Primary Blast Exposure Increases Hippocampal Vulnerability to Subsequent Exposure: Reducing Long-Term Potentiation

doi:10.1089/neu.2015.4327

.2016年10月15日；33(20):1901-1912.

doi:10.1089/neu.2015.4327。 Epub 2016年3月17日。

初级冲击波暴露增加海马对后续暴露的脆弱性：减少长期强化

Gwen B Effgen公司¹, Tiffany Ong公司¹, 什鲁西·纳马尔瓦尔¹, 安德烈亚·奥尔图尼奥¹, 大卫·F·米尼², 卡梅隆·R·戴尔·巴斯^三, 巴克莱·莫里森第三¹

附属机构

¹1纽约哥伦比亚大学生物医学工程系。
²2宾夕法尼亚大学生物工程系，宾夕法尼亚州费城。
^三3北卡罗来纳州达勒姆杜克大学生物医学工程系。

采购管理信息： 26699926
PMCID公司：第6445278页
内政部： 10.1089/neu.2015.4327

初级冲击波暴露增加海马对后续暴露的脆弱性：减少长期强化

Gwen B Effgen公司等。神经创伤杂志. 2016.

.2016年10月15日；33(20):1901-1912.

doi:10.1089/neu.2015.4327。 Epub 2016年3月17日。

作者

Gwen B Effgen公司¹, Tiffany Ong公司¹, 什鲁西·纳马尔瓦尔¹, 安德烈亚·奥尔图尼奥¹, 大卫·F·米尼², 卡梅隆·R·戴尔·巴斯^三, 巴克莱·莫里森第三¹

附属机构

¹1纽约哥伦比亚大学生物医学工程系。
²2宾夕法尼亚大学生物工程系，宾夕法尼亚州费城。
^三3北卡罗来纳州达勒姆杜克大学生物医学工程系。

采购管理信息： 26699926
PMCID公司： PMC6445278型
内政部： 10.1089/neu.2015.4327

摘要

在“持久自由行动”和“伊拉克自由行动”中，美国士兵80%的受伤是由简易爆炸装置爆炸造成的。一些士兵在执勤时会经历多次爆炸，有人认为，重复爆炸的症状与多次非爆炸性脑震荡后的症状相似，如与运动相关的脑震荡。尽管人们对反复冲击波暴露的影响感兴趣，但尚不清楚最初的冲击波是否会使大脑更容易受到后续暴露的影响，从而导致协同损伤反应。为了研究多次初级爆炸对大脑的影响，将器官型海马片培养物暴露于不同强度的单一或重复（总共两次或三次）初级爆炸。在间隔24小时进行两次2级（92.7 kPa，1.4 msec，38.5 kPa·msec）冲击波后，长时程增强显著降低，但未改变基础诱发反应。当损伤间隔增加到72小时时，这种缺陷持续存在，但当损伤间隔延长到144小时时，这一缺陷不复存在。24小时间隔的反复冲击暴露显著增加了小胶质细胞的染色和活化，但没有显著增加细胞死亡或损伤轴突、树突或主要细胞层。缺乏明显的结构损伤和基底刺激神经元反应的改变表明，重复初级冲击波暴露造成的损伤可能特别影响长期增强。我们的研究表明，根据损伤严重程度和暴露间隔的不同，重复的原发性爆炸可加重损伤。

关键词：爆破；脑；胶质细胞；塑性。

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利益冲突声明

不存在相互竞争的财务利益。

数字

<b>图1</b> — **图1。**
具有24小时损伤间隔的重复初级冲击暴露的实验范式。将器官型海马片培养物暴露于0、1或2个原代冲击波24 间隔h。未在任何时间点接受初级爆破的样品接受虚假暴露。评估细胞死亡并开始电生理记录72 第二个曝光时间点之后的h。

<b>图2</b> — **图2。**
重复一次冲击波改变长期增强（LTP）。计算接受不同水平（1、2或4）的0（Sham）、1（Single）或2（Double）初级冲击波的样本在诱导LTP后诱发反应增强的百分比。与假手术组相比，单次和双次4级冲击组的LTP显著降低。单次和重复1级冲击波组的LTP没有显著降低。单次2级爆破的LTP没有显著降低，但两次2级爆炸的LTP显著降低24 间隔h(n个≥5; ± 平均值的标准误差*第页 < 0.05).

