Summary
Este protocolo demonstra nosso modelo de formação baseado na atividade locomotora esteira para ratos com lesão medular (SCI). Está incluído tanto quadrúpedes e somente membro anterior de grupos, além de dois tipos distintos de grupos de controle não-treinados. Os investigadores são capazes de avaliar os efeitos do treinamento em ratos SCI usando este protocolo.
Abstract
Lesão da medula espinhal (SCI) resulta em duração défices que incluem tanto a mobilidade e uma infinidade de disfunções autonômicas-relacionados. Treinamento locomotor (LT) em uma esteira é amplamente utilizado como uma ferramenta de reabilitação na população SCI com muitos benefícios e melhorias para a vida diária. Nós utilizamos esse método de atividade treinamento baseado em tarefas específicas (ABT) em roedores após SCI para ambos elucidar os mecanismos por trás de tais melhorias e para melhorar e aperfeiçoar protocolos existentes de reabilitação clínica. Nosso objetivo atual é determinar os mecanismos subjacentes induzida pela ABT melhorias em urinária, intestinal e a função sexual em SCI ratos após uma moderada a grave nível de contusão. Depois de assegurar a cada animal em um colete ajustável sob medido, são fixadas a um mecanismo de suporte de peso do corpo versátil, baixou para uma esteira de três pistas modificada e assistida na etapa-treinamento para 58 minutos, uma vez por dia durante 10 semanas. Esta configuração permite o treinamento de animais tanto quadrúpedes e somente membro anterior, ao lado de dois diferentes grupos de não-treinados. Animais quadrúpedes treinados com sustentação de peso do corpo são auxiliados por um técnico presente para auxiliar no reforço com colocação adequada membro posterior, se necessário, enquanto o membro anterior somente animais treinados são criados na extremidade caudal para não garantir nenhum membro posterior contato com o esteira e não do peso-rolamento. Um grupo de não-treinadas SCI de animais é colocado em um arnês e descansa ao lado da escada rolante, enquanto o outro grupo SCI de controle permanece em sua gaiola em casa na sala de treino nas proximidades. Esse paradigma permite o treinamento de vários animais SCI, ao mesmo tempo, tornando-se mais tempo-eficiente, além de garantir que o nosso modelo de animais pré-clínicos imita a representação clínica como perto possível, especialmente com relação ao corpo suporte de peso com a ajuda do manual.
Introduction
Globalmente, entre 250.000-500.000 novos raquimedular (SCI) casos surgem ou devido à degeneração, doenças ou mais comumente (até 90%) trauma1. Depois da traumática SCI, uma série de eventos fisiológicos ocorrem que resultam em déficits neurológicos que afetam uma infinidade de funções corporais. Devido os déficits crônicos que seguem SCI, o desenvolvimento e teste de modalidades de tratamento eficaz é crucial. Até recentemente, estratégias de reabilitação mais comumente centraram-se na recuperação de mobilidade2,3. Na sequência de SCI, pacientes classificam em bexiga/urinária, intestinal e sexuais funções entre as complicações mais altas de qualidade de vida que precisam de melhor gestão1,4,5. Portanto, direcionamento da bexiga, intestino e a função sexual é de extrema importância de um ponto de vista de reabilitação1,4,5.
Exercício e treinamento locomotor (LT) são comumente utilizadas terapias de reabilitação na população paciente SCI com muitos benefícios tais como a função cardiovascular, função urinária/bexiga e mobilidade6,7,8 ,9,10. É por esta razão, que nós utilizamos uma modalidade similar em nosso modelo SCI rato pré-clínicos. É nosso objetivo para determinar os efeitos que tem sobre SCI ratos Wistar, especificamente sobre tanto superior (rim) e função do trato urinário inferior (bexiga, esfíncter uretral externo), função intestinal e função sexual. Além disso, LT mostrou ser suficiente para ativar sistemas neuromusculares abaixo do nível da lesão, que pode influenciar a quantidade de plasticidade dentro do sistema nervoso central (SNC)11,12.
