محاكاة رحلة فضائية إلى كوكب المريخ باستخدام تفريغ اللكتات وتحمل في الفئران الوزن الجزئي

Summary

باستخدام نموذج مبتكر التماثلية القائمة على أرض الواقع، ونحن قادرة على محاكاة مهمة الفضاء بما في ذلك القيام برحلة إلى (0 ز) والبقاء على سطح المريخ (0.38 غ) في الفئران. يسمح هذا النموذج لإجراء تقييم طولية للتغيرات الفسيولوجية التي تحدث أثناء مرحلتي هيبو الجاذبية للبعثة.

Abstract

نماذج القوارض أرضية تستخدم على نطاق واسع لفهم الآثار الفسيولوجية للفضاء الطيران على نظام الفسيولوجية، وقد استخدمت بصورة روتينية منذ عام 1979 وتطوير هند أطرافهم التفريغ (لو). ومع ذلك، تتضمن الخطوات التالية في استكشاف الفضاء الآن للسفر إلى المريخ حيث تكون الجاذبية 38% الجاذبية الأرضية. حيث شهدت أي إنسان هذا المستوى من الجاذبية الجزئي، نموذج مستدام على الأرض اللازمة للتحقيق في الجسم، وضعف الفعل بالوقت الذي يقضيه في الجاذبية الصغرية، وكيف سيكون رد فعل لهذا التحميل الجزئي. هنا، كنا نموذجنا (PWB) تحمل الوزن الجزئي مبتكرة تحاكي بعثة قصيرة، والبقاء على سطح المريخ لتقييم العاهات الفسيولوجية في العضلات أطرافهم هند المستحث بمستويين مختلفين من انخفاض الجاذبية تطبق بطريقة متسلسلة. هذا يمكن أن توفر نموذجا آمنة، وأرضية لدراسة التكيفات العضلية الهيكلية إلى تغيير الجاذبية ووضع تدابير مضادة فعالة للحفاظ على صحة رواد والدالة.

Introduction

أهداف خارج كوكب الأرض، بما في ذلك القمر والمريخ، تمثل مستقبل استكشاف الفضاء البشرية، ولكن كلا من الجاذبية أضعف بشكل كبير من الأرض. وفي حين آثار انعدام الوزن على العضلي درست على نطاق واسع في رواد الفضاء^1،2،3،،من⁴⁵ والقوارض^{6، 7 , 8 , 9}، هذه الأخيرة بفضل اللكتات راسخة التفريغ (لو) النموذجي¹⁰، القليل جداً يعرف عن آثار الجاذبية الجزئي. خطورة المريخ هو 38 في المائة الأرض وهذا الكوكب أصبح تركيز طويل الأجل استكشاف¹¹؛ ومن ثم فمن الأهمية بمكان لفهم التعديلات العضلات التي قد تحدث في هذا الإعداد. للقيام بذلك، قمنا بتطوير نظام وزن جزئي واضعة (PWB) في الفئران¹²، استناداً إلى العمل السابق الذي قامت في الفئران^6،13، والتي تم التحقق من صحتها باستخدام نتائج كل من العضلات والعظام. ومع ذلك، سيسبق استكشاف المريخ فترة طويلة من الجاذبية الصغرى، التي لم تعالج في نموذج هو موضح سابقا لدينا¹². ولذلك في هذه الدراسة، غيرت نموذجنا لمحاكاة رحلة إلى المريخ، وتتألف المرحلة الأولى من مجموع اللكتات وتفريغ وتليها مباشرة مرحلة ثانية من تأثير الوزن الجزئي في 40% تحميل العادي.

خلافا لمعظم النماذج لو، اخترنا استخدام تسخير الحوض (تستند الموضحة شودري et al.⁹) بدلاً من تعليق ذيل لتحسين الراحة للحيوانات وتكون قادرة على الانتقال بسلاسة ودون عناء من لو إلى PWB في دقائق معدودة. بالتزامن، استخدمنا الأقفاص وأجهزة تعليق أننا وضعت سابقا وعلى نطاق واسع ووصف¹². بالإضافة إلى توفير بيانات موثوقة/متسقة، أثبتنا سابقا أيضا أن النقطة مرفق ثابت لنظام التعليق في المركز قضيب لم تمنع الحيوانات من نقل، والاستمالة، والتغذية أو الشرب. في هذا المقال، ونحن سوف تصف كيفية تفريغ هند أطرافه الحيوانات (كلياً وجزئياً)، والتحقق من مستويات الخطورة المحققة، كذلك كيفية تقييم التعديلات العضلات الناتجة عن استخدام قبضة وظيفيا الرطب وقوة العضلات. ستكون مفيدة للغاية للباحثين تسعى إلى التحقيق في آثار الجاذبية الجزئي (مصطنعة أو خارج الأرض) على نظام العضلات والعظام خطر فعلا، مما يسمح لهم بالتحقيق في كيفية تكيف الكائنات الحية لهذا النموذج الجزئية إعادة شحن، ووضع التدابير المضادة التي يمكن تطويرها للمحافظة على الصحة أثناء وبعد رحلات الفضاء البشرية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

بموافقة جميع الأساليب الموصوفة هنا "رعاية الحيوان المؤسسية" واستخدام اللجنة (IACUC) من بيت إسرائيل ديكونيس الطبي تحت رقم البروتوكول 067-2016.

