Контролируемая Кортикальная Модель воздействия для черепно-мозговой травмой

Резюме

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.

Аннотация

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.

Введение

Травматическое повреждение мозга (ЧМТ) определяется как изменение в функции мозга, или иное доказательство патологии мозга, вызванного внешним силу ^1. TBIs остаются серьезные проблемы со здоровьем во всем мире, особенно в Соединенных Штатах. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, по крайней мере, 1,7 млн. TBIs ежегодно происходит в Соединенных Штатах в результате чего 30,5% всех случаев смерти от травм. В 2000 году прямые медицинские расходы и косвенные расходы TBIs составил около миллиарда $ 76,5 в одних только Соединенных Штатах. Хотя технологические и терапевтические достижения в предыдущие десятилетия улучшились качество и продолжительность жизни для людей, страдающих от TBIs, нет эффективного фармацевтические или профилактические процедуры в настоящее время не существует. В связи со сложностью и широкий идущие последствия TBIs, в том числе повреждению тканей, гибели клеток и аксонов дегенерации, нет двух пострадавших не идентичны; Таким образом, ток ЧМТ модель для животных точно не воспроизводитвсе аспекты ЧМТ, как видно на людях. Тем не менее, модели на животных действительно обеспечивают возможность производить почти идентичные травмы необходимые для расследования различные эффекты TBI с надеждой на дальнейшее понимание клинических проявлений TBIs.

Контролируемое корковых воздействия (ТПП) модель использует систему воздействия доставить физическое воздействие к открытой твердой мозговой оболочки животного. Он индуцирует TBIs, начиная от легкой до тяжелой похожи тем, которые испытывают люди. Эта травма была впервые отличающийся тем, хорька ^2, а затем был адаптирован для использования в крысы, мыши ^{3,4 5-7,} овец ^8. С первого характеристик, на месте травмы был помещен как по средней линии ^2,9 и боковой коры ^10. ТПП обеспечивает легкий и точный метод исследования последствий и потенциальных методов лечения TBIs.

В дополнение к модели ТПП, перкуссии жидкости и падения веса модели сотрудничестваmmonly используется для производства TBIs. Тем не менее, эти модели представляют ограничения, в том числе менее контроль над параметрами травмы, производя histopathalogical изменения не видел в человеческой TBIs и большей частотой смерти от несчастного случая у мышей ^3,5,10. Модель взрывная волна также используется для производства TBIs. Хотя модель взрывная волна не воспроизводит histopathalogical изменения видны после механического воздействия, эта модель точно производить TBIs опытных особенно военнослужащими ^11. Радиоуправляемая модель корковых влияние легко контролировать из-за точного контроля над деформационных параметров, таких как время, скорость и глубину воздействия ^5. Такая точность позволяет копировать практически идентичные травмы через целой группы животных более реальным. Самое главное, ТПП воспроизводит TBIs с функциями видел в человеческой TBIs ^12. Тем не менее, нет единой модели животное, которое полностью успешно воспроизводят полный спектр патологического чанГЭС, наблюдаемые после ЧМТ. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью раскрыть острые и хронические изменения, которые происходят после ЧМТ.

Два типа травм происходит после ЧМТ: первичные и вторичные травмы. Первичный повреждение происходит в момент удара и не чувствительна к лечебных процедур; Однако вторичные повреждения, которые сохраняются после начальной травмы подлежат лечения ^13. Радиоуправляемая модель корковых воздействие производит первичную травму, что позволяет исследователям изучить влияние ЧМТ и потенциальные терапевтические методы лечения потенциально долгосрочные последствия вторичных повреждений. Области возможного исследования с использованием модели CCI включают гибель нейронов, отек мозга, нейрогенез, сосудистые эффекты, histopathalogical изменения и нарушения памяти и многое другое ^3,13-16.

протокол

Уход животных
Мужской C57 BL / 6 мышей были группа-размещены и хранятся в 12/12 ч цикле свет / темнота с свободный доступ к еде и воде. Животные, используемые в настоящем протоколе были 10-12 недель. Все процедуры были выполнены в соответствии с протоколами, утвержденными Комитетом уходу и использованию животных Университета Индианы по.

