способ моделирования очагового повреждения головного мозга

Формула изобретения

Способ моделирования очагового повреждения головного мозга у крыс путем однократного ударного воздействия на интактную твердую мозговую оболочку через трепанационное окно в лобно-теменно-височной области, отличающийся тем, что локальное ударное воздействие на головной мозг, вызывающее стойкий неврологический дефицит, осуществляют с энергией удара не менее 0,06 Дж и не более 0,09 Дж.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к нейрохирургии, и может быть использовано для моделирования на крысах тяжелой черепно-мозговой травмы с грубым стойким неврологическим дефицитом для отработки методов восстановления функций головного мозга у человека, в том числе с использованием клеточной терапии.

Известны способы формирования очагового повреждения головного мозга у лабораторного животного (крысы). Наиболее часто применяемые способы это «жидкостно-перкуссионная травма мозга», «модель черепно-мозговой травмы в результате падения груза» - «модель ударного ускорения» (В.В Белошицкий, Современные принципы моделирования черепно-мозговой травмы в эксперименте. Нейронауки: теоретические и клинические аспекты. Том 1, № 1, 2005, Дон ДМУ). Однако все перечисленные способы имеют сходные недостатки в виде быстрого спонтанного восстановления функций головного мозга (в течение 2 недель), повреждения носят в большей степени диффузный, а не локальный характер, кроме того имеется техническая сложность в моделировании травмы.

Наиболее близким к заявляемому является способ «контролируемого коркового повреждения», который предполагает воздействие жестким ударником на интактную твердую мозговую оболочку (В.В.Белошицкий, Современные принципы моделирования черепно-мозговой травмы в эксперименте. Нейронауки: теоретические и клинические аспекты. Том 1, № 1, 2005, Дон ДМУ). Голова животного при этом, как правило, фиксирована. Ударник приводится в движение пневматическим устройством, позволяющим регулировать время, скорость и глубину воздействия на мозг. Способ технически сложен в исполнении. При нанесении очагового повреждения данным способом происходит также быстрое, в течение 10-14 дней, спонтанное восстановление функций головного мозга.

Задачей данного изобретения является разработка способа моделирования очагового повреждения головного мозга путем дозированного механического воздействия на лобно-теменно-височную область для формирования контузионного очага в двигательной зоне коры головного мозга животного, позволяющего вызвать стойкий неврологический дефицит.

Поставленная задача решается за счет того, что осуществляют однократное ударное воздействие на интактную твердую мозговую оболочку через трепанационное окно в лобно-теменно-височной области с энергией удара не менее 0,06 Дж и не более 0,09 Дж.

Решение поставленной задачи позволяет сформировать стойкий неврологический дефицит в виде грубых порезов конечностей без гибели лабораторного животного и исключить самопроизвольное восстановление функций в течение 4-6 недель, что дает возможность проследить воздействие и оценить эффективность терапии, в том числе клеточной, направленной на восстановление функций головного мозга при черепно-мозговой травме.

Технический результат достигается за счет того, что воздействуют на двигательные зоны коры головного мозга крысы, расположенные в большей степени конвекситально от лобной до затылочной долей продольно справа и слева от межполушарной щели, поэтому ударное воздействие в лобно-теменно-височной области вызывает двигательный дефицит. При энергии ударного воздействия на эту область в диапазоне 0,06-0,09 Дж происходит разрыв твердой мозговой оболочки и повреждение мозгового вещества на глубину до 1 мм в зоне коркового представительства двигательных функций конечностей. Возникающее в данных корковых представительствах тяжелое очаговое повреждение приводит к разрушению нейронов коры головного мозга, формированию грубого глиального рубца и к развитию стойкого и длительного неврологического дефицита.

