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이 프로토콜에서는 쥐 척수 상해 (SCI)에 대 한 작업 기반 운동 디딜 방 아 훈련의 모델을 보여 줍니다. 포함 된 훈련 비 제어 그룹의 두 가지 유형 모두 네 발과 forelimb 전용 그룹입니다. 수 사관이이 프로토콜을 사용 하 여 공상 과학 쥐에 훈련 효과 평가할 수 있습니다.
척수 상해 (SCI) 성과 다양 한 자율 관련 장애를 포함 하는 적자를 지속 발생 합니다. 디딜 방 아에 운동 훈련 (LT) 많은 혜택과 일상 생활 개선 SCI 인구에서 재활 도구로 널리 사용 됩니다. 우리 둘 다 SCI 명료 이러한 개선 뒤에 강화 하 고 기존 임상 재활 프로토콜을 향상 하는 메커니즘 후 활동 기반 작업 관련 교육 (ABT) 설치류에서의이 방법을 이용 한다. 현재 우리의 목표는 오 줌에서 ABT 유도 향상을 기본 메커니즘을 결정 하, 타 박상의 심각한 수준에 적당 한 후 쥐 대 장, 그리고 SCI에 성적인 기능. 맞춤 조정 가능한 조끼에 각 개별 동물을 확보, 후 그들은 다재 다능 한 몸 무게 지원 메커니즘, 수정된 3 차선 디딜 방 아를 하향 조정 하 고 58 분, 10 주 동안 하루에 한 번 단계 훈련에서 지원 장악 된다. 이 설정을 모두 네 발 forelimb 전용 동물, 두 개의 서로 다른 비 훈련 그룹 함께 훈련 할 수 있습니다. 훈련 네 발 동물 몸 무게 지원 기술자 현재 forelimb 전용 훈련된 동물와 뒷 다리 접촉 되도록 꼬리 끝에 발생 하는 동안 필요에 따라 적절 한 뒷 다리 배치와 강화에 도움을 주 었는 디딜 방 아 고 아니 체중 베어링입니다. 동물의 한 훈련 비 SCI 그룹 마구에 배치 되 고 다른 컨트롤 과학 그룹 근처 교육실에서 홈의 장에 남아 있는 동안 디딜 방 아, 옆에 달려있다. 최대한 신체에 관하여 특히 가까이 따라서 그것 좀 더 효율적인 시간-우리의 전 임상 동물 모델으로 임상 표현을 모방 하도록 하는 것 외에도이 패러다임 한 번에 여러 과학 동물의 훈련에 대 한 허용 수동 지원 무게 지원입니다.
세계적으로 250000-500000 새로운 척수 상해 (SCI) 사이의 경우 발생 중 변성, 질병, 또는 가장 일반적으로 (최대 90%까지) 외상1. 충격적인 과학, 생리 이벤트의 일련 후 다양 한 신체 기능에 영향을 주는 신경학 상 적자에 그 결과 배치 합니다. 공상 과학에 나오는 만성 적자 인 개발과 효과적인 치료 modalities의 테스트는 결정적 이다. 최근까지 재활 전략 가장 일반적으로 이동성2,3의 복구에 집중 했다. 스키, 다음 환자 방광/방광, 창 자, 및 성적인 기능을 더 나은 관리1,,45필요로 높은 삶의 질 합병증 중 계급. 따라서, 타겟팅 방광, 창 자, 그리고 성적인 기능입니다 재활 관점1,,45에서 가장 중요.
운동과 운동 훈련 (LT)은 심장 혈관 기능, 방광/요도 기능, 이동성6,7,8 등 많은 혜택으로 SCI 환자 인구에 일반적으로 이용한 재활 치료 ,,910. 그것은 우리가 우리의 사전 임상 쥐 스키 모델에서 비슷한 양상을 활용이 이유입니다. LT는 모두 위 (신장) 및 낮은 (방광, 외부 요도 괄약근) 요로 기능, 장 기능 및 성적인 기능에 관한 구체적으로 SCI Wistar 쥐에 어떤 효과 확인 하기 위해 우리의 목표 이다. 또한, LT 상해 중앙 신경 시스템 (CNS)11,12내 소성의 금액에 영향을 미칠 수 있는 수준 이하로 신경 근육 학 시스템 활성화에 충분 한 것 표시 되었습니다.
