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

Författarna har inget att avslöja.

Alla utförda procedurer godkändes av den experimentella djur etikkommittén vid Zhejiang-universitetet. Alla instrument och material som används i kirurgi är sterila. TBI proceudre tar ca 20 minuter.
1. djuromsorg
<ol><li>Använd 5-till 6-veckors-gamla manliga C57BL/6J möss (20-25 g vikt) i detta experiment.</li>
	<li>Behåll möss på en 12 h/12 h ljus/mörk cykel, och se till att de får mat och vatten AD libitum. Ge samma mängder av mat och vatten till både bluff och TBI grupper u...

<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>

Presenteras här är ett enkelt och effektivt protokoll för att fastställa förändringar i cecal bakterieflora efter TBI hos möss. Induktion av hjärnskada och insamling av blindtarmen innehåll prover är kritiska delar av protokollet.
Trots att forskare har studerat förändringarna i tarmfloran efter TBI, var den hjärnskada som användes i dessa studier CCI-8 och vikt fall/Impact-inducerad modeller9. Emellertid, CCI-modellen replikerar me...

Traumatisk hjärnskada (TBI) är ett globalt folkhälsoproblem och den vanligaste dödsorsaken och handikapp hos unga vuxna1,2. TBI orsakar många dödsfall varje år, och överlevande upplever en mängd olika fysiska, psykiatriska, emotionella och kognitiva funktionsnedsättningar. Därför är TBI en tung börda för patientens familje-och samhällsresurser. TBI involverar både den primära hjärnskada som uppstår vid tiden för trauma och eventuella sekundära hjärnskador som utvecklar timmar till månader efter initial skada. Sekundär hjärnskada medieras av flera biokemiska kaskader, som inte bara är skadliga för hjärnan utan också har betydande negativa effekter på olika organsystem, inklusive det gastrointestinala systemet3.
För närvarande finns det tre modeller för att inducera TBI i djurförsök: Fluid slag verks skada, kontroll kortikal påverkan (CCI), och vikt droppe acceleration. Lateral Fluid slag verks skada (LFPI) är den mest använda modellen för att etablera diffus hjärnskada (DAI)4. Enheten producerar hjärnskada genom en kraniektomi genom att tillämpa en kort vätsketryck puls till intakt Dura. Denna puls skapas av strejken av pendeln. LFPI är en reproducerbar och kontrollerbar modelleringsmetod för TBI Research.
Mikrobiomen definieras som de kollektiva genomerna av alla mikroorganismer som vistas i människokroppen. Intestinal mikrober i synnerhet inte bara spela en viktig roll i intestinal homeostas och funktion, men också reglera många aspekter av värdfysiologi och funktionen av andra organ5. Under de senaste åren, det finns ökande bevis som tyder på att Gut bakterieflora reglera hjärnans utveckling och funktion via Brain-Gut axlar6. Störningar i tarmfloran har kopplats till flera störningar i hjärnans funktion inklusive Parkinsons sjukdom, humörsvängningar, och autism7. Nyligen, prekliniska studier har också rapporterat att akut hjärnskada kan framkalla förändringar i Gut bakterieflora8,9.
En studie av Treangen et al.10 fann signifikanta minskningar i tre mikrobiella arter och ökningar av två mikrobiella arter efter CCI-inducerad TBI. Detta tyder på att modulering av tarmfloran kan vara en terapeutisk metod i TBI Management. Emellertid, mekanismerna bakom hjärnskada-inducerad Gut bakterieflora förändringar förblir okända. Av denna anledning, en relativt enkel och effektiv modell för att studera förändringarna i Gut bakterieflora efter TBI krävs. Därför presenterar den aktuella studien ett protokoll för att undersöka förändringar i tarmfloran efter TBI hos möss.

<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

Ökande bevis visar att bakterieflora-Gut-Brain-axeln spelar en viktig roll i patogenesen av hjärnsjukdomar. Flera studier visar också att traumatiska hjärnskador orsaka förändringar i tarmen bakterieflora. Mekanismerna bakom den dubbelriktade regleringen av hjärn-tarmaxeln är dock fortfarande okända. För närvarande finns det få modeller för att studera förändringarna i Gut bakterieflora efter traumatisk hjärnskada. Därför, den presenterade studien kombinerar protokoll för att inducera traumatisk hjärnskada med hjälp av en lateral vätska slagverk enhet och analys av blindtarmen prover efter skada för att utreda förändringar i tarmen microbiome. Förändringar av tarmfloran sammansättning efter traumatisk hjärnskada bestäms med hjälp av 16S-rDNA sekvensering. Detta protokoll ger en effektiv metod för att studera relationerna mellan enteriska mikroorganismer och traumatisk hjärnskada.

