ISSN 1683-6200

Главная» Моделирование черепно-мозговых травм у лабораторных животных в нейрофармакологии

Моделирование черепно-мозговых травм у лабораторных животных в нейрофармакологии

Modelling of craniocerebral injury in laboratory animals in neuropharmacology



Ю.И. Сысоев
С.В. Оковитый
Yu.I. Sysoev
S.V. Okovitiy
[email protected]
[email protected]
аспирант кафедры фармакологии и клинической фармакологии ГОУ ВО «Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет МЗ РФ»
зав. кафедрой фармакологии и клинической фармакологии ГОУ ВО «Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет МЗ РФ», доктор медицинских наук, профессор
post-graduate student, the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, St. Petersburg State Chemical Pharmaceutical Academy
head of the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, St. Petersburg State Chemical Pharmaceutical Academy, Doctor of Medicine, professor
г. Санкт-Петербург
г. Санкт-Петербург
St. Petersburg
St. Petersburg

Ключевые слова:

  • биологическое моделирование
  • контролируемый кортикальный ушиб
  • лабораторные животные
  • нейрофармакология
  • черепно-мозговая травма

Keywords:

  • biological modelling
  • controlled cortical cerebral contusion
  • laboratory animals
  • neuropharmacology
  • craniocerebral injury

В статье представлена характеристика современных методов доклинического исследования нейропротекторной и нейрореабилитационной активности фармакологических средств, направленных на снижение выраженности последствий черепно-мозговых травм. Проанализированы методы создания дозированной черепно-мозговой травмы у лабораторных животных и оценки возникающего при этом неврологического дефицита. Показано, что для скрининговых фармакологических исследований оптимальным может быть метод контролируемого кортикального ушиба, а для оценки неврологического дефицита – динамика результатов теста «Стимулирование конечностей» на 1, 3 и 7 сутки после травмы. Детализация нейрореабилитационных свойств исследуемых фармакологических средств должна проводиться на 7 сутки с использованием дополнительно тестов «Цилиндр» и «Сужающаяся дорожка». Показатели тестов спонтанного поведения животных имеют информативность в ранние дни после травмы (3-и сутки, тест «Открытое поле»), а к 7 дню после травмы не несут значимой информации («Приподнятый крестообразный лабиринт»).

We give a characteristic of modern methods of preclinical studies of neuroprotective and neurorestorative activity of pharmacological agents aimed to reduce the consequences of craniocerebral injury. The methods of modelling a dosed craniocerebral injury in laboratory animals and approaches to the assessment of the resulting neurological deficit are analyzed. We demonstrate that the method of controlled cortical cerebral contusion can be optimal for pharmacological screening, and the dynamics of Limb Stimulation test results on the 1st, 3rd and 7th day after the trauma can be relied on to assess the neurological deficit. The detailed elaboration of neurorestorative properties of the compounds studied should be carried out on the 7th day after the injury by applying additional Cylinder and Beam Walking tests. The characteristics of spontaneous behavior tests in rats are informative in the early days after the injury (3rd day, Open Field test), and by the 7th day after the injury they do not contain any significant information (Elevated plus maze test).

Обзор статьи

Черепно-мозговая травма (далее – ЧМТ) является актуальной медико-социальной и экономической проблемой для всех развитых стран, затрагивающей более 10 млн человек ежегодно. Также она связана с высокими показателями летальности, стойкой нетрудоспособностью, инвалидизацией наиболее социально активной части общества. В Российской Федерации летальность в результате ЧМТ занимает второе место среди всех причин и составляет при тяжелой степени тяжести 60% и более, а среди причин развития инвалидизации ЧМТ занимает первое место. Огромны и экономические потери в связи с временной или стойкой утратой трудоспособности у пострадавших с ЧМТ. Например, в США ежегодные расходы, которые включают в себя потерю потенциального дохода пациента и родственников, стоимость неотложной помощи, а также такие медицинские расходы, как постоянный амбулаторный уход и реабилитация и другие, оценивают в среднем в 4 млрд долларов [1].
В нейрофармакологии разработка нейропротекторных и нейрореабилитационных средств, потенциально способных улучшить динамику состояния человека и сократить степень неврологического дефицита в отдаленные сроки после ЧМТ, является одним из активно развиваемых направлений. В связи с этим возникает настоятельная потребность стандартизировать применяемые в доклинических исследованиях как различные способы получения дозированной ЧМТ у лабораторных животных, так и стандартизировать систему оценки и интерпретации регистрируемых у животных признаков неврологического дефицита и его динамики.
Несмотря на то, что крупные животные более близки к людям по размерам и физиологическим параметрам, в доклинических исследованиях гораздо чаще используются мелкие грызуны из-за их низкой стоимости, малого размера и стандартизованной оценки функционального исхода. В то время как ранние модели ЧМТ были сфокусированы на биомеханических аспектах повреждения головного мозга [12], более поздние методики уже были нацелены на изучение сложных молекулярных процессов, вызываемых повреждением [9; 15].
Среди всех современных моделей ЧМТ три являются наиболее часто используемыми в исследованиях: модели с использованием падающего груза (англ. – weight-drop impact injury), модель жидкостно-перкуссионного повреждения (англ. – fluid percussion injury, FPI) и модель контролируемого кортикального ушиба (англ. – controlled cortical impact injury, CCI).