O sucesso do LT em estudos pré-clínicos é bem documentado em grande13,14 e pequena15,16,17,18,19 modelos animais de SCI. A evidência sugere que entrada sensorial aferente fornecida pelo LT é suficiente para estimular vias de reflexas espinais que resultam em plasticidade e melhorias ao sensório-motor funcionam9,20. Benefícios da LT sobre funções autônomas não foram bem caracterizados. Por esse motivo, implementamos nosso paradigma de treinamento com foco em desfechos autonômica, usando quatro grupos distintos que incluem dois controles não-treinados e um grupo de não-peso-rolamento metabólica/exercício ao lado de um grupo é que imita a temporização, duração da sessão, manual assistência e suporte de peso que são usados em estudos clínicos19,21,22,23,24.
Protocol
Todos os métodos descritos foram aprovados pela Universidade de Louisville institucional Animal Care e Comissão de utilização (IACUC).
1. pré-lesões tratamento e testes (uma semana antes de SCI)
- Lidar com cada rato por um período de 5-10 min uma vez por dia por cinco dias.
Nota: Ratos Wistar macho adulto que inicialmente ~ 50 dias de idade e pesam 200-225 g são utilizados no presente protocolo. Ratos são tempo-ponto pré-lesão não aclimatados ao arnês que é utilizado para LT como pleno uso dos membros traseiros permite o rato escapar da jaqueta. - Realizar qualquer pré-lesão testes de estudo específico (por exemplo, os autores fazem avaliações de gaiola metabólica para estudos que envolvem os efeitos da SCI em função da bexiga e do intestino).
2. medula espinhal contusão25,26,,27,28
- Anestesia animais com cetamina (80 mg/kg) e xilazina (10mg/kg) mistura intraperitonealmente de acordo com a tabela de dosagem fornecido (tabela 1). Administre a dosagem suplementar quando necessário. Teste de profundidade anestésica pelo menos a cada 10 min através da avaliação da córnea, palpebral, pedal, pitada de cauda e reflexos do pavilhão auricular.
- Raspe o cabelo na parte de trás do animal, onde a incisão e lesão estão a ocorrer. Limpe a área cirúrgica com Dermachlor 4% cirúrgico esfrega. Administrar um antibiótico geral de ação prolongada (por exemplo, 0,5 centímetros cúbicos Pro-Pen-G, por via subcutânea).
- Coloque o animal anestesiado sobre uma almofada de aquecimento em um baixo ajuste para manter a temperatura normal do corpo.
- Estimar a localização da lesão alvo nível baseado em protuberâncias vertebrais e com um bisturi de #10, fazer uma incisão de cerca de 5 cm no dorso do animal, diretamente acima das vértebras de linha média.
- Para contusões meados-torácica, expor o nível de T8/T9 da medula espinhal através de remoção (com ruginas) da sobreposição T7 lâmina vertebral.
- Usando um dispositivo de contusão como um pêndulo de horizonte infinito29, executar a contusão (para uma moderada a severa grau de SCI, usar uma força de 210 kdyn com nenhum tempo de interrupção)18.
- Suture juntos a camada muscular e a fáscia sobre a medula espinhal usando monofilamento de diâmetro de 4-0 e fechar a pele com clipes de 9mm cirúrgico ferida.
- Administrar drogas no pós-operatório, tais como: sulfato de gentamicina (5 mg/kg / dia por 5 dias; antibiótico para evitar infecções da bexiga) e meloxicam (1 mg/kg por via subcutânea, analgésico para as primeiras 48 horas e, em seguida, como é necessário).
