Name: a mouse model of single and repetitive mild traumatic brain injury
Uploaded: 2017-06-20T12:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 19 s
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Diese Arbeit wurde von R01 NS067417 vom National Institute for Neurological Disorders and Stroke (MPB) unterstützt.

Diese Studien wurden in strikter Übereinstimmung mit den Empfehlungen in der Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labor-Tiere der National Institutes Gesundheit durchgeführt. Das Protokoll wurde vom Institutional Animal Care and Use Committee an der Georgetown University genehmigt. Mäuse wurden in einer temperaturgesteuerten Tieranlage untergebracht und wurden auf einem 12 h Licht / 12 h dunklen Zyklus gehalten. Nahrung und Wasser waren ad libitum vorhanden . 1. Vorbereitung des mTBI-Gerätes HINWEIS: Das mTBI-Gerät enthält eine Datenerfassungs-Box (DAQ) zur Steuerung der Aufprallparameter, eines pneumatischen Impaktors mit hoher Geschwindigkeit, um die Impaktion durchzuführen, und eine geformte Gel-gefüllte Basis, um den Kopf nach dem Aufprall abzubremsen. <ol><li> Druckluft einschalten und den Hochdruck-Pneumatik-Impaktor auf eine Druckeinstellung von 861,85 kPa initialisieren. </li><li> Kalibrieren Sie das DAQ-Kontrollsystem auf folgende Parameter - Kolbengeschwindigkeit von 2,35 m / s, OberflächenverweilzeitE von 31,5 ms. </li><li> Legen Sie die geformte Gel-gefüllte Basis (Kompressibilität 64 kPa / mm) so, dass die Mittellinie senkrecht mit der Trajektorie der Impaktor Spitze ist. </li></ol> 2. mTBI Impaction <ol><li> Notieren Sie die Gewichte aller Mäuse, die verwendet werden sollen. </li><li> Anästhesieren von Mäusen mit 3% Isofluran in Sauerstoff für 120 s in einer Induktionskammer. </li><li> Mäuse auf MTBI-Apparatur übertragen, Anästhesie über einen biegsamen, nicht fixierten Nasenkonus fortsetzen. </li><li> Während im Nasenkonus den Mauskopf auf die Gelauflage stellen, so dass die flache Oberfläche des Schädels senkrecht zur Impaktorspitze dargestellt wird. </li><li> Legen Sie das Band über den Mauskopf, um eine flache Oberfläche zu schaffen und die Ohren von der Aufprallstelle abzuhalten. </li><li> Senken Sie die Polytetrafluorethylen-Impaktor-Spitze, um mit der sagittalen Mittellinie in der Mitte des Kopfes auszurichten. Die verwendete Impaktor Spitze ist 10 mm im Durchmesser und deckt den Bereich der Kopfhaut von gerade hinter den Augen bis zur Mittellinie der Ohren. Den Impaktor so einstellen, dass es ju istEr berührt die Oberfläche des Mauskopfes. </li><li> Ziehen Sie die Impaktorspitze zurück und wählen Sie die gewünschte Umlenkungstiefe (7,5 mm) manuell ein. </li><li> Arm das DAQ-Kontrollsystem und drücken Sie die Trigger-Taste, um den Mauskopf zu beeinflussen, entweder eine singuläre oder sich wiederholende Auswirkungen. Repetitive Auswirkungen werden nacheinander ohne Verzögerung zwischen jedem Aufprall geliefert. </li><li> Unmittelbar nach dem letzten Aufprall entfernen Sie die Maus aus der Anästhesie und dem mTBI-Apparat und legen Sie sie in die Rückenlage. </li><li> Mit einer Stoppuhr messen Sie die Latenz der Rückkehr des rechten Reflexes (Rückenlage anfällig), um den Verlust der Bewusstseinszeit zu bestimmen, sowie Zeit zum Ambulieren (ungehindertes Gehen). </li><li> Maus überwachen und bei Erholung auf normales Verhalten zurückkehren, kehren Sie zu seinem Hauskäfig zurück. </li><li> Sham Mäuse erhalten identische Handhabung und Anästhesie, aber erhalten keine Auswirkungen. </li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Bei Menschen ist mTBI durch eine funktionelle Beeinträchtigung bei fehlender struktureller Verletzung gekennzeichnet. Dies kann mit oder ohne ein Verlust des Bewusstseins auftreten 1 . Die Exposition zur Wiederholung von Gehirnerschütterungen wird derzeit als die Entwicklung und / oder Progression von neurodegenerativen Erkrankungen wie CTE 4 zugrunde liegen . Es ist gut dokumentiert, dass CTE häufig in Boxern und Fußballspielern gefunden wird und obwohl die Exposition gegenüber wiederholten Gehirnerschütterungen (einschließlich derjenigen, die nicht zu einem Verlust des Bewusstseins führen) bekannt ist, um ein wesentliches Element bei der Entwicklung von CTE zu sein, wissen wir noch nicht, warum Die Mechanismen, durch die wiederholte Gehirnerschütterung verursacht die verschiedenen Veränderungen, die im Gehirn auftreten. Eine große Hürde für das Verständnis dieser Mechanismen ist die Schwierigkeit bei der Entwicklung von Modellen, die die Schlüssel-Symptome, die bei Personen beobachtet werden, die eine MTBI-Wirkung aufrechterhalten, genau rekapitulieren. Das bedeutet die akute und chronische biologische PatImmer zugrunde gehen die konkurrierenden