Travmatik Beyin Hasarı için Kontrollü Kortikal Etki Modeli

Özet

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.

Özet

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.

Giriş

Travmatik beyin hasarı (TBI) bir beyin fonksiyonlarında değişiklik, ya da bir dış kuvvet ¹ kaynaklanan beyin patoloji diğer delil olarak tanımlanır. TBIs özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nde ve dünya çapında önemli bir sağlık sorunu olmaya devam etmektedir. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine göre, en az 1.7 milyon TBIs bütün yaralanmalı bağlı ölümlerin% 30.5 sonuçlanan Birleşik Devletleri'nde yılda meydana gelir. 2000 yılında, doğrudan tıbbi maliyetleri ve TBIs dolaylı maliyetler tek başına ABD'de tahmini 76500000000 $ olarak gerçekleşti. Önceki yıllarda teknolojik gelişmeler ve tedavi TBIs muzdarip olanlar için yaşam kalitesini ve uzunluğunu geliştirilmiş olmasına rağmen, etkili bir ilaç veya koruyucu tedaviler şu anda mevcut. Nedeniyle karmaşıklığı ve doku lezyonları, hücre ölümü ve akson dejenerasyon da dahil olmak üzere TBIs, geniş kapsamlı etkileri, herhangi bir iki yaralanma aynıdır; Böylece, hayvanlar için hiçbir geçerli TBI modeli doğru üretirTBI tüm yönleri olarak insanlarda görülen. Ancak, hayvan modelleri daha TBIs klinik belirtilerini anlamak umuduyla TBI çeşitli etkilerini araştırmak için gerekli hemen hemen aynı yaralanmaları üretme yeteneği sağlarlar.

Kontrol kortikal darbe (CCI) modeli bir hayvanın maruz dura fiziksel etki sunmak için bir darbe sistemi kullanır. Bu hafif insanlar tarafından hissedilen şiddetli benzer değişen TBIs uyarmaktadır. Bu yaralanma ilk olarak gelincik ² özelliği ve daha sonra ^3,4-sıçan, fare ^5-7 ve koyun ⁸ kullanılmak üzere uyarlanmıştır. İlk nitelenmesi, yaralanma site orta hat ^2,9 ve lateral kortekse ¹⁰ üzerinden hem yerleştirildi. CCI TBIs için ve potansiyel etkisini araştıran tedavi kolay ve doğru bir metot sağlar.

CCİ modeli, sıvı perküsyon ve ağırlık düşümüne ilave olarak modelleri işbirliği vardırmmonly TBIs üretmek için kullanılır. Ancak, bu modeller daha az yaralanma parametreleri üzerinde kontrol, insan TBIs görmedim eden histopatolojik değişiklikleri üreten, ve farelerde ^3,5,10 kazayla ölüm insidans dahil mevcut sınırlamalar,. Patlama dalgası modeli aynı TBIs üretmek için kullanılır. Patlama dalgası modeli mekanik etkisi aşağıdaki görülmüştür eden histopatolojik değişiklikleri yeniden olmamasına rağmen, bu modeli doğru özellikle askeri personel ¹¹ deneyimli TBIs üretiyor. Kontrollü kortikal etki modeli nedeniyle, zaman, hız ve etki ⁵ derinliği olarak deformasyon parametreleri üzerinde tam kontrolü için kontrol etmek kolaydır. Böyle bir doğruluk daha uygulanabilir bütün bir hayvan grubunun genelinde yaklaşık aynı yaralanmaları kopyalayan yapar. En önemlisi, CCI insan TBIs ¹² görülen özelliklere sahip TBIs üretir. Ancak, patolojik chan tam spektrum üreyen tümüyle başarılı tek bir hayvan modeli vardırTBI sonrası gözlenen Ges. Daha fazla araştırma tamamen TBI sonra meydana akut ve kronik değişiklikleri ortaya çıkarmak için gereklidir.

Birincil ve ikincil yaralanmalar: yaralanmaları iki tip bir TBI sonrasında görülmektedir. Birincil yaralanma çarpma anında meydana gelir ve terapötik tedaviler duyarlı değildir; Ancak, ilk hasardan sonra devam ikincil yaralanmalar tedavilere ¹³ tabidir. Kontrollü kortikal etki modeli böylece araştırmacılar ikincil yaralanma potansiyel uzun süreli etkileri için TBI etkilerini ve potansiyel terapötik tedavileri araştırmak için izin, birincil yaralanma üretir. CCI modelini kullanarak potansiyel araştırma alanları nöronal ölüm, serebral ödem, nöron, vasküler etkileri, eden histopatolojik değişiklikleri ve hafıza açıkları ve ^3,13-16 daha fazlasını içerir.

Protokol

Hayvan Bakımı
Erkek C57 BL / 6 fareleri, grup yer alır ve yiyecek ve su ad libitum erişmek için serbest olan bir 12/12 saat ışık / karanlık döngüsünde tutuldu. Bu protokolde kullanılan hayvanlar 10-12 haftalık oldular. Tüm prosedürler Indiana Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanan protokoller altında yapıldı.

