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 ingenting å avsløre.

Alle prosedyrer utført ble godkjent av Experimental Animal etikk Committee of Zhejiang University. Alle instrumenter og materialer som brukes i kirurgi er sterile. TBI-proceudre tar omtrent 20 minutter.
1. Animal omsorg
<ol><li>Bruk 5 til 6 uker gamle mannlige C57BL/6J mus (20-25 g vekt) i dette eksperimentet.</li>
	<li>Opprettholde mus på en 12 h/12 h lys/mørk syklus, og sørge for at de får mat og vann ad lib. Gi samme mengder mat og vann til både humbug og TBI grupper gjennom studie...

<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>

Presentert her er en enkel og effektiv protokoll for å bestemme endringer i cecal bakterieflora etter TBI i mus. Induksjon av hjerneskade og innsamling av blindtarmen innholds prøver er kritiske deler av protokollen.
Til tross for forskerne har studert endringer av gut bakterieflora følgende TBI, hjerneskade brukt i disse studiene var CCI-8 og vekt drop/effekt-indusert modeller9. Men den CCI modellen meste replikerer hjernen kontusjon, og vekt...

Traumatisk Brain skade (TBI) er et globalt folkehelseproblem og den ledende dødsårsaken og uførhet hos unge voksne1,2. TBI forårsaker mange dødsfall hvert år, og overlevende opplever en rekke fysiske, psykiske, emosjonelle, og kognitive funksjonshemminger. Derfor er TBI en tung byrde for pasientens familie og samfunnsressurser. TBI innebærer både den primære hjerneskade som oppstår på tidspunktet for traumer og eventuelle sekundære hjerne skader som utvikler timer til måneder etter første skade. Sekundær hjerneskade er formidlet av flere biokjemiske kaskader, som ikke bare er skadelig for hjernen, men også har betydelige negative effekter på ulike organsystemer, inkludert Gastrointestinal system3.
For tiden er det tre modeller for å indusere TBI i dyr eksperimenter: væske perkusjon skade, kontroll kortikale innvirkning (CCI), og vekt drop akselerasjon. Lateral Fluid perkusjon skade (LFPI) er den mest brukte modellen for å etablere diffuse hjerneskade (DAI)4. Enheten produserer hjerneskade gjennom en craniectomy ved å bruke en kort væsketrykk puls til intakt Dura. Denne pulsen er laget av streiken av pendelen. LFPI er en reproduserbar og kontrollerbar modelleringsmetode for TBI forskning.
Mikrobiomet er definert som den kollektive genomer av alle mikroorganismer som bor i menneskekroppen. Intestinal mikrober spesielt ikke bare spille en viktig rolle i intestinal homeostase og funksjon, men også regulere mange aspekter av verts fysiologi og funksjon av andre organer5. I de senere årene, er det økende bevis som indikerer at gut bakterieflora regulere hjernens utvikling og funksjon via hjerne-gut akser6. Forstyrrelse av tarmen bakterieflora har vært knyttet til flere hjernens funksjon lidelser inkludert Parkinsons sykdom, affektive lidelser, og autisme7. Nylig har prekliniske studier også rapportert at akutt hjerneskade kan indusere endringer i gut bakterieflora8,9.
En studie av Treangen et al.10 funnet betydelig nedgang i tre mikrobielle arter og økninger i to mikrobielle arter etter CCI-indusert TBI. Dette tyder på at modulering av gut bakterieflora kan være en terapeutisk metode i TBI ledelse. Men mekanismene underliggende hjerneskade-indusert gut bakterieflora endringer forblir ukjent. Av denne grunn, en relativt enkel og effektiv modell for å studere endringene i gut bakterieflora etter TBI er nødvendig. Derfor presenterer denne studien en protokoll for å undersøke endringer i gut bakterieflora etter 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

Økende bevis viser at bakterieflora-hjerne-aksen spiller en viktig rolle i patogenesen av hjernesykdommer. Flere studier viser også at traumatiske hjerne skader forårsake endringer i tarmen bakterieflora. Imidlertid forblir mekanismer underliggende toveis regulering av hjernen-gut aksen ukjent. Foreløpig finnes det få modeller for å studere endringene i tarmen bakterieflora etter traumatisk hjerneskade. Derfor, den presenterte studien kombinerer protokoller for inducing traumatisk hjerneskade ved hjelp av en lateral væske perkusjon enhet og analyse av blindtarmen prøver etter skade for å undersøke endringer i tarmen mikrobiomet. Endringer i tarmen bakterieflora sammensetning etter traumatisk hjerneskade bestemmes ved hjelp av 16S-rDNA sekvensering. Denne protokollen gir en effektiv metode for å studere forholdet mellom enteric mikroorganismer og traumatisk hjerneskade.