<b>图3</b> — **图3。**
重复2级一次冲击24小时后的刺激响应参数 h损伤间隔。没有重大变化**（A）**I50参数，**（B）**R_最大值参数，或**（C）**这个米一次或重复二级一次爆破后的参数(n个≥5；±平均值的标准误差；不显著；齿状回[DG]，菊角3[CA3]，菊角1[CA1]）。

<b>图4</b> — **图4。**
单一和重复原发性冲击伤后的细胞死亡。单次或重复一次冲击后细胞死亡没有显著增加（n≥9; ± 平均值的标准误差；不显著）。阳性对照组的所有ROI中细胞死亡显著增加（4级 + 谷氨酸*第页 < 0.05).

<b>图5：</b> — **图5：。**
暴露于单一和重复的2级初级冲击波后，对器官型海马片培养（OHSCs）中神经元、轴突和树突的组织学和免疫组织化学评估。**（A-C）**接受假手术的OHSCs的苏木精和伊红（H&E）染色（A，比例尺 = 1 mm）、一次二级爆破（B）或两次二级爆炸24 h间隔（C）显示完整的主要细胞体层。**（D-F）**接受假手术（D）、一次二级爆破（E）或两次二级爆炸的OHSCs的SMI-31染色24 h间隔（F）显示大多数轴突未受到初级冲击波的干扰。**（G-I）**接受假手术（G）、一次二级爆破（H）或两次二级爆炸的OHSCs的SMI-32染色24 h间隔（I）显示轴突损伤最小。**（J-L）**接受假手术（J）、单次2级冲击波（K）或两次2级脉冲波的OHSCs的微管相关蛋白2（MAP-2）染色24 h间隔（L）表明，大多数树突未受到一次冲击波的干扰。彩色图像在线提供www.liebertpub.com/neu

<b>图6</b> — **图6。**
暴露于单一和重复的2级原发性冲击波后，器官型海马薄片培养（OHSC）胶质细胞反应的免疫组织化学评估。**（A-C）**接受假手术的OHSCs的胶质纤维酸性蛋白（GFAP）染色（A，比例尺 = 1 mm）、一次二级爆破（B）或两次二级爆炸24 h间隔（C）没有显示星形胶质细胞增生增加。**（D-F）**接受假手术（D）、单次2级爆破（E）或两次2级爆炸的OHSC的IBA1染色24 间隔h（F）提示原发性冲击波后激活的小胶质细胞增多。**（G-I）**放大倍数较高时（比例尺 = 100 在D-F的指示区域中，在假伤（G）、单伤（H）和重复伤（I）后，在菊角1（CA1）区域观察到激活的小胶质细胞（箭头）。样品的半定量**（J）**提示小胶质细胞对单个原发性冲击波的反应几乎显著增加(第页 = 0.058），与假手术组相比，小胶质细胞对双重原发性冲击波照射的反应显著增加(n个 = 4; ± 平均值的标准误差*第页 < 0.05). 彩色图像可在线获取，网址为www.liebertpub.com/neu

<b>图7</b> — **图7。**
后续一次爆炸的易损性增强持续时间可能为72至144 h长。**（A）**暴露间隔从24延长 h、如图4所示，此处为72 h（A，中间）和144 h（A，右侧；n个≥5; ± 平均值标准误差[SEM]*第页 < 0.05，与假手术24相比 h和sham 144 h间隔）。72名患者的电位仍然显著降低 h“双级2”组，但不适用于144 h“双层2”组。**（B）**假手术组、单次手术组和重复手术组的细胞死亡图4和此处所示的h间期与扩展的损伤间期组进行了比较。平均而言，在所有感兴趣的地区，所有冲击伤和假伤组的细胞死亡率均低于5%(n个≥6; ± 平均值的标准误差；不重要）。

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1. Zoroya G.（2015）。伊拉克的关键创伤：脑外伤。今日美国。网址：http://usatoday30.usatody.com/news/nation/2005-03-03-brain-trauma-lede_。。。2016年2月15日访问
1. Elder G.A.和Cristian A.（2009年）。爆炸相关的轻度创伤性脑损伤：损伤机制和对临床护理的影响。西奈山医学杂志76、111–118-公共医学
1. Alvarez L.（2015）战争老兵的脑震荡往往被忽视。《纽约时报》。网址：www.nytimes.com/2008/08/26/us/26tbi.html_r=02016年2月15日访问
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[10] Faul M.、Xu L.、Wald M.M.、Coronado V.G.（2010年）。美国创伤性脑损伤：急诊科就诊、住院和死亡，2002-2006年。疾病控制和预防中心：佐治亚州亚特兰大

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