1. Хирургическая подготовка

1. Обезболить мыши с помощью кетамина / ксилазина смесь (87,7 мг / мл кетамина и 12,3 мг / мл ксилазина) и администрирования (1 мл / кг) посредством инъекции IP.
2. Бритье головы мыши между ушами.
3. Нанесите нефтяной основе желе для глаз мыши, чтобы предотвратить высыхание во время операции.
4. Очистите бритую зона с 10% йода. Затем с помощью 70% этанола счистить йод.
5. Закрепите голову мыши в стереотаксической рамы с помощью уха баров и укуса пластину. Убедитесь, что мозг является стабильной.

2. Удаление фрагментов костей черепа

1. Сделайте продольный разрез в середине головы с ножницами. Используйте кровоостанавливающего провести шкуру с левой стороны.
2. Используйте ватный-наконечником аппликатором для удаления крови и тканей на кость, чтобы разоблачить череп. Разрешить подвергается черепа высохнуть в течение 1 мин.
3. Используйте пинцет, чтобы оказать давление и убедитесь, что череп остается неподвижным. Определить анатомические ориентиры Lambda (каудальной) и брегмы (фронтальная сторона). Нарисуйте круг в центре Lambda и брегмы с диаметром 4 мм и 0,5 мм от средней линии.
4. Используйте сверло, чтобы разрезать вдоль отмеченный круг. Аккуратно взрывать кости пыль. Не сверлите полностью через кость, чтобы не повредить твердую мозговую оболочку.
5. Используйте пинцет, чтобы удалить кости и выставить твердую мозговую оболочку.

3. Impaction

Система воздействия включает в себя блок управления для установки параметров удара, привод для выполнения столкновение, и стереотаксической рамы для фиксации актаuator и глава мышь для удара.

1. Предварительно установите скорость привода до 3 м / сек до операции.
2. Предварительно установлено разную глубину деформации, чтобы вызвать различные тяготы травмы. Деформация глубины 0,0-0,2 мм, 0,5-1,0 мм и 1,2-2,0 мм может привести легкой, средней и тяжелой TBIs соответственно. Этот протокол объяснил, как достичь умеренно тяжелой травмы мозга с глубиной деформации 1 мм с помощью скорость 3 м / с.
3. Прикрепите привод к держателю в стереотаксической рамы и использовать микроманипуляторами перемещая его, чтобы закрепить круглые, плоские кончик привода (диаметр 3 мм) в центре на открытой площадке черепа. Затем регулировать наконечник под углом параллельно поверхности ударного узла.
4. Установите нулевую точку, перемещая вниз привод в проходящей модели пока наконечник касается поверхности участка воздействия. Затем установите Z канал на стереотаксической панели управления до нуля.
5. Уберите кончик ударногос одновременным перемещением привода вниз 1 мм.
6. Нажмите кнопку удара, чтобы ударить место повреждения и достичь глубины деформации 1 мм.

4. Травмы сайта Закрытие

1. Используйте хлопка наконечником аппликаторы для удаления крови следующее влияние, но не прикасайтесь к области травмы.
2. Наведите курсор на теплый площадку для поддержания температуры тела.
3. После того, как кровотечение остановилось, шов раны закрыты. Положите животное обратно в чистую клетку и дать ему возможность восстановиться после операции на ночь на теплом площадку.
4. Администрирование бупренорфин 0,05-0,10 мг / кг SQ каждый 8-12 часов в течение 2 дней после операции.

Результаты

Радиоуправляемая модель корковых воздействие производит TBIs начиная по тяжести от легкой до тяжелой. Сообщение отдачей количество черепной отек, кровотечение и черепно искажения при ударе сайта покажет серьезность травмы, полученные в ходе скоростных параметров и глубины деформации....

Обсуждение

Наиболее важные шаги для успешного получения в соответствии TBIs с использованием электронной системы воздействия магнит, чтобы вызвать CCI являются: 1) стабильно фиксации головы мыши в стереотаксической рамы; 2) формирование и тот же размер окна кости между мышей путем удаления костей, не...

Материалы

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