Auswirkungen sind schwer zu untersuchen und neue Behandlungen können nicht entwickelt werden. Insbesondere bestehende Tiermodelle der wiederholten Gehirnerschütterung sind sehr schwer, wobei nur 2-3 Wiederholungswirkungen auftreten, die einen ausgedehnten neuronalen Zellverlust, Schädelbruch und Verlust des Hirngewebes verursachen 8 , 10 , 11 , 12 . Dieses Ausmaß der Verletzung tritt nicht nach wiederholter Gehirnerschütterung beim Menschen auf und zeigt die Notwendigkeit eines neuen Modells einzelner und repetitiver leichter Kopfauswirkungen. Hier beschreiben wir ein neuartiges Modell von mTBI, mit einem maßgeschneiderten diffusen Verletzungsgerät, das speziell entwickelt wurde, um Energie durch den Schädel und das Gehirn und weg von der Maus zu übertragen. Durch sowohl einzelne Auswirkungen und repetitive Auswirkungen Paradigmen, ermöglicht das Modell ein Mittel zu beginnen zu untersuchen, wie Gehirnerschütterung neurologische Beeinträchtigung später im Leben beiträgt. Die einzelnen hDas Paradigma rekapituliert die Merkmale des leichten traumatischen Hirnverletzens, die beim Menschen beobachtet werden, während das wiederholte Paradigma die Untersuchung ermöglicht, wie diese scheinbar leichten Verletzungen zu einer chronischen und anhaltenden Degeneration im Laufe der Zeit beitragen. Das Gerät ermöglicht wiederkehrende mTBI-Kopfauswirkungen ohne Gefahr von Schädelfrakturen oder strukturellen Hirnschäden. Wie bei vielen Techniken, sind bestimmte Aspekte dieses Protokolls wichtig für die Erzeugung von genauen, zuverlässigen Ergebnissen zu beachten. Während der Kammerinduktion und der MTBI-Verletzung ist es notwendig, eine konsistente Anästhesie für jede Maus zu erhalten. Aufgrund der Tatsache, dass die Richt- und Ambulationszeit eine zentrale Ergebnismessung dieses MTBI-Verfahrens ist, sollten die Forscher sicherstellen, dass sowohl die MTBI-Verletzung als auch die Schein-Tiere einem vergleichbaren Anästhetikum ausgesetzt sind. Speziell für die Dauer des gesamten Verfahrens sollten die Mäuse nur 3 Minuten lang unter Anästhesie stehen (2 min in der inDuktionskammer, 1 min mit dem MTBI Nasenkegelgerät). Dieses niedrige Niveau und die Dauer der Anästhesie ist ein großer Vorteil gegenüber vielen anderen mTBI-Modellen und liefert gleichbleibende reaktive Reflex-Reaktionszeiten (Schein-Mäuse 20-40 s, MTBI-Mäuse 50-100 s). Darüber hinaus ist es bei der Verwendung des Wiederholungs-MTBI-Paradigmas wichtig, für die Dauer der Studie jeden Tag eine Aufzeichnung von Mausgewichten aufrechtzuerhalten. Damit soll eine konsistente Überwachung von Stress und allgemeinem Tierschutz während des gesamten Zeitverlaufs der mTBI-Verfahren gewährleistet werden. Diese Vorgehensweise führt nicht dazu, dass Mäuse zurückgezogen oder isoliert werden. Normaler Grooming, Essen und Trinken sollten innerhalb der ersten Stunde nach der Behandlung beobachtet werden. Nachverletzung gibt es keine grobe morphologische Pathologie des Hirngewebes, die sich aus einzelnen oder mehreren Stößen über einen 1-wöchigen Zeitverlauf ergibt . Nach einem einzigen mTBI ist die einzige zelluläre Antwort eine vorübergehende Reduktion der exzitatorischen Synapsen; ThEre ist keine Entzündung, Verlust der grauen oder weißen Materie, axonale Verletzung oder Zelltod. Mit 30 Wiederholungs-MTBI (5 pro Tag, über 6 Tage) gibt es eine chronische Entzündung des Sehtraktes, auf ähnlichem Niveau wie zuvor quantifiziert 1 . Chronische weiße Materie Entzündung wurde viele Jahre nach einem einzigen mTBI 14 beobachtet , und chronische Entzündungen können bei lebenden Athleten mit einer Geschichte der Wiederholung mTBI 15 nachgewiesen werden . Die Einschränkungen dieses Modells sind, dass es nicht verwendet werden kann, um axonale Verletzungen außerhalb des Optiktraktes oder Mechanismen des Zelltods zu studieren, da diese in unserem Modell fehlen. Auch auf der Grundlage unserer bisher veröffentlichten Daten induziert dieses Modell keine Veränderungen der Amyloid- oder Tau-Pathologie bei 1-Monats-post-mTBI in einem Mausmodell der Alzheimer-Krankheit 13 . Wir glauben, dass dieser Mangel an Amyloid- und Tau-Pathologie mit dem Fehlen einer axonalen Pathologie in unserem Modell zusammenhängt. Unser Modell bietet eine Plattform zu investierenAßen diskrete Veränderungen in Neuronennetzen, synaptische Integrität und Komposition und Verhaltensänderungen nach wiederholten Blähungen. Basierend auf diesen Ergebnissen produziert dieses neuartige Modell eine klinisch relevante Symptomologie in einer kontrollierten, rigorosen und effizienten Weise. Eine weitere Verwendung dieses Modells ermöglicht die Untersuchung der Mechanismen, die der akuten und chronischen Pathophysiologie von MTBI und Gehirnerschütterung zugrunde liegen.

