Method Article
Этот протокол демонстрирует нашу модель обучения на основе деятельности опорно-беговая дорожка для крыс с спинного мозга (SCI). Включена четвероногих и передних конечностей только группы, помимо двух различных типов-подготовку контрольных групп. Следователи имеют возможность оценить воздействие обучения на SCI крыс, используя этот протокол.
Травмы спинного мозга (SCI) приводит к прочному дефициты, которые включают мобильность и множество связанных с вегетативной дисфункции. Опорно-обучение (LT) на беговой дорожке широко используется как средство реабилитации в SCI населения с многочисленными преимуществами и улучшений в повседневной жизни. Мы используем этот метод на основе деятельности конкретных задач обучения (ABT) грызунов, после того, как SCI как выяснить механизмы за такие улучшения, а также расширять и совершенствовать существующие протоколы клинических реабилитации. Наша текущая цель заключается в том, чтобы определить механизмы, лежащие в основе Абт индуцированной улучшений в мочевыводящих путей, кишечника и сексуальную функцию в SCI крыс после умеренной до тяжелой уровня ушиба. После обеспечения каждого отдельного животного в заказных регулируемый жилет, они закреплены на механизм поддержки веса универсальным органом, снижен до модифицированных беговой дорожке три лэйн и помогал в шаг обучение 58 минут, один раз в день в течение 10 недель. Эта установка позволяет для подготовки четвероногих и передних конечностей только животных, наряду с двух разных групп обучение. Подготовку четвероногих животных с поддержкой вес тела помогают настоящей техник для оказания содействия в активизации с надлежащей задние конечности размещения в случае необходимости, в то время как передних конечностей только Дрессированные животные выращиваются в хвостовой конец для обеспечения контакта не задние конечности с беговая дорожка и не несущие. Одна группа SCI-обучение животных помещается в упряжи и лежит рядом с беговой дорожке, в то время как другая группа SCI управления остается в его домой клетку в учебной комнате поблизости. Эта парадигма позволяет для подготовки нескольких SCI животных сразу, таким образом делая время эффективнее помимо обеспечения нашей доклинические животную модель имитирует клинических представление как как можно ближе, особенно в том, что касается тела Вес поддержки с ручной помощи.
Глобально, между 250 000-500 000 новых спинного мозга (SCI) возникают случаи, либо из-за дегенерации, болезни или наиболее часто (до 90%) травмы1. После травматического SCI, ряда физиологических события происходят, что неврологического дефицита, которые затрагивают множество телесных функций. Из-за хронического дефицита, которые следуют SCI разработка и тестирование методов эффективного лечения имеет решающее значение. До недавнего времени, стратегии восстановления наиболее часто направлены на восстановление подвижности2,3. После SCI пациенты ранга/мочевого пузыря, кишечника и сексуальных функций среди высокого качества жизни осложнений нуждающихся лучше управления1,,4-5. Таким образом ориентация мочевого пузыря, кишечника и сексуальной функции имеет первостепенное значение от реабилитации зрения1,4,5.
Упражнения и опорно-обучение (LT) являются часто используемых реабилитационной терапии в SCI популяции пациентов с много преимуществ, таких как сердечно-сосудистые функции, мочевого пузыря/функции и мобильность6,7,8 ,9,10. Именно по этой причине, что мы использовать аналогичный механизм в нашей модели SCI доклинические крыса. Это наша цель, чтобы определить, какие последствия имеет LT на крысах SCI Wistar, конкретно касающихся как верхняя (почки) и нижний (мочевого пузыря, наружного сфинктера уретры) мочевого тракта, функции кишечника и половую функцию. Кроме того было показано LT достаточно в активации нервно-мышечной систем ниже уровня травмы, которая может повлиять на количество пластичности в пределах центральной нервной системы (ЦНС)11,12.
Успех LT в доклинических исследованиях хорошо документированы в больших13,14 и небольшой в15,16,,1718,19 SCI животных моделей. Данные свидетельствуют о том, что афферентные сенсорного ввода, предоставляемый LT достаточно для стимулирования спинного мозга рефлекторное пути, которые приводят к пластичности и усовершенствования сенсомоторные функционировать9,20. Не хорошо характеризовались LT преимущества относительно автономных функций. По этой причине мы реализуем наш парадигмы обучения с акцентом на вегетативные исходов, используя четыре отдельные группы, которые включают два элемента управления, не обучены и метаболических/упражнения-несущие группы наряду с LT группа, которая имитирует сроков, продолжительность сессии, Руководство помощи и поддержки веса, которые используются в клинических исследованиях19,21,,2223,24.