- Coloque os animais em uma gaiola limpa em uma almofada de aquecimento. Verifica animais sinais vitais a cada 15 minutos até que estejam totalmente acordados da anestesia. Durante o primeiro dia de pós-operatório, os animais são encorajados a comer com um deleite açucarado. Para as primeiras 48 horas (três vezes diariamente no momento da crede manual - ver 2.10), ratos são monitorados para a inatividade, vocalização em resposta à manipulação e falta de vontade de comer e beber. Se a analgesia for encontrada para ser inadequada, o pessoal veterinário é contatado. Durante a fase inicial de duas semanas de recuperação, os animais são observados para a evidência de infecção ou outras complicações. Uma vez reflexo retorna de anulação, os animais são tendiam a duas vezes por dia (manhã e tarde). Animais com infecções ou perda de peso significativa são sacrificados imediatamente. Em relação a ingestão de alimentos e água, o corte de ponto para eutanásia é quando o animal atingiu nada mais 20% de perda de peso. Perda de peso normal após a cirurgia e desuso atrofia dos músculos abaixo do nível da lesão é 15-20%. Todos os animais são pesados pelo menos uma vez por semana.
- Executar procedimentos utilizando a manobra de Credé manual 3 vezes ao dia (08:00, 15:00, 22:00) de esvaziamento de bexiga até função reflexiva da bexiga retornou de26,(3-6 dias em média para contusões)30.
3. a formação fase
- Inicie o LT não mais cedo do que duas semanas pós-SCI, como intervenções iniciando cedo demais podem exacerbar lesões secundárias cascades31.
- Aclimatação da semana 1 para treinamento de esteira: os ratos para um quarto silencioso que dedica-se à formação de transporte.
- No dia 1, aleatoriamente e uniformemente divida os animais SCI em grupos controle treinados e não treinados, para contabilizar a variabilidade potencial da lesão em si, bem como o grau de recuperação espontânea após contusão. Por exemplo, dividir ratos em 4 grupos distintos: quadrúpede treinado (QT), membro anterior somente treinado (FT), controle de não-treinados (NT) e não-treinados gaiola casa controlam (HC). Um grupo de Souza, onde os animais recebem uma laminectomia, mas nenhum ferimento e caso contrário são tratados o mesmo que os outros grupos também pode ser usado como um grupo de controle ileso sem treinamento.
- Colocar cada animal no respectivo arnês (Figura 1) e apertem os cintos para o mecanismo de suporte de peso do corpo acima da esteira através de jacaré que são prendidos para molas de suporte de peso (Figura 2 e Figura 3). Isso requer o animal a ser fixado em um ponto na esteira, garantindo que eles vão na direção de encaminhar designada e velocidade.
Nota: Devido às limitações de tempo e pessoal, laboratório dos autores realiza treinamento diário em grupos de doze animais, três em cada grupo de subconjunto. - Inicie o processo de aclimatação, seguindo o protocolo anteriormente publicado17. Inicie a aclimatação para LT (início da semana 3 post-SCI) com um regime de exposição gradual da esteira, aumentando de 10 min no dia 1 para o alvo total de 58 min, durante a primeira semana (tabela 2). Normalmente, por 4 dias, os animais se aclimatar bem para o regime de treinamento. Se um animal não mostra progressão até o terceiro dia de aclimatação, o tempo seria reduzido e extra dias adicionados em um arranque mais gradual (raro).
- Se não se adaptar para um animal durante o primeiro dia ou dois para o confinamento do arnês e escada rolante, interromper a sessão de treinamento, removê-lo do arnês, coloque a animal de volta em sua gaiola e dar-lhe duas festas para ajudar a reforçar o cumprimento futuro. No dia seguinte, coloca o animal no sistema de suporte de cinto e peso novamente por 10 min. Nos dias subsequentes, aumentar a duração de 20 min, inicialmente, em seguida, continuar a aumentar a duração do treinamento diariamente para alcançar a formação completa por dia 10.
- Segui o regime de treinamento detalhado fornecido na tabela 2.
- Devido à limitada membro posterior uso pós-lesão, ratos no grupo QT exigirá facilitação manual para colocação de pata adequada enquanto pisando na esteira. Use um dedo em cada mão (geralmente o terceiro dígito) para auxiliar no suporte de cintura/quadril. Quando o animal requer mais assistência no piso, use esse mesmo dedo para aplicar pressão acima do joelho para iniciar a depuração. Se necessário, utilize um dedo separado (normalmente o quinto dígito) para auxiliar o pé no piso.
