulse is delivered directly to the intact dura through pressure tubing connected to the hub via a twist lock connector. Following recovery, rats are re-anesthetized to remove the hub. Five 0.5 mm, stainless steel EEG electrode screws are placed in contact with the dura through the skull and serve as four recording electrodes and one reference electrode. The electrode wires are collected into a pedestal connector which is secured into place with bone cement. Continuous video/EEG recordings are collected for up to 4 weeks post TBI.

Here we present a protocol to induce severe TBI with the lateral fluid percussion injury (FPI) model in adult, male Wistar rats. We also demonstrate the use of a wireless telemetry system to collect continuous video-EEG recordings and monitor for epileptiform discharges consistent with post-traumatic epileptogenesis.&#160;

استخدام نظام فيديو-EEG لاسلكي لمراقبة إفرازات Epileptiform بعد السوائل الجانبية الإيقاع الناجم عن إصابات الدماغ الصدمة

The lateral fluid percussion injury (FPI) model is well established and has been used to study TBI and post-traumatic epilepsy (PTE). However, ...

Behavior

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.

تسيطر الموديل أثر القشرية لإصابات الدماغ الرضية

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

Medicine

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

Traumatic brain injury is a leading cause of death and disability in military and civilian populations. Blast traumatic brain injury results from the detonation of explosive devices, however, the mechanisms that underlie the brain damage resulting from blast overpressure exposure are not entirely understood and are believed to be unique to this type of brain injury. Preclinical models are crucial tools that contribute to better understand blast-induced brain injury. A novel in vitro blast TBI model was developed using an open-ended shock tube to simulate real-life open-field blast waves modelled by the Friedlander waveform. C57BL/6N mouse organotypic hippocampal slice cultures were exposed to single shock waves and the development of injury was characterized up to 72 h using propidium iodide, a well-established fluorescent marker of cell damage that only penetrates cells with compromised cellular membranes. Propidium iodide fluorescence was significantly higher in the slices exposed to a blast wave when compared with sham slices throughout the duration of the protocol. The brain tissue injury is very reproducible and proportional to the peak overpressure of the shock wave applied.

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

This paper describes a novel model of primary blast traumatic brain injury. A compressed-air driven shock tube is used to expose in vitro mouse hippocampal slice cultures to a single shock wave. This is a simple and rapid protocol generating a reproducible brain tissue injury with a high throughput.

نموذج رواية في المختبر للانفجار إصابات الدماغ الرضية

Traumatic brain injury is a leading cause of death and disability in military and civilian populations. Blast traumatic brain injury results from the ...

Effects of Blast-induced Neurotrauma on Pressurized Rodent Middle Cerebral Arteries

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral vascular effects. Impact (i.e., non-blast) traumatic brain injury (TBI) is known to decrease pressure autoregulation in the cerebral vasculature in both humans and experimental animals. The hypothesis that blast-induced traumatic brain injury (bTBI), like impact TBI, results in impaired cerebral vascular reactivity was tested by measuring myogenic dilatory responses to reduced intravascular pressure in rodent middle cerebral arterial (MCA) segments from rats subjected to mild bTBI using an Advanced Blast Simulator (ABS) shock tube. Adult, male Sprague-Dawley rats were anesthetized, intubated, ventilated and prepared for Sham bTBI (identical manipulation and anesthesia except for blast injury) or mild bTBI. Rats were randomly assigned to receive Sham bTBI or mild bTBI followed by sacrifice 30 or 60 min post-injury. Immediately after bTBI, righting reflex (RR) suppression times were assessed, euthanasia at the time points post-injury was completed, the brain was harvested and the individual MCA segments were collected, mounted and pressurized. As the intraluminal pressure perfused through the arterial segments was reduced in 20 mmHg increments from 100 to 20 mmHg, MCA diameters were measured and recorded. With decreasing intraluminal pressure, MCA diameters steadily increased significantly above baseline in the Sham bTBI groups while MCA dilator responses were significantly reduced (p &#60; 0.05) in both bTBI groups as evidenced by the impaired, smaller MCA diameters recorded for the bTBI groups. In addition, RR suppression in the bTBI groups was significantly (p &#60; 0.05) higher than in the Sham bTBI groups. MCA&#39;s collected from the Sham bTBI groups exhibited typical vasodilatory properties to decreases in intraluminal pressure while MCA&#39;s collected following bTBI exhibited significantly impaired myogenic vasodilatory responses to reduced pressure that persisted for at least 60 min after bTBI.

