Name: a scalable model to study the effects of blunt-force injury in adult zebrafish
Uploaded: 2021-05-31T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Scalable Model to Study the Effects of Blunt-Force Injury in Adult Zebrafish at JoVE.com

De auteurs willen de Hyde-lableden bedanken voor hun doordachte discussies, de technici van het Freimann Life Sciences Center voor zebravisverzorging en -houderij en de University of Notre Dame Optical Microscopy Core / NDIIF voor het gebruik van instrumenten en hun diensten. Dit werk werd ondersteund door het Center for Zebrafish Research aan de Universiteit van Notre Dame, het Centrum voor Stamcellen en Regeneratieve Geneeskunde aan de Universiteit van Notre Dame, en subsidies van het National Eye Institute of NIH R01-EY018417 (DRH), het National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program (JTH), LTC Neil Hyland Fellowship of Notre Dame (JTH), Sentinels of Freedom Fellowship (JTH) en de Pat Tillman Scholarship (JTH).

Zebravissen werden grootgebracht en onderhouden in de Notre Dame Zebrafish-faciliteit in het Freimann Life Sciences Center. De methoden beschreven in dit manuscript werden goedgekeurd door de University of Notre Dame Animal Care and Use Committee.
1. Traumatisch hersenletsel paradigma
<ol><li>Voeg 1 ml 2-fenoxyethanol toe aan 1 l systeemwater (60 mg Instant Ocean in 1 l gedeïoniseerd RO-water).</li>
	<li>Bereid een beluchte recuperatietank voor met 2 L systeemwater bij kamertemperatuur.</li...