Nota: A quantidade de apoio de peso de corpo necessário varia de animal para animal e muda conforme progride de treinamento. O sistema de suporte de mola dá suficiente assistência para manter o animal posicionado para uma marcha adequada. Apoio adicional é fornecido conforme necessário pelo treinador por cima. Observe que um elemento-chave do LT é funcionalmente adequado pata colocação Stepping e interlimb coordenação que é promovida pelo treinador e é independente do sistema de apoio. - Para o grupo de exercício FT, ajuste o sistema de suporte de peso do corpo para elevar ligeiramente as patas para garantir que não há estímulos sensoriais para as patas e nenhum rolamento de peso ocorre através do contato com a esteira.
Nota: O grupo FT serve como um exercício e controle metabólico, similar de um exercício de manivela em estudos de treinamento baseado na atividade humana. - O grupo NT aproveitado e anexado para o sistema de suporte de peso do corpo em uma forma similar como o QT e o lugar do grupo NT perto do grupo QT em uma superfície estacionária (Figura 2 e Figura 3).
Nota: O grupo NT não recebe nenhuma atividade e controles para quaisquer efeitos potenciais de sendo aproveitada por um período de tempo prolongado. - Um grupo de gaiola em casa pode servir como um controle adicional. Transporte esses animais para as instalações de treinamento como uma etapa adicional para este grupo.
- Devido à limitada membro posterior uso pós-lesão, ratos no grupo QT exigirá facilitação manual para colocação de pata adequada enquanto pisando na esteira. Use um dedo em cada mão (geralmente o terceiro dígito) para auxiliar no suporte de cintura/quadril. Quando o animal requer mais assistência no piso, use esse mesmo dedo para aplicar pressão acima do joelho para iniciar a depuração. Se necessário, utilize um dedo separado (normalmente o quinto dígito) para auxiliar o pé no piso.
- Dia 7 -10 após o início da LT, treinar cada animal uma vez por dia, todos os dias até o dia de encerramento do estudo. Após cada dia de treinamento, dar cada animal um deleite doce para reforçar a conformidade. Continuar é diária em animais seguindo o regime de 1h fornecido na tabela 2 , para a duração do estudo (por exemplo, 8-12 semanas para imitar o aproximado de 80 sessões de uma hora que são feitas em estudos clínicos)9.
4. a eutanásia e a coleção de tecido
- Administre uma dose letal de anestesia para o animal que adere às diretrizes AVMA sobre eutanásia.
- Quando o coração está a bater mal, começa imediatamente perfusing o animal em uma coifa dedicado primeiro com soro fisiológico heparinizado frio seguido pelo frio, solução de paraformaldeído 4%.
- Começar usando uma tesoura cirúrgica tornar-se uma incisão através do diafragma, expondo a cavidade torácica. Continue a cortar a caixa torácica rostral em ambos os lados, retirar da caixa torácica. Insira a agulha de perfusão no ventrículo esquerdo do coração e fixar a agulha com hemostatos e, em seguida, clipe da aurícula direita.
- Usando um mecanismo de bomba de perfusão, permitir que o frio soro fisiológico heparinizado fluir através dos vasos sanguíneos do animal. Uma vez clara salina flui do átrio direito, mude para a solução de frio paraformaldeído 4%, até que o corpo tenha endurecido.
- Remover o tecido necessário como nos rins, bexiga, cólon, cérebro, gânglios sensoriais e da medula espinhal e armazenar em paraformaldeído 4% para até 48 h a 4 ° C. Após 24-48 h, mover o tecido para 30% de sacarose e em 4 ° C.
- Mova-se de tecidos coletados para um 30% sacarose/fosfato tamponado crioprotetoras solução até o tecido está pronto para o corte. Para cortar o tecido, incorporar em um composto de congelamento de tecido e corte em um criostato na espessura desejada, dependendo do tipo de tecido utilizado (por exemplo, 35 µm para o cérebro e medula espinhal tecido, 5-7 µm em tecidos, órgãos).