전 임상 연구에서 LT의 성공은 잘 큰13,14 와 작은15,16,17,,1819 과학 동물 모델에서 설명 됩니다. 증거 제안 LT에서 제공 하는 구심 성 감각 입력은 소성 결과 척추 반사 경로 자극 하기에 충분 한 감각 모터 개선 기능9,20. 자율 기능에 관한 LT 혜택 잘 특징 되지 있다. 이런 이유로 우리가 구현 초점 우리의 교육 패러다임 자율 결과 조치에 두 훈련 비 컨트롤 포함 하는 4 가지 그룹 및 신진 대사/운동 비 무게 베어링 그룹, 타이밍을 모방 하는 LT 그룹 함께 사용 하 여 세션 기간, 수동 지원 및 임상 연구19,,2122,23,24에 사용 되는 무게 지원.
설명 하는 모든 메서드는 루이빌 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC)의 대학에 의해 승인 되었습니다.
1. 사전 부상 처리 및 테스트 (SCI 전에 1 주)
2. 척수 타 박상25,26,,2728
3. 훈련 단계
4. 안락사와 조직 컬렉션
이 훈련 프로토콜에 따라 그것만 QT 동물 다른에 비해 우수한 운동 기능 그룹18설명 문서화 되었습니다. 그러나, 우리 연구소의 특성상, 우리의 주요 초점 방광, 창 자, 그리고 성적인 기능을 포함 하 여 작업 기반 작업 관련 교육 (ABT)의 운동 비 혜택을 조사입니다. 예를 들어, 우리는 이전 polyuria SCI 쥐 (그림 4)17의 QT와 피트 그룹에서의 운동 유발 감소에 LT 결과 보여 주는 데이터를 출판 하 고. 또한, 변형 성장 인자-β (TGF-β) 식 신장, 변경 된 면역 반응을 나타내는 부상 유발 감소 안 했다 가짜 (부상) 동물 비슷한 TGF-β 수준 QT와 피트 그룹에서 보였다. 동일한 연구17에서 깨어 cystometry 안락사와 조직 컬렉션 전에 수행 되었다. Void 사이클 동안 방광 수축의 최대 진폭은 가짜, QT, 그리고 피트에 걸쳐 크게 다른 그룹, NT 그룹 크게 변경 된 동안. 함께, 이러한 데이터 과학 후 요도 기능 개선 신장 건강 및 방광 기능에 긍정적인 운동 결과 나타내는
SCI 인구 내의 기본 polyuria는 메커니즘은 현재 하지 명확 하지만 가능성이 다 계승32이다. 일부 가설, 예를 들어 과학 동안 더 낮은 사지에 있는 액체의 풀링 개인에에서 있는 휠체어 이어질 수 유체 과부하 (예: 거짓말을 앉아에서 이동) 자세 교대33동안 증가 액체 제거. 이러한 설명은 아르기닌 vasopressin (AVP), 본문에 액체 항상성 조절 하 고 운동으로 변조 될 수 있다 호르몬에 처음 초점을 주도하 고 있다 전 임상 모델에 대 한 보유 하지 않습니다. AVP V2 수용 체의 신장에서 신장 모으는 덕트34에서 물을 재흡수 촉진 활성화를 통해 유체 항상성을 제어 합니다. 파일럿 실험 (한 병 변-210 kdyn 충격 힘과 만성 시간-포인트)에서 예비 증거 쥐 신장 (그림 5)에서 V2 수용 체 수준에 운동 (LT 및 FT)의 유익한 효과 나타냅니다.
