Method Article

Formación basada en una cinta rodante con la médula espinal lesionado ratas Wistar

DOI:

10.3791/58983

⸱

January 16th, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Anatomical Sciences and Neurobiology, University of Louisville, 2Kentucky Spinal Cord Injury Rehabilitation Center, University of Louisville

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este protocolo muestra nuestro modelo de entrenamiento en cinta deslizante locomotor basado en actividades para las ratas con lesión de la médula espinal (SCI). Incluido, es cuadrúpedos y miembro anterior sólo grupos, además de dos tipos distintos de grupos de control no entrenado. Los investigadores son capaces de evaluar los efectos de entrenamiento en ratas SCI usando este protocolo.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Lesión de la médula espinal (SCI) resultado duradero déficit que incluyen movilidad y una multitud de disfunciones autonómicas relacionadas. Entrenamiento locomotor (LT) en una cinta rodante es ampliamente utilizado como una herramienta de rehabilitación en la población de SCI con muchos beneficios y mejoras en la vida cotidiana. Utilizamos este método de formación específica de la tarea basada en actividad (ABT) en roedores después de SCI a ambos dilucidar los mecanismos detrás de estas mejoras y a potenciar y mejorar los protocolos de rehabilitación clínica. Nuestro objetivo actual es determinar los mecanismos que subyacen mejoras inducidas por la ABT en urinaria, intestinal y la función sexual en SCI ratas después de un moderado a severo grado de contusión. Después de asegurar cada animal individual en un chaleco ajustable a la medida, aseguraron a un mecanismo de apoyo peso de cuerpo versátil, bajó a una caminadora modificada de tres carriles y asistida en paso-formación de 58 minutos, una vez al día durante 10 semanas. Esta configuración permite el adiestramiento de animales cuadrúpedos y solo forelimb, junto a dos grupos diferentes no entrenados. Animales cuadrúpedos entrenados con soporte de peso corporal son ayudados por un técnico presente para ayudar a caminar con la colocación de extremidades adecuadas según sea necesario, mientras solo forelimb animales entrenados se elevan en el extremo caudal para no asegurar extremidades en contacto con el cinta de correr y no portantes. Un grupo no entrenado de SCI de animales se coloca en un arnés y descansa al lado de la cinta, mientras que el otro grupo SCI de control permanece en su jaula casera en la sala de entrenamiento cerca. Este paradigma permite la formación de múltiples animales SCI, por lo que es más eficiente además de garantizar que nuestro modelo animal preclínico imita la representación clínica como cerrar como sea posible, especialmente en relación con el cuerpo soporte de peso con ayuda manual.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

A nivel mundial, entre 250.000-500.000 nueva lesión de la médula espinal (SCI) casos ocurren debido a la degeneración, enfermedades o más comúnmente (hasta 90%) de trauma1. Después de la traumática SCI, una serie de eventos fisiológicos tienen lugar que resultan en déficits neurológicos que afectan a una multitud de funciones corporales. Debido a los déficits crónicos que siguen SCI, el desarrollo y prueba de modalidades de tratamiento eficaces es fundamental. Hasta hace poco, las estrategias de rehabilitación más comúnmente han centrado en la recuperación de movilidad2,3. Después de SCI, pacientes fila vejiga/urinaria, intestinal y las funciones sexuales entre las complicaciones más alto de calidad de vida necesita mejor administración1,4,5. Por lo tanto, a la vejiga, del intestino y la función sexual es de suma importancia desde un punto de vista de rehabilitación1,4,5.

Ejercicio y entrenamiento locomotor (LT) son comúnmente utilizado terapia de rehabilitación en la población de pacientes de SCI con muchos beneficios como la función cardiovascular, la función urinaria/vejiga y movilidad6,7,8 ,9,10. Es por esta razón que utilizamos una modalidad similar en nuestro modelo SCI rata preclínica. Es nuestro objetivo determinar qué efectos LT tiene en ratas Wistar de SCI, específicamente con respecto a tanto superior (riñón) y función de tracto urinario inferior (vejiga, esfínter uretral externo), la función del intestino y la función sexual. Además, LT ha demostrado ser suficiente en la activación de sistemas neuromusculares por debajo del nivel de la lesión que puede influir en la cantidad de plasticidad en el sistema nervioso central (SNC)11,12.