Все методы, описанные были одобрены Университета Луисвилл институциональных животное уход и использование Комитет (IACUC).
1. до травмы, обработки и тестирования (одна неделя до SCI)
2. спинного ушиба25,26,27,28
3. Подготовка фаза
4. эвтаназии и коллекции тканей
После этой подготовки протокола было документально, что только животных QT продемонстрировать превосходное опорно-двигательной функции по сравнению с другой группы18. Однако из-за характера нашей лаборатории, основное внимание — расследовать не двигательного преимущества деятельности на основе конкретных задач обучения (ABT), включая мочевого пузыря, кишечника и половую функцию. Например мы ранее опубликованных данных, отображающий результаты LT упражнения индуцированной снижение полиурия в QT и FT групп SCI крысы (рис. 4)17. Кроме того травмы индуцированной снижение в преобразовании фактор роста β (TGF-β) выражение в почках, свидетельствует об измененных иммунного ответа, не был замечен в QT и FT групп, которые были аналогичны Шам (никаких повреждений) животных уровни TGF-β. В том же исследовании17просыпаются цистометрия была выполнена до эвтаназии и ткани коллекции. Максимальная амплитуда сокращения мочевого пузыря во время недействительным циклов не был значительно отличается через Шам, QT и FT групп, в то время как группы NT оставалась значительно изменены. Вместе эти данные свидетельствуют о положительных упражнения результат на здоровье и мочевого пузыря функции почек, таким образом улучшая мочевыделительной функции после SCI.
Механизмы, которые основной полиурия SCI населения является в настоящее время не ясно, но скорее всего многофакторных32. Некоторые предположили, например, что объединение жидкости в нижних конечностей при SCI лиц находятся в инвалидной коляске может привести к жидкости перегрузки и увеличение жидкости ликвидации во время постуральной смены (например переход от сидя до лежа)33. Такое объяснение не выдерживает для доклинических модели, которая привела нас к первоначально сосредоточиться на аргинин вазопрессина (AVP), гормон, который контролирует жидкости гомеостаза в организме и может быть модуляции с упражнения. AVP управляет жидкости гомеостаза через активацию рецептора V2 в почках, которая облегчает резорбция воды от почечной собирая каналы34. Предварительные данные от эксперимента (хронический-момент времени с одним поражением тяжести - 210 сила удара kdyn) указывают на положительный эффект упражнения (LT и FT) на уровнях рецептор V2 в почках крыс (рис. 5).
Рисунок 1: на заказ страховочные размера для самцов крыс Wistar. QT и NT животные размещаются в том же типе куртка (A), позволяющие использовать задние конечности в случае QT животных. Есть дополнительные ремни нашиты на ремень безопасности, используемые для FT животных (B) поднять задних конечностей, обеспечивая отсутствие поддержки веса тела. Большой крюк и петля материала части ремня позволяют легко корректировки различных размеров животных и любых изменений в размер отдельного животного с течением времени. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: Подготовка станции установки. Механизм поддержки веса тела, окружающие беговая дорожка для NT (крайний слева), QT (средний) или FT (справа) групп. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: Подготовка станции с животными. Топ (A) и (B) сбоку показаны веса тела поддерживают механизм и расположение клипов поддержки вложений для кабелей. Обратите внимание, что задние конечности животного FT (B) возникает офф ремня беговой дорожки. Врезные (C) изображает ближе зрения клипа, крепится к обвязке. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: ABT воздействие на крыс полиурия после наук Общий объем мочи (A) увеличилось после SCI (*; p < 0,05) и вернулся ближе к базовой после 9 недель обучения LT в группах QT и FT но остался в группе NT относительно подготовленных групп (#; p < 0,05). Все группы продемонстрировал увеличение мочи по сравнению с базовой линии на 9 недель и увеличил объем недействительным (B). Важно отметить, что количество пустот (C) и объем забора воды (D) остаются теми же во всех группах. Значения являются средства ± стандартная ошибка. Эта цифра публикуется с разрешения автора17. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: ABT воздействие на почки крысы. Западной помарке результаты для уровней почек крыс V2 рецепторов в 5 групп по 4 крыс каждый (всего 20), показаны уровни выражения для белка полосы в панели группы и A означает денситометрия результаты анализа полос (с помощью ImageJ; OD = оптическая плотность) в группе B, указывая значительное (*; p < 0,05) уменьшение рецепторов на хронический время точки (12 недель) пост SCI и без снижения относительно базовой линии (фиктивный хирургической элементы управления) для групп, получающих 10 недель 1 час ежедневно ABT. Планки погрешностей представляют стандартная ошибка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Дозу кетамина/Ксилазина диаграммы | ||||
Эффективная доза: | Использование запасов кетамина 100 мг/мл и 20 мг/мл Ксилазина фондовой *** | |||
Кетамин 80 мг/кг | ||||
Ксилазина 10 мг/кг | ||||
1,0 мл смеси инъекции = 0.62 мл бульона кетамин (100 мг/мл) + 0.38 мл Ксилазина фондовой (20 мг/мл) | ||||
Вес животных | Смесь инъекций | Вес животных | Смесь инъекций | |
(g) | (мл) | (g) | (мл) | |
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 |
Таблица 1: Анестезия дозировка диаграмма на основе веса отдельных животных.
Время обучения (мин) | Скорость (см/с) | Длительность (мин) |
0-1 | 6 | 1 |
1-2 | 8.4 | 1 |
2-3 | 10.8 | 1 |
3-8 | 13.2 | 5 |
8-13 | 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 |
Таблица 2: Тренировочный режим настройки скорости, беговая дорожка должна быть на соответствующее времени потратил на каждой скорости.
Наши методы ABT на крысах после SCI является роман терапевтического вмешательства. В то время как другие методы упражнений и шаг обучение в животных моделях могут существовать35,,3637, этот метод имитирует LT осуществляется клинически в SCI человеческой популяции, где мы видели многообещающие результаты23. С сочетание нашей установки, режима и использования контрольных животных результаты, полученные от использования нашего обучения парадигмы поможет понять преимущества ABT после SCI. будущего применения настоящего Протокола включают наблюдения описаны результаты ABT на различных таймфреймах, а также о том, что ABT на восстановление от различных уровней и экстенты травмы.
Одно ограничение этой конструкции является продолжительность времени для таких экспериментов. Учитывая, что наш режим обучения для каждого животного требует 1 час в день, каждый день в течение 10 недель, время существенной персонала и организованной расписание является необходимостью. Важным аспектом, который требует особого внимания включает FT группы, которая имеет уникальный обвязки с крюк и петля материала ремни для обеспечения задние конечности выше беговая дорожка для ликвидации веса поддержки. Важно обеспечить, что животное не получает поддержки вес, поэтому платформа не находится под задние лапы крыса. Кроме того как предыдущие исследования показали, что сенсорного ввода является основным драйвером пластичности опорно-двигательной системы в спинном38,,3940, есть обработки группе QT постоянная необходимость оказания помощи с шаговым так же, как физиотерапевты в клинических условиях.
Важные изменения, внесенные в систему коммерчески доступных беговая дорожка используется для животных изменения полярности. После разоблачения мотор, положительные и отрицательные провода были переведены которые меняет направление, которое перемещается беговой дорожки. Это позволяет больше пространства и более легкий доступ к прийти и помочь поезд животных (система поставляется с сетке шок на одном конце, которая предназначена для предотвращения не использована, spinally нетронутыми животных от сходя ремня беговой дорожки).
Авторы не имеют ничего сообщать.
Авторы признают Drs. Патрисия Уорд, апреля Herrity и Сьюзен Harkema за их вклад и руководство, Кристин ягодными для хирургической помощи, Чэнь Yangsheng, Андреа Willhite и Джонни Morehouse для оказания технической помощи и Дарлин Burke для помощи с статистика и поведенческие оценки. Финансовая поддержка для проведения этой работы была предоставлена Министерством обороны (W81XWH-11-1-0668 и W81XWH-15-1-0656) и Кентукки спинного и головы травмы исследований доверяют (KSCHIRT 14-5).
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены