Summary
Denne protokollen demonstrerer vår modell aktivitetsbaserte locomotor tredemølle trening for rotter med ryggmargsskade (SCI). Inkludert er både quadrupedal og forlemen bare grupper, i tillegg til to forskjellige typer av ikke-trente kontroll grupper. Etterforskerne kan vurdere opplæring effekter på SCI rotter bruker denne protokollen.
Abstract
Ryggmargsskade (SCI) gir varig underskudd som omfatter både mobilitet og en rekke autonome-relaterte dysfunksjoner. Locomotor trening (LT) på en tredemølle er mye brukt som en rehabilitering verktøy i befolkningen SCI med mange fordeler og forbedringer i dagliglivet. Vi benytter denne metoden aktivitetsbaserte oppgave-spesifikke trening (ABT) i gnagere etter SCI både belyse mekanismene bak slike forbedringer og å styrke og forbedre eksisterende klinisk rehabilitering protokoller. Vår nåværende mål er å bestemme mekanismene bak ABT-indusert forbedringer i urin, tarm og seksuell funksjon i SCI rotter etter en moderat til alvorlig nivå av contusion. Etter at hvert individuelle dyr i en skreddersydd justerbar vest, er de sikret en allsidig kroppen vekt støtte mekanisme, senket til en modifisert tre-lane tredemølle og assistert i trinn-trening i 58 minutter, en gang om dagen for 10 ukene. Dette oppsettet gir opplæring av både quadrupedal og forlemen bare dyr, sammen med to forskjellige ikke-trente grupper. Quadrupedal trente dyr med kroppen vekt støtte blir hjulpet av en tekniker stede å hjelpe stepping med riktig baklem plassering etter behov, mens bare forlemen utdannet dyrene er reist på caudal slutten å sikre noen baklem kontakt med den tredemølle og ingen vektbærende. En ikke-trente SCI gruppe dyr er plassert i en sele og hviler ved tredemølle, mens andre SCI kontrollgruppen forblir i buret sitt hjem i trimrommet i nærheten. Dette paradigmet gir opplæring av flere SCI dyr samtidig, dermed gjør det mer tidkrevende i tillegg til å sikre at våre pre-klinisk dyremodell etterligner klinisk representasjon som nær som mulig, spesielt med hensyn til kroppen vekttap støtte med manuell assistanse.
Introduction
Globalt, mellom 250 000-500.000 nye ryggmargsskade (SCI) tilfeller oppstå enten skyldes degenerasjon, sykdommer, de fleste vanlig (opptil 90%) traumer1. Etter traumatisk SCI, en rekke fysiologiske hendelsene finner sted som nevrologiske underskudd som påvirker en rekke kroppsfunksjoner. På grunn av kronisk underskudd som følger SCI, er utvikling og testing av effektive behandlingsmetoder avgjørende. Inntil nylig, har rehabilitering strategier oftest fokusert på utvinning mobilitet2,3. Etter SCI rangerer pasienter blæren/urin, tarm og seksuelle funksjoner blant høyest livskvalitet komplikasjoner trenger bedre administrasjon1,4,5. Derfor er målretting blæren, tarm og seksuell funksjon av største betydning fra rehabilitering ståsted1,4,5.
Trening og locomotor trening (LT) er vanligvis benyttet rehabiliterende terapi i SCI pasienten befolkningen mange fordeler som hjerte-funksjon, blære/urin funksjon og mobilitet6,7,8 ,9,10. Det er derfor vi bruker en lignende modalitet i pre-klinisk rotte SCI modellen. Det er vårt mål å finne ut hvilke effekter LT har på SCI Wistar rotter, spesielt om både øvre (nyre) og lavere (blæren, eksterne urinrøret sphincter) urin-skrift funksjon, tarm funksjon og seksuell funksjon. Videre har LT vist å være tilstrekkelig i aktivere nevromuskulær systemer nedenfor nivået til skade som kan påvirke hvor mye plastisitet i sentralnervesystemet (CNS)11,12.
Suksessen til LT i pre kliniske studier er godt dokumentert i både store13,14 og små15,16,17,18,19 SCI dyremodeller. Tyder på at afferente sanseinntrykk som LT er tilstrekkelig til å stimulere spinal refleks veier som fører til plastisitet og forbedringer til sensorisk-motoriske funksjon9,20. LT fordeler når det gjelder autonome funksjoner har ikke blitt godt preget. Derfor implementerer vi vår trening paradigme med fokus på autonome utfallsmål, med fire forskjellige grupper med to ikke-trente kontroller og en metabolsk/trening ikke-vekt bærende gruppe sammen med en LT gruppe som etterligner timing, øktens varighet, manuell assistanse og vekt støtte som brukes i kliniske studier,19,,21,,22,,23,,24.