Etablering av TBI visas i figur 1. Efter anestesi och desinfektion, var hårbotten anskurna sagittally (figur 1a). En kraniotomi (3 mm i diameter) var trephined i skallen över den högra parietala cortex med en elektrisk borr, Dura hölls intakt (figur 1b, C). En plast skada kanyl placerades över ben fönstret och cementerade till skallen med hjälp av Dental akryl (<strong class="...

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

Presenteras här är ett protokoll för att inducera diffusa traumatisk hjärnskada med hjälp av en lateral vätska slagverk enhet följt av insamling av blindtarmen innehåll för Gut mikrobiomet analys.

Undersöka förändringar i Caecum Microbiota efter traumatisk hjärnskada hos möss

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

Samtidighet och linjerna interaktioner mellan hjärnan och tarmfloran är fortfarande okänd. Använd denna teknik, förändringar i tarmfloran efter traumatisk hjärnskada hos möss kan undersökas. Den största fördelen med denna teknik är att den är relativt enkel och effektiv.Demonstrerar proceduren blir Wendong You, en doktorand från mitt laboratorium. För traumatisk hjärnskada induktion, bekräfta en brist på svar på tå nypa i en sövd mus, och applicera salva på djurets ögon. Efter rakning, desinficera exponerade hårbotten huden med 70%etanol innan incising hårbotten i en sagittal plan.Med hjälp av tämjningar, dra tillbaka snittet på båda sidor, och separera periosteum något. Använd en markör för att rita en cirkel med tre millimeters diameter på det högra parietalområdet på skallen två millimeter bort från mittlinjen. Använd en elektrisk borr för att noggrant tränga in i skallen utan att skada dura.Ta bort benklaffen för att exponera ett tre millimeters benfönster och placera en plastskada kanyl över kraniotomi. Efter cementering av kanylen till skallen med dental akryl, använd en fem-milliliter spruta för att fylla kanylen med steril 0,9%normal saltlösning, var försiktig för att undvika bubblor. Sätt på oscilloskopet och förstärkaren.Bekräfta att högtrycksröret på den laterala vätskepercussion skada enheten är fri från luftbubblor, och leverera ca 10 testpulser, tills enheten ger en stadig signal. Justera vinkeln på pendelns utgångsläge för att nå en pulsintensitet på ungefär två standardatmosfär och anslut skadebynla till den laterala vätskepercussion skada enheten. Tryck av avtryckaren för att frigöra pendeln, förmå hjärnskadan.Därefter erhåll och sänd en puls till dura genom hela det slutna, vätskefyllda slangsystemet. Efter hjärnskada induktion, ta bort kanylen och suturera snittet. Placera sedan musen på en värmedyna med övervakning tills den är ambulatorisk, innan du returnerar djuret till sin hembur med ad libitum tillgång till mat och vatten.Vid de angivna experimentella tidspunkterna, exponera tarmarna enligt standardprotokoll och använda atraumatiska forceps för att försiktigt separera caecum från de andra tarmkanalen. När vävnaden har lokaliserats, skär caecum med vass sax och manuellt extrahera caecum innehållet på en steril dressing. Överför sedan innehållet till ett 1,5 milliliter mikrocentrifugrör, för minus 80 grader Celsius lagring tills mikrobiomet analys.16S rekombinant DNA-sekvensering visar en minskad mångfald i caecum mikrobiota hos möss tre dagar efter traumatisk hjärnskada, med den mest rikliga taxa inom caecum innehållet i bluff och traumatiska hjärnan skada grupper som visas i figuren. Vidare avslöjar icke-metriska, flerdimensionella skalning förändringar i sammansättningen av caecum mikrobiota efter traumatisk hjärnskada. Kom ihåg att hålla dura intakt när du borrar skallen, och att vara skonsam när du lokaliserar och separerar caecum från andra tarmkanalen.Efter detta förfarande, hematoxylin och eosin färgning och analysera kan utföras för att undersöka den histologiska förändringen och inflammatoriska svar inom tarmkanalen efter traumatisk hjärnskada.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Lateral Fluid Percussion: Model of Traumatic Brain Injury in Mice

Lateral Fluid slagverk: Modell av traumatisk hjärnskada hos möss

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

Undersökningar om ändringar av hippocampus Kretsens funktion Efter Mild traumatisk hjärnskada

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 av berikade populationer av nervceller eller Single neuroner för genuttrycksanalys efter traumatisk hjärnskada

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 av Lukt Ensheathing celler att utvärdera funktionell återhämtning efter perifer nervskada

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 metod för att tillfoga Stängd Head traumatisk hjärnskada 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 Neural aktivitet i den primära somatosensoriska Cortex med Thy1-GCaMP6s transgena möss

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

Automatiserad gånganalys i möss med kronisk förträngning skada

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 modell av Blast traumatisk hjärnskada

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-inducerad Neurotrauma på trycksatt gnagare mellersta cerebrala artärer

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