Список использованной литературы

1. Амчеславский В.Г. Применение цитиколина (цераксон) для лечения последствий травмы мозга // ТерапияTherapy. 2016. № 2. С. 76–80.
2. Силачев Д.Н. Изучение новых нейропротекторов на модели фокальной ишемии головного мозга: дис. … канд. биол. наук. М.: Моск. гос. университет им. М.В. Ломоносова, 2009.
3. Albert-Weißenberger C., Várrallyay C., Raslan F., Kleinschnitz C., Sirén A.L. An experimental protocol for mimicking pathomechanisms of traumatic brain injury in mice // Exp. Transl. Stroke. Med. 2012. № 4. Р. 48–54.
4. Chen Y., Constantini S., Trembovler V., Weinstock M., Shohami E. An experimental model of closed head injury in mice: pathophysiology, histopathology, and cognitive deficits // J. Neurotrauma. 1996. № 8. Р. 557–568.
5. Dixon C.E., Lighthall J.W., Anderson T.E. Physiologic, histopathologic and cineradiographic characterization of a new fluid-percussion model of experimental brain injury in the rat // J. Neurotrauma. 1988. № 5. Р. 91–104.
6. Feeney D.M., Boyeson M.G., Linn R.T., Murray H.M., Dail W.G. Responses to cortical injury // Methodology and local effects of contusions in the rat. Brain Res. 1981. Р. 67–77.
7. Isaev N.K., Silachev D.N., Skulachev V.P., Zorov D.B., Novikova S.V., Stelmashook E.V., Barskov I.V., Khaspekov L.G. Mitochondria-targeted plastoquinone antioxidant SkQR1 decreases trauma-induced neurological deficit in rat // Biochemistry (Moscow). 2012. V. 77. P. 996–999.
8. Kilbourne M., Kuehn R., Tosun C., Caridi J., Keledjian K., Bochicchio G. Novel Model of Frontal Impact Closed Head Injury in the Rat // J. Neurotrauma. 2009. V. 26. P. 2233–2243.
9. Madathil S.K., Deng-Bryant Y., Wilfred B.S., Leung L.Y., Gilsdorf J.S., Shear D.A. Alterations in brain-derived neurotrophic factor and insulin-like growth factor-1 protein levels after penetrating ballistic-like brain injury in rats // J. Trauma Acute Care Surg. 2017. V. 83. S. 16–24.
10. Marmarou A., Foda M.A., van den Brink W., Campbell J., Kita H., Demetriadou K. A new model of diffuse brain injury in rats. Part I: Pathophysiology and biomechanics // J. Neurosurg. 1994. V. 80. P. 291–300.
11. Montoya C.P., Campbell-Hope L.J., Pemberton K.D., Dunnett S.B. The “staircase test”: a measure of independent forelimb reaching and grasping abilities in rats // J. Neurosci. Methods. 1991. V. 36. P. 219–228.
12. Ommaya A.K., Gennarelli T.A. Cerebral concussion and traumatic unconsciousness. Correlation of experimental and clinical observations of blunt head injuries // Brain. 1974. V. 97. P. 633–654.
13. Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 7th edition // Academic press. 2013. P. 12.
14. Povlishock J.T., Kontos H.A. Continuing axonal and vascular change following experimental brain trauma // Cent. Nerv. Syst. Trauma. 1985. № 2. Р. 285–298.
15. Rail J.M., Matzilevich D.A., Dash P.K. Comparative analysis of mRNA levels in the frontal cortex and the hippocampus in the basal state and in response to experimental brain injury // Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2003. V. 29. P. 118–131.
16. Schmidt R.H., Grady M.S. Regional patterns of blood-brain barrier breakdown following central and lateral fluid percussion injury in rodents // J. Neurotrauma. 1993. V. 10. P. 415–430.
17. Schmidt R.H., Scholten K.J., Maughan P.H. Cognitive impairment and synaptosomal choline uptake in rats following impact acceleration injury // J. Neurotrauma. 2000. P. 1129–1139.
18. Schurman L.D., Smith T.L., Morales A.J., Lee N.N., Reeves T.M., Phillips L.L. Investigation of left and right lateral fluid percussion injury in C57BL6/J mice: In vivo functional consequences // Neurosci. Lett. 2017. V. 653. P. 31–38.
19. Shohami E., Shapira Y., Cotev S. Experimental closed head injury in rats: prostaglandin production in a noninjured zone // Neurosurgery. 1988. P. 859–863.
20. Yakovlev A.G., Knoblach S.M., Fan L. Activation of CPP32-like caspases contributes to neuronal apoptosis and neurological dysfunction after traumatic brain injury // J. Neurosci. 1997. V. 17. P. 7415–7424.
application/pdf iconСтатья

ГИЭФПТ, РИО

РФ, Ленинградская область, г. Гатчина, ул. Рощинская, д. 5 к.2