Protocol
Alle metodene beskrevet er godkjent av universitetet i Louisville institusjonelle Animal Care og bruk Committee (IACUC).
1. pre-skade håndtering og Testing (en uke før SCI)
- Håndtere hver rotte for en periode på 5-10 minutter en gang om dagen i fem dager.
Merk: Voksen Wistar hannrotter som ~ 50 dager gammel først og veie 200-225 g brukes i denne protokollen. Rotter på denne pre-skade-punkt er acclimated ikke til selen som brukes for LT som full bruk av hindlimbs rotta å flykte fra jakken. - Utføre noen pre-skade tester som er studie-spesifikke (f.eksforfatterne gjøre metabolske bur vurderinger for studier som involverer effekten av SCI på blære og tarm funksjon).
2. ryggmargen Contusion25,26,27,28
- Bedøve dyr med ketamin (80 mg/kg) og xylazine (10 mg/kg) blanding intraperitoneally etter angitte dosering diagram (tabell 1). Administrere supplerende dosering etter behov. Teste bedøvende dybde minst hvert 10 min ved å vurdere hornhinnen, palpebral, pedal, hale knipe og høydepunkt reflekser.
- Barbere håret fra baksiden av dyr der snitt og skader er å oppstå. Rens det kirurgiske området med Dermachlor 4% kirurgiske kratt. Administrere langtidsvirkende generelle antibiotika (f.eks0,5 kopi Pen-G subcutaneously).
- Plass bedøvet dyr på en varmeputen på en lav innstilling å vedlikeholde normal kroppstemperatur.
- Beregne plasseringen av målrettet lesjon nivå basert på ryggvirvel utspring og med #10 skalpell, gjør et estimerte 5 cm snitt på dorsum av dyret, rett over midtlinjen ryggvirvlene.
- For midt-bur contusions, utsette T8/T9 nivået på ryggmargen via fjerning (med rongeurs) av superimposing T7 ryggvirvel lamina.
- Bruke en contusion enhet som en uendelig horisonten nedslaget29, utføre contusion (for en moderat til alvorlig grad av SCI, bruke en styrke på 210 kdyn med ingen holdetiden)18.
- Sutur sammen muskel laget og fascia over ryggmargen bruker 4-0 diameter monofilament og Lukk huden med 9 mm kirurgisk sår klipp.
- Administrere postoperativ stoffer, som gentamicin sulfate (5 mg/kg per dag for 5 dager, antibiotika å unngå blæren infeksjoner) og har meloksikam (1 mg/kg subcutaneously, smertestillende for første 48t og deretter som nødvendig).
- Sett dyr i et rent bur på en varmeputen. Sjekk dyr vitale hver 15 minutter før de er fullt ut våken fra anestesi. Dagtid første post-op er dyrene oppmuntret til å spise med en sukkerholdig godbit. For de første 48 timer (tre ganger daglig ved manuell crede - se 2.10), rotter overvåkes løpet vocalization svar på håndtering og manglende ønske om å spise og drikke. Hvis analgesi er funnet for å være utilstrekkelig, kontaktet den veterinary staben. Gjennom første to ukers restitusjonsfasen er dyrene observert etter bevis for infeksjoner eller andre komplikasjoner. Refleks når renons avkastning, dyrene er tendens til to ganger om dagen (tidlig morgen og ettermiddag). Dyr med infeksjoner eller betydelig vekttap euthanized umiddelbart. Om mat og vann inntak, kuttet av punkt for euthanasia er når dyret har nådd noe over 20% vekttap. Normal vekttap etter kirurgi og bruk atrofi av muskler nedenfor nivået til skade er 15-20%. Alle dyrene er veid minst en gang per uke.
- Utføre blæren tømme prosedyrer som bruker manuell Credé manøver 3 ganger om dagen (8 am, 3 pm, 10 pm) inntil refleksiv blærefunksjon har returnert (3-6 dager i gjennomsnitt for contusions)26,30.
3. opplæringsfasen
- Starte LT ikke tidligere enn to uker innlegg-SCI, som initiering intervensjoner for tidlig forverre sekundære skade cascades31.
- Uke 1 acclimation å tredemølle trening: Transport rotter til et stille rom som er dedikert for trening.
