Name: investigating alterations in caecum microbiota after traumatic brain injury in mice
Uploaded: 2019-09-19T13:00:00
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Los autores no tienen nada que revelar.

Todos los procedimientos realizados fueron aprobados por el Comité Experimental de Etica Animal de la Universidad de Zhejiang. Todos los instrumentos y materiales utilizados en la cirugía son estériles. El proceudre TBI tarda unos 20 minutos.
1. Cuidado de animales
<ol><li>Utilice ratones C57BL/6J machos de 5 a 6 semanas (20-25 g de peso) en este experimento.</li>
	<li>Mantenga a los ratones en un ciclo de luz/oscuridad de 12 h/12 h y asegúrese de que reciban alimentos y agua ad libitum...

<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>

Se presenta aquí un protocolo simple y eficiente para determinar los cambios en la microbiota cecal después de TBI en ratones. La inducción de lesiones cerebrales y la recolección de muestras de contenido de caecum son partes críticas del protocolo.
A pesar de que los investigadores han estudiado los cambios de la microbiota intestinal después de TBI, la lesión cerebral utilizada en estos estudios fue CCI-8 y modelos de caída de peso / impacto inducidos<sup clas...

La lesión cerebral traumática (TBI) es un problema de salud pública mundial y la principal causa de muerte y discapacidad en adultos jóvenes1,2. El TBI causa muchas muertes cada año, y los sobrevivientes experimentan una variedad de discapacidades físicas, psiquiátricas, emocionales y cognitivas. Por lo tanto, el TBI es una pesada carga para la familia del paciente y los recursos sociales. TBI implica tanto la lesión cerebral primaria que ocurre en el momento del trauma y cualquier lesión cerebral secundaria que desarrolla horas a meses después de la lesión inicial. Lesión cerebral secundaria está mediada por varias cascadas bioquímicas, que no sólo son perjudiciales para el cerebro, sino que también tienen efectos negativos significativos en varios sistemas de órganos, incluyendo el sistema gastrointestinal3.
Actualmente, existen tres modelos para inducir TBI en experimentos con animales: lesión de percusión fluida, impacto cortical de control (CCI) y aceleración de caída de peso. La lesión de percusión de fluido lateral (LFPI) es el modelo más utilizado para establecer lesiones cerebrales difusas (DAI)4. El dispositivo produce lesión cerebral a través de una craniectomía mediante la aplicación de un breve pulso de presión de fluido a la dura intacta. Este pulso es creado por el golpe del péndulo. LFPI es un método de modelado reproducible y controlable para la investigación TBI.
El microbioma se define como los genomas colectivos de todos los microorganismos que residen en el cuerpo humano. Los microbios intestinales en particular no sólo juegan un papel importante en la homeostasis intestinal y la función, sino que también regulan muchos aspectos de la fisiología del huésped y el funcionamiento de otros órganos5. En los últimos años, hay cada vez más evidencia que indica que la microbiota intestinal regula el desarrollo cerebral y la función a través de los ejes cerebro-gut6. Interrupción de la microbiota intestinal se ha relacionado con varios trastornos de la función cerebral incluyendo la enfermedad de Parkinson, trastornos del estado de ánimo, y autismo7. Recientemente, estudios preclínicos también han reportado que la lesión cerebral aguda puede inducir cambios en la microbiota intestinal8,9.
10 encontró disminuciones significativas en tres especies microbianas y aumentos en dos especies microbianas después de la TBI inducida por CCI. Esta evidencia indica que la modulación de la microbiota intestinal puede ser un método terapéutico en el manejo de TBI. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a los cambios en la microbiota intestinal inducidas por lesiones cerebrales siguen siendo desconocidos. Por esta razón, se requiere un modelo relativamente simple y eficiente de estudiar los cambios en la microbiota intestinal después de que se requiera TBI. Por lo tanto, el presente estudio presenta un protocolo para examinar alteraciones en la microbiota intestinal después de TBI en ratones.

<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

El aumento de la evidencia muestra que el eje microbiota-gut-cerebro juega un papel importante en la patogénesis de las enfermedades cerebrales. Varios estudios también demuestran que las lesiones cerebrales traumáticas causan cambios en la microbiota intestinal. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a la regulación bidireccional del eje cerebro-gut siguen siendo desconocidos. Actualmente, existen pocos modelos para estudiar los cambios en la microbiota intestinal después de una lesión cerebral traumática. Por lo tanto, el estudio presentado combina protocolos para inducir lesiones cerebrales traumáticas utilizando un dispositivo de percusión de fluido lateral y el análisis de muestras de caecum después de una lesión para investigar alteraciones en el microbioma intestinal. Las alteraciones de la composición de la microbiota intestinal después de una lesión cerebral traumática se determinan mediante la secuenciación 16S-rDNA. Este protocolo proporciona un método eficaz para estudiar las relaciones entre los microorganismos entéricos y las lesiones cerebrales traumáticas.

El establecimiento de TBI se muestra en la Figura 1. Después de la anestesia y la desinfección, el cuero cabelludo fue incisivo sagitalmente(Figura 1A). Una craneotomía (3 mm de diámetro) fue trephinada en el cráneo sobre la corteza parietal derecha con un taladro eléctrico, la dura se mantuvo intacta(Figura 1B,C). Se colocó una cánula de lesión plástica sobre la ventana ó...