<ol>
	<li>Centers for Disease Control and Prevention. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surveillance+Report+of+Traumatic+Brain+Injury-related+Emergency+Department+Visits,+Hospitalizations,+and+Deaths-United+States,+2014.">Surveillance Report of Traumatic Brain Injury-related Emergency Department Visits, Hospitalizations, and Deaths-United States, 2014.</a> Centers for Disease Control and Prevention, U.S. Department of Health and Human Services. , (2019).</li><li>Galgano, 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=Traumatic+brain+injury:+current+treatment+strategies+and+future+endeavors.">Traumatic brain injury: current treatment strategies and future endeavors.</a> Cell transplantation. 26 (7), 1118-1130 (2017).</li><li>Santiago, L. A., Oh, B. C., Dash, P. K., Holcomb, J. B., Wade, 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=A+clinical+comparison+of+penetrating+and+blunt+traumatic+brain+injuries.">A clinical comparison of penetrating and blunt traumatic brain injuries.</a> Brain injury. 26 (2), 107-125 (2012).</li><li>Korley, F. K., Kelen, G. D., Jones, C. M., Diaz-Arrastia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emergency+department+evaluation+of+traumatic+brain+injury+in+the+United+States,+2009-2010.">Emergency department evaluation of traumatic brain injury in the United States, 2009-2010.</a> The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 31 (6), 379-387 (2016).</li><li>Faul, M., Xu, L., Wald, M., Coronado, V. <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. , (2010).</li><li>Campbell, L. 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=Notch3+and+DeltaB+maintain+M&#252;ller+glia+quiescence+and+act+as+negative+regulators+of+regeneration+in+the+light-damaged+zebrafish+retina.">Notch3 and DeltaB maintain M&#252;ller glia quiescence and act as negative regulators of regeneration in the light-damaged zebrafish retina.</a> Glia. 69 (3), 546-566 (2021).</li><li>Green, L. A., Nebiolo, J. C., Smith, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microglia+exit+the+CNS+in+spinal+root+avulsion.">Microglia exit the CNS in spinal root avulsion.</a> PLoS Biology. 17 (2), 3000159 (2019).</li><li>Hentig, J., Byrd-Jacobs, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exposure+to+zinc+sulfate+results+in+differential+effects+on+olfactory+sensory+neuron+subtypes+in+the+adult+zebrafish.">Exposure to zinc sulfate results in differential effects on olfactory sensory neuron subtypes in the adult zebrafish.</a> International Journal of Molecular Sciences. 17 (9), 1445 (2016).</li><li>Ito, Y., Tanaka, H., Okamoto, H., Oshima, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+neural+stem+cells+and+their+progeny+in+the+adult+zebrafish+optic+tectum.">Characterization of neural stem cells and their progeny in the adult zebrafish optic tectum.</a> Developmental Biology. 342 (1), 26-38 (2010).</li><li>Becker, C., Becker, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adult+zebrafish+as+a+model+for+successful+central+nervous+system+regeneration.">Adult zebrafish as a model for successful central nervous system regeneration.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 26 (2-3), 71-80 (2008).</li><li>Alyenbawwi, H., 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=Seizures+are+a+druggable+mechanistic+link+between+TBI+and+subsequent+tauopathy.">Seizures are a druggable mechanistic link between TBI and subsequent tauopathy.</a> eLife. 10, 58744 (2021).</li><li>Kaslin, J., Kroehne, V., Ganz, J., Hans, S., Brand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+roles+of+neuroepithelia-like+and+radial+glia-like+progenitor+cells+in+cerebellar+regeneration.">Distinct roles of neuroepithelia-like and radial glia-like progenitor cells in cerebellar regeneration.</a> Development. 144 (8), 1462-1471 (2017).</li><li>McCutcheon, 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+novel+model+of+traumatic+brain+injury+in+adult+zebrafish+demonstrates+response+to+injury+and+treatment+comparable+with+mammalian+models.">A novel model of traumatic brain injury in adult zebrafish demonstrates response to injury and treatment comparable with mammalian models.</a> Journal of Neurotrauma. 34 (7), 1382-1393 (2017).</li><li>Skaggs, K., Goldman, D., Parent, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitotoxic+brain+injury+in+adult+zebrafish+stimulates+neurogenesis+and+long-distance+neuronal+integration.">Excitotoxic brain injury in adult zebrafish stimulates neurogenesis and long-distance neuronal integration.