- På dag 1, tilfeldig og jevnt del SCI dyrene i utdannet og ikke-trente grupper, rede for potensielle variasjon i både skader seg selv, samt graden av spontan utvinning etter contusion. For eksempel dele rotter i 4 separate grupper: quadrupedal utdannet (QT), forlemen bare opplæring (FT), ikke-trente kontroll (NT) og ikke-trente hjem bur kontroll (HC). En humbug gruppe der dyr får en laminectomy men ingen skade og håndteres på samme måte som de andre gruppene ellers kan også brukes som en uskadet kontrollgruppe uten trening.
- Plasser hvert dyr i respektive selen (figur 1) og fest seletøy å kroppen vekt støtte mekanismen over tredemølle via alligator klipp som er festet til vekttap støtte springs (figur 2 og figur 3). Dette krever dyret å bli fast på ett sted på tredemølle, sikre at de går i utpekte fremover og hastighet.
Merk: På grunn av tid og personell begrensninger, forfatternes lab gjennomfører daglig trening i grupper på tolv dyr, tre gruppene delsett. - Starte acclimation prosessen etter de tidligere publiserte protokollen17. Starte acclimation å LT (start av uke 3 innlegg-SCI) med en gradvis tredemølle eksponering diett, økende fra 10 min på dag 1 til fulle mål av 58 min første uke (tabell 2). Vanligvis av dag 4 acclimate dyrene godt til trening diett. Hvis et dyr ikke viser utviklingen av den tredje dagen av acclimation, gangen ville bli redusert, og ekstra dager lagt på en mer gradvis oppstarten (sjelden forekomst).
- Hvis et dyr under første dag eller to ikke kobles til confinement sele og tredemølle, stanse treningsøkten, fjerne den fra selen, sett dyr baksiden i buret sitt og gi det to behandler for å forsterke fremtidig kompatibilitet. Neste dag, plassere dyret i sele og vekt støtte systemet igjen for 10 min. Øke varigheten av 20 min først påfølgende dager, og fortsette å øke trening varighet daglig for å oppnå full opplæring av dag 10.
- Følg den detaljerte trening diett i tabell 2.
- På grunn av begrenset hind lem bruk etter skade krever rotter i gruppen QT manuell tilrettelegging for riktig pote plassering mens stepping på tredemøllen. Bruk en finger på hver hånd (vanligvis det tredje sifferet) for å hjelpe hip/midje støtte. Når Dyret krever ytterligere assistanse i stepping, bruke denne samme finger press ovenfor kneet starte stepping. Om nødvendig kan du bruke en separat finger (vanligvis den femte sifferet) for å hjelpe foten i stepping.
Merk: Mengden av kropp vekt støtte behov varierer fra dyr til dyr og endringer som opplæring pågår. Vår støtte systemet gir nok hjelp å holde dyr posisjonert for en skikkelig gangart. Ytterligere støtte er levert behov for slag per ovenfor. Et nøkkelelement i LT er funksjonelt riktig pote plassering for stepping og interlimb samordning som er markedsført av trener og er uavhengig av hjelpeapparatet. - Justere kroppen vekt støtte systemet til å heve litt bakbeina slik noen sensoriske stimuli til paws og ingen vekt bærende skjer gjennom kontakt med tredemølle gruppen FT øvelse.
Merk: Gruppen FT fungerer som en øvelse og metabolske kontroll, ligner på en sveiv øvelse i menneskelig aktivitet-basert trening studier. - Har gruppen NT utnyttet og koblet til kroppen vekt støtte systemet på en lignende måte som QT og sted gruppen NT nær gruppen QT på en stillestående overflate (figur 2 og figur 3).
Merk: Gruppen NT mottar ingen aktivitet og kontroller for noen virkning blir brukt for en utvidet periode. - En hjem bur gruppe kan tjene som en ekstra kontroll. Transportere disse dyrene å treningsanlegg som et ekstra trinn for denne gruppen.
- På grunn av begrenset hind lem bruk etter skade krever rotter i gruppen QT manuell tilrettelegging for riktig pote plassering mens stepping på tredemøllen. Bruk en finger på hver hånd (vanligvis det tredje sifferet) for å hjelpe hip/midje støtte. Når Dyret krever ytterligere assistanse i stepping, bruke denne samme finger press ovenfor kneet starte stepping. Om nødvendig kan du bruke en separat finger (vanligvis den femte sifferet) for å hjelpe foten i stepping.
- Dag 7 -10 etter starten av LT, trene hvert dyr én gang daglig, hver dag helt frem til avslutningen av studiet. Etter hver dag med trening, gi hvert dyr en sukkerholdig godbit å forsterke samsvar. Fortsette daglig LT dyr etter den 1t diett gitt i tabell 2 for varigheten av studien (f.eks8-12 uker å etterligne omtrentlig 80 Times økter som er gjort i kliniske studier)9.
