控制皮层影响模型创伤性脑损伤

摘要

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.

摘要

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.

引言

创伤性脑损伤（TBI）被定义为改变在脑功能，或其他证据脑病理学的，引起的外力^1。科技企业孵化器仍然是一个严重的健康问题，在世界各地，特别是在美国。根据疾病控制中心和预防，至少170万科技企业孵化器，每年发生在美国造成的所有伤害相关的死亡的30.5％。 2000年，直接医疗费用和科技企业孵化器的间接成本总额估计为76.5十亿在美国孤单。尽管在过去几十年的技术和治疗的进步已经改善的生活质量和长度为那些从孵化器的数量的痛苦，没有有效的药物或预防性治疗目前存在。由于复杂性和科技企业孵化器，包括组织病变，细胞死亡和轴突变性广泛深远的影响，没有两个伤害是相同的;因此，对动物无电流TBI模型准确地再现TBI的各个方面所看到的人类。然而，动物模型并提供生产所需的调查TBI的目的是进一步了解科技企业孵化器的临床表现，希望不同的效果几乎相同的伤害的能力。

受控皮质冲击（CCI）模型使用了一个冲击系统提供物理冲击到动物的暴露硬脑膜。它诱导科技企业孵化器的范围从轻微到严重类似的经历的人。这种损伤是第一特征的白鼬²和后来被改编为在大鼠^3,4，鼠标^5-7，和羊⁸使用。由于第一特征，损伤部位已被放置两过中线^2,9和外侧皮质^10。 CCI提供了调查的影响和潜在的治疗科技企业孵化器的一个简单而准确的方法。

除了在CCI模型中，流体打击乐器和重量下降模型是共mmonly用于生产科技企业孵化器。然而，这些模型存在的局限性，包括更少的控制参数的伤害，产生不可见人的科技企业孵化器histopathalogical变化，意外死亡的小鼠^3,5,10发病较多。冲击波模型也用于生产科技企业孵化器。虽然冲击波模式不会重现见过histopathalogical变化下的机械冲击，这种模式并准确地生成特别是军事人员¹¹经历科技企业孵化器。该控制皮层的影响模型是很容易控制，由于精确控制变形参数，如时间，速度和冲击⁵的深度。这样的精度，使整个动物更可行的整组复制几乎相同的伤害。最重要的是，CCI再现科技企业孵化器与出现在人类的科技企业孵化器¹²的功能。然而，没有一个单一的动物模型是在病理性重现陈的完整光谱完全成功GES脑外伤后观察。进一步的研究是必要的，以充分揭示脑外伤后发生的急性和慢性的变化。

两种类型的伤害发生下列脑外伤:主要和次要受伤。原发性损伤发生在撞击时刻，而不是治疗性的治疗敏感;然而，在初始损伤后持续存在二次伤害受治疗^13。该控制皮层的影响模型产生的原发性损伤，从而使研究人员调查TBI的影响和潜在的治疗治疗继发性损伤的潜在的长期影响。使用CCI模型潜在的研究领域包括神经元死亡，脑水肿，神经，血管的影响，histopathalogical变化，记忆障碍，更^3,13-16。

研究方案

动物护理
男C57 BL / 6小鼠群养，并保持在一个12/12小时亮/暗周期，自由地获取食物和水随意 。在这个协议中使用的动物是10-12周龄。所有程序均在批准的印第安纳大学的动物护理和使用委员会的协议执行。

1，手术准备

1. 使用氯胺酮/甲苯​​噻嗪混合物（87.7毫克/毫升氯胺酮和12.3毫克/毫升甲苯噻嗪）麻醉小鼠，并通过腹腔注射给药（1毫升/千克）。
2. 剃两耳之间的小鼠头部。
3. 适用于石油基果冻到鼠标的眼睛，以防止在手术过程中变干。
4. 请用10％碘的剃光区域。然后用70％的酒精擦拭脱碘。
5. 用耳棒和导板固定鼠标头部立体定位框架。保证大脑是稳定的。

