Summary
Detta protokoll visar vår modell av verksamhetsbaserad rörelseapparaten löpband träning för råttor med ryggmärgsskada (SCI). Ingår både fyrbent och endast forelimb-grupper, förutom två distinkta typer av icke-tränade kontrollgrupper. Utredare ska kunna bedöma utbildning effekter på SCI råttor använder detta protokoll.
Abstract
Ryggmärgsskada (SCI) resulterar i bestående underskotten som inkluderar både rörlighet och en mångfald av autonoma-relaterade dysfunktioner. Motorisk träning (LT) på ett löpband är allmänt används som ett verktyg för rehabilitering i SCI befolkningen med många fördelar och förbättringar i det dagliga livet. Vi använder denna metod för verksamhetsbaserad uppgiftsspecifik utbildning (ABT) hos gnagare efter SCI både klarlägga mekanismerna bakom sådana förbättringar och att förbättra och förbättra befintliga kliniska rehabilitering protokoll. Vårt nuvarande mål är att fastställa de mekanismerna bakom ABT-inducerad förbättringar i urinvägar, tarm och sexuell funktion hos SCI råttor efter en måttlig till svår nivå av kontusion. Efter att varje enskilt djur i en skräddarsydd justerbar väst, är de säkrade till en mångsidig kropp vikt stödmekanism, sänkt till en modifierad tre-lane löpband och biträtt i steg-utbildning för 58 minuter, en gång om dagen i 10 veckor. Denna inställning tillåter för utbildning av både fyrbent och endast forelimb djur, tillsammans med två olika icke-utbildade grupper. Fyrbent-tränade djur med kropp vikt stöd är understödda av en tekniker som är närvarande att hjälpa kliva med ordentlig bakbenen placering som behövs, medan endast forelimb utbildade djur föds upp i kaudala slutet att säkerställa ingen bakbenen kontakt med den löpband och ingen viktbärande. En icke-tränade SCI grupp djur placeras i en sele och vilar bredvid löpbandet, medan andra SCI kontrollgruppen förblir i sin hem bur i träningslokalen i närheten. Detta paradigm tillåter för utbildning av flera SCI djur på en gång, vilket gör det mer tidseffektiv förutom att säkerställa att våra prekliniska djurmodeller härmar kliniska framställningen som nära som möjligt, särskilt med avseende på kroppen support för Weight med manuell hjälp.
Introduction
Globalt, mellan 250.000-500.000 nya ryggmärgsskada (SCI) fall uppstår antingen på grund av degeneration, sjukdomar eller mest vanligen (upp till 90%) trauma1. Efter traumatisk SCI, en rad fysiologiska händelser äger rum som resulterar i neurologiska bortfall som påverkar en mängd olika kroppsliga funktioner. På grund av de kroniska underskott som följer SCI, är utveckling och provning av effektiva behandlingsmetoder avgörande. Tills nyligen, har rehabilitering strategier oftast fokuserat på återvinning av rörlighet2,3. Efter SCI rangordna patienter blåsan/urinvägar, tarm och sexuella funktioner bland de högsta livskvalité komplikationerna i behov av bättre förvaltning1,4,5. Därför är inriktning urinblåsa, tarm och sexuell funktion av yttersta vikt från en rehabilitering synvinkel1,4,5.
Motion och motorisk träning (LT) är ofta utnyttjad rehabiliterande behandlingar i SCI patientpopulationen med många fördelar såsom kardiovaskulär funktion, urinblåsa/urin funktion och rörlighet6,7,8 ,9,10. Det är därför vi använder en liknande modalitet i våra prekliniska råtta SCI modell. Det är vårt mål att avgöra vilka effekter som LT har på SCI Wistar råttor, särskilt när det gäller både övre (njure) och nedre (urinblåsa, externa urethral sphincter) urinvägarna funktion, tarmfunktion och sexuell funktion. LT har vidare visat sig vara tillräckligt aktivera neuromuskulära system under nivån för skador som kan påverka mängden plasticitet inom det centrala nervsystem (CNS)11,12.
Framgången av LT i prekliniska studier är väl dokumenterat i både stora13,14 och små15,16,17,18,19 SCI djurmodeller. Tyder att afferenta sensoriska input som tillhandahålls av LT är tillräcklig för att stimulera spinal reflex vägar som leder till plasticitet och förbättringar av sensoriska-motor fungera9,20. LT fördelar angående autonoma funktioner har inte varit väl karakteriserade. Av denna anledning genomföra vi vår utbildning paradigm med fokus på autonoma resultatåtgärder, med hjälp av fyra distinkta grupper som inkluderar två icke-tränade kontroller och en metabolisk motion icke-viktbärande grupp tillsammans med en LT-gruppen som härmar tidpunkten, sessionslängd, manuell hjälp och support för weight som används i kliniska studier19,21,22,23,24.
Protocol
Alla metoderna har godkänts av University of Louisville institutionella djur vård och användning kommittén (IACUC).
1. före skada hantering och testning (en vecka innan SCI)
- Hantera varje råtta under en period av 5-10 min en gång om dagen i fem dagar.
Obs: Vuxna manliga Wistar råttor som är ~ 50 dagars ålder initialt och väger 200-225 g används i detta protokoll. Råttor vid detta före skada tidpunkt är acklimatiserad inte till selen som används för LT som full användning av bakbenen tillåter råttan att fly från jackan. - Genomföra någon före skada tester som är studie-specifik (t.ex., författarna gör metabola bur bedömningar för studier som innefattar effekterna av SCI på urinblåsan och tarmen funktion).
2. ryggmärgen kontusion25,26,27,28
- Söva djur med ketamin (80 mg/kg) och xylazin (10 mg/kg) blandningen intraperitonealt enligt medföljande dosering diagram (tabell 1). Administrera kompletterande dosering som behövs. Testa bedövningsmedel djup minst var 10 min genom att bedöma hornhinnans, palpebrala, pedal, svans nypa och pinna reflexer.
- Raka hår från baksidan av djuret där incision och skada kommer att inträffa. Rengöra det kirurgiska området med Dermachlor 4% kirurgisk scrub. Administrera en långverkande allmän antibiotika (t.ex.0,5 cc Pro-Pen-G subkutant).
- Placera den sövda djuren på en värmedyna på en låg inställning att upprätthålla normal kroppstemperatur.
- Uppskatta läge av riktade lesion nivå baserad på vertebrala utbuktningar #10 skalpell, gör ett uppskattningsvis 5 cm snitt på dorsum av djuret, direkt ovanför mittlinjen kotorna.
- För mitten-bröstkorg kontusioner, exponera den T8/T9 nivån av ryggmärgen via borttagning (med rongeurs) av överliggande T7 vertebrala lamina.
- Använder en kontusion enhet såsom en oändlig Horisont Slaganordningen29, utföra kontusion (för en måttlig till svår grad av SCI, Använd en kraft av 210 kdyn med ingen uppehållstid)18.
- Sutur tillsammans den muskulösa lagret och fascian över ryggmärgen med 4-0 diameter monofilamentgarn och nära huden med 9 mm kirurgiska sår klipp.
- Administrera postoperativ läkemedel, såsom gentamicin sulfat (5 mg/kg per dag i 5 dagar, antibiotikum för att undvika infektioner i urinblåsan) och meloxikam (1 mg/kg subkutant, smärtstillande för första 48 h och sedan som behövs).
- Placera djuren i en ren bur på en värmedyna. Kontrollera djurens vitala tecken varje 15 minuter tills de är helt vaken från anestesi. Under den första postoperativa dagen uppmuntras djuren att äta med en söt behandla. För det första 48 h (tre gånger dagligen vid tidpunkten för manuell crede - se 2.10), råtta övervakas för inaktivitet, läte som svar på hantering och brist på lust att äta och dricka. Om analgesi befinns vara otillräcklig, kontaktas den veterinära personalen. Under hela första två veckors återhämtningsfasen observeras djuren för tecken på infektion eller andra komplikationer. En gång reflex tömning returer, djuren är tenderade att två gånger om dagen (tidig morgon och sen eftermiddag). Djur med infektioner eller betydande viktminskning är omedelbart avlivas. När det gäller mat och vatten intag, avskuren punkt för dödshjälp är när djuret nått något över 20% viktminskning. Normal vikt förlust efter kirurgi och glömska atrofi av musklerna nedanför skadan är 15-20%. Alla djur är vägde minst en gång per vecka.
- Utföra blåsan tömma förfaranden använda manuell Credé manövern 3 gånger per dag (8 am, 3 pm, 10 pm) tills reflexiv urinblåsan funktion har återvänt (3-6 dagar i genomsnitt för kontusioner)26,30.
3. utbildning fas
- Inleda LT tidigast två veckor post-SCI, som initierande insatser för tidigt kan förvärra sekundär skada cascades31.
- Vecka 1 acklimatisering till löpband träning: transportera råttorna till ett tyst rum som är dedikerad för utbildning.
- Dag 1, slumpmässigt och jämnt dela SCI djuren i utbildad och icke-tränade kontrollgrupper, att ta hänsyn till eventuella variationer i skadan sig själv såväl som graden av spontan återhämtning efter kontusion. Dela till exempel råttor i 4 separata grupper: fyrbent utbildade (QT), endast forelimb utbildade (FT), icke-tränade kontroll (NT) och icke-tränade buren styra (HC). En sham-grupp där djur får en laminektomi men ingen skada och hanteras annars samma som de andra grupperna kan också användas som en oskadd kontrollgrupp utan utbildning.
- Varje djur i respektive sele (figur 1) och fäst selar i stödmekanismen kropp vikt ovanför de löpband via alligator klipp som är fäst till vikt stöd springs (figur 2 och figur 3). Detta kräver att djuret skall fastställas på ett ställe på löpbandet, att säkerställa att de går i utsedda framåt riktning och hastighet.
Obs: På grund av tid och personal begränsningar, författarnas lab bedriver daglig träning i grupper om tolv djur, tre i varje delmängd grupp. - Starta acklimatisering processen efter den tidigare publicerade protokoll17. Inleda acklimatisering till LT (början av vecka 3 inlägg-SCI) med en gradvis löpband exponering regim, ökar från 10 minuter på dag 1 till målet full av 58 min under den första veckan (tabell 2). Vanligtvis av dag 4 acklimatisera djuren väl till träningsprogram. Om ett djur inte visar progression av den tredje dagen av acklimatisering, tiden skulle vara nedsatt och extra dagar läggs på en mer gradvis ramp-up (sällsynt).
- Om ett djur under den första dagen eller två anpassar inte efter förlossningen av sele och löpband, sluta träningspasset, ta bort den från selen, placera djur baksida i sin bur och ge det två godsaker för att stärka framtida överensstämmelse. Nästa dag, placera djuret i sele och vikt stöd systemet igen i 10 min. På efterföljande dagar, öka varaktigheten av 20 min från början och sedan fortsätta öka utbildning varaktighet dagligen för att uppnå full träning av dag 10.
- Följ den detaljerade träningsprogram som anges i tabell 2.
- På grund av begränsad bakbenen användning efter skada kräver råttor i gruppen QT manuell underlättande för korrekt tass placering medan kliva på löpbandet. Använd ett finger på varje hand (vanligen den tredje siffran) till stöd i höft/midja stöd. När djuret kräver ytterligare bistånd i kliva, Använd denna samma finger tryck ovanför knät att inleda kliva. Om nödvändigt, använda ett separat finger (vanligen den femma siffran) för att hjälpa foten i kliva.
Obs: Mängden kropp vikt stöd behövs varierar från djur till djur och förändringar som utbildning fortskrider. Våren stödsystemet ger tillräckligt stöd för att hålla djuret positionerat för en ordentlig gait. Vidare finns stöd som behövs av tränare per ovan. Observera att en nyckelfaktor för LT är funktionellt lämpliga tass placering för trampa och interlimb samordning som främjas av tränare och är oberoende av stödsystemet. - Justera kroppens vikt support system för att något höja bakbenen för att säkerställa att inga sensoriska stimuli till tassar och ingen viktbärande sker genom kontakt med löpbandet för gruppen FT motion.
Obs: Gruppen FT fungerar som en övning och metabolisk kontroll, liknande den i en hand-vev övning i mänsklig aktivitet-baserad utbildning studier. - Har gruppen NT utnyttjas och ansluten till kropp vikt stöd systemet på ett liknande sätt som med QT och placera gruppen NT nära gruppen QT på en stadig yta (figur 2 och figur 3).
Obs: NT gruppen får ingen aktivitet och kontroller för alla eventuella effekter av att utnyttjas under en längre tid. - En buren grupp kan fungera som en ytterligare kontroll. Transportera dessa djur till träningsområdet som ett ytterligare steg för denna grupp.
- På grund av begränsad bakbenen användning efter skada kräver råttor i gruppen QT manuell underlättande för korrekt tass placering medan kliva på löpbandet. Använd ett finger på varje hand (vanligen den tredje siffran) till stöd i höft/midja stöd. När djuret kräver ytterligare bistånd i kliva, Använd denna samma finger tryck ovanför knät att inleda kliva. Om nödvändigt, använda ett separat finger (vanligen den femma siffran) för att hjälpa foten i kliva.
- Dag 7 -10 efter inledandet av LT, träna varje djur en gång dagligen, varje dag fram till dagen för uppsägning av studien. Efter varje dags utbildning kan ge varje djur en sockerhaltiga behandla att förstärka efterlevnad. Fortsätt dagliga LT på djur efter den 1 h regimen anges i tabell 2 under hela studien (t.ex., 8-12 veckor att efterlikna den ungefärliga 80 entimmes-sessioner som görs i kliniska studier)9.
4. dödshjälp och vävnad samling
- Administrera en dödlig dos av anestesi till djuret som följer AVMA riktlinjer om dödshjälp.
- När hjärtat är bara knappt slå, börja omedelbart startas djuret i en dedikerad spiskåpa först med kall hepariniserad saltlösning följt av kall, 4% PARAFORMALDEHYD lösning.
- Börja med hjälp av kirurgisk sax göra ett snitt över membranet, utsätta brösthålan. Fortsätta att skära igenom bröstkorgen rostrally på båda sidor, ta bort bröstkorgen. För in nålen perfusion i vänster kammare i hjärtat och klämma nålen med Peanger, då clip höger förmak.
- Använder en perfusion pump mekanism, kan den kalla hepariniserad koksaltlösning att flöda genom djurets blodkärl. En gång klar saltlösning flöden från höger förmak, växla över till den kalla 4% PARAFORMALDEHYD lösningen, tills kroppen har stelnat.
- Ta bort nödvändiga vävnad såsom njure, urinblåsa, kolon, hjärnan, sensoriska ganglier och ryggmärgen, och förvara i 4% PARAFORMALDEHYD för upp till 48 h vid 4 ° C. Efter 24-48 h, flytta vävnad till 30% sackaros och förvaras vid 4 ° C.
- Flytta insamlade vävnad till en 30% sackaros/fosfat buffrad frysskyddmedel lösning tills vävnaden är redo för kapning. För att skära vävnaden, bädda in i en vävnad frysning förening och skära på en kryostaten på önskad tjocklek beroende på vilken typ av vävnad som används (t.ex., 35 µm för hjärnan och ryggmärgsvävnad, 5-7 µm för orgel vävnader).
Representative Results
Efter denna utbildning protokollet, det har dokumenterats att endast QT djur visar överlägsen motorisk funktion jämfört med den andra för18. Vårt primära fokus är dock på grund av vårt lab, att undersöka icke-rörelseapparaten fördelarna med aktivitetsbaserade uppgiftsspecifik utbildning (ABT), inklusive urinblåsa, tarm och sexuell funktion. Exempelvis har vi tidigare publicerade data som visar LT resultatet i en ansträngningsutlöst minskning av polyuri i både QT och FT grupper av SCI råttor (figur 4)17. En skada-inducerad minskning omvandla tillväxt factor-beta (TGF-β) uttryck i njurens, vägledande av en förändrad immunsvar, sågs också, inte i QT och FT grupper, som hade TGF-β nivåer liknar sham (ingen skada) djur. I samma studie17utfördes vaken cystometry innan eutanasi och vävnad samling. Den maximal amplituden av urinblåsan sammandragningar under ogiltiga cykler var inte signifikant över sham, QT och FT grupper, medan NT-grupper förblev avsevärt förändrad. Tillsammans, indikerar dessa data ett positivt motion resultat på hälso- och urinblåsan njurfunktion, därmed förbättra urin funktion efter SCI.
Mekanismerna underliggande polyuri inom SCI befolkningen är för närvarande inte klart men är sannolikt fl32. Några har hypotesen, exempelvis att sammanslagning av vätskan i de nedre extremiteterna medan SCI individer sitter i rullstol kan leda till vätskeöverbelastning och ökad vätska eliminering under postural förändringar (till exempel flytta från sittande till liggande)33. En sådan förklaring håller inte för den prekliniska modellen, som har lett oss att fokusera initialt på arginin vasopressin (AVP), det hormon som styr vätska homeostas i kroppen och kan anpassas med motion. AVP styr vätska homeostas genom aktivering av V2 receptorn i njurarna vilket underlättar vatten resorption från den renala samlande kanaler34. Preliminära resultat från en pilot experiment (kronisk tidpunkt med en lesion svårighetsgrad - 210 kdyn inverkan kraft) tyder på en gynnsam effekt av träning (LT och FT) på V2 receptor nivåer i råtta njuren (figur 5).
Figur 1: specialanpassade selar storlek för manliga Wistar råttor. Både QT och NT djur placeras i samma typ av jacka (A) om användning av bakbenen när det gäller QT djur. Det finns extra remmar sydde på selen används för FT djur (B) för att höja upp bakbenen, försäkrar ingen kropp vikt stöd. De stora krok-och-loop väsentliga delarna av selen möjliggör enkla justeringar till olika stora djur och till eventuella förändringar i storleken på ett enskilt djur över tid. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: utbildning station setup. Kroppen vikt stödmekanism kring löpbandet för antingen NT (längst till vänster), QT (mitten) eller FT (höger) grupper. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: Training station med djur. Övre (A) och (B) sidoutsikt över visar kroppsvikt stöder mekanismen och plats för fastsättning stöd klipp till selarna. Observera att bakbenen FT djuret (B) höjs och off löpband bältet. Infälld (C) skildrar en närmare bild av klippet fäst till selen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: ABT effekter på råtta polyuri efter SCI. Den totala volymen av urinproduktion (A) ökade efter SCI (*; p < 0,05) och återvände närmare baslinjen efter 9 veckor av LT utbildning i både QT och FT grupper men återstod ökad i gruppen NT i förhållande till de utbildade grupperna (#; p < 0,05). Alla grupper visat ökad urinproduktion jämfört med utgångsvärdet 9 veckor och ökade ogiltiga volym (B). Det är viktigt att notera att antalet håligheter (C) och mängden vattenintag (D) förblivit densamma i alla grupper. Värden är medel ± medelfel. Denna siffra är republished med författaren behörighet17. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5: ABT effekter på råtta njure. Western blot resultat för råtta njure nivåer av V2 receptorer i 5 grupper av 4 råttor varje (20 totalt), visar uttrycksnivåerna för banden protein som finns i panelen A och grupp menar densitometry analysresultaten av de band (med ImageJ; OD = optisk densitet) i panelen B, som anger en betydande (*; p < 0,05) minskning av receptorer vid en kronisk tidpunkt (12 veckor) post-SCI och ingen minskning i förhållande till utgångsvärdet (sham kirurgiska kontroller) för grupper som fick 10 veckor av en timmes daglig ABT. Felstaplar representera standardfel. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Ketamin/xylazin dos diagram | ||||
| Effektiv dos: | Med hjälp av 100 mg/mL ketamin lager och 20 mg/mL xylazin lager *** | |||
| 80 mg/kg ketamin | ||||
| 10 mg/kg xylazin | ||||
| 1,0 mL blandning injektion = 0,62 mL ketamin lager (100 mg/mL) + 0,38 mL xylazin lager (20 mg/mL) | ||||
| Djurens vikt | Blandning injektion | Djurens vikt | Blandning injektion | |
| (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 | |
Tabell 1: Anestesi dosering diagram utifrån enskilda djurets vikt.
| Träningstid (min) |
Hastighet (cm/s) | Längd (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 |
Tabell 2: Träningsprogram av hastighetsinställningar löpbandet bör på motsvarande tiden tillbringade vid varje hastighet.
Discussion
Våra metoder för ABT på råttor efter SCI är en roman terapeutisk intervention. Medan andra metoder av motion och steg utbildning i djurmodeller kan finnas35,härmar36,37, denna metod LT utförs kliniskt i SCI befolkningen, där vi har sett lovande resultat23. Med kombinationen av vår installation, dosering och användning av kontrolldjur hjälper resultat från utnyttja vår utbildning paradigm för att förstå fördelarna med ABT efter SCI. framtida tillämpningar av detta protokoll inkluderar observerar beskrivs resultaten av ABT på olika utbildning tidsramar samt den effekt som ABT har på återhämtning från olika nivåer och graderna av skada.
En begränsning av denna design är tidsperiod för sådana experiment. Eftersom våra träningsprogram för varje djur kräver 1 timme per dag, varje dag i 10 veckor, betydande personal tid och ett organiserat schema är en nödvändighet. En viktig aspekt som kräver särskild uppmärksamhet innebär gruppen FT, som har unika selar med krok-och-loop materiella remmar för att säkra bakbenen ovanför löpbandet för eliminering av vikt stöd. Det är viktigt att se till att djuret inte får vikt stöd, vilket är varför en plattform inte är placerad under råttans hind tassar. Dessutom, som tidigare studier har antytt att sinnesintryck är en Huvudföraren av rörelseapparaten plasticitet i ryggmärgen38,39,40, finns det ett konstant behov av att hantera gruppen QT att hjälpa med stegmotor ungefär samma som sjukgymnaster i den kliniska inställningen.
En viktig ändring i kommersiellt tillgängliga löpband systemet används för djuren vända polariteten. Efter utsätta motorn, var positiva och negativa trådarna bytte som vänder riktning löpbandet flyttar. Detta ger mer utrymme och lättare att nå och hjälpa till att utbilda djuren (systemet levereras med en chock rutnät i ena änden som är utformade för att hindra icke-utnyttjas, spinally intakta djur från att kliva av löpbandet bältet).
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Författarna erkänner Drs. Patricia Ward, April Herrity och Susan Harkema för deras input och vägledning, Christine Yarberry för kirurgisk hjälp, Yangsheng Chen, Andrea Willhite och Johnny Morehouse för tekniskt bistånd och Darlene Burke för hjälp med statistik och beteendemässiga bedömningar. Finansiering av stöd till detta arbete lämnades av Department of Defense (W81XWH-11-1-0668 och W81XWH-15-1-0656) och Kentucky ryggmärgen och Head skada forskning lita (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).
