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

Les auteurs tiennent à remercier les membres du laboratoire Hyde pour leurs discussions réfléchies, les techniciens du Freimann Life Sciences Center pour les soins et l’élevage du poisson-zèbre, et le noyau de microscopie optique / NDIIF de l’Université de Notre Dame pour l’utilisation des instruments et de leurs services. Ce travail a été soutenu par le Center for Zebrafish Research de l’Université de Notre Dame, le Center for Stem Cells and Regenerative Medicine de l’Université de Notre Dame, et des subventions du National Eye Institute of NIH R01-EY018417 (DRH), du National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program (JTH), du LTC Neil Hyland Fellowship of Notre Dame (JTH), Sentinels of Freedom Fellowship (JTH) et Pat Tillman Scholarship (JTH).

Les poissons-zèbres ont été élevés et entretenus dans l’installation de poisson-zèbre de Notre Dame du Freimann Life Sciences Center. Les méthodes décrites dans ce manuscrit ont été approuvées par le Comité de soins et d’utilisation des animaux de l’Université de Notre Dame.
1. Paradigme de la lésion cérébrale traumatique
<ol><li>Ajouter 1 mL de 2-phénoxyéthanol à 1 L d’eau système (60 mg d’Instant Ocean dans 1 L d’eau d’OI désionisée).</li>
	<li>Préparer...

<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>

Les recherches sur le neurotraumatisme et les séquelles associées ont longtemps été centrées sur des modèles traditionnels de rongeurs non régénératifs20. Ce n’est que récemment que des études ont appliqué diverses formes de lésions du SNC à des modèles régénératifs9,11,13,14,21. Bien que perspicaces, ces modèles so...

Les lésions cérébrales traumatiques (TCC) sont une crise sanitaire mondiale et l’une des principales causes de décès et d’invalidité. Aux États-Unis, environ 2,9 millions de personnes subissent un TCC chaque année, et entre 2006 et 2014, la mortalité due à un TCC ou à des séquelles de TCC a augmenté de plus de 50 %1. Cependant, les traumatismes crâniens varient dans leur étiologie, leur pathologie et leur présentation clinique en grande partie en raison du mécanisme de blessure (MOI), qui influence également les stratégies de traitement et le pronostic prévu2. Bien que les traumatismes crâniens puissent résulter de divers MOI, ils sont principalement le résultat d’un traumatisme pénétrant ou contondant. Les traumatismes pénétrants représentent un faible pourcentage des traumatismes crâniens et génèrent une lésion grave et focale qui est localisée dans les régions immédiates et environnantes du cerveau empalé3. En revanche, les traumatismes crâniens à force contondante sont plus fréquents dans la population générale, couvrent une gamme de gravités (légères, modérées et graves) et produisent une lésion diffuse, hétérogène et globale affectant plusieurs régions du cerveau1,4,5.
Le poisson-zèbre (Danio rerio) a été utilisé pour examiner un large éventail d’insultes neurologiques couvrant le système nerveux central (SNC)6,7,8,9. Le poisson-zèbre possède également, contrairement aux mammifères, une réponse régénérative innée et robuste pour réparer les dommages causés au SNC10. Les modèles actuels de traumatisme du poisson-zèbre utilisent diverses méthodes de blessure, y compris la pénétration, l’excision, l’insulte chimique ou les ondes de pression11,12,13,14,15,16. Cependant, chacune de ces méthodes utilise un MOI qui est rarement vécu par la population humaine, n’est pas évolutif dans une gamme de gravités de blessures et ne traite pas de l’hétérogénéité ou de la séquelle dépendante de la gravité du TCC signalée après un TCC à force contondante. Ces facteurs limitent l’utilisation du modèle du poisson-zèbre pour comprendre les mécanismes sous-jacents des pathologies associées à la forme la plus courante de TCC dans la population humaine (blessures contondantes légères).
Nous avions pour objectif de développer un modèle de poisson-zèbre TBI à force contondante rapide et évolutif qui offre des moyens d’étudier la pathologie des blessures, la progression des séquelles du TCC et la réponse régénérative innée. Nous avons modifié la perte de poids du rongeur Marmarou17 couramment utilisée et l’avons appliquée au poisson-zèbre adulte. Ce modèle donne une gamme reproductible de gravités allant de légère, modérée à sévère. Ce modèle récapitule également de multiples facettes de la pathologie du TCC humain, en fonction de la gravité, y compris les convulsions, l’œdème, les hématomes sous-duraux et intracérébraux, la mort des cellules neuronales et les déficits cognitifs, tels que les troubles de l’apprentissage et de la mémoire. Quelques jours après la blessure, les pathologies et les déficits se dissipent, revenant à des niveaux ressemblant à des témoins non endommagés. De plus, ce modèle de poisson-zèbre montre une réponse robuste de prolifération et de régénération neuronale à travers le neuroaxe en ce qui concerne la gravité des blessures.
Ici, nous fournissons des détails sur la mise en place et l’induction des traumatismes contondants, la notation des crises post-traumatiques, l’évaluation des lésions vasculaires, des instructions sur la préparation des sections cérébrales, des approches pour quantifier l’œdème et un aperçu de la réponse proliférative après une blessure.