</a> Glia. 62 (12), 2061-2079 (2014).</li><li>Kishimoto, N., Shimizu, K., Sawamoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+regeneration+in+a+zebrafish+model+of+adult+brain+injury.">Neuronal regeneration in a zebrafish model of adult brain injury.</a> Disease Models &amp; Mechanisms. 5 (2), 200-209 (2012).</li><li>Kroehne, V., Freudenreich, D., Hans, S., Kaslin, J., Brand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+of+the+adult+zebrafish+brain+from+neurogenic+radial+glia-type+progenitors.">Regeneration of the adult zebrafish brain from neurogenic radial glia-type progenitors.</a> Development. 138 (22), 4831-4841 (2011).</li><li>Marmarou, 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=A+new+model+of+diffuse+brain+injury+in+rats.+Part+I:+Pathophysiology+and+biomechanics.">A new model of diffuse brain injury in rats. Part I: Pathophysiology and biomechanics.</a> Journal of Neurosurgery. 80 (2), 291-300 (1994).</li><li>Mussulini, B. H., 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=Seizures+induced+by+pentylenetetrazole+in+the+adult+zebrafish:+a+detailed+behavioral+characterization.">Seizures induced by pentylenetetrazole in the adult zebrafish: a detailed behavioral characterization.</a> PloS One. 8 (1), 54515 (2013).</li><li>Kalueff, 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=Towards+a+comprehensive+catalog+of+zebrafish+behavior+1.0+and+beyond.">Towards a comprehensive catalog of zebrafish behavior 1.0 and beyond.</a> Zebrafish. 10 (1), 70-86 (2013).</li><li>Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. <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+injuries.">Animal models of traumatic brain injuries.</a> Nature Reviews Neuroscience. 14, 128-142 (2013).</li><li>Amamoto, 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=Adult+axolotls+can+regenerate+original+neuronal+diversity+in+response+to+brain+injury.">Adult axolotls can regenerate original neuronal diversity in response to brain injury.</a> eLife. 5, 13998 (2016).</li><li>Yamamoto, S., Levin, H., Prough, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mild,+moderate+and+severe:+terminology+implications+for+clinical+and+experimental+traumatic+brain+injury.">Mild, moderate and severe: terminology implications for clinical and experimental traumatic brain injury.</a> Current Opinion in Neurology. 31 (6), 672-680 (2008).</li><li>Lund, S., 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,+acute+phase+course+and+deviations+in+physiological+variables:+an+observational+study.">Moderate traumatic brain injury, acute phase course and deviations in physiological variables: an observational study.</a> Scandinavian Journal of Trauma Resuscitation and Emergency Medicine. 24, 77 (2016).</li><li>Levin, H., Arrastia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnosis,+prognosis,+and+clinical+management+of+mild+traumatic+brain+injury.">Diagnosis, prognosis, and clinical management of mild traumatic brain injury.</a> The Lancet Neurology. 14 (5), 506-517 (2015).</li><li>Ruff, R. 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=Recommendations+for+diagnosing+a+mild+traumatic+brain+injury:+a+National+Academy+of+Neuropsychology+education+paper.">Recommendations for diagnosing a mild traumatic brain injury: a National Academy of Neuropsychology education paper.</a> Archives of Clinical Neuropsychology: The Official Journal of the National Academy of Neuropsychologists. 24 (1), 3-10 (2009).</li><li>Ganz, J., Brand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adult+neurogenesis+in+fish.">Adult neurogenesis in fish.</a> Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 8 (7), 019018 (2016).</li><li>Grandel, H., Kaslin, J., Ganz, J., Wenzel, I., Brand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+stem+cells+and+neurogenesis+in+the+adult+zebrafish+brain:+origin,+proliferation+dynamics,+migration+and+cell+fate.">Neural stem cells and neurogenesis in the adult zebrafish brain: origin, proliferation dynamics, migration and cell fate.</a> Developmental Biology. 295, 263-277 (2006).</li><li>Lahne, M., Nagashima, M., Hyde, D. R., Hitchcock, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reprogramming+Muller+glia+to+regenerate+retinal+neurons.">Reprogramming Muller glia to regenerate retinal neurons.</a> Annual Review of Visual Science. 6, 171-193 (2020).</li></ol>