Traumatische Hirnverletzung (TBI) ist definiert als eine Kopfverletzung, die von einer äußeren physischen Kraft, die zu einer Störung der normalen Gehirnfunktion führt. Es stellt eine bedeutende sozio-ökonomische und öffentliche Gesundheit Belastung dar, mit dem Zentrum für Krankheit-Steuerung und Verhinderung 2015 Bericht zum Kongress schätzt, daß 2.5 Million Amerikaner ein TBI jedes Jahr erhalten. Dies wirkt sich nicht nur auf die Lebensqualität des Patienten aus, sondern stellt auch eine äußerst hohe ökonomische Kosten für die Gemeinschaft dar, die derzeit auf 76,5 Milliarden Dollar jährlich geschätzt wird. Die Menge der tatsächlichen Hirnschäden vermittelt und die akute Phase Symptomologien ist, was definiert leichte, mäßige und schwere TBI. Mildtraumatische Hirnverletzung (mTBI), die auch als Gehirnerschütterung bezeichnet wird, macht über 70% der TBIs aus, die jedes Jahr gemeldet werden 1 . Es ist am häufigsten bei Athleten, die in High-Risk-Kontakt Sport einschließlich Boxen und Fußball teilnehmen 2 . Im Gegensatz zu moderatenOder schwere Formen von TBI, die unmittelbaren Schäden und Symptome im Zusammenhang mit mTBI sind manchmal nicht so ausgeprägt 3 . Im Gegensatz dazu können die Langzeitwirkungen von mTBI genauso schwächen sein wie die, die in den gemäßigten und schweren Formen gesehen werden. Diejenigen, die unter repetitiven mTBI leiden, haben gezeigt, dass sie eine chronische traumatische Enzephalopathie (CTE) entwickeln, sowie andere kognitive und degenerative Erkrankungen 4 . Daher ist es wichtig, ein besseres Verständnis der Mechanismen zu gewinnen, die zu den kurzfristigen Symptomen beitragen und insgesamt langfristige Schäden, die nach mTBI entstehen. Bei den Menschen heißt es in der Definition der Gehirnerschütterung, wie sie in der vierten Internationalen Konferenz zur Erschütterung im Sport (Zürich 2012) definiert ist, dass die Verletzungsgefahr für die Sportvergänglichkeit mild ist, keine groben pathologischen Veränderungen verursacht, sondern kurzfristige neurologische Defizite verursacht Die spontan gelöst sind. In der Tat, ein receDie Studie untersuchte die Wirkung von mTBI auf die kognitive Beeinträchtigung bei den High School-Fußballspielern mit Hilfe von Kopfschlag-Telemetriesystemen. Diese Studie zeigte, wie lange Spieler Sturzhelme beeinflusst haben&gt; 20 g in einer einzigen Saison reichen von einem Tiefstand von 226 (durchschnittlich 4,7 pro Sitzung) bis zu einem Höchststand von 1855 (durchschnittlich 38,6 pro Sitzung) 6 . Die meisten dieser Auswirkungen führten nicht zur klinischen Diagnose einer Gehirnerschütterung. Aber der Hinweis auf funktionelle Veränderungen der Hirnfunktion konnte mit fMRI 6 beobachtet werden. Die Hirnveränderungen, die diese funktionalen Veränderungen verursachen, sind unbekannt, und daher besteht ein dringender Bedarf, ein zuverlässiges und reproduzierbares Modell zu haben, um die Erforschung der Auswirkungen von konkurrenzfähigem und subkonkurrierendem mTBI zu erleichtern. Trotz früherer Versuche, mTBI bei Mäusen und Ratten 7 zu modellieren, berichten viele nachteilige Effekte. Insbesondere sind die meisten Nagetiermodelle in ihrer sich wiederholenden Natur mit weniger th begrenztEin Fünf-MTBI-Einfluss, sowie mit nachteiligen pathologischen Ereignissen, einschließlich intrazerebraler Blutungen, Schädelfrakturen, schwerer axonaler Verletzung, neuronaler Zelltod und erhöhter Mortalität 8 , 9 , 10 , 11 , 12 . Hier beschreiben wir ein Mausmodell von mTBI, das näher an der wahren Definition der Gehirnerschütterung beim Menschen liegt. Dieses Modell rekapituliert viele der Symptome, die im menschlichen mTBI beobachtet werden, wie die mechanische Kraft, die zu dem vorübergehenden Verlust des Bewusstseins führt, ohne eine offene grobe Hirnpathologie. Weiterhin ist es vorteilhaft in der Tatsache, dass es sowohl für Einzelaufprall- als auch für wiederholte Aufprallparadigmen über lange Zeiträume genutzt werden kann.