Способ осуществляется следующим образом. Для моделирования черепно-мозговой травмы крыса под кетаминовым наркозом укладывается в положении на животе, и ее конечности фиксируются на столе. Выполняется подковообразный разрез в лобно-теменно-височной области слева или справа, что дает возможность более точно выйти на область нанесения травмы. Затем проводится скелетирование кости и резекционная трепанация черепа в лобно-теменно-височной области размером 0,8×0,8 см. Твердая мозговая оболочка не вскрывается. Повреждение наносится однократно металлическим ударником с насадкой диаметром 0,5 см и толщиной 0,3 см через интактную твердую мозговую оболочку в области трепанационного окна с энергией удара не менее 0,06 Дж и не более 0,09 Дж.

Диапазон энергии удара был выявлен в результате экспериментальных исследований на крысах. Экспериментально было установлено, что нанесение удара в лобно-теменно-височной области в данном диапазоне энергии ударного воздействия вызывает формирование тяжелого очагового повреждения головного мозга на глубине 1 мм, что приводит к развитию грубого и стойкого неврологического дефицита в виде грубого гемипареза на противоположной стороне от травмы, больше выраженного в нижней конечности, или в виде плегии. Сформировавшийся двигательный неврологический дефицит самопроизвольно не купируется в течение 4-6 недель.

Ударное воздействие с энергией более 0,09 Дж приводит к гибели животного либо при нанесении травмы, либо в течение 7-8 часов после нее. При энергии ударного воздействия менее 0,06 Дж выраженного двигательного неврологического дефицита практически не наблюдается. В некоторых случаях развивается легкий геми- или монопарез, который разрешается в течение 3-5 суток.

Черепно-мозговая травма моделировалась на группе из 30 крыс линии Вистар с массой тела 250-270 г.

Под кетаминовым наркозом в положении животного на животе с фиксированными конечностями выполнялся подковообразный разрез в лобно-теменно-височной области справа, скелетировалась кость и проводилась резекционная трепанация черепа в лобно-теменно-височной области справа. Для этого при помощи высокооборотистой фрезы наносилось фрезевое отверстие, которое в последующем расширялось при помощи детских кусачек Люэра до отверстия размером 0,8×0,8 см. Твердая мозговая оболочка не вскрывалась. Удар наносился при помощи механического пружинного ударника устройства для моделирования повреждений головного и спинного мозга (патент РФ № 2414005). Повреждения наносились с энергией ударного воздействия в диапазоне от 0,06 до 0,09 Дж. Необходимые усилия сжатия установленной пружины задавались при помощи внешнего динамометра.

Травма наносилась однократно. После нанесения травмы возникал разрыв ТМО, под ней имелось видимое тяжелое очаговое повреждение мозга с прогрессирующим его отеком и небольшим кровотечением. Мягкие ткани ушивались наглухо.

У всех экспериментальных животных сразу после нанесения травмы возникал неврологический дефицит в виде грубого гемипареза на противоположной стороне от травмы, больше выраженный в нижних конечностях.

Для объективизации клинических данных и динамики неврологических расстройств очаговый неврологический дефицит оценивался по шкале Чен (Chen Q., Long Y., Yuan X., et al. Protective effect of bone marrow stromal cell transplantation in injured rodent brain: synthesis of neurotrophic factors // J. Neurosci Res. 2005; 80: 611-618), по которой 13-18 баллов расценивается как выраженное повреждение, 7-12 баллов - как умеренное и 1-6 баллов - как легкое.

Все прооперированные животные проходили три стадии восстановления. Первая стадия (13-18 баллов) - грубая неврология в виде глубокого гемипареза на грани с плегией, которая длилась до 7 суток, вторая стадия (7-12 баллов) - частичный регресс грубой неврологической симптоматики в виде умеренного гемипареза наблюдался в период с 7-ых по 14 сутки и третья стадия (1-6 баллов) - неврологическая симптоматика в виде легкого гемипареза наблюдалась с 14-ых по 42 сутки. В целом неврологический дефицит купировался через 28-42 суток (4-6 недель).