4. euthanasia og vev samling
- Administrere en dødelig dose av anestesi til dyret som overholder AVMA retningslinjer for Euthanasia.
- Når hjertet er knapt slå, umiddelbart begynne perfusing dyr i dedikert avtrekksvifte først med kaldt heparinized saltvann etterfulgt av kulde, 4% paraformaldehyde løsning.
- Begynne med kirurgisk saks for å lage et snitt over membranen, utsette bryst hulrom. Fortsette å skjære gjennom brystkasse rostrally på begge sider, fjerne brystkasse. Perfusjon nålen inn venstre ventrikkel hjertet klemme nål hemostats, og klippet rett atriet.
- Bruker en perfusjonsmåling pumpe mekanisme, kan den kalde heparinized saline å strømme gjennom dyrets blodkar. En gang klare saltvann renner fra høyre atrium, bytte over til kalde 4% paraformaldehyde løsningen, til kroppen har stivet.
- Fjerne nødvendige vev som nyre, blære, kolon, hjernen, sensoriske Ganglion og ryggmargen og lagrer på 4% paraformaldehyde for opptil 48 timer på 4 ° C. Etter 24-48 timer, flytte vev til 30% sukrose og butikk på 4 ° C.
- Flytte samlet vev en 30% sukrose/fosfat bufret kryoprotektant løsning til vev er klar for skjæring. For å kutte vev, bygge inn i en vev iskaldt compound og kutte på en kryostaten på ønsket tykkelse avhengig av vev brukes (f.eks, 35 µm for hjernen og ryggmarg vev, 5-7 µm for orgel vev).
Representative Results
Etter denne trening protokollen, det er dokumentert at bare QT dyrene vise overlegen locomotor funksjon i forhold til andre grupper18. Men på grunn av vår lab er vårt primære fokus å undersøke ikke-locomotor fordelene med aktivitetsbaserte oppgave-spesifikke trening (ABT), inkludert blære og tarm seksuell funksjon. For eksempel har vi tidligere publisert data som viser LT resultater i en øvelse-indusert reduksjon av polyuri i både QT og FT SCI rotter (Figur 4)17. Også ble en skade-indusert reduksjon i omforming vekst faktor-β (TGF-β) uttrykk i nyrenes, antyder en endret immunrespons, ikke sett i QT og FT grupper som hadde TGF-β nivåer ligner humbug (ingen skade) dyr. I den samme studien17, ble våken cystometry utført før euthanasia og vev. Maksimal amplituden av blæren sammentrekninger under ugyldige sykluser var ikke signifikant forskjellig humbug, QT og FT grupper, mens NT-grupper ble betydelig endret. Sammen indikerer disse data en positiv øvelse utfall på nyre helse og blære funksjon, dermed forbedre urin funksjon etter SCI.
Mekanismene underliggende polyuri innen SCI befolkningen er ikke klare, men er sannsynligvis flere faktoriell32. Noen har en hypotese om, for eksempel at av væske i nedre lemmer mens SCI individer er i rullestol kan føre til væske overbelastning og økt væske eliminering under postural Skift (som å flytte fra sitter liggende)33. Slik forklaring holder ikke for den pre-klinisk modellen, som har ført oss å fokusere først på arginin vasopressin (AVP), hormonet som kontrollerer væske homeostase i kroppen og kan være modulert med øvelse. AVP styrer væske homeostase gjennom aktivering av V2 reseptoren i nyrene som forenkler vann benresorpsjon fra den nyre samle kanaler34. Foreløpige bevis fra et pilotprosjekt (kronisk tid-punkt med en lesjon alvorlighetsgrad - 210 kdyn slagkraft) angir en gunstig effekt trening (LT og FT) V2 reseptor nivåer i rotte nyre (figur 5).