<table><tbody><tr><td>Powerlab 8SP data acquisition (DAQ) control box&amp;nbsp;</td><td>(AD instruments)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>VIP 3000 calibrated vaporizer</td><td>Matrx</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Henry Schein Animal Health</td><td>29405</td><td></td></tr><tr><td>Oxygen</td><td></td><td></td><td>Commercially available</td></tr><tr><td>Compressed Air</td><td></td><td></td><td>Commercially available</td></tr><tr><td>Masking Tape</td><td></td><td></td><td>Commercially available</td></tr><tr><td>Stop Watch</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-261-840</td><td></td></tr><tr><td>C57 Bl/6 Mice</td><td>Jackson Laboratories</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Digital Scale and weigh container</td><td>Fisher Scientific</td><td>20031</td><td></td></tr><tr><td>anti-Iba1 antibody</td><td>Wako</td><td>019-19741</td><td></td></tr><tr><td>HRP labelled secondary&amp;nbsp;</td><td>Jackson Immunoresearch</td><td>111-035-003</td><td></td></tr></tbody></table>

a mouse model of single and repetitive mild traumatic brain injury

Mildtraumatische Hirnverletzung (mTBI) kann zu einem akuten Verlust der Hirnfunktion führen, einschließlich einer Periode der Verwirrung, eines Verlustes des Bewusstseins (LOC), der fokalen neurologischen Defizite und sogar der Amnesie. Athleten, die an Kontaktsportarten teilnehmen, haben ein hohes Risiko der Exposition gegenüber einer großen Anzahl von MTBIs. In Bezug auf die Verletzungsstufe in einem sportlichen Athleten ist ein mTBI definiert als eine leichte Verletzung, die keine groben pathologischen Veränderungen verursacht, aber kurzfristige neurologische Defizite verursacht, die spontan gelöst werden. Trotz früherer Versuche, mTBI bei Mäusen und Ratten zu modellieren, haben viele grobe Nebenwirkungen wie Schädelfrakturen, intrazerebrale Blutungen, axonale Verletzungen und neuronalen Zelltod gemeldet. Hier beschreiben wir unser hoch reproduzierbares Tiermodell von mTBI, das klinisch relevante Symptome wiedergibt. Dieses Modell verwendet eine maßgeschneiderte pneumatische Impaktor-Vorrichtung, um ein geschlossenes Kopftrauma zu liefern. Dieser Aufprall erfolgt unter präzisen Geschwindigkeits- und Verformungsparametern,Die Schaffung eines zuverlässigen und reproduzierbaren Modells, um die Mechanismen zu untersuchen, die zu Wirkungen einzelner oder repetitiver concussiver mTBI beitragen.