Onderzoeken naar neurotrauma en bijbehorende gevolgen zijn al lang gericht op traditionele niet-regeneratieve knaagdiermodellen20. Pas onlangs hebben studies verschillende vormen van CZS-schade toegepast op regeneratieve modellen9,11,13,14,21. Hoewel inzichtelijk, worden deze modellen beperkt door hun gebruik van een verwondingsmethode ...

Traumatisch hersenletsel (TBI's) is een wereldwijde gezondheidscrisis en een belangrijke oorzaak van overlijden en invaliditeit. In de Verenigde Staten ervaren ongeveer 2,9 miljoen mensen elk jaar een TBI en tussen 2006-2014 nam de mortaliteit als gevolg van TBI- of TBI-sequelae met meer dan 50% toe 1. TBI's variëren echter in hun etiologie, pathologie en klinische presentatie grotendeels als gevolg van het mechanisme van letsel (MOI), dat ook van invloed is op behandelingsstrategieën en voorspelde prognose2. Hoewel TBI's het gevolg kunnen zijn van verschillende MOI, zijn ze voornamelijk het resultaat van een doordringend of stomp krachttrauma. Penetrerende trauma's vertegenwoordigen een klein percentage TBI's en genereren een ernstig en focal letsel dat is gelokaliseerd in de onmiddellijke en omliggende gespietste hersengebieden3. Daarentegen komen TBI's met stompe kracht vaker voor in de algemene bevolking, omvatten ze een reeks ernst (mild, matig en ernstig) en produceren ze een diffuus, heterogeen en wereldwijd letsel dat meerdere hersengebieden treft1,4,5.
Zebravissen (Danio rerio) zijn gebruikt om een breed scala aan neurologische beledigingen te onderzoeken die het centrale zenuwstelsel (CZS) overspannen 6,7,8,9. Zebravissen bezitten ook, in tegenstelling tot zoogdieren, een aangeboren en robuuste regeneratieve reactie om CNS-schade te herstellen10. Huidige zebravistraumamodellen gebruiken verschillende verwondingsmethoden, waaronder penetratie, excisie, chemische belediging of drukgolven11,12,13,14,15,16. Elk van deze methoden maakt echter gebruik van een MOI die zelden wordt ervaren door de menselijke bevolking, niet schaalbaar is over een reeks ernst van letsels en niet de heterogeniteit of ernstafhankelijke TBI-gevolgen aanpakt die worden gerapporteerd na stompe kracht TBI. Deze factoren beperken het gebruik van het zebravismodel om de onderliggende mechanismen van de pathologieën geassocieerd met de meest voorkomende vorm van TBI in de menselijke populatie (milde stompkrachtletsels) te begrijpen.
We wilden een snel en schaalbaar TBI-zebravismodel met stompe kracht ontwikkelen dat mogelijkheden biedt om letselpathologie, progressie van TBI-sequela en de aangeboren regeneratieve respons te onderzoeken. We pasten het veelgebruikte knaagdier Marmarou17-gewichtsdaling aan en pasten het toe op volwassen zebravissen. Dit model levert een reproduceerbaar bereik van ernst op, variërend van mild, matig tot ernstig. Dit model vat ook meerdere facetten van menselijke TBI-pathologie samen, op een ernstafhankelijke manier, waaronder toevallen, oedeem, subdurale en intracerebrale hematomen, neuronale celdood en cognitieve tekorten, zoals leer- en geheugenstoornissen. Dagen na het letsel verdwijnen pathologieën en tekorten en keren ze terug naar niveaus die lijken op onbeschadigde controles. Bovendien vertoont dit zebravismodel een robuuste proliferatie- en neuronale regeneratierespons over de neuroaxis met betrekking tot de ernst van het letsel.
Hier geven we details over het opzetten en inductie van stompkrachttrauma, het scoren van posttraumatische aanvallen, beoordeling van vasculaire verwondingen, instructies voor het voorbereiden van hersensecties, benaderingen voor het kwantificeren van oedeem en inzicht in de proliferatieve respons na letsel.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-phenoxyethanol</td>
			<td>Sigma Alderich</td>
			<td>77699</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>#00 buckshot</td>
			<td>Remington</td>
			<td>RMS23770</td>
			<td>3.3g weight for sTBI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>#3 buckshot</td>
			<td>Remington</td>
			<td>RMS23776</td>
			<td>1.5g weight for miTBI/moTBI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>#5 Dumont forceps</td>
			<td>WPI</td>
			<td>14098</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-ethynyl-2&#8217;-deoxyuridine</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>A10044</td>
			<td>EdU</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5ml glass vial</td>
			<td>VWR</td>
			<td>66011-063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Click-iT EdU Cell Proliferation Kit</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>C10340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CytoOne 12-well plate</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>CC7682-7512</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instant Ocean</td>
			<td>Instant Ocean</td>
			<td>SS15-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super frost postiviely charged slides</td>
			<td>VWR</td>
			<td>48311-703</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super PAP Pen Liquid Blocker</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>22309</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue freezing medium</td>
			<td>VWR</td>
			<td>15148-031</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a scalable model to study the effects of blunt-force injury in adult zebrafish

Stomp-kracht traumatisch hersenletsel (TBI) is de meest voorkomende vorm van hoofdtrauma, die een reeks ernst omvat en resulteert in complexe en heterogene secundaire effecten. Hoewel er geen mechanisme is om de verloren neuronen na een TBI bij mensen te vervangen of te regenereren, bezitten zebravissen het vermogen om neuronen in hun hele lichaam te regenereren, inclusief de hersenen. Om de breedte van de pathologieën te onderzoeken die worden vertoond bij zebravissen na een stompe kracht TBI en om de mechanismen te bestuderen die ten grondslag liggen aan de daaropvolgende neuronale regeneratieve respons, hebben we de veelgebruikte knaagdier Marmarou-gewichtsdaling aangepast voor gebruik bij volwassen zebravissen. Ons eenvoudige TBI-model met stompe kracht is schaalbaar, induceert een milde, matige of ernstige TBI en vat veel van de fenotypen samen die worden waargenomen na menselijke TBI, zoals contact- en posttraumatische aanvallen, oedeem, subdurale en intracerebrale hematomen en cognitieve stoornissen, elk weergegeven op een ernstafhankelijke manier van letsel. TBI-sequelae, die binnen enkele minuten na de verwonding beginnen te verschijnen, verdwijnen en keren binnen 7 dagen na het letsel terug naar bijna onbeschadigde controleniveaus. Het regeneratieve proces begint al 48 uur na het letsel (hpi), waarbij de piekcelproliferatie wordt waargenomen door 60 hpi. Ons TBI-model met stompe kracht van zebravissen produceert dus karakteristieke primaire en secundaire TBI-pathologieën die vergelijkbaar zijn met menselijke TBI, waardoor het begin en de progressie van ziekten kunnen worden onderzocht, samen met de mechanismen van neuronale regeneratie die uniek zijn voor zebravissen.