1.. Cerrahi Hazırlık

1. Bir ketamin / ksilazin karışımı (87.7 mg / ml Ketamin ve 12.3 mg / ml Ksilazin) kullanılarak fare anestezisi ve IP enjeksiyon yoluyla (1 ml / kg) uygulanması.
2. Kulakları arasındaki fare başını tıraş.
3. Ameliyat sırasında kurumasını önlemek için fare gözlerine petrol bazlı bir jöle uygulanır.
4. % 10 iyot ile traşlı bölgeyi temizleyin. Sonra iyot temizlemek için% 70 etanol kullanımı.
5. Kulak çubukları ve lokma plaka kullanılarak stereotaktik çerçeve içinde fare kafasını düzeltin. Beyin kararlı olduğundan emin olun.

2. Kranyektomi

1. Makas ile baş ortasında uzunlamasına bir kesi olun. Sol tarafında kapalı cilt tutmak için bir hemostat kullanın.
2. Kafatası açığa çıkarmak için kemik üzerindeki kan ve doku kaldırmak için bir pamuk uçlu bir aplikatör kullanın. Maruz kafatası 1 dakika kurumasını bekleyin.
3. Baskı uygulamak ve kafatası hareketsiz kalmasını sağlamak için forseps kullanın. Anatomik Simgesel Lambda (kaudal yönü) ve bregmaya (frontal yönü) belirleyin. 4 mm çapında ve uzak orta hat 0.5 mm ve Lambda bregma merkezinde bir daire çizin.
4. Işaretli daire boyunca kesmek için bir matkap kullanın. Nazikçe kemik tozları üflemek. Dura mater zarar görmesini önlemek için kemik yoluyla tamamen delmek yok.
5. Kemiği kaldırmak ve dura mater maruz forseps kullanın.

3. Impaction

Darbe sistem etkisi parametrelerini ayarlamak için bir kontrol kutusu, çarpmasının gerçekleştirmek için bir çalıştırıcı ve hareket güvenli bir stereotaktik çerçeve içeriretki için uator ve fare kafası.

1. Ameliyat öncesi 3 m / sn 'ye aktüatörün hızım önceden ayarlanmıştır.
2. Farklı bir yaralanma ciddiyetinin uyarılması için farklı deformasyon derinliği önceden ayarlanmıştır. 0,0-0,2 mm, 0.5-1.0 mm ve 1,2-2,0 mm deformasyon derinlikleri sırasıyla, hafif, orta ve ağır TBIs neden olacaktır. Bu protokol, 3 m / sn hızı ile 1 mm bir deformasyon derinliğe sahip bir orta şiddetli beyin hasarı ulaşmak için nasıl açıkladı.
3. Stereotaktik çerçeve içinde sahibine Aktuatörü takın ve açık kafatası alanının merkezinde aktüatör (3 mm çapında) yuvarlak, yassı ucu sabitlemek için hareket mikromanipülatörler kullanın. Daha sonra darbe yeri yüzeyine bir açı paralel ucu ayarlayın.
4. Ucu darbe sitenin yüzeyine değene kadar uzanan modelinde aktüatörünü aşağı hareket ettirerek sıfır noktası kurmak. Sonra sıfıra stereotaktik kontrol panelindeki Z kanalını ayarlayın.
5. Çarpma ucu geri çekinAynı anda 1 mm aşağı aktüatörünü hareket ederken.
6. Yara bölgesi vurur ve 1 mm'lik bir deformasyon derinliği elde etmek için etki düğmesine basın.

4. Yaralanma Sitesi Kapanış

1. Herhangi bir kan aşağıdaki etkisini kaldırmak için pamuk uçlu aplikatörler kullanın, ancak yaralanma alana dokunmayın.
2. Vücut ısısını korumak için sıcak bir pad üzerinde fare yerleştirin.
3. Kanama durduktan sonra, kapalı yara sütür. Temiz bir kafes içine geri hayvan koyun ve sıcak ped gecede ameliyat kurtarmak için izin verir.
4. Yönetme Buprenorfin 0.05-0.10 mg / kg SQ ameliyattan sonra 2 gün boyunca her 8-12 saat.

Sonuçlar

Kontrollü kortikal etki modeli hafif şiddetli şiddeti arasında değişen TBIs üretir. Post-darbe kafatası şişme miktarı, kanama, ve darbe yerinde kranial bozulma hızı ve deformasyon derinliği parametreleri kaynaklanan yaralanma şiddetinin ortaya çıkaracaktır. Hafif TBIs nedeniyle sınırlı dura ihlali darbe site ve hafif kanama da kranial şişmesine neden. Bir orta TBI kranial şişme sergiler nedeniyle impaksiyon üzerine dura ihlali (Şekil 1) artmış kanama. Orta ve şiddetli TBI a...

Tartışmalar

Başarılı bir CCI neden olmak için bir elektronik mıknatıs etki sistemi ile tutarlı TBIs üretilmesi için en önemli adımlar şunlardır: 1) sabit bir şekilde stereotaktik çerçeve içinde fare baş sabitlenmesi; 2) fareler arasında kemik penceresinin aynı boyut ve kraniektomi üretilmesi sırasında bunun altında dura zarar vermeden kemik çıkarılması; 3) doğru açık alanın merkezinde darbe ucu konumlandırılması ve çarpmadan önce sıfır noktasını tesis.

Bir fare k...

Malzemeler

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