El éxito de LT en los estudios preclínicos está bien documentado en grandes13,14 y pequeño15,16,17,18,19 modelos animales de SCI. La evidencia sugiere que aferente sensorial proporcionada por LT es suficiente para estimular vías de reflejas espinales que resultan en plasticidad y mejoras al motor sensorial9,20. Beneficios LT en cuanto a funciones autonómicas no han sido bien caracterizados. Por este motivo, implementamos nuestro paradigma de formación con un enfoque en las medidas de resultado autonómico, con cuatro grupos distintos que incluyen dos controles no entrenados y un grupo de no peso metabólico ejercicio junto a un grupo LT que imita la sincronización, duración de la sesión, ayuda manual y soporte de peso que se utilizan en estudios clínicos19,21,22,23,24.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Todos los métodos descritos han sido aprobados por la Universidad de Louisville institucional Animal Care y el Comité uso (IACUC).

1. previo a la lesión manejo y pruebas (una semana antes de SCI)

  1. Manejar cada rata por un período de 5-10 minutos una vez al día durante cinco días.
    Nota: Adultos ratas Wistar macho que inicialmente ~ 50 días de edad y pesan 200-225 g se utilizan en el presente Protocolo. Las ratas de este son de punto de tiempo previo a la lesión no aclimataron al arnés que se utiliza para LT uso completo de miembros posteriores permite la rata a escapar de la chaqueta.
  2. Llevar a cabo cualquier ensayo previo a la lesión que es específico de estudio (por ejemplo, los autores hacen evaluaciones jaula metabólica para estudios que involucran los efectos de la ciencia en función de la vejiga y el intestino).

2. medular contusión25,26,27,28

  1. Anestesiar los animales con ketamina (80 mg/kg) y xilacina (10 mg/kg) mezcla intraperitoneal según gráfico proporcionado dosis (tabla 1). Administrar dosis adicionales según sea necesario. Prueba de profundidad anestésica al menos cada 10 minutos mediante la evaluación corneal, palpebral, pedal, pizca de cola y reflejos de la oreja.
  2. Afeitar pelo de la parte posterior del animal donde la incisión y lesiones son ocurrir. Limpie el área quirúrgico con Dermachlor 4% lavado quirúrgico. Administrar un antibiótico general de acción prolongada (p. ej., 0,5 cc vía subcutánea Pro-Pen-G).
  3. Coloque el animal anestesiado sobre una almohadilla de calefacción en un ajuste bajo para mantener la temperatura normal del cuerpo.
  4. Estimar la situación del nivel de lesión específica basado en protuberancias vertebrales y con un bisturí #10, hacer una incisión de aproximadamente 5 cm en el dorso del animal, directamente sobre las vértebras de la línea media.
  5. Para contusiones centrotorácica, exponer el nivel de T8/T9 de la médula espinal a través de retiro (con gubias) de la lámina vertebral de T7 de sobreposición.
  6. El uso de un dispositivo de contusión como un horizonte infinito impactador29, realizar la contusión (para un moderado a severo grado de SCI, use una fuerza de 210 kdyn sin tiempo de permanencia)18.
  7. De la sutura a la capa muscular y la fascia sobre la médula espinal utilizando monofilamento de diámetro de 4-0 y cerrar la piel con pinzas 9 mm quirúrgica de la herida.
  8. Administrar medicamentos postoperatorios, como sulfato de gentamicina (5 mg/kg / día durante 5 días; antibiótico para evitar infecciones de la vejiga) y meloxicam (1 mg/kg por vía subcutánea, analgésico para las primeras 48 h y luego como sea necesario).
  9. Colocar los animales en una jaula limpia en una almohadilla de calefacción. Ver animales signos vitales cada 15 minutos hasta que estén totalmente despiertos de la anestesia.  Durante el primer día postoperatorio, los animales son alentados a comer con una golosina azucarada. Para las primeras 48 h (tres veces diariamente a la hora de crede manual - ver 2.10), las ratas son monitoreadas por inactividad, vocalización en respuesta a la manipulación y la falta de deseo de comer y beber.  Si la analgesia es insuficiente, se pone en contacto el personal veterinario. A lo largo de la fase inicial de dos semanas de recuperación, los animales se observan evidencias de infección u otras complicaciones. Una vez reflejo devuelve dos veces, los animales se tendieron a dos veces al día (mañana y tarde). Inmediatamente son sacrificados los animales con infecciones o pérdida de peso significativa. Con respecto a la ingesta de alimentos y agua, la cortada de punto para la eutanasia es cuando el animal ha alcanzado nada más 20% pérdida de peso. Pérdida de peso normal después de la cirugía y desuso atrofia de los músculos por debajo del nivel de lesión es 15-20%. Todos los animales se pesaron al menos una vez por semana.
  10. Realizar procedimientos utilizando la maniobra de Credé manual 3 veces al día (8:00, 15:00, 22:00) de vaciamiento de la vejiga hasta que la función vesical reflexiva ha regresado (3-6 días en promedio para contusiones)26,30.