2。骨瓣

1. 使头部用剪刀中间有纵形切口。用止血钳保持皮肤脱落的左侧。
2. 用棉签除去血液和组织中的骨，以暴露颅骨。允许暴露颅骨干燥1分钟。
3. 使用镊子施加压力，并确保该头骨保持不动。确定解剖标志LAMBDA（尾椎方面）和前囟门（正面的方面）。绘制在Lambda和前囟门的中心圆直径4mm和0.5 mm远离中线。
4. 使用钻孔沿标记的圆圈切割。轻轻地吹骨扬灰了。不要穿过骨完全钻，以免损坏硬脑膜。
5. 使用镊子去除骨暴露硬脑膜。

3。嵌塞

冲击系统包括控制箱设置影响的参数，一个致动器来执行嵌塞，和立体定位框架，以确保该行为uator和鼠标头的影响。

1. 预先设定的致动器的速度，以6米/秒的手术前。
2. 预先设置不同的变形深度诱导不同的损伤严重性。为0.0-0.2毫米，0.5-1.0毫米，1.2-2.0毫米深的变形会导致轻度，中度，重度科技企业孵化器，分别为。该协议解释了如何通过使用3米/秒的速度实现了适度重型颅脑损伤1毫米变形深度。
3. 连接所述致动器在支架中的立体定位框架，并使用显微操作器移动它来固定致动器（直径3mm），在打开头骨区域的中心的圆的，平的端部。然后调节笔尖在平行于冲击部位的表面的角度。
4. 通过向下移动的扩展模型中执行器，直到笔尖接触撞击点的表面建立的零点。然后设置Z通道的立体定向控制面板零上。
5. 收回撞击尖同时移动驱动器下降1毫米。
6. 击中冲击按钮罢工的损伤部位，达到1毫米的变形深度。

4，损伤部位封闭

1. 用棉签涂药，以消除任何血继的影响，但不碰损伤区域。
2. 放置在一个温暖的鼠标垫，以保持体温。
3. 一旦出血停止后，缝合关闭伤口。将动物放回笼子清洁并允许其从手术中恢复过夜的暖垫。
4. 管理丁丙诺啡0.05-0.10毫克/公斤SQ每天8-12小时的手术后2天。

结果

该控制皮层的影响模型产生科技企业孵化器范围的严重程度从轻微到严重。撞击后颅肿胀的量，出血，并在冲击地点颅失真将揭示从速度和变形深度参数造成的损伤程度。温和的科技企业孵化器导致颅肿胀在撞击地点和轻微出血，由于有限的硬脑膜违约。适度表现出脑外伤颅内肿胀，出血增多，由于硬脑膜违反嵌塞后（ 图1）。中度和重度TBI之间的差别可能是难以区分，直到上观察用...

讨论

为成功地产生一致的孵化器的数量使用电子冲击磁体系统以引起CCI中最关键的步骤是:1）稳定地固定在鼠标头在立体定位框架; 2）产生的小鼠之间的骨窗的大小相同，没有骨瓣期间根据其损伤硬膜去除骨; 3）正确定位的影响，提示在开区的中心，影响之前确定的零点。

鼠标头必须固定在立体定位框架的影响之前非常紧密。内固定松动会产生大的变化伤害的水平。为了确保固定...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Povidone-iodine 7.5%	Purdue product L.P.		Surgical scrub
Cotton tipped applicators	Henry Schein	100-6015	Remove blood and debris
Scissor	Fine Science Tools	14084-08	Surgery
Forcept	Fine Science Tools	11293-00	Surgery
Hemostat	Fine Science Tools	13021-12	Surgery
Rechargeable Cordless Micro Drill	Stoelting	58610	Combine with Burrs for generating the bone window
Burrs for Micro Drill	Fine Science Tools	19007-05
Suture monofilament	Ethicon	G697	Suture
tert-Amyl alcohol	Sigma	152463-250ML	Making 2.5% Avertin
2,2,2-Tribromoethanol	Sigma	T48402-25G	Making 2.5% Avertin