Name: investigating alterations in caecum microbiota after traumatic brain injury in mice
Uploaded: 2019-09-19T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice at JoVE.com

Forfatterne har intet at afsløre.

Alle udførte procedurer blev godkendt af den eksperimentelle dyreetiske komité på Zhejiang Universitet. Alle instrumenter og materialer, der anvendes i kirurgi er sterile. TBI proceudre tager ca. 20 minutter.
1. dyrepasning
<ol><li>Brug 5-til 6-ugers gamle mandlige C57BL/6J mus (20-25 g vægt) i dette eksperiment.</li>
	<li>Vedligehold mus på en 12 timer/12 timer lys/mørk cyklus, og sørg for at de modtager mad og vand ad libitum. Giv de samme mængder mad og vand til både Sham-og TBI...

<ol>
	<li>Cheng, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Trends in traumatic brain injury mortality in China, 2006-2013: A population-based longitudinal study. 14, e1002332 (2017).</li><li>Maas, A. I. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traumatic+brain+injury:+integrated+approaches+to+improve+prevention,+clinical+care,+and+research.">Traumatic brain injury: integrated approaches to improve prevention, clinical care, and research.</a> The Lancet Neurology. 16, 987-1048 (2017).</li><li>Gaddam, S. S., Buell, T., Robertson, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systemic+manifestations+of+traumatic+brain+injury.">Systemic manifestations of traumatic brain injury.</a> Handbook of Clinical Neurology. 127, 205-218 (2015).</li><li>Kabadi, S. V., et al. <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-induced+traumatic+brain+injury+model+in+rats.">Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats.</a> Nature Protocols. 5, 1552-1563 (2010).</li><li>Fung, T. C., Olson, C. A., Hsiao, E. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+between+the+microbiota,+immune+and+nervous+systems+in+health+and+disease.">Interactions between the microbiota, immune and nervous systems in health and disease.</a> Nature Neuroscience. 20, 145-155 (2017).</li><li>Collins, S. M., Surette, M., Bercik, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interplay+between+the+intestinal+microbiota+and+the+brain.">The interplay between the intestinal microbiota and the brain.</a> Nature Reviews Microbiology. 10, 735-742 (2012).</li><li>Cryan, J. F., Dinan, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mind-altering+microorganisms:+the+impact+of+the+gut+microbiota+on+brain+and+behaviour.">Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13, 701-712 (2012).</li><li>Nicholson, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moderate+Traumatic+Brain+Injury+Alters+the+Gastrointestinal+Microbiome+in+a+Time-Dependent.">Moderate Traumatic Brain Injury Alters the Gastrointestinal Microbiome in a Time-Dependent.</a> Shock. , (2018).</li><li>Houlden, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+injury+induces+specific+changes+in+the+caecal+microbiota+of+mice+via+altered+autonomic+activity+and+mucoprotein+production.">Brain injury induces specific changes in the caecal microbiota of mice via altered autonomic activity and mucoprotein production.</a> Brain, Behavior, and Immunity. 57, 10-20 (2016).</li><li>Treangen, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traumatic+Brain+Injury+in+Mice+Induces+Acute+Bacterial+Dysbiosis+Within+the+Fecal+Microbiome.">Traumatic Brain Injury in Mice Induces Acute Bacterial Dysbiosis Within the Fecal Microbiome.</a> Frontiers in Immunology. 9, 2757 (2018).</li><li>Alder, J., Fujioka, W., Lifshitz, J., Crockett, D. P., Thakker-Varia, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lateral+fluid+percussion:+model+of+traumatic+brain+injury+in+mice.">Lateral fluid percussion: model of traumatic brain injury in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2011).</li><li>Thompson, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lateral+fluid+percussion+brain+injury:+a+15-year+review+and+evaluation.">Lateral fluid percussion brain injury: a 15-year review and evaluation.</a> Journal of Neurotrauma. 22, 42-75 (2005).</li><li>Pang, W., Vogensen, F. K., Nielsen, D. S., Hansen, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Faecal+and+caecal+microbiota+profiles+of+mice+do+not+cluster+in+the+same+way.">Faecal and caecal microbiota profiles of mice do not cluster in the same way.</a> Laboratory Animals. 46, 231-236 (2012).</li></ol>