Het voorbereiden van de letsel-inductie rig zorgt voor een snelle en simplistische manier om een schaalbare blunt-force TBI te leveren aan volwassen zebravissen. De graduele ernst van het letselmodel biedt verschillende gemakkelijk identificeerbare maatstaven voor succesvol letsel, hoewel het vasculaire letsel een van de gemakkelijkste en meest prominente pathologieën is (figuur 3). De belasting van vissen die tijdens het letsel worden gebruikt, kan deze indicator gemakkelijker of moeilijke...

Watch this Scientific Journal Video about A Scalable Model to Study the Effects of Blunt-Force Injury in Adult Zebrafish at JoVE.com

A Scalable Model to Study the Effects of Blunt-Force Injury in Adult Zebrafish

We hebben het Marmarou-gewichtsverliesmodel voor volwassen zebravissen aangepast om een breed scala aan pathologieën te onderzoeken na traumatisch hersenletsel met stompe kracht (TBI) en de mechanismen die ten grondslag liggen aan de daaropvolgende neuronale regeneratie. Dit Botte kracht TBI-model is schaalbaar, induceert een milde, matige of ernstige TBI en vat heterogeniteit van letsel samen die wordt waargenomen bij menselijke TBI.

Een schaalbaar model om de effecten van blunt-force letsel bij volwassen zebravissen te bestuderen

Blunt-force traumatic brain injuries (TBI) are the most common form of head trauma, which spans a range of severities and results in complex and ...