ملاحظة: يتم استخدام الذكور ويستار الفئران الذين تتراوح أعمارهم بين 14 أسبوعا في خط الأساس (يوم 0). يتم إيواء الفئران منفردة في أقفاص مخصصة ح 24 خط الأساس السابقة للسماح للتأقلم.

1-اللكتات وتفريغ

ملاحظة: يمكن وضع تسخير الحوض على الحيوانات أما تخديره أو مستيقظا. هنا، يرد وصف للبروتوكول عن تخديره من الحيوانات. ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة (معدات الوقاية الشخصية) للتعامل مع الحيوانات.

1. وضع الفئران في مربع تخدير مع isoflurane 3.5 ٪ وتدفق الأوكسجين 2 لتر في الدقيقة.
   ملاحظة: أنيسثيتيزيشن الصحيح ويتأكد عند رشة مخلب خلفي ثابت لا يثير رد فعل.
2. حالما يتم تخديره الحيوان تماما، مكان الفئران على مقاعد البدلاء مع غاز مخدر قادمة من نوسيكوني مع إيسوفلوراني 2% وتدفق الأوكسجين 1.5 لتر في الدقيقة.
3. وضع الفئران في موقف معرضة ووضع تسخير الحوض في حركة rostro والذيلية.
4. برفق لا ينحني تسخير الحوض لتوفير دافئ تناسب مع الحرص على الضغط هيندليمبس لمنع سحجات والانزعاج.
5. إرفاق سلسلة الفولاذ المقاوم للصدأ مع المشبك قطب إلى الجزء العلوي من تسخير الحوض، حيث تم إرفاق هوك في قاعدة الذيل.
6. إزالة الفئران من التخدير ووضع الحيوان في قفص مخصص في سلسلة تمتد إلى الحد الأقصى.
7. بمجرد الفئران مستيقظا تماما والمتنقلة، تقصير السلسلة باستخدام المشبك قطب أعلى حتى أطرافه هند لم يعد يمكن الوصول إلى الكلمة.
8. مراقبة الحيوانات لبضع دقائق لتقييم الراحة والتأكد من أن في كل الأوقات، وكل أطرافه هند تظل تفرغ تماما.

2. تأثير الوزن الجزئي

ملاحظة: يمكن أن تتحقق هذه الخطوة في الحيوانات مستيقظا وتخديره.

1. تحويل الجهاز تعليق لو في تعليق PWB بإضافة جزء على شكل مثلث يتألف من سلاسل الفولاذ المقاوم للصدأ والكروم الخلفي.
2. تخدير الحيوان اتباع نفس الإجراءات المفصلة لو (خطوات 1.1 و 1.2).
3. وضع سترة حبل من الحجم المناسب على الأمامية الفئران (م للفئران من 400 غرام أو أقل، L للفئران وزنها أعلاه 400 غرام) وإغلاقه في استخدام الموسع حمالة الظهر.
4. إرفاق قفل واحد جزء على شكل مثلث لربط الموجود على الموسع حمالة الظهر والمشبك المعاكس على هوك يقع على تسخير الحوض عند قاعدة الذيل.
5. السماح للحيوان للتعافي من التخدير في القفص. بمجرد مستيقظا، تحقق من أن التعليق متساوية في الأمامية وهيندليمبس بتقصير السلسلة وتعديل موقع المشبك قطب السفلي إذا لزم الأمر.
   ملاحظة: هذه الخطوة يمكن أيضا أن تتحقق باستخدام لوحة قوة للتأكد من تحميل متساوية في جميع أطرافه.
6. ضع الفئران على رأس جدول لتسجيل وزن الجسم "تحميل"، أي وزن الحيوان والجهاز برمته، دون تقصير السلسلة.
7. تقصير السلسلة حتى يعرض الحجم 40 في المائة من وزن الجسم "تحميل" وسجل تحقيق مستوى الجاذبية (معبراً عنها كالنسبة بين الوزن تفريغ وتحميل الوزن).
8. مراقبة الحيوانات للتأكد من أن يفرغ وزن مستقرة وأن الفئران يتم تحميلها على قدم المساواة في جميع أطرافه.
9. إزالة الجهاز برمته من نطاق استخدام القضيب والفئران مرة أخرى في قفصة.

3-تقييم اللكتات قبضة القوة

1. عقد الفئران مع ضبط النفس تقليدية عن طريق وضع يد واحدة تحت الأمامية. اضغط برفق الذيل باليد الثانية.
2. التعامل مع آثار أقدام خلفية شريط قبضة وتأكد من أن كلا الكفوف يستريح تماما على الشريط.
   ملاحظة: إذا لا تماما قبضة الشريط الفئران أو لا يتم عرض أية أدلة من التبرعات التي تجتاح، قليلاً الإفراج بضبط النفس. إذا لم ينجح هذا، تعود الفئران إلى قفصة وإعادة المحاولة بعد بضع دقائق.
3. اجذب الفئران مستقيم الظهر حتى أنها إصدارات قبضتها. سجل القوة القصوى المعروضة على محول.
4. انتظر حوالي 30 ثانية بين القياسات وتكرار الاختبار 3 مرات.
5. حساب متوسط القياسات الثلاثة للتهديف، لحساب للتعب.