그림 1: 남성 Wistar 쥐에 대 한 크기는 주문 품 마구. QT와 NT 동물 같은 유형의 QT 동물의 경우 뒷 다리 사지의 사용을 허용 하는 자 켓 (A)에 배치 됩니다. 뒷 다리 팔 다리, 몸 무게 지원 확보를 인상 피트 동물 (B) 사용 하는 마구에 꿰 매 추가 스트랩이 있다. 마구의 큰 후크 및 루프 소재 부분 시간이 지남에 쉽게 조정 다른 크기의 동물을 개별 동물의 크기에서 어떤 변화를 허용합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 역 설치 훈련. 몸 무게 NT (맨 왼쪽), QT (가운데), 또는 피트 (오른쪽) 그룹에 대 한 디딜 방 아를 둘러싼 메커니즘을 지원 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: 동물 들과 함께 교육 역. 상단 (A) 및 (B) 측면 뷰 몸 무게를 보여주는 메커니즘 및 첨부 파일 지원에 마구 클립의 위치를 지원 합니다. Note 피트 동물 (B)의 뒷 다리 사지 발생 및 디딜 방 아 벨트를 떨어져. 삽입 (C) 프로그램에 고정 하는 클립의 가까이 보기를 그렸다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: 쥐 polyuria 문화 후에에 ABT 효과 스키 후 소변 출력 (A)의 총 볼륨 증가 (*; p < 0.05) QT 및 FT 그룹 LT 훈련 9 주만 훈련된 그룹 (#; p < 0.05)을 기준으로 NT 그룹에 증가 남아 후 기준선에 가까운 반환. 모든 그룹 증가 소변 출력 9 주에 초기에 비해 그리고 무효 볼륨 (B) 증가 보여주었다. 참고는 무효 (C)의 수와 물 섭취 량 (D)의 양이 똑같아 모든 그룹에 중요 하다. 값은 수단 ± 표준 오차. 이 수치는 저자 허가17재 공포. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5: 쥐 신장에 영향을 ABT. 서쪽 오 점 결과 쥐 4 쥐의 5 개 그룹에 있는 V2 수용 체의 신장 수준에 대 한 각 (20 총), A 와 그룹 의미 densitometry (ImageJ;를 사용 하 여 밴드의 분석 결과 패널에 제공 단백질 밴드 식 수준을 보여주는 OD = 광학 밀도) 패널 B에서 나타내는 중요 한 (*; p < 0.05) 만성 시간 포인트 (12 주) 게시물-SCI 및 기준선 (가짜 수술 컨트롤) 1 시간 매일 ABT.의 10 주를 받고 그룹에 대 한 상대적인 감소에 수용 체 감소 오차 막대는 표준 오류를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
케 타 민/Xylazine 복용량 차트 | ||||
효과적인 복용량: | 100 mg/mL의 마 취 제 재고 및 20 mg/mL xylazine 재고 * * *를 사용 하 여 | |||
80 mg/kg 케 타 민 | ||||
10 mg/kg xylazine | ||||
1.0 mL 혼합 주입 0.62 mL 마 취 제 재고 (100mg/mL) + 0.38 mL xylazine 주식 (20 mg/mL) = | ||||
동물 무게 | 혼합 주입 | 동물 무게 | 혼합 주입 | |
(g) | (mL) | (g) | (mL) | |
100 | 0.13 | 275 | 0.36 | |
105 | 0.14 | 285 | 0.37 | |
110 | 0.14 | 290 | 0.38 | |
115 | 0.15 | 300 | 0.39 | |
120 | 0.16 | 305 | 0.4 | |
125 | 0.16 | 310 | 0.4 | |
130 | 0.17 | 315 | 0.41 | |
135 | 0.18 | 320 | 0.42 | |
140 | 0.18 | 325 | 0.42 | |
145 | 0.19 | 330 | 0.43 | |
150 | 0.2 | 335 | 0.44 | |
155 | 0.2 | 340 | 0.44 | |
160 | 0.21 | 345 | 0.45 | |
165 | 0.21 | 350 | 0.46 | |
170 | 0.22 | 355 | 0.46 | |
175 | 0.23 | 360 | 0.47 | |
180 | 0.23 | 365 | 0.47 | |
185 | 0.24 | 370 | 0.48 | |
190 | 0.25 | 375 | 0.49 | |
195 | 0.25 | 380 | 0.49 | |
200 | 0.26 | 385 | 0.5 | |
205 | 0.27 | 390 | 0.51 | |
210 | 0.27 | 395 | 0.51 | |
215 | 0.28 | 400 | 0.52 | |
220 | 0.29 | 410 | 0.53 | |
225 | 0.29 | 420 | 0.55 | |
230 | 0.3 | 430 | 0.56 | |
235 | 0.31 | 440 | 0.57 | |
240 | 0.31 | 450 | 0.59 | |
245 | 0.32 | 460 | 0.6 | |
250 | 0.33 | 470 | 0.61 | |
255 | 0.33 | 480 | 0.62 | |
260 | 0.34 | 490 | 0.64 | |
265 | 0.34 | 500 | 0.65 | |
270 | 0.35 | 510 | 0.66 |
표 1: 마 취 복용량 차트는 개별 동물의 무게에 따라.
교육 시간 (최소) | 속도 (cm/s) | 기간 (분) |
0-1 | 6 | 1 |
1-2 | 8.4 | 1 |
2-3 | 10.8 | 1 |
3-8 | 13.2 | 5 |
8 월 13 일 | 10.8 | 5 |
13-28 | 13.2 | 15 |
28-33 | 10.8 | 5 |
33-38 | 6 | 5 |
38-43 | 8.4 | 5 |
43-58 | 13.2 | 15 |
표 2: 디딜 방 아에 해당 하는 시간에 있어야 속도가 설정의 훈련 처방 각 속도에서 보냈다.
