Name: mimicking a space mission to mars using hindlimb unloading and partial weight bearing in rats
Uploaded: 2019-04-04T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Mimicking a Space Mission to Mars Using Hindlimb Unloading and Partial Weight Bearing in Rats at JoVE.com

Ce travail a été soutenu par la National Aeronautics and Space Administration (NASA : NNX16AL36G). Auteurs aimeraient remercier Semple Carson qui ont fourni les dessins inclus dans ce manuscrit.

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvées par l’animalier institutionnel et utilisation Comité (IACUC) de Beth Israel Deaconess Medical Center sous le numéro de protocole 067-2016.
Remarque : Mâle Wistar rats âgés de 14 semaines au départ (jour 0) sont utilisés. Des rats sont logés individuellement en cages personnalisé 24h préalables de base permettant d’acclimatation.
1. déchargement du membre postérieur
Re...

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S., Blaser, C. A., Fitts, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force-velocity+and+power+characteristics+of+rat+soleus+muscle+fibers+after+hindlimb+suspension.">Force-velocity and power characteristics of rat soleus muscle fibers after hindlimb suspension.</a> Journal of Applied Physiology. 77 (4), 1609-1616 (1994).</li><li>Chowdhury, P., Long, A., Harris, G., Soulsby, M. E., Dobretsov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+model+of+simulated+microgravity:+a+comparative+study+of+hindlimb+unloading+via+tail+versus+pelvic+suspension.">Animal model of simulated microgravity: a comparative study of hindlimb unloading via tail versus pelvic suspension.</a> Physiological Reports. 1 (1), e00012 (2013).</li><li>Morey, E. R., Sabelman, E. E., Turner, R. T., Baylink, D. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+shift+versus+body+size:+changes+of+hematological+parameters+and+body+fluid+volume+in+hindlimb-unloaded+mice,+rats+and+rabbits.">Fluid shift versus body size: changes of hematological parameters and body fluid volume in hindlimb-unloaded mice, rats and rabbits.</a> Journal of Experimental Biology. 221 (Pt 17), (2018).</li></ol>

Ce modèle présente le premier analogiques terrestres développé pour étudier les niveaux successifs de déchargement mécaniques et vise à imiter un voyage à et rester sur Mars.
Beaucoup d’étapes du présent protocole est essentiels pour assurer son succès et doivent être examinés attentivement. Tout d’abord, il est essentiel de surveiller le bien-être des animaux et s’assurer qu’elles maintiennent un comportement normal (c'est-à-dire, exécution de tâches telles que mange...

