Activity-based Training auf einem Laufband mit Rückenmark verletzt Wistar-Ratten
16. Januar 2019
Dieses Protokoll zeigt unser Modell des Activity based Bewegungsorgane Laufbandtraining für Ratten mit Verletzungen des Rückenmarks (SCI). Enthalten sind sowohl vierbeinigen und Vordergliedmaße nur, neben zwei verschiedene Arten von nicht ausgebildeten Kontrollgruppen. Ermittler können Trainingseffekte auf SCI Ratten unter Verwendung dieses Protokolls zu beurteilen.
Bewegung und Bewegungstraining werden häufig in rehabilitativen Therapien in der rückengeschädigten Patientenpopulation eingesetzt. Der Hauptvorteil der aktivitätsbasierten Ausbildung besteht darin, dass viele funktionelle Vorteile sowohl in präklinischen Tierstudien als auch in der klinischen Praxis dokumentiert wurden. James Armstrong und Christine Yarberry, beide leitende Forschungstechniker, und Jason Gumbel, ein Student meines Labors, werden das Verfahren demonstrieren. In der Woche vor der Rückenmarksverletzung, behandeln Sie jede Ratte für fünf bis zehn Minuten, einmal täglich für fünf Tage. Am Tag der Verletzung rasieren Sie die Haare von der Rückseite der ersten 200 bis 225 Gramm Ratte an der Stelle der Verletzung, und legen Sie das anästhesierte Tier auf einem Heizkissen bei einer niedrigen Einstellung. Verabreichen Sie Augenschmierstoff, ein lang wirkendes allgemeines Antibiotikum, ein Schmerzmittel und fünf Milliliter physiologische Rinline. Schätzen Sie die Position des zielgerichteten Läsionsniveaus, basierend auf den Wirbelprotuberanzen, und verwenden Sie ein Skalpell der Zahl 10, um einen etwa fünf Zentimeter großen Schnitt auf dem Dorsum des Tieres direkt über den Mittellinienwirbeln zu machen. Mit Hämostaten, ziehen Sie die seitlichen Muskeln, mit 4-0 Seidennaht. Für mittelthorakale Prellungen verwenden Sie Rongeurs, um die überlagernde T7-Wirbellamina zu entfernen, den T8-T9-Spiegel des Rückenmarks freizulegen, und verwenden Sie eine Kontusionsvorrichtung, um die Prellungen durchzuführen. Nach der Übergabe der Verletzungen verwenden Sie Monofilamente mit 4-0 Durchmesser, um den Muskel und die Faszien über dem Rückenmark zu verankern. Und schließen Sie die Haut mit neun Millimeter chirurgischen Wundclips. Weitere fünf Milliliter physiologische Rinline injizieren. Dann legen Sie die Tiere in einzelne saubere Käfige, auf Heizkissen mit genauer Überwachung für die ersten 24-48 Stunden. Verwenden der Bedienungsanleitung Cred
Übersicht
In diesem Artikel wird ein Nagetiermodell für aktivitätsbasiertes, aufgabenspezifisches Training (ABT) nach einer Rückenmarksverletzung (SCI) beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf dem lokomotorischen Training (LT) als Rehabilitationsstrategie liegt. Das Protokoll zielt darauf ab, die Mechanismen zu untersuchen, durch die ABT nicht nur die Mobilität, sondern auch autonome Funktionen wie Harn-, Darm- und Sexualfunktion bei SCI-Ratten verbessert. Der Ansatz ähnelt eng klinischen Rehabilitationsparadigmen und erhöht so die translative Relevanz.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Rehabilitationsforschung
- Präklinische Tiermodelle
Hintergrund
- SCI führt zu anhaltenden Defiziten der Mobilität und der autonomen Funktion.
- Die motorische Trainingstherapie wird in der klinischen Rehabilitation von SCI-Patienten weit verbreitet eingesetzt.
- Training auf Aktivitätsbasis hat in tierexperimentellen und humanmedizinischen Studien funktionelle Vorteile gezeigt.
- Das Verständnis der Mechanismen, die den durch ABT verursachten Verbesserungen zugrunde liegen, kann zur Entwicklung besserer klinischer Protokolle beitragen.
Zweck der Studie
- Aufklärung der Mechanismen, die den ABT-bedingten Verbesserungen autonomer Funktionen nach einer Rückenmarksverletzung zugrunde liegen.
- Verbesserung und Optimierung klinischer Rehabilitationsprotokolle unter Verwendung präklinischer Modelle.
- Vergleich verschiedener Trainingsparadigmen (Vierbein-, Nur-Vordergliedmaßen-Training und nicht trainierte Kontrollen) bei Ratten mit Rückenmarksverletzung.
Verwendete Methoden
- Induktion einer mittelschweren bis schweren thorakalen Kontusions-Verletzung der Wirbelsäule bei Ratten mithilfe eines Kontusionsgeräts.
- Nachsorge nach der Verletzung, einschließlich Analgesie, Antibiotikagabe und unterstützender Überwachung.
- Einteilung der Tiere in Gruppen mit Vierbein-Training, reinem Vordergliedmaßen-Training oder unbehandelten Kontrollgruppen.