ABT 쥐 공상 과학 소설 치료 개입 후에 우리의 방법. 동안 운동과 단계 동물 모델에서 훈련의 다른 방법 존재35,36,37이 방법은 LT SCI 인간의 인구, 어디 우리가 유망한 결과23본 임상 실시 모방 합니다. 우리의 설정, 처방, 및 제어 동물의 사용의 조합,에서 우리의 교육 패러다임을 이용 하 여 얻은 결과 문화 미래가이 프로토콜의 애플리케이션으로의 설명 된 결과 관찰 후 ABT의 혜택을 이해 하 데 도움이 됩니다. ABT ABT 다른 수준 및 상해의 범위에서 복구에 효과 뿐만 아니라 다른 훈련 시간대에.
이 디자인의 한계가 같은 실험에 대 한 시간의 길이입니다. 각 동물에 대 한 우리의 훈련 처방 필요 10 주 동안 매일 하루 1 시간을 감안할 때 상당한 인사 시간과 편성된 일정 필수품입니다. 특별 한 주의 필요로 하는 중요 한 측면 지원 무게의 제거에 대 한 디딜 방 아 위에 뒷 다리 사지를 확보 하기 위해 후크 및 루프 소재 스트랩과 독특한 장비는 FT 그룹을 포함 한다. 동물 무게 지원 플랫폼은 쥐의 뒷 발 아래 위치에 있지 왜에 영향을 받지 않습니다 것을 보장 하기 위해 중요 하다. 또한, 이전 연구는 감각 입력은 척수38,,3940가 소성 운전 하는 시스템의 주요 드라이버 표시는, 지속적인 필요가 있다 QT 그룹 처리의 도움을 함께 많이 물리 치료사 임상 설정에서 같은 스테핑.
상업적으로 사용할 수 있는 디딜 방 아 시스템 동물에 사용 되는 중요 한 수정 극성을 반전 했다. 모터, 노출 후 긍정적이 고 부정적인 와이어 반대 방향으로 이동 하는 디딜 방 아에 전환 되었다. 더 많은 공간을 도달 하 고 (한쪽 끝을 디딜 방 아 벨트를 스테핑에서 비 무력화, spinally 그대로 동물을 방지 하기 위해 설계 된 충격 그리드와 함께 제공 하는 시스템) 동물을 훈련 하는 데 도움이 쉽게 액세스할 수 있습니다.
저자는 공개 없다.
저자 인정 박사 패트리 샤 구, 4 월 Herrity 및 Susan Harkema 그들의 입력 및 지도, 수술 지원에 대 한 크리스틴 Yarberry, Yangsheng 첸, 안드레아 Willhite와 기술 지원에 대 한 조니 모어와 지원에 대 한 달린 버크 통계 및 행동 평가. 이 작품에 대 한 지원 자금 국방부 (W81XWH-11-1-0668 및 W81XWH-15-1-0656) 켄터키 척수와 머리 부상 연구 신뢰 (KSCHIRT 14-5)에 의해 제공 했다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Exer-3R treadmill | Columbus Instruments | reversed polarity of the motor | |
Body weight support system | N/A | N/A | modified spring scales with alligator clips |
Rat harness | N/A | N/A | Our harnesses are custom made; please refer to Figure 1 for visual. |
Infinite Horizon (IH) impactor device | Precision Systems and Instrumentation | Model 0400 | |
Ketamine HCl | Hospira | NDC 0409-2053-10 | |
Xylazine (AnaSed Injection) | Akorn Animal Health | NDC 59399-110-20 | |
Meloxicam (Eloxiject) | Henry Schein Animal Health | NDC 116695-6925-2 | |
Gentamicin Sulfate (GentaFuse) | Henry Schein Animal Health | NDC 11695-4146-1 | |
urethane, 97% | Argos Organics | CAS 51-79-6 | |
4-0 monofilament suture kit (4-0 Ethilon Nylon Suture) | Ethicon, LLC | 205016 | |
Michel suture clips (9mm Auto Clips) | MikRon Precision, Inc. | 1629 | |
Heating pad | Mastex Industries, Inc | Model 500 | |
Tootie Fruitys cereal | Malt O Meal | For training reward | |
Male Wistar rats | Envigo | ||
Size 10 surgical scalpel blades | Miltex | SKU: 4-110 |
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