Representative Results
Na sequência deste protocolo de treinamento, tem sido documentado que apenas os animais QT demonstram função locomotora superior quando comparado a outros grupos de18. No entanto, devido à natureza do nosso laboratório, nosso foco principal é investigar não-locomotor benefícios do treinamento de tarefas específicas baseado em atividade (ABT), incluindo a bexiga, intestino e função sexual. Por exemplo, anteriormente publicamos dados que mostra resultados LT em uma redução induzida por exercício de poliúria em grupos tanto QT e FT de SCI ratos (Figura 4)17. Também, uma diminuição de induzida por lesão em transformar a expressão de fator de crescimento-β (TGF-β) no rim, indicativo de uma resposta imune alterada, não foi visto em grupos de QT e FT, que tinham níveis de TGF-β semelhantes aos animais de Souza (sem prejuízo). O mesmo estudo17, cistometria acordada foi realizada antes da coleta de eutanásia e tecido. A amplitude máxima das contrações da bexiga durante os ciclos de vazio não foi significativamente diferente em toda a farsa, QT e FT grupos, enquanto grupos NT permaneceu significativamente alterado. Juntos, esses dados indicam um resultado positivo do exercício na função da bexiga e saúde renal, melhorando assim a função urinária após Sci.
Os mecanismos subjacente poliúria no seio da população de SCI é atualmente não claras, mas são provável multifactoriais32. Alguns têm a hipótese de, por exemplo, acúmulo de líquido nos membros inferiores enquanto SCI indivíduos estão numa cadeira de rodas pode levar à sobrecarga de fluidos e maior eliminação de fluido durante turnos postural (tais como o movimento de sentado para deitado)33. Tal explicação não prende para o modelo pré-clínico, que nos levou a focar inicialmente vasopressina arginina (AVP), o hormônio que controla a homeostase de fluidos no corpo e pode ser modulada com exercício. AVP controles homeostase de fluidos através da ativação do receptor V2 nos rins que facilita a reabsorção de água da renal coletando dutos34. Evidências preliminares de uma experiência piloto (crônica de tempo-ponto com a gravidade de uma lesão - 210 kdyn força de impacto) indicam um efeito benéfico do exercício (LT e FT) em níveis do receptor V2, o rim de rato (Figura 5).
Figura 1: feito por arreios dimensionados para ratos machos Wistar. Tanto QT e NT animais são colocados no mesmo tipo de jaqueta (A), permitindo o uso dos membros posteriores, no caso de animais QT. Existem cintas adicionais costuradas para o arreio usado para animais FT (B) para levantar os membros traseiros, não assegurando nenhuma sustentação de peso do corpo. As porções de gancho-e-laço grandes materiais do cinto de segurança permitam fácil adaptações aos diferentes animais de porte e eventuais alterações no tamanho de um animal individual ao longo do tempo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: configuração de estação de treinamento. Mecanismo de apoio de peso de corpo em torno da esteira para NT (à esquerda), QT (médio) ou grupos de FT (à direita). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Estação de treinamento com os animais. Parte superior (A) e (B) vista de lado mostrando o peso corporal apoio mecanismo e a localização de clipes de apoio anexos para os arneses. Observe que as patas do animal FT (B) é gerado e fora o cinto da esteira. Baixo-relevo (C) retrata uma visão mais próxima do clipe prendida ao arnês. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: efeitos ABT em poliúria de rato após Sci. O volume total de produção de urina (A) aumentou depois da SCI (*; p < 0,05) e retornou mais perto da linha de base após 9 semanas de treinamento LT em grupos tanto QT e FT mas permaneceu aumentadas no grupo NT em relação os grupos treinados (#; p < 0,05). Todos os grupos demonstraram aumento da diurese em comparação à linha de base com 9 semanas e aumentou o volume vazio (B). É importante notar que o número de espaços vazios (C) e a quantidade de consumo de água (D) permanecem as mesmas em todos os grupos. Os valores são meios ± erro-padrão. Esta figura é republicada com permissão de autor17. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: efeitos ABT no rim de rato. Western blot resultados para níveis de rim de rato de receptores V2 em 5 grupos de 4 ratos cada (total de 20), mostrar os níveis de expressão para as bandas de proteína fornecida no painel A e grupo dizer densitometria resultados de análise das bandas (usando o ImageJ; OD = densidade óptica) no painel B, indicando uma significativa (*; p < 0.05) diminuição de receptores em um post-SCI crônica tempo-ponto (12 semanas) e sem diminuição em relação à linha de base (farsa cirúrgica controles) para grupos de 10 semanas de uma hora diária ABT. Barras de erro representam o erro padrão. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Dose de xilazina/cetamina gráfico | ||||
| Dose efetiva: | Usando 100 mg/mL caldo de cetamina e estoque de xilazina 20 mg/mL * * * | |||
| 80 mg/kg de cetamina | ||||
| 10 mg/kg de xilazina | ||||
| 1,0 mL de uma mistura injeção = 0,62 mL caldo de cetamina (100mg/mL) + 0,38 mL caldo de xilazina (20 mg/mL) | ||||
| Peso do animal | Injeção de mistura | Peso do animal | Injeção de mistura | |
| (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 | |
Tabela 1: Gráfico de dosagem de anestesia com base no peso do animal individual.
| Tempo de treinamento (min) |
Velocidade (cm/s) | Duração (min) |
| 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 |
Tabela 2: Regime de treinamento de configurações de velocidade que esteira deve ser na correspondente para o tempo gasto em cada velocidade.
Discussion
Nossos métodos de ABT em ratos após SCI é uma romance intervenção terapêutica. Enquanto outros métodos de exercício e treinamento em modelos animais de passo podem existir35,36,37, este método imita é realizado clinicamente na população humana SCI, onde temos visto promissores resultados23. Com a combinação de nossa instalação e regime de utilização de animais de controle, os resultados obtidos utilizando o nosso paradigma de formação vão ajudar a entender os benefícios da ABT após aplicações de Sci. futuro do presente protocolo incluem observando os resultados descritos de ABT em prazos diferentes de treinamento, bem como o efeito que a ABT tem na recuperação de diferentes níveis e extensões de lesão.
Uma limitação deste projeto é o comprimento de tempo para tais experiências. Dado que o nosso regime de treinamento para cada animal requer 1 hora por dia, todos os dias durante 10 semanas, tempo pessoal substancial e uma agenda organizada é uma necessidade. Um aspecto importante que requer atenção especial envolve o grupo FT, que tem o suporte de arreios exclusivos com gancho-e-laço materiais alças para fixar as patas acima da esteira para a eliminação de peso. É importante assegurar que o animal não recebe suporte de peso, é por isso que a plataforma não está posicionada sob as patas traseiras do rato. Além disso, como estudos anteriores indicaram que a informação sensorial é um condutor principal de plasticidade do sistema locomotor no medula espinhal38,39,40, há uma necessidade constante de lidar com o grupo QT para auxiliar com revisão da mesma forma que fisioterapeutas na prática clínica.
Uma modificação importante feita para o sistema de esteira comercialmente disponíveis, utilizado para os animais foi inverter a polaridade. Depois de expor o motor, os fios positivos e negativos foram trocados que reverte a direção que se move a esteira. Isto permite mais espaço e acesso mais fácil para chegar e ajudar a treinar os animais (o sistema vem com uma grade de choque em uma extremidade que é projetada para impedir que os animais não-aproveitado, spinally intactos pisar fora da correia de esteira).
Disclosures
Os autores não têm nada para divulgar.
Acknowledgments
Os autores reconhecem DRS Patricia Ward, de abril de Herrity e Susan Harkema para sua entrada e orientação, Christine Yarberry para assistência cirúrgica, Yangsheng Chen, Andrea Willhite e Johnny Morehouse para assistência técnica e Darlene Burke para assistência com estatísticas e avaliações comportamentais. Financiamento apoio para este trabalho foi fornecido pelo departamento de defesa (W81XWH-11-1-0668 e W81XWH-15-1-0656) e medula espinhal de Kentucky e cabeça lesão Research Trust (KSCHIRT, 14-5).
Materials
| 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 |
References
- World Health Organization (WHO). Spinal Cord Injury. , Available from: http://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/spinal-cord-injury (2013).
- Ahuja, C. S., et al.
- Behrman, A. L., Harkema, S. J. Locomotor training after human spinal cord injury: a series of case studies. Physical Therapy. 80 (7), 688-700 (2000).
- Anderson, K. D. Targeting recovery: priorities of the spinal cord-injured population. Journal of Neurotrauma. 21 (10), 1371-1383 (2004).
- Steadman, C. J., Hubscher, C. H. Sexual function after spinal cord injury: innervation, assessment, and treatment. Current Sexual Health Reports. 8 (2), 106-115 (2016).
- Behrman, A. L., et al. Locomotor training progression and outcomes after incomplete spinal cord injury. Physical Therapy. 85 (12), 1356-1371 (2005).
- Dietz, V., Harkema, S. J. Locomotor activity in spinal cord-injured persons. Journal of Applied Physiology. 96 (5), 1954-1960 (2004).
- Harkema, S., et al. Effect of epidural stimulation of the lumbosacral spinal cord on voluntary movement, standing, and assisted stepping after motor complete paraplegia: a case study. The Lancet. 377 (9781), 1938-1947 (2011).
- Harkema, S. J., et al. Locomotor training: as a treatment of spinal cord injury and in the progression of neurologic rehabilitation. Archives of physical medicine and rehabilitation. 93 (9), 1588-1597 (2012).
- Jayaraman, A., et al. Locomotor training and muscle function after incomplete spinal cord injury: case series. The Journal of Spinal Cord Medicine. 31 (2), 185-193 (2008).
- Behrman, A. L., Bowden, M. G., Nair, P. M. Neuroplasticity after spinal cord injury and training: an emerging paradigm shift in rehabilitation and walking recovery. Physical Therapy. 86 (10), 1406-1425 (2006).
- Edgerton, V. R., Tillakaratne, N. J., Bigbee, A. J., de Leon, R. D., Roy, R. R. Plasticity of the spinal neural circuitry after injury. Annual Review of Neuroscience. 27, 145-167 (2004).
- Barbeau, H., Rossignol, S. Recovery of locomotion after chronic spinalization in the adult cat. Brain Research. 412 (1), 84-95 (1987).
- Lovely, R. G., Gregor, R., Roy, R., Edgerton, V. R. Effects of training on the recovery of full-weight-bearing stepping in the adult spinal cat. Experimental Neurology. 92 (2), 421-435 (1986).
- Multon, S., Franzen, R., Poirrier, A. -L., Scholtes, F., Schoenen, J. The effect of treadmill training on motor recovery after a partial spinal cord compression-injury in the adult rat. Journal of Neurotrauma. 20 (8), 699-706 (2003).
- Moraud, E. M., et al. Closed-loop control of trunk posture improves locomotion through the regulation of leg proprioceptive feedback after spinal cord injury. Scientific Reports. 8 (1), 76 (2018).
- Hubscher, C. H., et al. Effects of exercise training on urinary tract function after spinal cord injury. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 310 (11), F1258-F1268 (2016).
- Ward, P. J., et al. Novel multi-system functional gains via task specific training in spinal cord injured male rats. Journal of Neurotrauma. 31 (9), 819-833 (2014).
- Ward, P. J., et al. Optically-induced neuronal activity is sufficient to promote functional motor axon regeneration in vivo. PloS One. 11 (5), e0154243 (2016).
- Edgerton, V. R., et al.
- Angeli, C. A., Edgerton, V. R., Gerasimenko, Y. P., Harkema, S. J. Altering spinal cord excitability enables voluntary movements after chronic complete paralysis in humans. Brain. 137 (5), 1394-1409 (2014).