Præsenteret her er en enkel og effektiv protokol til at bestemme ændringer i cecal mikrobiota efter TBI i mus. Induktion af hjerneskade og indsamling af coecum indholds prøver er kritiske dele af protokollen.
Trods forskere, der har studeret ændringerne af Gut mikrobiota følgende TBI, hjerneskade, der anvendes i disse undersøgelser var CCI-8 og vægt dråbe/effekt-induceret modeller9. Men CCI-modellen replikater for det meste hjernens kontu...

Traumatisk hjerneskade (TBI) er et globalt folkesundhedsproblem og den førende årsag til død og invaliditet hos unge voksne1,2. TBI forårsager mange dødsfald hvert år, og overlevende oplever en række fysiske, psykiatriske, følelsesmæssige og kognitive handicap. Derfor er TBI en tung byrde for en patients familie og samfundsmæssige ressourcer. TBI involverer både den primære hjerneskade, der opstår på tidspunktet for traumer og eventuelle sekundære hjerneskader, der udvikler timer til måneder efter første skade. Sekundær hjerneskade er medieret af flere biokemiske kaskader, som ikke kun er skadelige for hjernen, men også har betydelige negative virkninger på forskellige organ systemer, herunder mave-tarmsystemet3.
I øjeblikket er der tre modeller til at inducere TBI i dyreforsøg: Fluid percussion skade, kontrol kortikale virkning (CCI), og vægt dråbe acceleration. Lateral Fluid percussion skade (LFPI) er den mest almindeligt anvendte model til at etablere diffus hjerneskade (DAI)4. Enheden producerer hjerneskade gennem en kraniektomi ved at anvende en kort væsketryk puls til intakt Dura. Denne puls er skabt af strejken af pendulet. LFPI er en reproducerbar og kontrollerbar modelleringsmetode til TBI Research.
Mikrobiomet defineres som de kollektive genomer af alle mikroorganismer, der bor i den menneskelige krop. Intestinal mikrober i særdeleshed ikke kun spille en vigtig rolle i intestinal homøostase og funktion, men også regulere mange aspekter af værts fysiologi og driften af andre organer5. I de seneste år, der er stigende beviser, der indikerer, at Gut mikrobiota regulere hjernens udvikling og funktion via hjernen-Gut akser6. Afbrydelse af tarmen mikrobiota har været forbundet med flere hjernefunktion lidelser, herunder Parkinsons sygdom, humørsvingninger, og autisme7. For nylig, prækliniske undersøgelser har også rapporteret, at akut hjerneskade kan fremkalde ændringer i Gut mikrobiota8,9.
En undersøgelse foretaget af Treangen et al.10 fandt betydelige fald i tre mikrobielle arter og stigninger i to mikrobielle arter efter CCI-induceret TBI. Dette tyder på, at graduering af Gut mikrobiota kan være en terapeutisk metode i TBI Management. Men, de mekanismer underliggende hjerneskade-induceret Gut mikrobiota ændringer forbliver ukendt. Af denne grund er en forholdsvis enkel og effektiv model for at studere ændringerne i Gut mikrobiota efter TBI er påkrævet. Derfor præsenterer denne undersøgelse en protokol til at undersøge ændringer i Gut mikrobiota efter TBI i mus.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:958px;" width="959">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:222px;">DNA isolation kit&#160;</td>
			<td style="width:212px;">QIAGEN</td>
			<td style="width:354px;">51604</td>
			<td style="width:171px;">For fast purification of genomic DNA from stool samples</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Gene analysis service</td>
			<td>GENEWIZ</td>
			<td></td>
			<td>Gene analyse service</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Heating pad</td>
			<td>Shanghai SAFE Biotech Co.</td>
			<td>TR-200</td>
			<td>heating pad</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Injector</td>
			<td style="width:212px;">The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University</td>
			<td></td>
			<td>injector</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">LFPI device</td>
			<td style="width:212px;">Virginia 
			Commonwealth University</td>
			<td>FP302</td>
			<td>LFPI device</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Micro cranial drill</td>
			<td>RWD Life Science</td>
			<td>78061</td>
			<td>Micro cranial drill</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Povidone Iodine</td>
			<td style="width:212px;">The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University</td>
			<td></td>
			<td>Povidone Iodine</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigating alterations in caecum microbiota after traumatic brain injury in mice