Die Verwendung dieses neuartigen MTBI-Gerätes ermöglicht einheitliche und wiederholte milde Kopfverletzungen ohne Gefahr von Schädelfrakturen oder strukturellen Hirnschäden. Das Modell verwendet eine maßgeschneiderte pneumatische Teflon-Impaktor-Vorrichtung, um einen geschlossenen Kopf mechanischen Energieaufprall zu liefern. Die Auswirkungen werden unter präzisen Geschwindigkeits- und Verformungsparametern durchgeführt, wodurch ein zuverlässiges und reproduzierbares Modell geschaffen wird, um die Mechanismen zu untersuchen, die zu Wirkungen einzelner oder repetitiver aufblasender mTBI beitragen ( Abbildung 1 ). Die Anwesenheit oder Abwesenheit von LOC ist ein nützliches Werkzeug bei der Einstufung von Gehirnerschütterungsschwere in Tiermodellen. Die Rückkehr der rechtzeitigen Reflexzeit ist eine akute neurologische Bewertung der Verletzungsschwere, die wir für die Quantifizierung des LOC nach einer einzigen und wiederholten mTBIs (7,5 mm Tiefe, Abbildung 2 ) verwendet haben. Während des Verfahrens erhalten Mäuse insgesamt 3 min Isofluran<html> In Sauerstoff, und so haben alle Mäuse einschließlich Shams eine LOC-Periode nach Anästhesie-Entzug. Einzelne mTBI führt zu einer signifikant erhöhten LOC im Vergleich zu Scheinmäusen (36,4 ± 1,6 sv 64,2 ± 7,7 s, n = 5, ** p &lt;0,01, 2A ). Dies korrelierte auch mit erhöhten Ambulationszeiten nach einem einzigen mTBI (52,0 ± 4,5 sv 140,0 ± 21,1 s, n = 5, ** p &lt;0,01, Abbildung 2B ). Bei wiederholten Verletzungsparadigmen (insgesamt 30 Stöße, 5 Stöße pro Tag für 6 Tage) gab es an allen Testtagen signifikant erhöhte LOC- und Ambulationszeiten (wiederholte Maßnahmen Zwei-Wege-Analyse der Varianzverletzung Wirkung F 1,14 = 22,92, P &lt;0,0003). Während der gesamten Studie war der durchschnittliche LOC über die 6 Tage Sham: 35,5 ± 1,4 sv mTBI: 64,9 ± 1,7 s, n = 8, p &lt;0,01, 2C und durchschnittliche Ambulationszeiten Sham: 64,3 ± 3,3 sv mTBI: 160,8 ± 5,3 s, n = 8, p &lt;0,01,Lass = &quot;xfig&quot;&gt; Abbildung 2D. Die Iba1-Färbung für Mikroglia / Makrophagen zeigte keine Veränderung zwischen Schein und einzelnen MTBI-Mäusen, sondern eine weitgehende Iba1-Immunreaktivität im Sehtrakt bei wiederholten mTBI-Mäusen ( Abbildung 3 ). Wiederholen von mTBI-Mäusen zeigten keine Hinweise auf eine graue Substanzentzündung im Kortex ( Abbildung 3 ) oder andere Hirnareale. <img alt="Abbildung 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55713/55713fig1.jpg" /> Abbildung 1 : Illustrative Darstellung des Mausmodells von mTBI. ( A ) Die Einrichtung aller Materialien, die zur Durchführung von mTBI erforderlich sind. ( B ) Maus in die Isofluran-Induktionskammer für 2 min gelegt. ( C ) Auf dem mTBI-Apparat wird die Maus in einen nicht fixierten Nasenkegel gelegt, um die Anästhesie fortzusetzen. ( D ) Legen Sie den Mauskopf leicht vor, um eine flache Oberfläche zu schaffen und die Ohren zurückzuhalten. ImpactoR Spitze gesenkt, um nur die Oberfläche des Kopfes zu berühren. ( E ) Impactor-Spitze zurückgezogen und erforderliche Ablenkungstiefe wird mit dem Zifferblatt (Insert) abgesenkt. MTBI durch Drücken der Trigger-Taste durchgeführt. ( F ) Verlust des Bewusstseins gemessen durch die Zeit, die für die Rückkehr des rechten Reflexes (Rückenlage anfällig) genommen wurde. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55713/55713fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55713/55713fig2.jpg" /> Abbildung 2 : Einzelne und Wiederholen von mTBIs erhöht den transienten Verlust des Bewusstseins und kehrt in die Ambulationszeiten zurück. Mäuse, die ein einziges mTBI erhalten, haben signifikant erhöhte ( A ) Verlust des Bewusstseins (LOC) und ( B ) Ambulationszeiten im Vergleich zu Scheinkontrollmäusen (n = 5 pro Gruppe, ** p &lt;0,01). ( C - D ) Repetitive mTBI (5 Stöße pro Tag für 6 Tage) erhöht die täglichen LOC - und Ambulationszeiten im Vergleich zu Scham - Mäusen (n = 8 pro Gruppe, * p &lt;0,05, ** p &lt;0,01, p &lt; 0,001). Daten ausgedrückt als Mittelwert ± SEM, analysiert durch Zwei-Wege-wiederholte Maßnahmen ANOVA mit einem Bonferroni Post-hoc-Test. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55713/55713fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55713/55713fig3.jpg" /> Abbildung 3 : Wiederholen von mTBI induziert Mikroglia / Makrophagen Aktivierung im Optiktrakt. ( A ) Iba1-Färbung in Scheinmäusen zeigt ruhige Mikroglia / Makrophagen im Kortex (a1 - a3) und begrenzte Färbung im Sehtrakt (a4-a6). ( B ) Mäuse, die ein einziges mTBI erhalten(7,5 mm) haben ähnliche Iba1-Färbeprofile wie Sham-Mäuse sowohl im Kortex (b1-b3) als auch im optischen Trakt (b4-b6), 24 h nach dem Aufprall. ( C ) Wiederholen von mTBI-Mäusen (5 Stöße pro Tag für 6 aufeinanderfolgende Tage) zeigen eine starke Entzündungsreaktion im Sehtrakt (c4-c6), aber nicht im Kortex (c1-c3), 24 h nach dem letzten Aufprall (Tag 7 ). Vergrößerte Bilder, die die Morphologie von Iba-1-positiven Mikroglia / Makrophagen im Kortex (a3, b3, c3) und dem optischen Trakt (a6, b6, c6) von Sham, einzelnen und repetitiven mTBI-Mäusen demonstrieren. Maßstäbe = 200 μm (A, B, C); 50 μm (a1-a5, b1-b5, c1-c5); 20 μm (a3, a6, b3, b6, c3, c6, vergrößerte Platten). Bilder repräsentativ für n = 6 pro Gruppe. Cortex (cx), optischer Trakt (opt), leichte traumatische Hirnverletzung (mTBI). <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55713/55713fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