- Verwendung maßgeschneiderter, verstellbarer Westen und Körpergewichtsentlastungsmechanismen während des Laufbandtrainings.
- Tägliche Schritt-Trainingsessions (58 Minuten/Tag, 10 Wochen) mit technischer Unterstützung nach Bedarf.
Hauptergebnisse
- Das Protokoll ermöglicht eine effiziente, gleichzeitige Training von mehreren Tieren mit Rückenmarkverletzung.
- Quadrupedale und ausschließlich Vordergliedmaßen-basierte Trainingsparadigmen sind durchführbar und reproduzierbar.
- Das Modell bildet klinische Rehabilitationsbedingungen eng ab, insbesondere hinsichtlich der Körpergewichtsentlastung und manuellen Unterstützung.
- Bietet eine Plattform, um funktionelle Erholung und zugrundeliegende Mechanismen bei Rückenmarkverletzungen zu untersuchen.
Schlussfolgerungen
- Dieses Nagetier-ABT-Protokoll ist ein robustes präklinisches Modell für die Forschung zur Rehabilitation nach Rückenmarkverletzung (SCI).
- Es ermöglicht mechanistische Untersuchungen funktioneller Verbesserungen nach lokomotorischem Training.
- Der Ansatz erhöht die translative Relevanz, da er klinischen Rehabilitationsstrategien eng nachempfunden ist.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die aktivitätsbasierte Laufbandtraining bei spinale verletzten (SCI) Wistar-Ratten bietet ein translationsrelevantes präklinisches Modell zur Bewertung von Rehabilitationsstrategien, die sowohl die motorische als auch die autonome Erholung gezielt ansprechen. Dieser Ansatz ermöglicht eine mechanistische Risikominderung funktioneller Verbesserungen und stützt die Vorhersagekraft früher therapeutischer Hypothesen. Die Übereinstimmung des Protokolls mit klinischen Rehabilitationsparadigmen erhöht seinen Wert für die Portfolio-Priorisierung und die entscheidungsfindung in der fachübergreifenden Forschung und Entwicklung.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen im Zusammenhang mit neuraler Reparatur und funktioneller Wiederherstellung nach einer Rückenmarksverletzung (SCI).
- Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem klinisch relevante Rehabilitationsmaßnahmen in vivo modelliert werden.
- Erleichtert die funktionelle Zielvalidierung für Interventionen, die auf motorische und autonome Endpunkte abzielen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet eine standardisierte, reproduzierbare Plattform zur Bewertung von Therapiekandidaten in einem kontrollierten SCI-Modell.
- Ermöglicht die quantitative Beurteilung von Verbesserungen der motorischen und autonomen Funktion.
- Unterstützt die Bereitschaft für nachgeschaltete Tests zur Bildschirmprüfung neuroregenerativer oder neuromodulatorischer Substanzen.
Translationale und präklinische Forschung
- Passt die Bedingungen des präklinischen Modells an klinische Rehabilitationsprotokolle an und verbessert so die translationale Kontinuität.
- Ermöglicht risikoadjustierte Entscheidungen über die Behandlungsfortschritte basierend auf funktionellen Erholungsendpunkten, die für menschliche Rückenmarkverletzungen relevant sind.
- Unterstützt die Identifizierung translationaler Biomarker, die mit Ergebnissen der aktivitätsbasierten Therapie assoziiert sind.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses auf einem Laufband basierende Aktivitätstrainingmodell fügt sich in die Kontinuum von der frühen Entdeckung bis zur präklinischen Validierung von Therapeutika für Rückenmarkverletzungen ein.
- Entdeckungsbereich Biologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung zu Mechanismen der neuronalen Plastizität und der funktionellen Erholung.
- Screening: Stellt reproduzierbare, quantitative Ergebnisse zur Bewertung der Wirksamkeit von Interventionen bereit.
- Analytik: Ermöglicht die Messung von motorischen, urinären, gastrointestinalen und sexuellen Funktionen als abhängige Variablen.
- Translationale Forschung: Verbindet präklinische Erkenntnisse mit klinischen Rehabilitationsstrategien durch Nachbildung von Protokollen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine skalierbare, standardisierte Plattform zur wiederholten Bewertung unterschiedlicher therapeutischer Kandidaten.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in der Forschung zur Wiederherstellung nach Rückenmarkverletzung.
- Operationaler Wert: Standardisiert Training und Beurteilung und verbessert dadurch die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit über verschiedene Studien hinweg.
- Strategischer Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen und die Zuweisung von Kapital, indem belastbare funktionelle Endpunkte bereitgestellt werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Kandidaten basierend auf translationsrelevanten Ergebnissen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in Nagetier-SCI-Modellen und Rehabilitationsprotokollen.
- Benötigt spezielle Ausrüstung zur Unterstützung des Körpergewichts und für Laufbandtraining.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über mehrere Teams hinweg für Training, Beurteilung und Datenanalyse.
- Anpassbar an unterschiedliche Schweregrade der Verletzung und an verschiedene Trainingsparadigmen innerhalb des SCI-Modells.
- Auf die präklinische mechanistische und funktionelle Bewertung beschränkt; nicht direkt aussagekräftig hinsichtlich der klinischen Wirksamkeit.