- Behrman, A. L., Ardolino, E. M., Harkema, S. J. Activity-Based Therapy: From basic science to clinical application for recovery after spinal cord injury. Journal of Neurologic Physical Therapy. 41, S39-S45 (2017).
- Hubscher, C. H., et al. Improvements in bladder, bowel and sexual outcomes following task-specific locomotor training in human spinal cord injury. PloS One. 13 (1), e0190998 (2018).
- Rejc, E., Angeli, C. A., Bryant, N., Harkema, S. J. Effects of stand and step training with epidural stimulation on motor function for standing in chronic complete paraplegics. Journal of Neurotrauma. 34 (9), 1787-1802 (2017).
- Hall, B. J., et al. Spinal cord injuries containing asymmetrical damage in the ventrolateral funiculus is associated with a higher incidence of at-level allodynia. The Journal of Pain. 11 (9), 864-875 (2010).
- Hubscher, C. H., Johnson, R. D. Effects of acute and chronic midthoracic spinal cord injury on neural circuits for male sexual function. II. Descending pathways. Journal of Neurophysiology. 83 (5), 2508-2518 (2000).
- Hubscher, C. H., Johnson, R. D. Chronic spinal cord injury induced changes in the responses of thalamic neurons. Experimental Neurology. 197 (1), 177-188 (2006).
- Ward, P. J., Hubscher, C. H. Persistent polyuria in a rat spinal contusion model. Journal of Neurotrauma. 29 (15), 2490-2498 (2012).
- Scheff, S. W., Rabchevsky, A. G., Fugaccia, I., Main, J. A., Lumpp, J. E. Jr Experimental modeling of spinal cord injury: characterization of a force-defined injury device. Journal of Neurotrauma. 20 (2), 179-193 (2003).
- Ferrero, S. L., et al. Effects of lateral funiculus sparing, spinal lesion level, and gender on recovery of bladder voiding reflexes and hematuria in rats. Journal of Neurotrauma. 32 (3), 200-208 (2015).
- Smith, R. R., et al. Swim training initiated acutely after spinal cord injury is ineffective and induces extravasation in and around the epicenter. Journal of Neurotrauma. 26 (7), 1017-1027 (2009).
- Oelke, M., et al. A practical approach to the management of nocturia. International Journal of Clinical Practice. 71 (11), e13027 (2017).
- Claydon, V., Steeves, J., Krassioukov, A. Orthostatic hypotension following spinal cord injury: understanding clinical pathophysiology. Spinal Cord. 44 (6), 341 (2006).
- Antunes-Rodrigues, J., De Castro, M., Elias, L. L., Valenca, M. M., McCANN, S. M. Neuroendocrine control of body fluid metabolism. Physiological Reviews. 84 (1), 169-208 (2004).
- Côté, M. -P., Azzam, G. A., Lemay, M. A., Zhukareva, V., Houlé, J. D. Activity-dependent increase in neurotrophic factors is associated with an enhanced modulation of spinal reflexes after spinal cord injury. Journal of Neurotrauma. 28 (2), 299-309 (2011).
- Dupont-Versteegden, E. E., et al. Exercise-induced gene expression in soleus muscle is dependent on time after spinal cord injury in rats. Muscle & Nerve: Official Journal of the American Association of Electrodiagnostic Medicine. 29 (1), 73-81 (2004).
- De Leon, R., Hodgson, J., Roy, R., Edgerton, V. R. Full weight-bearing hindlimb standing following stand training in the adult spinal cat. Journal of Neurophysiology. 80 (1), 83-91 (1998).
- Pearson, K. G. Progress in brain research. 143, Elsevier. 123-129 (2004).
- Gerasimenko, Y., et al. Feed-forwardness of spinal networks in posture and locomotion. The Neuroscientist. 23 (5), 441-453 (2017).
- Courtine, G., et al. Transformation of nonfunctional spinal circuits into functional states after the loss of brain input. Nature Neuroscience. 12 (10), 1333 (2009).