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A Mouse Model of Single and Repetitive Mild Traumatic Brain Injury

Athleten absorbieren mehrere hundert milde traumatische Hirnverletzungen (mTBI) / Gehirnerschütterungen jedes Jahr; Die Konsequenz dieser auf das Gehirn ist jedoch schlecht verstanden. Daher bietet ein Tiermodell von Einzel- und Wiederholungs-MTBI, das konsequent repliziert klinisch relevante Symptome bietet die Mittel, um die Studie von MTBI und Gehirnerschütterung voranzutreiben.

Ein Mausmodell der einzelnen und repetitiven milden traumatischen Gehirnverletzung

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal ...

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Universidad San Sebastian

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Serie: A Mouse Model of Single and Repetitive Mild Traumatic Brain Injury

Inducing Post-Traumatic Epilepsy in a Mouse Model of Repetitive Diffuse Traumatic Brain Injury

Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of acquired epilepsy. TBI can result in a focal or diffuse brain injury. Focal injury is a result of direct mechanical forces, sometimes penetrating through the cranium, creating a direct lesion in the brain tissue. These are visible during brain imaging as areas with contusion, laceration, and hemorrhage. Focal lesions induce neuronal death and glial scar formation and are present in 20%&minus;25% of all people who incur a TBI. However, in the majority of TBI cases, injury is caused by acceleration-deceleration forces and subsequent tissue shearing, resulting in nonfocal, diffuse damage. A subpopulation of TBI patients continues to develop post-traumatic epilepsy (PTE) after a latency period of months or years. Currently, it is impossible to predict which patients will develop PTE, and seizures in PTE patients are challenging to control, necessitating further research. Until recently, the field was limited to only two animal/rodent models with validated spontaneous post-traumatic seizures, both presenting with large focal lesions with massive tissue loss in the cortex and sometimes subcortical structures. In contrast to these approaches, it was determined that diffuse TBI induced using a modified weight drop model is sufficient to initiate development of spontaneous convulsive and non-convulsive seizures, even in the absence of focal lesions or tissue loss. Similar to human patients with acquired post-traumatic epilepsy, this model presents with a latency period after injury before seizure onset. In this protocol, the community will be provided with a new model of post-traumatic epilepsy, detailing how to induce diffuse non-lesional TBI followed by continuous long-term video-electroencephalographic animal monitoring over the course of several months. This protocol will detail animal handling, the weight drop procedure, the electrode placement for two acquisition systems, and the frequent challenges encountered during each of the steps of surgery, postoperative monitoring, and data acquisition.

This systematic protocol describes a new animal model of post-traumatic epilepsy after repetitive mild traumatic brain injury. The first part details steps for traumatic brain injury induction using a modified weight drop model. The second part provides instructions on the surgical approach for single- and multi-channel electroencephalographic data acquisition systems.

Induzieren posttraumatische Epilepsie in einem Mausmodell von sich wiederholenden diffusen traumatischen Hirnverletzungen

Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of acquired epilepsy. TBI can result in a focal or diffuse brain injury. Focal injury is a result of ...

Forschung

Verhalten

A Novel Model of Mild Traumatic Brain Injury for Juvenile Rats

Despite growing evidence that childhood represents a major risk period for mild traumatic brain injury (mTBI) from sports-related concussions, motor vehicle accidents, and falls, a reliable animal model of mTBI had previously not been developed for this important aspect of development. The modified weight-drop technique employs a glancing impact to the head of a freely moving rodent transmitting acceleration, deceleration, and rotational forces upon the brain. When applied to juvenile rats, this modified weight-drop technique induced clinically relevant behavioural outcomes that were representative of post-concussion symptomology. The technique is a rapidly applied procedure with an extremely low mortality rate, rendering it ideal for high-throughput studies of therapeutics. In addition, because the procedure involves a mild injury to a closed head, it can easily be used for studies of repetitive brain injury. Owing to the simplistic nature of this technique, and the clinically relevant biomechanics of the injury pathophysiology, the modified weight-drop technique provides researchers with a reliable model of mTBI that can be used in a wide variety of behavioural, molecular, and genetic studies.

