Name: murine model of controlled cortical impact for the induction of traumatic brain injury
Uploaded: 2019-08-16T14:45:00
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Ce travail a été soutenu par National Institutes of Health Grant GM117341 et The American College of Surgeons C. James Carrico Research Fellowship à S.J.S.

Toutes les procédures ont été approuvées par le Northwestern University Institutional Animal Care and Use Committee. Les souris C57BL/6 ont été achetées au Jackson Laboratory et au groupe logés dans une installation de barrière au Center for Comparative Medicine de l'Université Northwestern (Chicago, IL). Tous les animaux étaient logés dans un cycle clair/sombre de 12/12 h avec un accès gratuit à la nourriture et à l'eau.
1. Induire l'anesthésie
<ol><li>Anesthésiez la souris...

<ol>
	<li>Faul, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Traumatic Brain Injury in the United States: Emergency Department Visits, Hospitalizations and Deaths 2002-2006. , (2010).</li><li>Roozenbeek, B., Maas, A. I., Menon, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changing+patterns+in+the+epidemiology+of+traumatic+brain+injury.">Changing patterns in the epidemiology of traumatic brain injury.</a> Nature Reviews Neurology. 9 (4), 231-236 (2013).</li><li>Corso, P., Finkelstein, E., Miller, T., Fiebelkorn, I., Zaloshnja, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incidence+and+lifetime+costs+of+injuries+in+the+United+States.">Incidence and lifetime costs of injuries in the United States.</a> Injury Prevention. 12 (4), 212-218 (2006).</li><li>Pearson, W. S., Sugerman, D. E., McGuire, L. C., Coronado, V. 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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=A+multi-mode+shock+tube+for+investigation+of+blast-induced+traumatic+brain+injury.">A multi-mode shock tube for investigation of blast-induced traumatic brain injury.</a> Journal of Neurotrauma. 28 (1), 95-104 (2011).</li><li>Ma, X., Aravind, A., Pfister, B. J., Chandra, N., Haorah, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+Models+of+Traumatic+Brain+Injury+and+Assessment+of+Injury+Severity.">Animal Models of Traumatic Brain Injury and Assessment of Injury Severity.</a> Molecular Neurobiology. , (2019).</li><li>Makinde, H. M., 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=Monocyte+depletion+attenuates+the+development+of+posttraumatic+hydrocephalus+and+preserves+white+matter+integrity+after+traumatic+brain+injury.">Monocyte depletion attenuates the development of posttraumatic hydrocephalus and preserves white matter integrity after traumatic brain injury.</a> PLoS One. 13 (11), e0202722 (2018).</li><li>Osier, N. D., Dixon, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Controlled+Cortical+Impact+Model:+Applications,+Considerations+for+Researchers,+and+Future+Directions.">The Controlled Cortical Impact Model: Applications, Considerations for Researchers, and Future Directions.</a> Frontiers in Neurology. 7, 134 (2016).</li><li>Iaccarino, C., Carretta, A., Nicolosi, F., Morselli, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+severe+traumatic+brain+injury.">Epidemiology of severe traumatic brain injury.</a> Journal of Neurosurgical Sciences. 62 (5), 535-541 (2018).</li></ol>

Il y a plusieurs étapes qui sont essentielles pour appliquer une blessure fiable et cohérente. Tout d'abord, la souris doit atteindre un plan profond d'anesthésie chirurgicale assurant aucun mouvement pendant la performance de la craniectomy. Tandis que de nombreux régimes anesthésiques peuvent être employés pour induire l'anesthésie générale chez les rongeurs, les anesthésiques qui induisent la dépression respiratoire telle que les anesthésiques inhalés peuvent avoir comme conséquence l'arrêt respiratoir...