<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

Les lésions cérébrales traumatiques contondantes (TCC) sont la forme la plus courante de traumatisme crânien, qui couvre une gamme de gravités et entraîne des effets secondaires complexes et hétérogènes. Bien qu’il n’y ait pas de mécanisme pour remplacer ou régénérer les neurones perdus à la suite d’un TCC chez l’homme, le poisson-zèbre possède la capacité de régénérer les neurones dans tout son corps, y compris le cerveau. Pour examiner l’étendue des pathologies présentées chez le poisson-zèbre à la suite d’un TCC contondant et pour étudier les mécanismes sous-jacents à la réponse régénérative neuronale ultérieure, nous avons modifié la perte de poids du rongeur Marmarou couramment utilisée pour l’utilisation chez le poisson-zèbre adulte. Notre modèle de TCC simple à force contondante est évolutif, induisant un TCC léger, modéré ou sévère, et récapitule de nombreux phénotypes observés après un TCC humain, tels que les crises de contact et post-traumatiques, l’œdème, les hématomes sous-duraux et intracérébraux et les troubles cognitifs, chacun affiché de manière dépendante de la gravité de la blessure. Les séquelles du TCC, qui commencent à apparaître dans les minutes qui suivent la blessure, disparaissent et reviennent à des niveaux de contrôle presque intacts dans les 7 jours suivant la blessure. Le processus de régénération commence dès 48 heures après la blessure (HPI), avec le pic de prolifération cellulaire observé par 60 hpi. Ainsi, notre modèle de TCC à force contondante du poisson-zèbre produit des pathologies de TCC primaires et secondaires caractéristiques similaires au TCC humain, ce qui permet d’étudier l’apparition et la progression de la maladie, ainsi que les mécanismes de régénération neuronale uniques au poisson-zèbre.

La préparation de la plate-forme d’induction des blessures permet un moyen rapide et simpliste de fournir un TCC à force contondante évolutive aux poissons-zèbres adultes. La gravité graduée du modèle de blessure fournit plusieurs mesures facilement identifiables de la blessure réussie, bien que la lésion vasculaire soit l’une des pathologies les plus faciles et les plus importantes (Figure 3). La souche de poisson utilisée pendant la blessure peut rendre cet indicateur plus fa...

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

Nous avons modifié le modèle de perte de poids de Marmarou pour le poisson-zèbre adulte afin d’examiner un large éventail de pathologies à la suite d’une lésion cérébrale traumatique (TCC) contondante et des mécanismes sous-jacents à la régénération neuronale ultérieure. Ce modèle de TCC à force contondante est évolutif, induit un TCC léger, modéré ou sévère et récapitule l’hétérogénéité des lésions observée dans le TCC humain.

Un modèle évolutif pour étudier les effets des blessures contondantes chez le poisson-zèbre adulte

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 ...