3. formación fase

  1. Comenzar no antes de dos semanas post-SCI, como iniciar las intervenciones demasiado pronto pueden exacerbar lesiones secundarias cascadas31LT.
  2. Aclimatación de la semana 1 a entrenamiento: las ratas a una habitación tranquila que se dedica a la capacitación de transporte.
  3. El día 1, aleatoriamente y uniformemente dividir los animales SCI en grupos control entrenados y no entrenados, para tener en cuenta la variabilidad potencial en la lesión en sí, así como el grado de recuperación espontánea después de la contusión. Por ejemplo, dividir las ratas en 4 grupos: cuadrúpedo entrenado (QT), miembro anterior sólo entrenado (FT), control no entrenado (NT) y no entrenados casa jaula control (HC). Un grupo de tratamiento simulado donde los animales reciben una laminectomía pero ninguna lesión y si no se manejan igual que los otros grupos también puede utilizarse como un testigo ileso sin entrenamiento.
  4. Colocar cada animal en el mazo correspondiente (figura 1) y sujetar los arneses para el mecanismo de apoyo del peso corporal por encima de las cinta a través de pinzas que se sujetan a resortes de soporte de peso (figura 2 y figura 3). Esto requiere el animal para fijarse en un lugar en la cinta, asegurando que van en la señalada hacia adelante y la velocidad.
    Nota: Debido a limitaciones de tiempo y personal, laboratorio de los autores realiza entrenamiento diario en grupos de doce animales, tres en cada grupo de subconjunto.
  5. Iniciar el proceso de aclimatación siguiendo el protocolo previamente publicado17. Comenzar la aclimatación a LT (comienzo de semana 3 post-SCI) con un régimen de exposición gradual caminadora, aumentando de 10 minutos el día 1 al objetivo completo de 58 min durante la primera semana (tabla 2). Por lo general, por día 4, los animales se adapte bien al régimen de entrenamiento. Si un animal no muestra progresión por el tercer día de aclimatación, el tiempo es reducido y más días en un subida más gradual (raro).
    1. Si un animal durante el primer día o dos no se adapta para el confinamiento de los arnés y cinta de correr, detener la sesión de entrenamiento, retire del mazo, colocar la espalda del animal en su jaula y le dan dos dulces para ayudar a reforzar el cumplimiento futuro. Al día siguiente, coloque el animal en el sistema de soporte de arnés y peso nuevamente por 10 minutos. En días posteriores, aumentar la duración de 20 minutos al principio y continúan aumentando la duración del entrenamiento diario para lograr la formación completa por 10 días.
  6. Seguir el régimen de formación detallada proporcionado en la tabla 2.
    1. Debido a una lesión posterior de extremidades limitado uso, ratas en el grupo QT requiere facilitación del manual para la colocación correcta de la pata mientras camina en la cinta. Use un dedo en cada mano (comúnmente el tercer dígito) para ayudar en apoyo de cadera/cintura. Cuando el animal requiere más asistencia para caminar, use este mismo dedo para ejercer presión sobre la rodilla para iniciar paso a paso. Si es necesario, utilice un dedo separado (comúnmente el quinto dígito) para ayudar a los pies a caminar.
      Nota: La cantidad de soporte de peso corporal es necesitada varía de animal a animal y cambia conforme avanza formación. El sistema de soporte de resorte da suficiente ayuda a mantener el animal de forma adecuada. Apoyo adicional se proporciona según lo requiera el entrenador por encima. Tenga en cuenta que un elemento clave de LT es pata funcionalmente adecuada colocación para caminar y interlimb coordinación que es promovido por el entrenador y es independiente del sistema de apoyo.
    2. Para el grupo de ejercicios de pies, ajustar el sistema de soporte de peso de cuerpo para elevar ligeramente las extremidades traseras para asegurar sin estímulos sensoriales a las patas y no cojinete del peso se produce a través del contacto con la cinta.
      Nota: El grupo FT sirve como un ejercicio y el control metabólico, similar a la de un ejercicio de manivela en los estudios de capacitación basado en la actividad humana.
    3. El grupo de NT aprovechado y conectado al sistema de soporte de peso corporal de una manera similar como el QT y el grupo de NT cerca del grupo QT en una superficie fija (figura 2 y figura 3).
      Nota: El grupo de NT no recibe ninguna actividad y controles para cualquier efecto potencial de ser utilizado por un período de tiempo prolongado.
    4. Un grupo de hogar jaula puede servir como un control adicional. Transporte de estos animales a las instalaciones como un paso adicional para este grupo.
  7. Día 7 -10 después del inicio de los LT, tren cada animal una vez al día, todos los días hasta el día de terminación del estudio. Tras cada día de entrenamiento, dar a cada animal una delicia azucarada para reforzar el cumplimiento. Siguiendo LT diario de animales siguiendo el régimen de 1 h previsto en la tabla 2 la duración del estudio (p. ej., 8-12 semanas para imitar los aproximados 80 sesiones de una hora que se realizan en estudios clínicos)9.