Here, we present a protocol to describe methods for ex vivo vascular reactivity determination following a primary blast traumatic brain injury (bTBI) using isolated, pressurized, rodent middle cerebral arterial (MCA) segments. bTBI induction is accomplished using a shock tube, also known as an Advanced Blast Simulator (ABS) device.

آثار Neurotrauma الناجمة عن الانفجار على القوارض المضغوط الأوسط الشرايين الدماغية

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral ...

Murine Model of Controlled Cortical Impact for the Induction of Traumatic Brain Injury

The Centers for Disease Control and Injury Prevention estimate that almost 2 million people sustain a traumatic brain injury (TBI) every year in the United States. In fact, TBI is a contributing factor to over a third of all injury-related mortality. Nonetheless, the cellular and molecular mechanisms underlying the pathophysiology of TBI are poorly understood. Thus, preclinical models of TBI capable of replicating the injury mechanisms pertinent to TBI in human patients are a critical research need. The controlled cortical impact (CCI) model of TBI utilizes a mechanical device to directly impact the exposed cortex. While no model can full recapitulate the disparate injury patterns and heterogeneous nature of TBI in human patients, CCI is capable of inducing a wide range of clinically applicable TBI. Furthermore, CCI is easily standardized allowing investigators to compare results across experiments as well as across investigative groups. The following protocol is a detailed description of applying a severe CCI with a commercially available impacting device in a murine model of TBI.

Here we describe a protocol for the induction of murine traumatic brain injury via an open-head controlled cortical impact.

نموذج مورين من تأثير القشرية التي تسيطر عليها للتحريض من إصابات الدماغ الصادمة

The Centers for Disease Control and Injury Prevention estimate that almost 2 million people sustain a traumatic brain injury (TBI) every year in the ...

Low-intensity Blast Wave Model for Preclinical Assessment of Closed-head Mild Traumatic Brain Injury in Rodents

Traumatic brain injury (TBI) is a large-scale public health problem. Mild TBI is the most prevalent form of neurotrauma and accounts for a large number of medical visits in the United States. There are currently no FDA-approved treatments available for TBI. The increased incidence of military-related, blast-induced TBI further accentuates the urgent need for effective TBI treatments. Therefore, new preclinical TBI animal models that recapitulate aspects of human blast-related TBI will greatly advance the research efforts into the neurobiological and pathophysiological processes underlying mild to moderate TBI as well as the development of novel therapeutic strategies for TBI.
Here we present a reliable, reproducible model for the investigation of the molecular, cellular, and behavioral effects of mild to moderate blast-induced TBI. We describe a step-by-step protocol for closed-head, blast-induced mild TBI in rodents using a bench-top setup consisting of a gas-driven shock tube equipped with piezoelectric pressure sensors to ensure consistent test conditions. The benefits of the setup that we have established are its relative low-cost, ease of installation, ease of use and high-throughput capacity. Further advantages of this non-invasive TBI model include the scalability of the blast peak overpressure and the generation of controlled reproducible outcomes. The reproducibility and relevance of this TBI model has been evaluated in a number of downstream applications, including neurobiological, neuropathological, neurophysiological and behavioral analyses, supporting the use of this model for the characterization of processes underlying the etiology of mild to moderate TBI.

We present here a protocol of a blast wave model for rodents to investigate neurobiological and pathophysiological effects of mild to moderate traumatic brain injury. We established a gas-driven, bench-top setup equipped with pressure sensors allowing for reliable and reproducible generation of blast-induced mild to moderate traumatic brain injury.

نموذج موجة الانفجار منخفضة الكثافة للتقييم قبل السريري لإصابات الدماغ الرضحية الخفيفة المغلقة الرأس في القوارض

Traumatic brain injury (TBI) is a large-scale public health problem. Mild TBI is the most prevalent form of neurotrauma and accounts for a large number of ...