Les Centers for Disease Control and Injury Prevention estiment qu'environ 2 millions d'Américains subissent une lésion cérébrale traumatique (TBI) chaque année1,2. En fait, TBI contribue à plus de 30% de tous les décès liés aux blessures aux États-Unis avec des coûts de soins de santé près de 80 milliards de dollars par an et près de 4 millions de dollars par personne et par an survivant à une grave TBI3,4,5. L'impact de TBI est accentué par les complications neurocognitives et neuropsychiatriques à long terme significatives souffertes par ses survivants avec le début insidieux des déficiences comportementales, cognitives, et motrices appelées encéphalopathie traumatique chronique (Etc) 6 Annonces , 7 Annonces , 8 Annonces , 9 (en) , 10. Même les événements de concussive subcliniques— ces impacts qui n'entraînent pas de symptômes cliniques — peuvent conduire à un dysfonctionnement neurologique à long terme11,12.
Des modèles animaux pour l'étude de TBI ont été employés depuis la fin des années 180013. Dans les années 1980, un impacteur pneumatique destiné à modéliser tBI a été développé. Cette méthode est maintenant appelée impact cortical contrôlé (ICC)14. Le contrôle et la reproductibilité de l'ICC ont amené les chercheurs à adapter le modèle pour une utilisation chez les rongeurs15. Notre laboratoire utilise ce modèle pour induire tBI via un impacteur disponible dans le commerce et un dispositif d'actionnement électronique16,17. Ce modèle est capable de produire un large éventail d'états TBI cliniquement applicables en fonction des paramètres biomécaniques utilisés. L'évaluation histologique des cerveaux de TBI après une blessure grave induite dans notre laboratoire démontre la perte corticale et hippocampal ipsilateral significative aussi bien que l'odème contralatéral et la distorsion. En outre, l'ICC produit une altération constante de la fonction motrice et cognitive mesurée par des tests comportementaux18. Les limites de l'ICC comprennent le besoin de craniotomie et les dépenses d'acquisition de l'impacteur et de l'appareil d'actionnement.
Plusieurs modèles supplémentaires de TBI existent et sont bien établis dans la littérature, y compris le modèle de percussion fluide latéral, modèle de chute de poids, et le modèle de blessure de souffle19,20,21. Bien que chacun de ces modèles aient leurs propres avantages distincts, leurs principaux inconvénients sont les blessures mixtes, la mortalité élevée et l'absence de normalisation, respectivement22. De plus, aucun de ces modèles n'offre la précision, la précision et la reproductibilité de l'ICC. En ajustant les paramètres biomécaniques de l'entrée dans le dispositif d'actionnement, le modèle CCI permet à l'enquêteur de contrôler avec précision la taille de la blessure, la profondeur de la blessure et l'énergie cinétique appliquée au cerveau. Cela donne aux chercheurs la possibilité d'appliquer l'ensemble du spectre de tBI à des zones spécifiques du cerveau. Il permet également la plus grande reproductibilité de l'expérience à l'expérience.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>AnaSed Injection Xylazine Sterile Solution</td>
			<td>LLOYD, Inc.</td>
			<td>5939911020</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine SR Lab 0.5mg/mL</td>
			<td>Zoopharm-Wildlife Pharmaceuticals USA</td>
			<td>BSRLAB0.5-182012</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Speed Rotary Micromotor KiT0</td>
			<td>Foredom Electric Company</td>
			<td>K.1070</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imapact one for Stereotaxix CCI</td>
			<td>Leica Biosystems Nussloch GmbH</td>
			<td>39463920</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketathesia Ketamine HCl Injection USP</td>
			<td>Henry Schein, Inc</td>
			<td>56344</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse Specific Stereotaxic Base</td>
			<td>Leica Biosystems Nussloch GmbH</td>
			<td>39462980</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trephines for Micro Drill</td>
			<td>Fine Science Tools, Inc</td>
			<td>18004-50</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

murine model of controlled cortical impact for the induction of traumatic brain injury

Les Centers for Disease Control and Injury Prevention estiment que près de 2 millions de personnes subissent un traumatisme crânien (TBI) chaque année aux États-Unis. En fait, l'ITC est un facteur contributif à plus d'un tiers de toute la mortalité liée aux blessures. Néanmoins, les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à la pathophysiologie de tBI sont mal compris. Ainsi, les modèles précliniques de TBI capables de reproduire les mécanismes de blessure pertinents au TBI dans les patients humains sont un besoin critique de recherche. Le modèle d'impact cortical contrôlé (ICC) de TBI utilise un dispositif mécanique pour avoir un impact direct sur le cortex exposé. Bien qu'aucun modèle ne puisse récapituler complètement les modèles disparates de dommages et la nature hétérogène de TBI dans les patients humains, CCI est capable d'induire un large éventail de TBI médicalement applicable. De plus, l'ICC est facilement normalisée, ce qui permet aux chercheurs de comparer les résultats entre les expériences et entre les groupes d'enquête. Le protocole suivant est une description détaillée de l'application d'un CCI sévère avec un dispositif d'impact disponible dans le commerce dans un modèle murine de TBI.

L'impacteur se monte directement sur le cadre stéréotaxique permettant jusqu'à 10 m de résolution pour le contrôle du point d'impact, de la profondeur et de la pénétration. Les forces électromagnétiques utilisées peuvent donner des vitesses d'impact allant de 1,5 à 6 m/s. Cela permet une précision et une reproductibilité inégalées sur l'ensemble de la gamme de TBI cliniquement pertinents. Les chercheurs peuvent mener des expériences pilotes modifiant les paramètres de blessures tels que la taille de la p...

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Murine Model of Controlled Cortical Impact for the Induction of Traumatic Brain Injury

Modèle murine de l'impact cortical contrôlé pour l'induction des dommages traumatiques de cerveau

Ici nous décrivons un protocole pour l'induction des dommages de cerveau traumatiques murins par l'intermédiaire d'un impact cortical contrôlé à tête ouverte.