Etablering av TBI er vist i figur 1. Etter anestesi og desinfeksjon, hodebunnen var radert sagittally (figur 1a). En kraniotomi (3 mm i diameter) ble trephined inn i skallen over høyre parietal cortex med en elektrisk drill, Dura ble holdt intakt (figur 1B, C). En plastisk skade kanyle ble plassert over bein vinduet og befestet til skallen ved hjelp av Dental akryl (<strong class="x...

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

Presentert her er en protokoll for å indusere diffuse traumatisk hjerneskade ved hjelp av en lateral væske perkusjon enhet etterfulgt av innsamling av blindtarmen innhold for gut mikrobiomet analyse.

Gransker endringer i blindtarmen bakterieflora etter 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 ...

Samtidighet og linjene interaksjoner mellom hjernen og tarmen mikrobiota forblir ukjent. Bruk denne teknikken, endringer i tarmen mikrobiota etter traumatisk hjerneskade hos mus kan undersøkes. Den største fordelen med denne teknikken er at den er relativt enkel og effektiv.Å demonstrere prosedyren vil være Wendong You, en utdannet student fra laboratoriet mitt. For traumatisk hjerneskadeinduksjon, bekreft mangel på respons på tåklemme i en bedøvet mus, og bruk salve på dyrets øyne. Etter barbering desinfiserer du den eksponerte hodebunnshuden med 70 % etanol før du inciserer hodebunnen i et sagittalplan.Ved hjelp av tang, trekk inn snittet på begge sider, og skill periosteum litt. Bruk en markør til å tegne en tre millimeter diameter sirkel på høyre parietal område av skallen to millimeter unna midtlinjen. Bruk en elektrisk drill for å forsiktig trenge inn i skallen uten å skade duraen.Fjern beinklaffen for å eksponere et tre millimeter beinvindu og plasser en plastskade kanyle over kraniotomien. Etter sementering av kanylen til skallen med tannakryl, bruk en fem milliliter sprøyte for å fylle kanylen med steril 0,9% normal saltvann, ta vare på å unngå bobler. Slå på oscilloskopet og forsterkeren.Bekreft at høytrykksrøret til sidevæskeperkusjonsskadeenheten er fri for luftbobler, og lever ca. 10 testpulser, til enheten gir et jevnt signal. Juster vinkelen på pendelens startposisjon for å nå en pulsintensitet på omtrent to standard atmosfære og koble skadekanylen til sidevæskeperkusjonsskadeenheten. Trekk i avtrekkeren for å frigjøre pendelen, noe som induserer hjerneskaden.Deretter får og overfører du en puls til dura gjennom hele det lukkede, væskefylte slangesystemet. Etter hjerneskade induksjon, fjern kanylen og sutur snittet. Plasser deretter musen på en varmepute med overvåking til den er ambulerende, før du returnerer dyret til sitt hjem bur med ad libitum tilgang til mat og vann.På de angitte eksperimentelle tidspunktene, utsett tarmene i henhold til standardprotokoller og bruk atraumatiske tang for å forsiktig skille caecum fra de andre tarmkanalene. Når vevet er plassert, kutt caecum med skarp saks og trekk ut caecuminnholdet manuelt på en steril dressing. Overfør deretter innholdet til et 1,5 milliliter mikrocentrifugerør, for minus 80 grader Celsius-lagring til mikrobiomeanalyse.16S rekombinant DNA sekvensering viser et redusert mangfold i caecum mikrobiota hos mus tre dager etter traumatisk hjerneskade, med den mest rikelige taxa i caecum innholdet i sham og traumatisk hjerneskade grupper vist i figuren. Videre avslører ikke-metrisk, flerdimensjonal skalering endringer i sammensetningen av caecum mikrobiota etter traumatisk hjerneskade. Husk å holde dura intakt når du borer skallen, og for å være forsiktig når du finner og skiller caecum fra andre tarmkanaler.Etter denne prosedyren kan hematoksylin og eosinfarging og analyse utføres for å undersøke den histologiske endringen og inflammatorisk respons i tarmkanalene etter 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

Undersøkelser på Endringer i Hippocampus Circuit Funksjon Etter 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 mikrodisseksjon av anriket Bestander av neuroner eller Enslige nevroner for genekspresjonsanalyse etter 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

Transplantasjon av Olfactory Ensheathing Cells å evaluere Funksjonell Recovery etter 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 å påføre Stengt Leder 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 nevrale aktivitet i primære Somatosensory Cortex ved hjelp av 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

Automatisert Gait analyse i mus med kronisk innsnevring 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

Romanen In Vitro modell for 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

Effekter av Blast-indusert Biografiske filmer på trykksatt gnager midt Cerebral arterier

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