Dit protocol biedt een eenvoudige, snelle en reproduceerbare methode om een schaalbare stompe kracht traumatisch hersenletsel bij volwassen zebravissen te induceren. De volwassen zebravissen die deze stompe kracht traumatisch hersenletsel ondergaan, vertonen veel van de kenmerken die worden waargenomen bij mensen die lijden aan een stompe kracht TBI. De procedure wordt gedemonstreerd door Mr.James Hentig en Ms.Kaylee Cloghessy, twee promovendi uit mijn laboratorium.Begin met het vullen van een petrischaaltje met boetseerklei. Gebruik vervolgens vingers of de achterkant van een tang om een verhoogd platform te maken met extra modelleerklei. Verdeel het verhoogde platform in de lengte in twee ongeveer gelijke helften met behulp van een scheermesje.Vorm de twee helften in een kanaal, zodat het de lengte van een volwassen vis herbergt. Gebruik extra klei om muren te bouwen om 2/3 van het vislichaam met het hoofd bloot te beveiligen. Vorm een kleine steun in het blootgestelde hoofdgebied loodrecht op de wanden om rotatie of terugslag van het hoofd bij verwonding te voorkomen.Zorg ervoor dat de zijkanten van het kanaal het weggevallen gewicht niet belemmeren. Gebruik een mini-perforator om een stalen schijf van 3 millimeter te maken van een stalen knipperlicht van 22 gauge. Plaats een verdoofde vis die niet reageert op staartknijpen op de kleivorm in het kanaal met de dorsale kant naar boven, zodat zijn lichaam aan de zijkanten wordt vastgezet.Plaats de 3-millimeter 22-gauge stalen schijf op de kop, gecentreerd over het gewenste impactpunt. Lijn de vis loodrecht uit om te voorkomen dat zijn kop naar één kant kantelt, wat een ongelijke impact kan veroorzaken. Gebruik een standaard ringstandaard en armklem om de stalen of plastic buis vast te zetten, zodat deze recht is, zodat de onderkant van de buis 1,5 centimeter boven de kop van de zebravis ligt.Kijk naar beneden op de buis om ervoor te zorgen dat deze boven de stalen plaat is uitgelijnd. Kies het juiste kogellager op basis van de gewenste ernst van het letsel. Laat het kogellager vanaf een vooraf bepaalde hoogte langs de buis op de stalen plaat vallen.Plaats vervolgens de gewonde vis in de bergingstank om te worden gecontroleerd. Vul een petrischaaltje met boetseerklei en maak een kleine holte om het lichaam te ondersteunen tijdens het dissectie. Plaats de vis in de kleivorm met de dorsale kant naar boven.Plaats twee dissectiepennen, een door de middellijn halverwege het lichaam en de andere ongeveer 5 millimeter achter de basis van het hoofd. Gebruik een paar van 5 Dumont-tangen om de oogzenuw botweg af te snijden en de ogen te verwijderen. Plaats het ene uiteinde van de 5 tangen onder de rechter pariëtale plaat.Maak een opzettelijke schaaractie die naar het rostrale uiteinde beweegt en verwijder de rechter frontale plaat. Draai de vis vervolgens 90 graden met de klok mee. Plaats het ene uiteinde van de 5 tangen onder de linker pariëtale plaat en gebruik dezelfde schaarbeweging om de linker pariëtale en frontale platen te verwijderen, waardoor het hele dorsale aspect van de hersenen wordt blootgesteld.Gebruik de 5 tangen om de maxilla botweg zo over te steken dat de reukbollen behouden blijven en niet beschadigd raken. Verwijder met dezelfde tang de rechter opercle, preopercle, interopercle en subopercle. Reseceer vervolgens botweg de musculatuur aan het caudale uiteinde van het calvarium om het ruggenmerg bloot te leggen.Gebruik de tang om het ruggenmerg botweg te transecteren. Plaats de tang voorzichtig onder de hersenen en verwijder voorzichtig de hersenen uit het calvarium. Ontleed de hele hersenen of het gebied van belang met behulp van de instructies in het tekstmanuscript en plaats de hersenen onmiddellijk op een kleine weegboot met behulp van een fijne tang, waarbij u ervoor zorgt dat u de hersenen niet steekt of schraapt.Breng de hersenen over naar de geteerde drogende weegboot en noteer het natte gewicht van de hersenen. Oriënteer de hersenen om ze plat op de weegboot te leggen met de dorsale kant naar boven gericht. Plaats vervolgens de hersenen en de droogweegboot acht uur lang in een hybridisatieoven die op 60 graden Celsius is ingesteld.Om de hersenen over te brengen naar een nieuwe geteerde kleine weegboot zodra deze droog is, knijp je de fijne tang samen en schep je, beginnend aan de ventrale kant van de hersenen, in een opwaartse beweging. Maak een gedeeltelijke incisie op een natte spons. Plaats één vis tegelijk in de opening met de ventrale kant naar boven en gebruik een naald van 30 gauge om ongeveer 40 microliter van 10 millimolar EdU in het lichaam van de vis te injecteren.Breng de vis vervolgens terug naar de vuilwatertank gevuld met systeemwater. Verzamel de hersenen zoals eerder vermeld en plaats ze als een groep in een glazen injectieflacon van 9 milliliter met 2 milliliter van negen delen 100% ethanol tot één deel 37% formaldehyde. Fixeer de hersenen op 4 graden Celsius op een rockerplatform.Gebruik een cryostaat om de hersenen in TFM in de gewenste oriëntatie op droogijs in te bedden. Vasculaire letsel bleek een van de gemakkelijkste en meest prominente pathologieën te zijn om succesvol letsel via dit model te identificeren. Het vermogen om de indicator te identificeren veranderde met de stam van vissen die tijdens het letsel werden gebruikt.Identificatie van vasculair letsel bij wild type AB was moeilijk te onderscheiden tussen milde of matige TBI en onbeschadigde controlevissen vanwege de pigmentatie. Na verwonding vertoonde de milde TBI-vis minimale schaafwonden aan het oppervlak, terwijl de matige TBI-vis beperkte hersenbloedingen vertoonde. De omvang van het letsel was duidelijk bij ernstige TBI-vissen.Vasculaire schade kan daarentegen gemakkelijk worden geïdentificeerd bij het gebruik van albino- of Casper-vissen. Zwelling van het cerebrum als gevolg van letsel werd beoordeeld met behulp van oedeem. Daarentegen hadden zowel matige TBI als ernstige TBI significant oedeem, 1 dpi en 3 dpi, maar het vloeistofgehalte van zowel matige TBI als ernstige TBI keerde terug naar niveaus die leken op onbeschadigde controles met 5 dpi.Deze stompe krachtbeschadiging resulteerde in een robuuste celproliferatierespons die de neuroaxis overspant. Verhoogde EdU-etikettering werd waargenomen in de ventriculaire en subventriculaire zones van de voorhersenen in vergelijking met onbeschadigde controles. De gewonde hersenen vertoonden verhoogde EdU-labeling in de periventriculaire grijze zone, de optische tectale kwabben en aspecten van de voorste hypothalamus in vergelijking met de onbeschadigde vissenhersenen.Na ernstige TBI vertoonden neurogene gebieden in de achterhersenen een verhoogde celproliferatie in vergelijking met de onbeschadigde hersenen. Voor een goede inductie van de verwonding, zorg ervoor dat de vissen vastzitten en stabiel zijn in de mal, en dat de slang recht is om off-center impact te voorkomen of het gewichtsvaltraject te veranderen. Deze procedure biedt een snelle en kosteneffectieve inductiemethode voor stompe krachtletsel toegepast op een regeneratief model dat vooral van toepassing zou zijn op herhaald hoofdtrauma of door letsel geïnduceerde regeneratieve studies.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