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Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice

Aquí se presenta un protocolo para inducir lesiones cerebrales traumáticas difusas utilizando un dispositivo de percusión de fluido lateral seguido de la recopilación del contenido de caecum para el análisis de microbioma intestinal.

Investigación de alteraciones en Caecum Microbiota después de una lesión cerebral traumática en ratones

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

La simultáneación y las interacciones de líneas entre el cerebro y la microbiota intestinal sigue siendo desconocida. Utilice esta técnica, alteraciones en la microbiota intestinal después de lesión cerebral traumática en ratones se pueden examinar. La principal ventaja de esta técnica es que es relativamente simple y eficiente.Demostrando el procedimiento estará Wendong You, un estudiante graduado de mi laboratorio. Para la inducción de lesiones cerebrales traumáticas, confirme la falta de respuesta al pellizco del dedo del pie en un ratón anestesiado, y aplique ung ón en los ojos del animal. Después del afeitado, desinfecta la piel expuesta del cuero cabelludo con 70% de etanol antes de incitar el cuero cabelludo en un plano sagital.Usando fórceps, retraiga la incisión en ambos lados y separe ligeramente el periosteo. Utilice un marcador para dibujar un círculo de tres milímetros de diámetro en el área parietal derecha del cráneo a dos milímetros de distancia de la línea media. Utilice un taladro eléctrico para penetrar cuidadosamente el cráneo sin dañar la dura.Retire el colgajo óseo para exponer una ventana ósea de tres milímetros y coloque una cánula de lesión plástica sobre la craneotomía. Después de cementar la cánula al cráneo con acrílico dental, utilice una jeringa de cinco mililitros para llenar la cánula con solución salina estéril 0,9%normal, teniendo cuidado de evitar burbujas. Encienda el osciloscopio y el amplificador.Confirme que el tubo de alta presión del dispositivo de lesión de percusión de fluido lateral está libre de burbujas de aire, y entregue alrededor de 10 pulsos de prueba, hasta que el dispositivo dé una señal estable. Ajuste el ángulo de la posición inicial del péndulo para alcanzar una intensidad de pulso de aproximadamente dos atmósferas estándar y conecte la cánula de lesión al dispositivo de lesión de percusión fluida lateral. Apriete el gatillo para liberar el péndulo, induciendo la lesión cerebral.A continuación, obtenga y transmita un pulso a la dura a través de todo el sistema de tubos cerrado y lleno de líquido. Después de la inducción de la lesión cerebral, retire la cánula y sutura la incisión. A continuación, coloque el ratón sobre una almohadilla de calefacción con supervisión hasta que esté ambulatorio, antes de devolver el animal a su jaula de origen con acceso ad libitum a alimentos y agua.En los puntos de tiempo experimental indicados, exponga los intestinos de acuerdo con los protocolos estándar y utilice fórceps atraumáticos para separar suavemente el cecum de los otros tracto intestinales. Cuando el tejido ha sido localizado, cortar el cecum con tijeras afiladas y extraer manualmente el contenido de cecum en un apósito estéril. A continuación, transfiera el contenido a un tubo de microcentrífuga de 1,5 mililitros, para un almacenamiento de menos 80 grados Celsius hasta el análisis del microbioma.La secuenciación del ADN recombinante 16S demuestra una menor diversidad en la microbiota de cecum en ratones tres días después de una lesión cerebral traumática, con los taxones más abundantes dentro del contenido de cecum de los grupos de lesiones cerebrales falsas y traumáticas que se muestran en la figura. Además, la escala multidimensional no métrica revela cambios en la composición de la microbiota del cecum después de una lesión cerebral traumática. Recuerde mantener la dura intacta al perforar el cráneo, y ser suave al localizar y separar el caecum de otras vías intestinales.Después de este procedimiento, se puede realizar la tinción y análisis de hematoxilina y eosina para examinar el cambio histológico y la respuesta inflamatoria dentro de las vías intestinales después de una lesión cerebral traumática.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Lateral Fluid Percussion: Model of Traumatic Brain Injury in Mice

Percusión fluido lateral: Modelo de Lesión Cerebral Traumática en ratones

Traumatic brain injury (TBI) research has attained renewed momentum due to the increasing awareness of head injuries, which result in morbidity and ...

Investigación

Neurociencias

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

Las investigaciones sobre alteraciones de la función del circuito del hipocampo después de una lesión cerebral traumática leve

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

Captura de microdisección láser poblaciones enriquecidas de neuronas o neuronas individuales para análisis de expresión génica después de una lesión cerebral traumática

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

El trasplante de células ensheathing olfativo para evaluar la recuperación funcional después de la lesión del nervio periférico

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A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila

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Un método para infligir Cerrado Jefe lesión cerebral traumática en<em&gt; Drosophila</em

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

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

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A Metric Test for Assessing Spatial Working Memory in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury

Una prueba métrica para evaluar la memoria de trabajo espacial en ratas adultas después de una lesión cerebral traumática

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