Extraterrestres cibles, y compris la lune et Mars, représentent l’avenir de l’exploration spatiale humaine, mais les deux ont une gravité beaucoup plus faible que la terre. Alors que les conséquences de l’apesanteur sur le système musculo-squelettique ont été largement étudiées en astronautes1,2,3,4,5 et rongeurs6, 7 , 8 , 9, cette dernière grâce au membre postérieur bien établie déchargement (HLU) model10, très peu est connu sur les effets de gravité partielle. La gravité martienne est 38 % de la terre et cette planète est devenue le centre de l’exploration à long terme11; Il est donc important de comprendre les altérations musculaires qui peuvent survenir dans ce paramètre. Pour ce faire, nous a développé un poids partielle portant (PWB) rats12, issu des travaux précédent de souris6,13, qui a été validé à l’aide de résultats aussi bien musculaires et osseuses. Cependant, l’exploration de Mars sera précédée par une période prolongée de microgravité, qui n’a pas abordée dans notre modèle précédemment décrit12. Par conséquent, dans cette étude, nous altéré notre modèle pour simuler un voyage vers Mars, consistant en une première phase de déchargement total postérieur et immédiatement suivie d’une deuxième phase de roulement de poids partielle à 40 % de charges normales.
Contrairement à la plupart des modèles HLU, nous avons choisi d’utiliser un harnais pelvien (basé sur celui qui est décrit par Chowdhury et al.9) plutôt que d’une suspension de queue pour améliorer le confort des animaux et doit pouvoir se déplacer en toute transparence et sans effort de HLU au PTB en quelques minutes. Parallèlement, nous avons utilisé les cages et les dispositifs de suspension que nous avons précédemment développé et décrit abondamment12. En plus de fournir des données fiables/cohérentes, nous aussi déjà démontré que le point d’attache fixe du système suspension au centre de la tige n’empêchait pas les animaux de déplacement, toilettage, alimentation ou de boire. Dans cet article, nous décrirons comment décharger des membres postérieurs des animaux (totalement ou partiellement), de vérifier leur niveau de gravité atteint, ainsi que la manière d’évaluer sur le plan fonctionnel les altérations musculaires qui en résultent, Agrippez-vous force et humides de la masse musculaire. Ce modèle serait extrêmement utile pour les chercheurs qui cherchent à étudier les conséquences de gravité partielle (artificielle ou extra-terrestre) sur un système musculo-squelettique déjà compromis, leur permettant d’étudier comment les organismes s’adaptent à partielle, rechargement et pour l’élaboration de contre-mesures qui pourraient être développés pour rester en santé pendant et après les vols habités.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1668px;" width="1667">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:228px;">10G Insulated Solid Copper Wire</td>
			<td style="width:320px;">Grainger</td>
			<td style="width:133px;">4WYY8</td>
			<td style="width:987px;">100 ft solid building wire with THHN wire type and 10 AWG wire size, black</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2 Custom design plexiglass walls</td>
			<td>P&#38;K Custom Acrylics Inc.</td>
			<td>N/A</td>
			<td>2 clear plexiglass custom wall 3/16&#34; tick, width 12 3/16&#34;, height 18 13/16&#34;, 1 rounded slot 0.25 in of diameter located at the center top of the wall</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3M Transpore Surgical Tape</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>18-999-380</td>
			<td>Transpore Surgical Tape&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:228px;">Accessory Grasping Bar Rat</td>
			<td style="width:320px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:133px;">76-0479</td>
			<td>Accessory grasping bar rat, front or hind paws</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Analytical Scale</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>01-920-251</td>
			<td>OHAUS Adventurer Analytic Balance</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Animal Scale</td>
			<td>ZIEIS by Amazon</td>
			<td>N/A</td>
			<td>70 lb capacity digital scale big top 11.5&#34; x 9.3&#34; dura platform z-seal 110V adapter 0.5 ounce accuracy</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Back Bra Extenders</td>
			<td>Luzen by Amazon</td>
			<td>N/A</td>
			<td>17 pcs 2 hook 3 rows assorted random color women spacing bra clip extender strap</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Digital Force Gage</td>
			<td>Wagner Instruments</td>
			<td>DFE2-010</td>
			<td>50 N Capacity Digital Grip Force Meter Chatillon DFE II</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gauze</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-761-52</td>
			<td>Non-sterile Cotton Gauze Sponges&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Key rings and swivel claps</td>
			<td>Paxcoo Direct by Amazon</td>
			<td>N/A</td>
			<td>PaxCoo 100 pcs metal swivel lanyard snap hook with key rings</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lobster Claps</td>
			<td>Panda Jewelry International Limited by Amazon</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Pandahall 100 pcs grade A stainless steel lobster claw clasps 13x8mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rat Tether Jacket - Large</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>RJ L</td>
			<td>Rodent Jacket</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rat Tether Jacket - Medium</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>RJ M</td>
			<td>Rodent Jacket</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silicone tubing</td>
			<td>Versilon St Gobain Ceramics and Plastics</td>
			<td>ABX00011</td>
			<td>SPX-50 Silicone Tubing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stainless Steel Chains</td>
			<td>Super Lover by Amazon</td>
			<td>N/A</td>
			<td>4.5m 15FT stainless steel cable chain link in bulk 6x8mm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

mimicking a space mission to mars using hindlimb unloading and partial weight bearing in rats

Les modèles de rongeurs terrestres sont largement utilisés pour comprendre les conséquences physiologiques de l’espace de vol sur le système physiologique et ont travaillé régulièrement depuis 1979 et le développement de hind branche déchargement (HLU). Cependant, les prochaines étapes de l’exploration de l’espace maintenant incluent pour voyager vers Mars où la gravité est 38 % de la gravité terrestre. Puisque aucun être humain ne connaît à ce niveau de gravité partielle, un modèle durable au sol est nécessaire d’étudier comment le corps, déjà affaiblie par le temps passé en microgravité, réagirait à cette charge partielle. Ici, nous avons utilisé notre innovateur partielle portantes (PTB) pour imiter une mission courte et rester sur Mars afin d’évaluer la déficiences physiologique dans les muscles de la patte arrière induites par deux différents niveaux de gravité réduite appliquée de façon séquentielle. Cela pourrait fournir un modèle sûr, basés au sol pour étudier les adaptations musculo-squelettiques au changement gravitationnel et à mettre en place des contre-mesures efficaces pour préserver la santé des astronautes et la fonction.

Profitant des nouvelles cages que nous avons déjà conçu et décrit en détail12, nous avons utilisé un dispositif de suspension axée sur la chaîne en acier inoxydable qui convient à la fois du membre postérieur déchargement (HLU, Figure 1) et partiel portantes (PWB, Figure 2). L’avantage essentiel de notre conception est la capacité d’aller d’un type de déchargement à l’autre en quelqu...

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Mimicking a Space Mission to Mars Using Hindlimb Unloading and Partial Weight Bearing in Rats

En utilisant un modèle novateur d’analogiques terrestres, nous sommes en mesure de simuler une mission spatiale, y compris un voyage à (0 g) et un séjour sur Mars (0,38 g) chez les rats. Ce modèle permet une évaluation longitudinale des changements physiologiques qui se produisent au cours des deux étapes hypo-gravitationnel de la mission.

Simulant une Mission spatiale vers Mars à l’aide du membre postérieur déchargement et poids partielle portant chez le rat

Rodent ground-based models are widely used to understand the physiological consequences of space flight on the physiological system and have been ...