Stigende beviser viser, at mikrobiota-Gut-hjerne aksen spiller en vigtig rolle i patogenesen af hjernesygdomme. Flere undersøgelser viser også, at traumatiske hjerneskader forårsage ændringer i tarm mikrobiota. Mekanismerne bag den tovejs regulering af hjerne-tarm-aksen er dog stadig ukendte. I øjeblikket, få modeller findes for at studere ændringer i Gut mikrobiota efter traumatisk hjerneskade. Derfor, den præsenterede undersøgelse kombinerer protokoller for inducerende traumatisk hjerneskade ved hjælp af en lateral Fluid percussion enhed og analyse af coecum prøver efter skade for at undersøge ændringer i tarm mikrobiome. Ændringer af tarm mikrobiota sammensætning efter traumatisk hjerneskade bestemmes ved hjælp af 16S-rDNA sekventering. Denne protokol giver en effektiv metode til at studere forholdet mellem enteriske mikroorganismer og traumatisk hjerneskade.

Oprettelse af TBI er vist i figur 1. Efter anæstesi og desinfektion blev hovedbunden skåret sagittally (figur 1a). En kraniotomi (3 mm i diameter) var trephined i kraniet over den rigtige parietal cortex med en elektrisk boremaskine, Dura blev holdt intakt (figur 1b, C). En plastik skade kanyle blev placeret over knogle vinduet og cementeret til kraniet ved hjælp af dental akryl (...

Watch this Scientific Journal Video about Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice at JoVE.com

Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice

Præsenteret her er en protokol til at fremkalde diffus traumatisk hjerneskade ved hjælp af en lateral Fluid percussion enhed efterfulgt af indsamlingen af coecum indhold for Gut mikrobiome analyse.

Undersøgelse af ændringer i Caecum microbiota efter traumatisk hjerneskade i mus

Increasing evidence shows that the microbiota-gut-brain axis plays an important role in the pathogenesis of brain diseases. Several studies also ...