4. eutanasia y colección de tejido

  1. Administrar una dosis letal de anestesia al animal que se adhiere a las pautas AVMA en eutanasia.
  2. Cuando el corazón apenas late, comenzar inmediatamente perfundiendo el animal en una campana de humos dedicada primero con solución salina heparinizada fría seguida por el frío, solución de paraformaldehído al 4%.
    1. Comience usando tijeras quirúrgicas para hacer una incisión a través de la membrana, exponiendo la cavidad torácica. Seguir cortar a través de la caja torácica rostrally en ambos lados, retirar la caja torácica. Inserte la aguja de perfusión en el ventrículo izquierdo del corazón Sujete la aguja con pinzas hemostáticas y clip de la aurícula derecha.
    2. Utilizando un mecanismo de bomba de perfusión, permiten la solución de salino heparinizado frío fluya a través de los vasos sanguíneos de los animales. Una vez clara salina fluye desde la aurícula derecha, pasar a la solución fría de paraformaldehído al 4%, hasta que el cuerpo se refuerza.
  3. Remover el tejido necesario tales como riñón, vejiga, colon, cerebro, ganglios sensoriales y la médula espinal y almacenar en paraformaldehído al 4% para un máximo de 48 h a 4 ° C. Después de 24-48 h, mover el tejido de 30% de sacarosa y almacenar a 4 ° C.
  4. Mover tejido recogido a un 30% sacarosa/fosfato crioprotector solución con tampón hasta que esté listo para el corte de tejido. Para cortar tejido, incrustar en un compuesto de congelación del tejido y cortar en un criostato al espesor deseado dependiendo del tipo de tejido utilizado (p. ej., 35 μm para el cerebro y el tejido de médula espinal, 5-7 μm para los tejidos del órgano).