Figur 1: skreddersydd seletøy til Wistar hannrotter. Både QT og NT plasseres i samme type jakke (A) tillater bruk av bakbeina ved QT dyr. Det er flere stropper sydd på selen brukes for FT dyr (B) opp bakbeina, sikre ingen kropp vekt støtte. De store krok og loop materiale delene av selen tillate lett justeringer til forskjellige størrelse dyr og endringer i størrelsen på en individuell dyr over tid. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: trening stasjon oppsett. Kroppen vekt støtte mekanisme rundt tredemølle for enten NT (lengst til venstre), QT (midten) eller FT (høyre) grupper. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: treningsapparat med dyr. Øverst (A) og (B) visninger viser kroppsvekt støtte mekanisme og plasseringen av vedlegg støtte klipp til seletøy. Merk at bakbeina av FT dyret (B) er hevet og av tredemøllen beltet. Innfelt (C) skildrer en nærmere utsikt over klippet festet til selen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: ABT effekter på rotte polyuri etter SCI. Det totale volumet av urin produksjon (A) økte etter SCI (*; p < 0,05) og tilbake nærmere planlagt etter 9 uker med LT opplæring i både QT og FT men var økt i gruppen NT i forhold til utdannet gruppene (#, p < 0,05). Alle grupper demonstrert økt urin produksjon i forhold til grunnlinjen på 9 uker og økt ugyldige volum (B). Det er viktig å merke seg at antall tomrom (C) og hvor mye vanninntak (D) var det samme alle grupper. Verdier er ± standardfeil. Dette tallet er publiseres med forfatteren tillatelse17. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5: ABT effekter på rotte nyre. Western blot resultater for rotte nyre nivåer av V2 reseptorer i 5 grupper på 4 rotter hver (20 totalt), viser uttrykket nivåer for protein bandene gitt i panelet A og gruppen mener densitometry analyseresultater band (med ImageJ; OD = optisk tetthet) i B-panelet angir en betydelig (*; p < 0,05) nedgang i reseptorer på en kronisk tidspunkt (12 uker) post-SCI og ingen reduksjon i forhold til opprinnelig plan (humbug kirurgisk kontroller) for gruppene får 10 uker på én time daglig ca. Feilfelt representerer standardfeil. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Ketamin/Xylazine Dose diagram | ||||
| Effektive dose: | 100 mg/mL ketamin lager og 20 mg/mL xylazine lager *** | |||
| 80 mg/kg ketamin | ||||
| 10 mg/kg xylazine | ||||
| 1,0 mL blanding injeksjon = 0.62 mL ketamin lager (100 mg/mL) + 0.38 mL xylazine lager (20 mg/mL) | ||||
| Dyr vekt | Blanding injeksjon | Dyr vekt | Blanding injeksjon | |
| (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 basert på personlige dyrets vekt.
| Treningstid (min) |
Hastighet (cm/s) | Varighet for |
| 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: Trening diett av hastighetsinnstillinger tredemølle skal tilsvarer tiden brukt på hver hastighet.
Discussion
Våre metoder for ABT på rotter etter SCI er en roman terapeutisk intervensjon. Mens andre metoder for trening og trinn opplæring i dyremodeller finnes35,etterligner36,37, denne metoden LT utført klinisk i SCI befolkningen, hvor vi har sett lovende resultater23. Med en kombinasjon av installasjonsprogrammet, diett, og bruk av kontroll dyr, vil resultatene fra utnytte vår trening paradigme bidra til å forstå fordelene med ABT etter SCI. fremtidige anvendelser av denne protokollen inkluderer observere beskrevet utfallet av ABT på annen trening tidsrammer samt at ABT har på utvinning fra ulike nivåer og omfanget av skaden.
En begrensning av denne design er tiden for slike eksperimenter. Gitt at våre trening diett for hvert dyr krever 1 time per dag, hver dag for 10 uker, er betydelig personell tiden og et organisert tidsplan en nødvendighet. Et viktig aspekt som krever spesiell oppmerksomhet innebærer FT gruppen, som har unik seler med krok og loop materiale stropper å sikre bakbeina over tredemølle for eliminering av vekt støtte. Det er viktig å sikre at dyret ikke får vekt støtte, og det er derfor en plattform ikke er plassert under rottas bakben paws. I tillegg som tidligere studier har vist at sanseinntrykk er en rektor driver av locomotor systemet plastisitet i ryggmargen38,39,40, er det en konstant behov for å håndtere gruppen QT å hjelpe med stepping mye det samme som fysioterapeuter i klinisk setting.
En viktig endring gjort kommersielt tilgjengelig tredemølle systemet brukes for dyrene ble Reversere polariteten. Etter utsette motoren, ble positive og negative ledningene slått som reverserer retningen tredemølle flytter. Dette gir mer plass og enklere tilgang til nå og å lære dyrene (systemet kommer med et støt rutenett i den ene enden som er utformet for å hindre at ikke-utnyttet, spinally intakt dyr trå utenfor tredemølle beltet).
Disclosures
Forfatterne ikke avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne bekrefter Dr. Patricia Ward, April Herrity og Susan Harkema for inndata og veiledning, Christine Yarberry for kirurgiske hjelp, Yangsheng Chen, Andrea Willhite og Johnny Morehouse for kundestøtte og Darlene Burke for hjelp med statistikk og atferdsmessige vurderinger. Midler støtte for dette arbeidet ble gitt av Department of Defense (W81XWH-11-1-0668 og W81XWH-15-1-0656) og Kentucky ryggmargen og hodet skade 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).