A Preclinical Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Hemorrhage Contusion and Neuroinflammation

Cerebral contusion is a severe medical problem affecting millions of people worldwide each year. There is an urgent need to understand the pathophysiological mechanism and to develop effective therapeutic strategy for this devastating neurological disorder. Intraparenchymal hemorrhage and post-traumatic inflammatory response induced by initial physical impact can aggravate microglia/macrophage activation and neuroinflammation which subsequently worsen brain pathology. We provide here a controlled cortical impact (CCI) protocol that can reproduce experimental cortical contusion in mice by using a pneumatic impactor system to deliver mechanical force with controllable magnitude and velocity onto the dural surface. This preclinical model allows researchers to induce moderately severe focal cerebral contusion in mice and to investigate a wide range of post-traumatic pathological progressions including hemorrhage contusion, microglia/macrophage activation, iron toxicity, axonal injury, as well as short-term and long-term neurobehavioral deficits. The present protocol can be useful for exploring the long-term effects of and potential interventions for cerebral contusion.

<meta charset="utf8"></head><body>نموذج تأثير قشري خاضع للرقابة قبل السريرية للنزيف الرضحي والكدمة العصبية

Intraparenchymal hemorrhage and neuroinflammation accompanied by cerebral contusion can trigger severe secondary brain injury. This protocol details a mouse controlled cortical impact (CCI) model allowing researchers to study hemorrhage contusion and post-traumatic immune responses and explore potential therapeutics.

نموذج تأثير قشري خاضع للرقابة قبل السريرية للنزيف الرضحي والكدمة العصبية

Cerebral contusion is a severe medical problem affecting millions of people worldwide each year. There is an urgent need to understand the ...

طريقة أنبوب الصدمة لنمذجة انفجار منخفض المستوى متكرر للغاية في الفئران

Modeling Highly Repetitive Low-level Blast Exposure in Mice

Exposure to explosive blasts is a significant risk factor for brain trauma among exposed persons. Although the effects of large blasts on the brain are well understood, the effects of smaller blasts such as those that occur during military training are less understood. This small, low-level blast exposure also varies highly according to military occupation and training tempo, with some units experiencing few exposures over the course of several years whereas others experience hundreds within a few weeks. Animal models are an important tool in identifying both the injury mechanisms and long-term clinical health risks following low-level blast exposure. Models capable of recapitulating this wide range of exposures are necessary to inform acute and chronic injury outcomes across these disparate risk profiles.
Although outcomes following a few low-level blast exposures are easily modeled for mechanistic study, chronic exposures that occur over a career may be better modeled by blast injury paradigms with repeated exposures that occur frequently over weeks and months. Shown here are methods for modeling highly repetitive low-level blast exposure in mice. The procedures are based on established and widely used pneumatic shocktube models of open-field blast exposure that can be scaled to adjust the overpressure parameters and the number or interval of the exposures. These methods can then be used to either enable mechanistic investigations or recapitulate the routine blast exposures of clinical groups under study.

تسليط الضوء على المؤلف: فك رموز الآثار طويلة المدى للتعرض للانفجارات منخفضة المستوى في الفئران

Presented here are methods for producing repeated low-intensity blast exposures using mice.

نمذجة التعرض المتكرر للغاية للانفجار منخفض المستوى في الفئران

Exposure to explosive blasts is a significant risk factor for brain trauma among exposed persons. Although the effects of large blasts on the brain are ...

التسرع الضغط من الخلايا العصبية في الدماغ الرضية لدراسة الإصابات

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

الوحشي قرع السائل : نموذج لإصابات في الدماغ لدى الفئران

استخدام نظام فيديو-EEG لاسلكي لمراقبة إفرازات Epileptiform بعد السوائل الجانبية الإيقاع الناجم عن إصابات الدماغ الصدمة

تسيطر الموديل أثر القشرية لإصابات الدماغ الرضية

نموذج رواية في المختبر للانفجار إصابات الدماغ الرضية

آثار Neurotrauma الناجمة عن الانفجار على القوارض المضغوط الأوسط الشرايين الدماغية

نموذج مورين من تأثير القشرية التي تسيطر عليها للتحريض من إصابات الدماغ الصادمة

نموذج موجة الانفجار منخفضة الكثافة للتقييم قبل السريري لإصابات الدماغ الرضحية الخفيفة المغلقة الرأس في القوارض

نموذج تأثير قشري خاضع للرقابة قبل السريرية للنزيف الرضحي والكدمة العصبية

نموذج تأثير قشري خاضع للرقابة قبل السريرية للنزيف الرضحي والكدمة العصبية

نمذجة التعرض المتكرر للغاية للانفجار منخفض المستوى في الفئران