The modified weight-drop technique is an easy, cost-effective procedure used for the induction of mild traumatic brain injury in juvenile rats. This novel technique produces clinically relevant symptomology that will advance the study of mild traumatic brain injury (mTBI) and concussion.

Roman Modell Mild traumatische Hirnverletzung für jungen Ratten

Despite growing evidence that childhood represents a major risk period for mild traumatic brain injury (mTBI) from sports-related concussions, motor ...

Medizin

A Repetitive Concussive Head Injury Model in Mice

Despite the concussion/ mild traumatic brain injury (mTBI) being the most frequent occurrence of traumatic brain injury, there is still a lack of knowledge on the injury and its effects. To develop a better understanding of concussions, animals are often used because they provide a controlled, rigorous, and efficient model. Studies have adapted traditional animal models to perform mTBI to stimulate mild injury severity by changing the injury parameters. These models have been used because they can produce morphologically similar brain injuries to the clinical condition and provide a spectrum of injury severities. However, they are limited in their ability to present the identical features of injuries in patients. Using a traditional impact system, a repetitive concussive injury (rCHI) model can induce mild to moderate human-like concussion. The injury degree can be determined by measuring the period of loss of consciousness (LOC) with a sign of a transient termination of breathing. The rCHI model is beneficial to use for its accuracy and simplicity in determining mTBI effects and potential treatments.

Concussion presents the most common type of traumatic brain injury. Therefore, a repetitive concussive animal model, which replicates the important features of an injury in patients, may provide a means to study concussion in a rigorous, controlled, and efficient manner.

Ein Repetitive erschütternder Head Injury-Modell in Mäusen

Despite the concussion/ mild traumatic brain injury (mTBI) being the most frequent occurrence of traumatic brain injury, there is still a lack of ...

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

The Centers for Disease Control and Injury Prevention estimate that almost 2 million people sustain a traumatic brain injury (TBI) every year in the United States. In fact, TBI is a contributing factor to over a third of all injury-related mortality. Nonetheless, the cellular and molecular mechanisms underlying the pathophysiology of TBI are poorly understood. Thus, preclinical models of TBI capable of replicating the injury mechanisms pertinent to TBI in human patients are a critical research need. The controlled cortical impact (CCI) model of TBI utilizes a mechanical device to directly impact the exposed cortex. While no model can full recapitulate the disparate injury patterns and heterogeneous nature of TBI in human patients, CCI is capable of inducing a wide range of clinically applicable TBI. Furthermore, CCI is easily standardized allowing investigators to compare results across experiments as well as across investigative groups. The following protocol is a detailed description of applying a severe CCI with a commercially available impacting device in a murine model of TBI.

Here we describe a protocol for the induction of murine traumatic brain injury via an open-head controlled cortical impact.

Murine Modell der kontrollierten kortikalen Auswirkungen für die Induktion von traumatischen Hirnverletzungen

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

Neurowissenschaften

Electromagnetic Controlled Closed-Head Model of Mild Traumatic Brain Injury in Mice

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and understanding the mechanisms of how a TBI alters brain function. The availability of multiple animal models of TBI is necessary to model the different aspects and severities of TBI seen in people. This manuscript describes the use of a midline closed head injury (CHI) to develop a mouse model of mild TBI. The model is considered mild because it does not produce structural brain lesions based on neuroimaging or gross neuronal loss. However, a single impact creates enough pathology that cognitive impairment is measurable at least 1 month after injury. A step-by-step protocol to induce a CHI in mice using a stereotaxically guided electromagnetic impactor is defined in the paper. The benefits of the mild midline CHI model include the reproducibility of the injury-induced changes with low mortality. The model has been temporally characterized up to 1 year after the injury for neuroimaging, neurochemical, neuropathological, and behavioral changes. The model is complementary to open skull models of controlled cortical impact using the same impactor device. Thus, labs can model both mild diffuse TBI and focal moderate-to-severe TBI with the same impactor.

The protocol describes mild traumatic brain injury in a mouse model. In particular, a step-by-step protocol to induce a mild midline closed head injury and the characterization of the animal model is fully explained.

Elektromagnetisch gesteuertes Closed-Head-Modell für leichtes Schädel-Hirn-Trauma bei Mäusen

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and ...