4-تسجيل للعضلات الرطب الجماهيري

1. وضع الفئران في دائرة القتل رحيم₂ CO. وبعد انتظار الوقت المناسب وفقا للمبادئ التوجيهية إياكوك ووبرايتون، تأكيد القتل الرحيم بملاحظة بصرية لنقص في التنفس.
2. وضع الفئران على طاولة التشريح في موقف معرضة وإزالة الفراء والجلد بواسطة إينسيسينج قرب الكاحل باستخدام مقص تشريح الصغيرة. استخدام اليدين لسحب طبقة الجلد قبالة.
3. باستخدام مقص تشريح الصغيرة، بلطف كسر اللفافة العضلية وعزل وتر عقبى.
   ملاحظة: هو وتر عقبى نقطة المرفق سولاس وعضلات الساق.
4. أثناء الضغط وتر عقبى مع زوج صغيرة من ملاقط، استخدام مقص تشريح لعزل عضلات الساق وسولاس من الفخذية ذات الرأسين، الموجود أعلاه.
5. مرة واحدة معزولة، قطع نقطة مرفق في عضلات الساق وسولاس في منطقة المابضيه.
6. بلطف سحب سولاس بعيداً عن الساق وفصل لهم بقطع وتر عقبى.
7. وضع الفئران في موقف ضعيف. بعناية إزالة اللفافة وقشر الظنبوبي الأمامي من الكاحل في حركة تصاعدية.
8. قطع الظنبوبي الأمامي عند نقطة مرفق متفوقة.
9. تسجيل كتلة العضلات قصت كل استخدام مقياس دقة تاريد وقارب وزنها الرطب الدقيق.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

الاستفادة من أقفاص جديدة أن نحن مصممة مسبقاً، ووصف بالتفصيل¹²، استخدمنا جهاز يستند إلى سلسلة تعليق فولاذ المقاوم للصدأ مناسبة لتفريغ اللكتات (لو، الشكل 1) وتحمل الوزن الجزئي (PWB, الشكل 2). ميزة حاسمة لدينا تصميم هو القدرة على ال?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

هذا النموذج يعرض التناظرية الأرضية الأولى وضعت للتحقيق في مستويات التفريغ الميكانيكي المتعاقبة ويهدف إلى محاكاة رحلة إلى والبقاء على سطح المريخ.

خطوات كثيرة لهذا البروتوكول أمرا حاسما لضمان نجاحها، وتحتاج إلى أن تدرس بعناية. أولاً، من الأهمية بمكان رصد رفاه الحيوانات وال...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
10G Insulated Solid Copper Wire	Grainger	4WYY8	100 ft solid building wire with THHN wire type and 10 AWG wire size, black
2 Custom design plexiglass walls	P&K Custom Acrylics Inc.	N/A	2 clear plexiglass custom wall 3/16" tick, width 12 3/16", height 18 13/16", 1 rounded slot 0.25 in of diameter located at the center top of the wall
3M Transpore Surgical Tape	Fisher Scientific	18-999-380	Transpore Surgical Tape
Accessory Grasping Bar Rat	Harvard Apparatus	76-0479	Accessory grasping bar rat, front or hind paws
Analytical Scale	Fisher Scientific	01-920-251	OHAUS Adventurer Analytic Balance
Animal Scale	ZIEIS by Amazon	N/A	70 lb capacity digital scale big top 11.5" x 9.3" dura platform z-seal 110V adapter 0.5 ounce accuracy
Back Bra Extenders	Luzen by Amazon	N/A	17 pcs 2 hook 3 rows assorted random color women spacing bra clip extender strap
Digital Force Gage	Wagner Instruments	DFE2-010	50 N Capacity Digital Grip Force Meter Chatillon DFE II
Gauze	Fisher Scientific	13-761-52	Non-sterile Cotton Gauze Sponges
Key rings and swivel claps	Paxcoo Direct by Amazon	N/A	PaxCoo 100 pcs metal swivel lanyard snap hook with key rings
Lobster Claps	Panda Jewelry International Limited by Amazon	N/A	Pandahall 100 pcs grade A stainless steel lobster claw clasps 13x8mm
Rat Tether Jacket - Large	Braintree Scientific	RJ L	Rodent Jacket
Rat Tether Jacket - Medium	Braintree Scientific	RJ M	Rodent Jacket
Silicone tubing	Versilon St Gobain Ceramics and Plastics	ABX00011	SPX-50 Silicone Tubing
Stainless Steel Chains	Super Lover by Amazon	N/A	4.5m 15FT stainless steel cable chain link in bulk 6x8mm