Samtidighed og linjerne interaktioner mellem hjernen og tarmen mikrobiota forbliver ukendt. Brug denne teknik, ændringer i tarmen mikrobiota efter traumatisk hjerneskade i mus kan undersøges. Den største fordel ved denne teknik er, at det er relativt enkelt og effektivt.Demonstration af proceduren vil være Wendong Du, en kandidat studerende fra mit laboratorium. For traumatisk hjerneskade induktion, bekræfte en manglende reaktion på tå knivspids i en bedøvet mus, og anvende salve til dyrets øjne. Efter barbering desinficeres den eksponerede hovedbundshud med 70 %ethanol, før hovedbunden hældes i et sagittalplan.Brug af sniver, trække snittet på begge sider, og adskille periosteum lidt. Brug en markør til at tegne en cirkel med tre millimeter diameter på højre parietal-område af kraniet to millimeter væk fra midterlinjen. Brug en elektrisk boremaskine til omhyggeligt at trænge ind i kraniet uden at beskadige dura.Fjern knogleklappen for at afsløre et tre millimeter knoglevindue og placer en plastikskade kanyle over kraniotomien. Efter cementering af kanylen til kraniet med dental akryl, bruge en fem-milliliter sprøjte til at fylde kanylen med sterile 0,9% normal saltvand, idet du skal passe på at undgå bobler. Tænd for oscilloskopet og forstærkeren.Bekræft, at højtryksrøret på den laterale væskeluftskadeanordning er fri for luftbobler, og leverer ca. 10 testimpulser, indtil enheden giver et stabilt signal. Juster vinklen på pendulets udgangsposition for at nå en pulsintensitet på ca. to standardatmosfærer, og tilslut skadesdylen til den laterale væskeskadeanordning. Tryk på aftrækkeren for at frigøre pendulet, inducerende hjerneskade.Derefter opnås og sender en puls til dura gennem hele lukkede, væskefyldte slangesystem. Efter hjerneskade induktion, fjerne kanylen og sutur snittet. Derefter placere musen på en varmepude med overvågning, indtil det er ambulant, før du returnerer dyret til sit hjem bur med ad libitum adgang til mad og vand.På de angivne eksperimentelle tidspunkter eksponere tarmene i henhold til standard protokoller og bruge atraumatiske kraftafgængelighed til forsigtigt at adskille caecum fra de andre tarmkanaler. Når vævet er blevet placeret, skæres caecum med skarpe saks og manuelt udtrække caecum indholdet på en steril dressing. Derefter overføres indholdet til et 1,5 milliliter mikrocentrifugerør, for minus 80 grader Celsius opbevaring indtil mikrobiom analyse.16S rekombinant DNA sekventering viser en reduceret mangfoldighed i caecum mikrobiota i mus tre dage efter traumatisk hjerneskade, med den mest rigelige taxa inden for caecum indholdet af fingeret og traumatisk hjerneskade grupper vist i figuren. Yderligere, ikke-metriske, flerdimensionale skalering afslører ændringer i sammensætningen af caecum mikrobiota efter traumatisk hjerneskade. Husk at holde dura intakt, når boring kraniet, og at være blid, når lokalisere og adskille caecum fra andre tarmkanalen.Efter denne procedure, hæmatoxylin og eosin farvning og analysere kan udføre for at undersøge den histologiske forandring og inflammatorisk respons i tarmkanalen efter traumatisk hjerneskade.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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 ...

Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury

Undersøgelser om Ændringer af hippocampus Circuit funktion efter Mild traumatisk hjerneskade

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological ...

Laser Capture Microdissection of Enriched Populations of Neurons or Single Neurons for Gene Expression Analysis After Traumatic Brain Injury

Laser Capture mikrodissektion af beriget populationer af neuroner eller enkelte neuroner til genekspression analyse efter traumatisk hjerneskade

Long-term cognitive disability after TBI is associated with injury-induced neurodegeneration in the hippocampus-a region in the medial temporal lobe that ...

Transplantation of Olfactory Ensheathing Cells to Evaluate Functional Recovery after Peripheral Nerve Injury

Transplantation af olfaktoriske Ensheathing Cells at evaluere Funktionel Recovery efter perifer nerveskade

Olfactory ensheathing cells (OECs) are neural crest cells which allow growth and regrowth of the primary olfactory neurons. Indeed, the primary olfactory ...

A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila

A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila

En metode til at påføre lukket hoved traumatisk hjerneskade i<em&gt; Drosophila</em

Traumatic brain injury (TBI) affects millions of people each year, causing impairment of physical, cognitive, and behavioral functions and death. Studies ...

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Imaging neurale aktivitet i den primære somatosensoriske Cortex ved hjælp af Thy1-GCaMP6s Transgene mus

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in ...

Automated Gait Analysis in Mice with Chronic Constriction Injury

Automatiseret ganganalyse hos mus med kronisk konstriktion skade

The von Frey test is a classical method that has been widely used to examine the sensory function of neuropathic pain animals. However, it has some ...

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

En roman In Vitro Model af Blast traumatisk hjerneskade

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

Virkningerne af Blast-induceret Neurotrauma på trykisoleret gnaver midt cerebrale arterier

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