Validierung der Verletzungsreaktion und Verhaltensbewertungen in einem mTBI-Rattenmodell

Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful insights, developing a stable and reproducible animal model is essential. In this study, we report a detailed description of a closed-head mTBI model and a representative validation method using Sprague-Dawley rats to verify the modeling effect. The model involves dropping a 550 g mass weight from a height of 100 cm directly onto the head of a rat on a destructible surface, followed by a 180-degree turn. To assess the injury, rats underwent a series of neurobehavioral assessments 10 min post-injury, including time of loss of consciousness, first seeking-behavior time, escape ability, and beam balance ability test. During the acute and subacute stages following the injury, behavioral tests were conducted to assess motor coordination ability (Beam task), anxiety (Open Field test), and learning and memory abilities (Morris Water Maze test). The closed-head mTBI model produced a consistent injury response with minimal mortality and replicated real-life situations. The validation method effectively verified the model development and ensured the stability and consistency of the model.

Autor im Rampenlicht: Förderung der Forschung zu traumatischen Hirnverletzungen - Ein geschlossenes Modell für genaue Replikation und schnelle Bewertung 

Here, we present a closed-head mild traumatic brain injury (mTBI) rat model and its validation exhibiting remarkable similarity to human mTBI concerning behavioral manifestations during the acute and subacute stages.

Rattenmodell für leichte traumatische Verletzungen mit geschlossenem Kopf und seine Validierung

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful ...

rmTBI-Induktion bei Mäusen über eine geschlossene Kopfverletzungsmethode

Modified Mouse Model of Repetitive Mild Traumatic Brain Injury Incorporating Thinned-Skull Window and Fluid Percussion

Mild traumatic brain injury is a clinically highly heterogeneous neurological disorder. Highly reproducible traumatic brain injury (TBI) animal models with well-defined pathologies are urgently needed for studying the mechanisms of neuropathology after mild TBI and testing therapeutics. Replicating the entire sequelae of TBI in animal models has proven to be a challenge. Therefore, the availability of multiple animal models of TBI is necessary to account for the diverse aspects and severities seen in TBI patients. CHI is one of the most common methods for fabricating rodent models of rmTBI. However, this method is susceptible to many factors, including the impact method used, the thickness and shape of the skull bone, animal apnea, and the type of head support and immobilization utilized. The aim of this protocol is to demonstrate a combination of the thinned-skull window and fluid percussion injury (FPI) methods to produce a precise mouse model of CHI-associated rmTBI. The primary objective of this protocol is to minimize factors that could impact the accuracy and consistency of CHI and FPI modeling, including skull bone thickness, shape, and head support. By utilizing a thinned-skull window method, potential inflammation due to craniotomy and FPI is minimized, resulting in an improved mouse model that replicates the clinical features observed in patients with mild TBI. Results from behavior and histological analysis using hematoxylin and eosin (HE) staining suggest that rmTBI can lead to a cumulative injury that produces changes in both behavior and gross morphology of the brain. Overall, the modified CHI-associated rmTBI presents a useful tool for researchers to explore the underlying mechanisms that contribute to focal and diffuse pathophysiological changes in rmTBI.

Autor im Rampenlicht: Optimierung von Nagetiermodellen zur Untersuchung der Mechanismen und der Rehabilitation bei wiederholten leichten traumatischen Hirnverletzungen

This protocol presents a modified mouse model of repetitive mild traumatic brain injury (rmTBI) induced via a closed-head injury (CHI) method. The approach features a thinned-skull window and fluid percussion to reduce the inflammation commonly caused by meninges exposure, along with improved reproducibility and accuracy in modeling rmTBI in rodents.

Modifiziertes Mausmodell für repetitives leichtes Schädel-Hirn-Trauma mit verdünntem Schädelfenster und flüssiger Perkussion

Mild traumatic brain injury is a clinically highly heterogeneous neurological disorder. Highly reproducible traumatic brain injury (TBI) animal models ...

Ein Mausmodell der einzelnen und repetitiven milden traumatischen Gehirnverletzung

Zusammenfassung

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Kapitel in diesem Video

Induzieren posttraumatische Epilepsie in einem Mausmodell von sich wiederholenden diffusen traumatischen Hirnverletzungen

Roman Modell Mild traumatische Hirnverletzung für jungen Ratten

Ein Repetitive erschütternder Head Injury-Modell in Mäusen

Murine Modell der kontrollierten kortikalen Auswirkungen für die Induktion von traumatischen Hirnverletzungen

Elektromagnetisch gesteuertes Closed-Head-Modell für leichtes Schädel-Hirn-Trauma bei Mäusen

Rattenmodell für leichte traumatische Verletzungen mit geschlossenem Kopf und seine Validierung

Rattenmodell für leichte traumatische Verletzungen mit geschlossenem Kopf und seine Validierung

Rattenmodell für leichte traumatische Verletzungen mit geschlossenem Kopf und seine Validierung

Modifiziertes Mausmodell für repetitives leichtes Schädel-Hirn-Trauma mit verdünntem Schädelfenster und flüssiger Perkussion

Modifiziertes Mausmodell für repetitives leichtes Schädel-Hirn-Trauma mit verdünntem Schädelfenster und flüssiger Perkussion