Notre protocole offre un avantage significatif en créant la possibilité d’exposer les animaux à des niveaux successifs de déchargement. Dans le passé, les modèles au sol ont utilisé séparément le déchargement de la limite postérieur ou le roulement partiel du poids. Le principal avantage de cette technique est l’utilisation d’un seul appareil et d’un seul environnement pour offrir de nombreuses possibilités telles que l’imitation d’un voyage vers Mars et un court séjour sur Mars.Ce modèle aidera à comprendre l’état physiologique à l’atterrissage sur Mars et les défis physiologiques pour les astronautes exposés à plusieurs niveaux de déchargement au cours de leur mission. Ce modèle pourrait aider les chercheurs à explorer un large éventail de changements physiologiques, y compris, sans s’y limiter, le comportement, la mémoire, la performance ou le stress. Daniela Riveros, chercheur dans notre laboratoire, démontrera la procédure.Pour effectuer le déchargement de la limite postérieur, placez le rat entièrement anesthésié sur le banc avec du gaz anesthésique provenant d’un cône nasal avec 2% d’isoflurane et un flux d’oxygène de 1,5 litres par minute. Placez le rat dans une position couchée et mettez le harnais pelvien dans un mouvement rostrocaudal. Pliez doucement le harnais pelvien pour fournir un ajustement serré tout en prenant soin de ne pas presser les membres postérieurs pour prévenir les écorchures et l’inconfort.Fixez la chaîne en acier inoxydable avec le fermoir pivotant au sommet du harnais pelvien, où un crochet est fixé à la base de la queue. Retirer le rat de l’anesthésie et placer l’animal dans une cage personnalisée avec la chaîne étendue à son maximum. Une fois que le rat est complètement éveillé et mobile, raccourcissez la chaîne à l’aide du fermoir pivotant supérieur jusqu’à ce que les membres postérieurs ne puissent plus atteindre le sol.Convertissez le dispositif de suspension de déchargement de la limite arrière en un dispositif de suspension porte-poids partiel en ajoutant la partie en forme de triangle, composée de chaînes en acier inoxydable et d’une tige arrière. Placez une veste d’attache de la taille appropriée sur les membres avant du rat, et fermez-la à l’aide de l’extenseur de soutien-gorge arrière. Fixez un fermoir de la partie en forme de triangle du crochet situé sur l’extension du soutien-gorge arrière, et le fermoir opposé sur le crochet situé sur le harnais pelvien à la base de la queue.Placez le rat sur le dessus de l’échelle pour enregistrer le poids corporel chargé, y compris le poids de l’appareil entier sans raccourcir la chaîne. Raccourcissez la chaîne jusqu’à ce que l’échelle affiche 40 % du poids corporel chargé et enregistrez le niveau de gravité atteint. Avec la tige, retirez tout l’appareil de l’écaille et placez le rat dans sa cage.Pour évaluer la force d’adhérence postérieur, maintenez le rat avec la retenue traditionnelle en plaçant une main sous les membres avant. Maintenez doucement la queue avec la seconde main. Approchez la barre d’adhérence avec les pattes arrière, et assurez-vous que les deux pattes reposent entièrement sur la barre.Enfin, tirez doucement le rat directement en arrière jusqu’à ce qu’il libère son adhérence. Répétez trois fois et enregistrez la force maximale affichée sur le transducteur. Calculez la moyenne des trois mesures pour tenir compte de la fatigue.Une semaine de HLU suivie d’une semaine de PWB40 a eu comme conséquence une perte significative de poids corporel semblable à ce qui a été observé chez les rats exposés à seulement PWB40 pour la même durée. Cependant, ces rats ont continué à perdre du poids au fil du temps tout en étant plus tard exposés à PWB40. Une semaine de déchargement total a entraîné une diminution de la force d’adhérence postérieur par rapport aux commandes appariées par âge.Cependant, après une semaine suivante de PWB40, aucun autre changement concernant la force d’adhérence n’a été observé. En outre, les rats qui ont subi le déchargement total suivi d’un roulement partiel de poids ont montré une perte de force d’adhérence significativement plus grande par rapport au groupe PWB40. PWB40 dans les groupes HLU-PWB40 a eu la masse humide sensiblement inférieure du soleus, du gastrocnemius, et des muscles antérieurs de tibialis que les contrôles âge-assortis.Cependant, aucune différence significative entre la masse humide des groupes PWB40 et HLU-PWB40 n’a été observée. Le succès de cette méthode repose sur l’exactitude du niveau partiel de port de poids. Une surveillance fréquente est cruciale pour évaluer le bien-être et le déchargement quotidiens des animaux.Cette méthode n’est pas invasive et n’empêche donc pas l’utilisation de procédures d’essai supplémentaires concernant tous les systèmes. Les mesures longitudinales sont également faciles à mettre en œuvre si le temps de chargement reste contrôlé. Cette méthode a été entièrement développée en laboratoire et l’utilisation d’équipements personnalisés peut être difficile pour les nouvelles équipes.Cette technique ouvre la voie à des études approfondies dans lesquelles le port partiel de poids est en jeu. Cela pourrait inclure des situations cliniques telles que l’utilisation d’équipement d’assistance, par exemple des béquilles, des cannes ou des moulages, ainsi que l’aquathérapie.

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