Ce protocole fournit une méthode simple, rapide et reproductible pour induire une lésion cérébrale traumatique contondante évolutive chez le poisson-zèbre adulte. Les poissons-zèbres adultes qui subissent cette lésion cérébrale traumatique contondante présentent de nombreuses caractéristiques observées chez les humains qui souffrent d’un TCC contondant. M. James Hentig et Mme Kaylee Cloghessy, deux doctorants de mon laboratoire, feront la démonstration de la procédure.Commencez par remplir une boîte de Pétri avec de la pâte à modeler. Ensuite, utilisez les doigts ou le dos d’une paire de pinces pour créer une plate-forme surélevée avec de la pâte à modeler supplémentaire. Divisez la plate-forme surélevée dans le sens de la longueur en deux moitiés approximativement égales à l’aide d’une lame de rasoir.Formez les deux moitiés dans un canal, de sorte qu’il s’adapte à la longueur d’un poisson adulte. Utilisez de l’argile supplémentaire pour construire des murs afin de sécuriser les 2/3 du corps du poisson avec la tête exposée. Mouler un petit support dans la région de la tête exposée perpendiculairement aux murs pour éviter la rotation ou le recul de la tête en cas de blessure.Assurez-vous que les côtés du canal n’entravent pas le poids perdu. Utilisez un mini perforateur pour créer un disque en acier de 3 millimètres à partir d’un solin en acier de calibre 22. Placez un poisson anesthésié insensible au pincement de la queue sur la moisissure d’argile dans le canal avec sa face dorsale vers le haut afin que son corps soit fixé sur les côtés.Placez le disque en acier de calibre 22 de 3 millimètres sur la tête, centré sur le point d’impact souhaité. Alignez le poisson perpendiculairement pour éviter que sa tête ne s’incline d’un côté, ce qui pourrait causer un impact inégal. Utilisez un support d’anneau standard et une pince de bras pour fixer le tube en acier ou en plastique, en vous assurant qu’il est droit, de sorte que le fond du tube soit à 1,5 centimètre au-dessus de la tête du poisson-zèbre.Regardez le tube vers le bas pour vous assurer qu’il est aligné au-dessus de la plaque d’acier. Choisissez le roulement à billes approprié en fonction de la gravité souhaitée de la blessure. Laissez tomber le roulement à billes d’une hauteur prédéterminée le long du tube sur la plaque d’acier.Placez ensuite les poissons blessés dans l’aquarium de récupération à surveiller. Remplissez une boîte de Pétri avec de la pâte à modeler et créez une petite cavité pour soutenir le corps pendant la dissection. Placez le poisson dans le moule en argile avec la face dorsale vers le haut.Placez deux broches de dissection, l’une à travers la ligne médiane à mi-chemin du corps et l’autre à environ 5 millimètres derrière la base de la tête. Utilisez une paire de 5 pinces Dumont pour couper brutalement le nerf optique et enlever les yeux. Placez une extrémité des 5 pinces sous la plaque pariétale droite.Faites une action délibérée de ciseaux en vous déplaçant vers l’extrémité rostrale et retirez la plaque frontale droite. Ensuite, faites pivoter le poisson de 90 degrés dans le sens des aiguilles d’une montre. Placez une extrémité des 5 pinces sous la plaque pariétale gauche et utilisez le même mouvement de ciseaux pour retirer les plaques pariétales et frontales gauches, exposant tout l’aspect dorsal du cerveau.Utilisez les 5 pinces pour transecter brutalement le maxillaire de manière à ce que les bulbes olfactifs soient préservés et non endommagés. À l’aide de la même pince, retirez l’opercle droit, le préopérecule, l’interopercle et le sous-opcle. Ensuite, réséquez brutalement la musculature à l’extrémité caudale du calvarium pour exposer la moelle épinière.À l’aide de la pince, transectez brutalement la moelle épinière. Placez soigneusement les pinces sous le cerveau et retirez doucement le cerveau du calvarium. Disséquez tout le cerveau ou la région d’intérêt en utilisant les instructions du manuscrit textuel et placez le cerveau immédiatement sur un petit bateau de pesée à l’aide de pinces fines, en prenant soin de ne pas poignarder ou gratter le cerveau.Transférez le cerveau sur le bateau de pesage de séchage goudronné et enregistrez le poids humide du cerveau. Orientez les cerveaux pour les poser à plat sur le bateau de pesée avec la face dorsale vers le haut. Ensuite, placez le cerveau et le bateau de pesée de séchage dans un four d’hybridation réglé à 60 degrés Celsius pendant huit heures.Pour transférer le cerveau dans un nouveau petit bateau de pesage goudronné une fois qu’il est sec, pincez les pinces fines ensemble et, en commençant par le côté ventral du cerveau, ramassez dans un mouvement ascendant. Faites une incision partielle sur une éponge humide. Placez un poisson à la fois dans l’ouverture avec le côté ventral vers le haut et utilisez une aiguille de calibre 30 pour injecter environ 40 microlitres de 10 millimolaires EdU dans le corps du poisson.Ensuite, retournez le poisson dans le réservoir de rétention rempli d’eau du système. Collectez les cerveaux comme mentionné précédemment et placez-les en groupe dans un flacon en verre de 9 millilitres contenant 2 millilitres de neuf parties 100% éthanol pour une partie 37% formaldéhyde. Fixez les cerveaux à 4 degrés Celsius sur une plate-forme à bascule.Utilisez un mandrin cryostat pour intégrer les cerveaux dans TFM dans l’orientation souhaitée sur la glace carbonique. Les lésions vasculaires se sont avérées être l’une des pathologies les plus faciles et les plus importantes pour identifier les blessures réussies via ce modèle. La capacité d’identifier l’indicateur a changé avec la souche de poisson utilisée lors d’une blessure.L’identification des lésions vasculaires dans le type AB sauvage était difficile à distinguer entre le TCC léger ou modéré et les poissons témoins non endommagés en raison de la pigmentation. Après une blessure, les poissons TBI légers présentaient des abrasions superficielles minimes, tandis que les poissons TCC modérés présentaient une hémorragie cérébrale limitée. L’étendue de la blessure était apparente chez les poissons atteints d’un TCC grave.En revanche, les lésions vasculaires peuvent être facilement identifiées lors de l’utilisation de poissons albinos ou casper. L’enflure du cerveau due à une blessure a été évaluée à l’aide d’un œdème. En revanche, le TCC modéré et le TCC sévère présentaient un œdème significatif, 1 dpi et 3 dpi, mais la teneur en liquide du TCC modéré et du TCC sévère est revenue à des niveaux ressemblant à des témoins non endommagés de 5 dpi.Cette blessure par force contondante a entraîné une réponse robuste à la prolifération cellulaire couvrant l’ensemble du neuroaxe. Une augmentation du marquage de l’EdU a été observée dans les zones ventriculaire et sous-ventriculaire du cerveau antérieur par rapport aux témoins non endommagés. Les cerveaux blessés présentaient une augmentation du marquage EdU dans la zone grise périventriculaire, les lobes tectaux optiques et certains aspects de l’hypothalamus antérieur par rapport au cerveau de poisson non endommagé.Après un TCC sévère, les régions neurogènes du cerveau postérieur présentaient une prolifération cellulaire accrue par rapport au cerveau non endommagé. Pour une bonne induction de la blessure, assurez-vous que les poissons sont fixés et stables dans le moule, et que le tube est droit pour éviter les chocs décentrés ou modifier la trajectoire de chute de poids. Cette procédure fournit une méthode rapide et rentable d’induction des lésions contondantes appliquée à un modèle régénératif qui serait particulièrement applicable aux traumatismes crâniens répétés ou aux études régénératives induites par des blessures.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Un modèle Optic Nerve Crush blessures murins pour étudier la rétine de survie des cellules ganglionnaires

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

Recherche

Neurosciences

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

Micromanipulation de l&#39;expression génique dans le cerveau de poisson zèbre adulte en utilisant microinjection Cerebroventricular d&#39;oligonucléotides Morpholino

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

Enregistrement électrophysiologique dans le cerveau d&#39;Intact poisson zèbre adulte

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

Stab blessures plaies du poisson zèbre adulte Télencéphale: Une méthode pour étudier le cerveau des vertébrés neurogenèse et régénération

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

Le système olfactif comme un modèle pour étudier des modèles axonale croissance et la morphologie<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

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 ...

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

Chirurgie du nerf facial dans le modèle de rat pour étudier l’inhibition et la régénération axonales

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

Utilisation des larves de Zébrafish pour étudier les conséquences pathologiques de l’AVC hémorragique

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

Combiner le comportement et l’EEG pour étudier les effets de la méditation de pleine conscience sur la mémoire épisodique

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

Un test métrique pour évaluer la mémoire de travail spatiale chez les rats adultes après une lésion cérébrale traumatique

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