An Optic Nerve Crush Injury Murine Model to Study Retinal Ganglion Cell Survival

Een Optic Nerve Crush letsel muismodel om retinale ganglion cel Survival Study

Injury to the optic nerve can lead to axonal degeneration, followed by a gradual death of retinal ganglion cells (RGCs), which results in irreversible ...

Micromanipulation of Gene Expression in the Adult Zebrafish Brain Using Cerebroventricular Microinjection of Morpholino Oligonucleotides

Micromanipulatie van genexpressie in de Adult zebravis hersenen met behulp Cerebroventricular Micro-injectie van Morfolino Oligonucleotides

Manipulation of gene expression in tissues is  required to perform functional studies. In this paper, we demonstrate the  cerebroventricular ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

Elektrofysiologische opname in de hersenen van Intact Adult zebravis

Previously, electrophysiological studies in adult zebrafish have been limited to slice preparations or to eye cup preparations and electrorentinogram ...

Stab Wound Injury of the Zebrafish Adult Telencephalon: A Method to Investigate Vertebrate Brain Neurogenesis and Regeneration

Steekwond Letsel van de zebravis Adult Telencephalon: Een methode om Onderzoek gewervelde Brain Neurogenese and Regeneration

Adult zebrafish have an amazing capacity to regenerate their central nervous system after injury. To investigate the cellular response and the molecular ...

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

Het olfactorisch systeem als model om axonale groeipatronen en morfologie Bestudeer<em&gt; In Vivo</em

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of ...

Effects of Blast-induced Neurotrauma on Pressurized Rodent Middle Cerebral Arteries

Gevolgen van Blast-geïnduceerde Neurotrauma voor hydrofoor knaagdier midden cerebrale bloedvaten

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

Facial Nerve Surgery in the Rat Model to Study Axonal Inhibition and Regeneration

This protocol describes consistent and reproducible methods to study axonal regeneration and inhibition in a rat facial nerve injury model. The facial ...

Using Zebrafish Larvae to Study the Pathological Consequences of Hemorrhagic Stroke

Met behulp van zebravis larven om de pathologische gevolgen van hemorragische beroerte studie

Despite being the most severe subtype of stroke with high global mortality, there is no specific treatment for patients with intracerebral hemorrhage ...

Combining Behavior and EEG to Study the Effects of Mindfulness Meditation on Episodic Memory

Gedrag en EEG combineren om de effecten van Mindfulness-meditatie op episodisch geheugen te bestuderen

Although there has been recent interest in how mindfulness meditation can affect episodic memory as well as brain structure and function, no study has ...

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

Een metrische test voor het beoordelen van ruimtelijk werkgeheugen bij volwassen ratten na traumatisch hersenletsel

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of ...