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Siguiendo este protocolo de entrenamiento, se ha documentado que sólo los animales QT demuestran función locomotriz superior comparado con los otros grupos de18. Sin embargo, debido a la naturaleza de nuestro laboratorio, nuestro enfoque principal es investigar no locomotor beneficios del entrenamiento de tareas específicas basadas en la actividad (ABT), incluyendo la vejiga, el intestino y la función sexual. Por ejemplo, anteriormente hemos publicado datos que muestran resultados LT en una reducción inducida por el ejercicio de la poliuria en QT y FT grupos de SCI ratas (figura 4)17. También, una disminución inducida por lesión en la transformación de la expresión de factor de crecimiento-β (TGF-β) en el riñón, indicativo de una respuesta inmune alterada, no se observó en grupos QT y pies, que tenían niveles de TGF-β similares a animales de sham (sin lesión). En el mismo estudio17, cystometry despierto fue realizada antes de la eutanasia y tejido. La máxima amplitud de las contracciones de la vejiga durante los ciclos de vacíos no fue significativamente diferente en farsa, QT y FT los grupos, mientras que los grupos NT se mantuvo significativamente alterados. Juntos, estos datos indican un resultado positivo del ejercicio sobre la función de salud y de la vejiga renal, mejorando la función urinaria después de la médula espinal.

Los mecanismos subyacentes la poliuria dentro de la población de SCI es actualmente no está claro, pero es probablemente multifactorial32. Algunos han presumido, por ejemplo, que acumulación de líquido en las extremidades inferiores mientras SCI son individuos en silla de ruedas puede conducir a sobrecarga de líquido y mayor eliminación de líquido durante los cambios posturales (por ejemplo, pasar de sentado a acostado)33. Tal explicación no tiene el modelo clínico previo, que nos ha llevado a centrarse inicialmente en arginina vasopresina (AVP), la hormona que controla la homeostasis del líquido en el cuerpo y puede ser modulada con el ejercicio. AVP controla la homeostasis del líquido a través de la activación de los receptores V2 en los riñones que facilita la reabsorción de agua de los conductos que recoge renal34. Pruebas preliminares de un experimento piloto (crónica-momento con la severidad de una lesión - fuerza de impacto kdyn 210) indican un efecto beneficioso del ejercicio (LT y FT) sobre los niveles de receptores V2 en el riñón de la rata (figura 5).

figure-results-1
Figura 1: arneses a medida para las ratas masculinas de Wistar. QT y NT animales se colocan en el mismo tipo de chaqueta (A) lo que permite el uso de miembros posteriores en el caso de animales QT. Hay correas cosidas en el arnés utilizado para pies animales (B) para levantar los miembros posteriores, no asegurando soporte de peso corporal. Las porciones grandes de material gancho-y-lazo del arnés permiten ajustes fáciles para animales de tamaño diferentes y cambios en el tamaño de un animal individual en el tiempo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figure-results-2
Figura 2: configuración de la estación de formación. Mecanismo de apoyo de peso de cuerpo alrededor de la cinta para NT (izquierda), QT (medio) o grupos (derecha) FT. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figure-results-3
Figura 3: estación de entrenamiento con los animales. Parte superior (A) y (B) alzados mostrando cuerpo peso soportan mecanismo y ubicación de clips de soporte de sujeción para los arneses. Tenga en cuenta que las extremidades posteriores del animal FT (B) se levanta y apaga la cinta caminadora. Recuadro (C) muestra una vista más cercana del clip sujetado al arnés. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figure-results-4
Figura 4: efectos ABT en la poliuria de la rata después de SCI. El volumen total de producción de orina (A) aumentó después de SCI (*; p < 0.05) y volvió más cercano a los valores basales después de 9 semanas de entrenamiento LT en grupos de QT y pies pero seguía siendo mayores en el grupo de NT en relación con los grupos formados (#; p < 0.05). Todos los grupos demostraron aumento de la diuresis en comparación con línea base en 9 semanas y aumento volumen vacío (B). Es importante tener en cuenta que el número de huecos (C) y la cantidad de ingesta de agua (D) sigue siendo la misma en todos los grupos. Los valores son medios ± error estándar. Esta figura es republicada con permiso de autor17. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figure-results-5
Figura 5: efectos ABT en riñón de rata. Western blot resultados para niveles de riñón de rata de receptores V2 en 5 grupos de 4 ratas cada uno (total 20), mostrando niveles de expresión de las bandas de proteínas siempre en grupo A y grupo significan densitometría resultados del análisis de las bandas (con ImageJ; OD = densidad óptica) en el panel B, indicando una significativa (*; p < 0.05) disminución de receptores en un momento crónica (12 semanas) post-SCI y ninguna disminución con respecto a la línea de base (controles quirúrgica simulada) para grupos que recibieron 10 semanas de una hora diaria aprox Barras de error representan el error estándar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Tabla de dosis de ketamina/xilacina
Dosis efectiva:Utilizando valores de ketamina 100 mg/mL y 20 mg/mL xilacina stock ***
80 mg/kg ketamina
10 mg/kg xilacina
1,0 mL de una mezcla inyectable = 0,62 mL ketamina stock (100 mg/mL) + stock de xilacina 0,38 mL (20 mg/mL)
Peso de los animalesInyección de la mezclaPeso de los animalesInyección de la mezcla
(g)(mL)(g)(mL)
1000.132750.36
1050.142850.37
1100.142900.38
1150.153000.39
1200.163050.4
1250.163100.4
1300.173150,41
1350.183200.42
1400.183250.42
1450.193300.43
1500.23350.44
1550.23400.44
1600.213450.45
1650.213500,46
1700.223550,46
1750.233600.47
1800.233650.47
1850.243700.48
1900.253750.49
1950.253800.49
2000.263850.5
2050.273900.51
2100.273950.51
2150.284000,52
2200.294100.53
2250.294200.55
2300.34300,56
2350.314400.57
2400.314500,59
2450.324600.6
2500.334700,61
2550.334800.62
2600.344900,64
2650.345000.65
2700.355100.66

Tabla 1: Tabla de dosis anestesia basada en el peso individual del animal.

Tiempo de entrenamiento
(min)		Velocidad (cm/s)Duración (min)
0-161
1-28.41
2-310.81
3-813.25
8-1310.85
13-2813.215
28-3310.85
33-3865
38-438.45
43-5813.215

Tabla 2: Régimen de entrenamiento de velocidades de que la cinta debe estar en el correspondientes al tiempo dedicado a cada velocidad.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nuestros métodos de ABT en ratas después de SCI es una intervención terapéutica nueva. Mientras que otros métodos de ejercicio y entrenamiento en modelos animales de paso pueden existir35,36,37, este método mímico clínico llevado a cabo en la población humana de SCI, donde hemos visto resultados prometedores23LT. Con la combinación de nuestra instalación, régimen y uso de animales de control, los resultados obtenidos utilizando nuestro paradigma de formación ayudarán a comprender los beneficios de ABT después el futuro SCI. las aplicaciones de este protocolo incluyen observación de los resultados descritos de ABT en plazos diferentes de entrenamiento, así como el efecto ABT en la recuperación de diferentes niveles y grados de lesiones.

Una limitación de este diseño es la longitud de tiempo para tales experimentos. Dado que nuestro régimen de entrenamiento para cada animal requiere de 1 hora por día, todos los días durante 10 semanas, tiempo personal substancial y una programación organizada es una necesidad. Un aspecto importante que requiere especial atención consiste en el grupo de pies, que tiene soporte de únicos arneses con correas material de gancho y lazo para asegurar las extremidades posteriores por encima de la cinta para la eliminación de peso. Es importante asegurarse de que el animal no recibe apoyo de peso, razón por la cual no se coloca una plataforma debajo de las patas traseras de la rata. Además, como estudios anteriores han indicado que la entrada sensorial es un controlador principal de la plasticidad del sistema locomotor en la médula espinal38,39,40, hay una constante necesidad de manejar el grupo QT para ayudar a con paso a paso lo mismo como fisioterapeutas en el ajuste clínico.

Una importante modificación realizada en el sistema de cinta disponibles en el mercado de los animales fue invertir la polaridad. Después de exponer el motor, se cambiaron los cables positivos y negativos que invierte la dirección que se mueve la cinta. Esto permite más espacio y acceso más fácil para alcanzar y ayudar a entrenar a los animales (el sistema viene con una rejilla de descarga en un extremo que es diseñado para evitar que animales no aprovechado, spinally intactos paso a paso de la cinta caminadora).