The Centers for Disease Control and Injury Prevention estimate that almost 2 million people sustain a traumatic brain injury (TBI) every year in the ...

L’impact cortical contrôlé est facile à normaliser entre les sujets et les expériences et permet l’application de l’ensemble du spectre des lésions cérébrales traumatiques à des régions précisément définies du cerveau. Démontrer cette procédure est La Mecque Islam, un technicien de recherche dans mon laboratoire. Cette technique reste la forme la plus cohérente et reproductible d’induire des lésions cérébrales traumatiques chez les rongeurs.Avant de commencer la procédure, fixez le dispositif d’impact au cadre d’exploitation stéréotaxique. Se le dispositif d’actionnement avec les paramètres biomécaniques désirés pour la vitesse expérimentale appropriée et le temps de puits. Enfez de nouveaux équipements de protection individuelle et des gants stériles et confirmez un manque de réponse au pincement des orteils chez la souris expérimentale anesthésiée.Utilisez des tondeuses pour raser la fourrure pour le site chirurgical et appliquez de l’onguent sur les yeux de l’animal. Ensuite, placez la souris dans le bloc méditateur et préparer la peau rasée avec trois gommages chirurgicaux à base d’iode séquentiel et d’alcool. Pour induire une lésion cérébrale traumatique corticale contrôlée, utilisez d’abord un scalpel pour faire une incision d’un centimètre le long de la ligne médiane du cuir chevelu pour exposer le crâne.Retirer le cuir chevelu du site opératoire et identifier les sutures sagittales et coronaires sur le crâne exposé. Pour effectuer une craniectomy, équiper un microdrill d’un foret trephine de cinq millimètres pour activer la perceuse à vitesse maximale et appliquer le bit perpendiculairement au crâne de deux millimètres à gauche de la suture sagittale et deux millimètres rostral à la suture coronale avec une légère pression même. Un léger don se fera sentir lorsque la perceuse pénètre dans le crâne.Utilisez des forceps et une petite aiguille hypodermique de jauge pour enlever le rabat d’os, exposant entièrement le mater sous-jacent de dura et faites pivoter la pointe d’impacteur dans le champ opératoire. Sécurisez les os temporels bilatéraux entre les barres d’oreille miniatures du cadre stéréotaxique et verrouillez les incisives dans la pince d’incisive pour créer une prise stable de trois points sur la tête de la souris. Abaissez la pointe jusqu’à ce qu’elle entre en contact avec le dura mater exposé.Le capteur de contact de l’instrument fera une tonalité audible pour alerter que le contact a été fait. Rétractez la pointe d’impact du point zéro et abaissez la position de l’impacteur sur le cadre stéréotaxique pour définir la profondeur d’impact souhaitée. Activez ensuite l’impacteur sur le dispositif d’actionnement avant de faire pivoter l’appareil hors du champ pour permettre à l’animal d’être retiré du cadre.Immédiatement après la blessure, appliquez une pression directe d’un applicateur à pointe de coton stérile sur le crâne et la surface corticale blessée pour contrôler tout saignement et utilisez un applicateur frais pour sécher le crâne. Fermez le cuir chevelu au-dessus de la craniectomy selon les techniques standard et administrez l’analgésie postopératoire. Placez ensuite l’animal dans la position latérale de récupération du décume dans une cage préchauffée propre avec surveillance jusqu’à ce qu’il soit complètement couché et mesurez le poids corporel tous les trois jours tout au long de l’expérience.La livraison de la blessure comme résultats démontrés dans une hémorragie intraparenchymale et sous-arachnoïdienne sous-dural. L’évaluation histologique des sections traumatiques de tissu de cerveau de dommages de cerveau après dommages graves indique une perte corticale et hippocampal ipsilateral significative aussi bien que l’oedème contralatéral et la distorsion. La formation image de MR des cerveaux gravement blessés démontre également la perte progressive de tissu et le remplacement par le fluide cerebra-spinal.L’impact cortical contrôlé induit une blessure fiable et cohérente qui est capable de produire un large éventail de lésions cérébrales cliniquement applicables. Notre méthode contrôlée d’impact cortical génère un modèle murin de lésions cérébrales traumatiques graves pour l’analyse comportementale et d’imagerie et produit des tissus pour l’analyse moléculaire et cellulaire.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Lateral Fluid Percussion: Model of Traumatic Brain Injury in Mice

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

Recherche

Neurosciences

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Enquêtes sur les altérations de la fonction hippocampique Circuit suite de traumatisme craniocérébral léger

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A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

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Un modèle novateur In Vitro de Blast traumatisme crânien

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

Effets de neurotraumatologie induite par le souffle sur les rongeurs sous pression du milieu des artères cérébrales

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

Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice

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Analyse systémique de la réponse neuroinflammatoire et hémodynamique aux lésions cérébrales traumatiques

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Modèle à tête fermée contrôlé électromagnétique de lésion cérébrale traumatique légère chez la souris

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