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores reconocen los Drs. Patricia Ward, abril Herrity y Susan Harkema para su entrada y orientación, Christine Yarberry asistencia quirúrgica, Yangsheng Chen, Andrea Willhite y Johnny Morehouse para asistencia técnica y Darlene Burke para asistencia con estadísticas y evaluaciones conductuales. Fondos para este trabajo fue proporcionado por el Departamento de defensa (W81XWH-11-1-0668 y W81XWH-15-1-0656) y la médula espinal de Kentucky y cabeza lesiones Research Trust (KSCHIRT 14-5).

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Cinta de correr Exer-3RColumbus Instrumentspolaridad invertida del motor Sistema de soporte del
peso corporalN/AN/A Básculasde resorte modificadas con pinzas de cocodrilo
Arnés para ratasN/AN/ANuestros arneses están hechos a medida; consulte la Figura 1 para obtener una imagen.
Dispositivo de impacto Infinite Horizon (IH)Sistemas de precisión e instrumentaciónModelo 0400
Ketamina HClHospiraNDC 0409-2053-10
Xilacina (inyección de AnaSed)Akorn Animal HealthNDC 59399-110-20
Meloxicam (Eloxiject)Henry Schein Animal HealthNDC 116695-6925-2
Sulfato de gentamicina (GentaFuse)Henry Schein Animal HealthNDC 11695-4146-1
uretano, 97%Argos OrganicsCAS 51-79-6
4-0 kit de sutura monofilamento (4-0 Ethilon Nylon Suturre)Ethicon, LLC205016
Michel clips de sutura (9mm Auto Clips)MikRon Precision, Inc.1629
Almohadilla térmicaMastex Industries, IncModelo 500
Tootie Fruitys cerealMalt O MealPara el entrenamiento
recompensa Ratas Wistar machoEnvigo
Tamaño 10 hojas de bisturí quirúrgicoMiltexSKU: 4-110

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. http://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/spinal-cord-injury (2013).">World Health Organization (WHO). Spinal Cord Injury. , Available from: http://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/spinal-cord-injury (2013).
  2. Traumatic spinal cord injury. Nature Reviews Disease Primers. 3, 17018(2017).">Ahuja, C. S., et al. Traumatic spinal cord injury. Nature Reviews Disease Primers. 3, 17018(2017).
  3. Locomotor training after human spinal cord injury: a series of case studies. Physical Therapy. 80 (7), 688-700 (2000).">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).
  4. Targeting recovery: priorities of the spinal cord-injured population. Journal of Neurotrauma. 21 (10), 1371-1383 (2004).">Anderson, K. D. Targeting recovery: priorities of the spinal cord-injured population. Journal of Neurotrauma. 21 (10), 1371-1383 (2004).
  5. Sexual function after spinal cord injury: innervation, assessment, and treatment. Current Sexual Health Reports. 8 (2), 106-115 (2016).">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).
  6. Locomotor training progression and outcomes after incomplete spinal cord injury. Physical Therapy. 85 (12), 1356-1371 (2005).">Behrman, A. L., et al. Locomotor training progression and outcomes after incomplete spinal cord injury. Physical Therapy. 85 (12), 1356-1371 (2005).
  7. Locomotor activity in spinal cord-injured persons. Journal of Applied Physiology. 96 (5), 1954-1960 (2004).">Dietz, V., Harkema, S. J. Locomotor activity in spinal cord-injured persons. Journal of Applied Physiology. 96 (5), 1954-1960 (2004).
  8. 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., 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).
  9. 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).">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).
  10. Locomotor training and muscle function after incomplete spinal cord injury: case series. The Journal of Spinal Cord Medicine. 31 (2), 185-193 (2008).">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).
  11. Neuroplasticity after spinal cord injury and training: an emerging paradigm shift in rehabilitation and walking recovery. Physical Therapy. 86 (10), 1406-1425 (2006).">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).
  12. Plasticity of the spinal neural circuitry after injury. Annual Review of Neuroscience. 27, 145-167 (2004).">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).
  13. Recovery of locomotion after chronic spinalization in the adult cat. Brain Research. 412 (1), 84-95 (1987).">Barbeau, H., Rossignol, S. Recovery of locomotion after chronic spinalization in the adult cat. Brain Research. 412 (1), 84-95 (1987).
  14. Effects of training on the recovery of full-weight-bearing stepping in the adult spinal cat. Experimental Neurology. 92 (2), 421-435 (1986).">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).
  15. 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).">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).
  16. 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).">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).
  17. Effects of exercise training on urinary tract function after spinal cord injury. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 310 (11), F1258-F1268 (2016).">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).
  18. 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. Novel multi-system functional gains via task specific training in spinal cord injured male rats. Journal of Neurotrauma. 31 (9), 819-833 (2014).
  19. Optically-induced neuronal activity is sufficient to promote functional motor axon regeneration in vivo. PloS One. 11 (5), e0154243(2016).">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).
  20. Retraining the injured spinal cord. The Journal of physiology. 533 (1), 15-22 (2001).">Edgerton, V. R., et al. Retraining the injured spinal cord. The Journal of physiology. 533 (1), 15-22 (2001).
  21. Altering spinal cord excitability enables voluntary movements after chronic complete paralysis in humans. Brain. 137 (5), 1394-1409 (2014).">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).
  22. Activity-Based Therapy: From basic science to clinical application for recovery after spinal cord injury. Journal of Neurologic Physical Therapy. 41, S39-S45 (2017).">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).
  23. Improvements in bladder, bowel and sexual outcomes following task-specific locomotor training in human spinal cord injury. PloS One. 13 (1), e0190998(2018).">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).
  24. 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).">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).
  25. 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).">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).
  26. 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. 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).
  27. Chronic spinal cord injury induced changes in the responses of thalamic neurons. Experimental Neurology. 197 (1), 177-188 (2006).">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).
  28. Persistent polyuria in a rat spinal contusion model. Journal of Neurotrauma. 29 (15), 2490-2498 (2012).">Ward, P. J., Hubscher, C. H. Persistent polyuria in a rat spinal contusion model. Journal of Neurotrauma. 29 (15), 2490-2498 (2012).
  29. Experimental modeling of spinal cord injury: characterization of a force-defined injury device. Journal of Neurotrauma. 20 (2), 179-193 (2003).">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).
  30. 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).">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).
  31. 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).">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).
  32. A practical approach to the management of nocturia. International Journal of Clinical Practice. 71 (11), e13027(2017).">Oelke, M., et al. A practical approach to the management of nocturia. International Journal of Clinical Practice. 71 (11), e13027(2017).
  33. Orthostatic hypotension following spinal cord injury: understanding clinical pathophysiology. Spinal Cord. 44 (6), 341(2006).">Claydon, V., Steeves, J., Krassioukov, A. Orthostatic hypotension following spinal cord injury: understanding clinical pathophysiology. Spinal Cord. 44 (6), 341(2006).
  34. Neuroendocrine control of body fluid metabolism. Physiological Reviews. 84 (1), 169-208 (2004).">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).
  35. 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).">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).
  36. 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).">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).
  37. Full weight-bearing hindlimb standing following stand training in the adult spinal cat. Journal of Neurophysiology. 80 (1), 83-91 (1998).">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).
  38. Progress in brain research. 143, Elsevier. 123-129 (2004).">Pearson, K. G. Progress in brain research. 143, Elsevier. 123-129 (2004).
  39. Feed-forwardness of spinal networks in posture and locomotion. The Neuroscientist. 23 (5), 441-453 (2017).">Gerasimenko, Y., et al. Feed-forwardness of spinal networks in posture and locomotion. The Neuroscientist. 23 (5), 441-453 (2017).
  40. Transformation of nonfunctional spinal circuits into functional states after the loss of brain input. Nature Neuroscience. 12 (10), 1333(2009).">Courtine, G., et al. Transformation of nonfunctional spinal circuits into functional states after the loss of brain input. Nature Neuroscience. 12 (10), 1333(2009).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Spinal Cord InjuryLocomotor TrainingActivity Based TrainingTreadmill TrainingWistar RatsBody Weight SupportQuadrupedal TrainingForelimb TrainingContusion InjuryRehabilitation Protocols

Related Articles