Summary
Этот протокол демонстрирует нашу модель обучения на основе деятельности опорно-беговая дорожка для крыс с спинного мозга (SCI). Включена четвероногих и передних конечностей только группы, помимо двух различных типов-подготовку контрольных групп. Следователи имеют возможность оценить воздействие обучения на SCI крыс, используя этот протокол.
Abstract
Травмы спинного мозга (SCI) приводит к прочному дефициты, которые включают мобильность и множество связанных с вегетативной дисфункции. Опорно-обучение (LT) на беговой дорожке широко используется как средство реабилитации в SCI населения с многочисленными преимуществами и улучшений в повседневной жизни. Мы используем этот метод на основе деятельности конкретных задач обучения (ABT) грызунов, после того, как SCI как выяснить механизмы за такие улучшения, а также расширять и совершенствовать существующие протоколы клинических реабилитации. Наша текущая цель заключается в том, чтобы определить механизмы, лежащие в основе Абт индуцированной улучшений в мочевыводящих путей, кишечника и сексуальную функцию в SCI крыс после умеренной до тяжелой уровня ушиба. После обеспечения каждого отдельного животного в заказных регулируемый жилет, они закреплены на механизм поддержки веса универсальным органом, снижен до модифицированных беговой дорожке три лэйн и помогал в шаг обучение 58 минут, один раз в день в течение 10 недель. Эта установка позволяет для подготовки четвероногих и передних конечностей только животных, наряду с двух разных групп обучение. Подготовку четвероногих животных с поддержкой вес тела помогают настоящей техник для оказания содействия в активизации с надлежащей задние конечности размещения в случае необходимости, в то время как передних конечностей только Дрессированные животные выращиваются в хвостовой конец для обеспечения контакта не задние конечности с беговая дорожка и не несущие. Одна группа SCI-обучение животных помещается в упряжи и лежит рядом с беговой дорожке, в то время как другая группа SCI управления остается в его домой клетку в учебной комнате поблизости. Эта парадигма позволяет для подготовки нескольких SCI животных сразу, таким образом делая время эффективнее помимо обеспечения нашей доклинические животную модель имитирует клинических представление как как можно ближе, особенно в том, что касается тела Вес поддержки с ручной помощи.
Introduction
Глобально, между 250 000-500 000 новых спинного мозга (SCI) возникают случаи, либо из-за дегенерации, болезни или наиболее часто (до 90%) травмы1. После травматического SCI, ряда физиологических события происходят, что неврологического дефицита, которые затрагивают множество телесных функций. Из-за хронического дефицита, которые следуют SCI разработка и тестирование методов эффективного лечения имеет решающее значение. До недавнего времени, стратегии восстановления наиболее часто направлены на восстановление подвижности2,3. После SCI пациенты ранга/мочевого пузыря, кишечника и сексуальных функций среди высокого качества жизни осложнений нуждающихся лучше управления1,,4-5. Таким образом ориентация мочевого пузыря, кишечника и сексуальной функции имеет первостепенное значение от реабилитации зрения1,4,5.
Упражнения и опорно-обучение (LT) являются часто используемых реабилитационной терапии в SCI популяции пациентов с много преимуществ, таких как сердечно-сосудистые функции, мочевого пузыря/функции и мобильность6,7,8 ,9,10. Именно по этой причине, что мы использовать аналогичный механизм в нашей модели SCI доклинические крыса. Это наша цель, чтобы определить, какие последствия имеет LT на крысах SCI Wistar, конкретно касающихся как верхняя (почки) и нижний (мочевого пузыря, наружного сфинктера уретры) мочевого тракта, функции кишечника и половую функцию. Кроме того было показано LT достаточно в активации нервно-мышечной систем ниже уровня травмы, которая может повлиять на количество пластичности в пределах центральной нервной системы (ЦНС)11,12.
Успех LT в доклинических исследованиях хорошо документированы в больших13,14 и небольшой в15,16,,1718,19 SCI животных моделей. Данные свидетельствуют о том, что афферентные сенсорного ввода, предоставляемый LT достаточно для стимулирования спинного мозга рефлекторное пути, которые приводят к пластичности и усовершенствования сенсомоторные функционировать9,20. Не хорошо характеризовались LT преимущества относительно автономных функций. По этой причине мы реализуем наш парадигмы обучения с акцентом на вегетативные исходов, используя четыре отдельные группы, которые включают два элемента управления, не обучены и метаболических/упражнения-несущие группы наряду с LT группа, которая имитирует сроков, продолжительность сессии, Руководство помощи и поддержки веса, которые используются в клинических исследованиях19,21,,2223,24.
Protocol
Все методы, описанные были одобрены Университета Луисвилл институциональных животное уход и использование Комитет (IACUC).
1. до травмы, обработки и тестирования (одна неделя до SCI)
- Обрабатывать каждый Крыса в течение 5-10 мин один раз в день в течение пяти дней.
Примечание: Взрослых самцов крыс Wistar, которые первоначально ~ 50 дней возраста и весят 200-225 g используются в настоящем Протоколе. Крысы на этот момент времени являются до травмы не приспособиться к упряжи, используемый для LT, как полное использование гомотерия позволяет крыса вырваться из пиджака. - Проводить любые дотравматозному тестирования, исследование конкретных (например, авторы делают метаболические каркас оценок для исследований, которые включают эффекты SCI на функции мочевого пузыря и кишечника).
2. спинного ушиба25,26,27,28
- Анестезировать животных с кетамин (80 мг/кг) и смесь Ксилазина (10 мг/кг) внутрибрюшинно согласно предоставленной дозировка диаграмма (Таблица 1). Администрирование, дополнительное дозирование по мере необходимости. Тест глубины анестезии по крайней мере каждые 10 мин путем оценки роговицы, глазной, педаль, щепотка хвост и Пинна рефлексов.
- Бритье волос из задней части животного, где разрез и травмы должны произойти. Очистите хирургические области с Dermachlor 4% хирургических скраб. Администрировать общий антибиотик пролонгированного (например, 0,5 мл подкожно Pro-Pen-G).
- Место наркотизированных животных на грелку на низкое значение для поддержания нормальной температуры тела.
- Определить местоположение целевого поражения уровня на основе позвоночного выступы и с помощью скальпеля #10, сделать надрез примерно 5 см на тыльной поверхности животного, непосредственно над срединной позвонков.
- Для середины грудной ушибы разоблачить T8/T9 уровень удаления спинного мозга через (с rongeurs) наплавки T7 позвоночной пластинки.
- С помощью устройства ушиб как бесконечный горизонт ударного29, выполнить ушиба (умеренной до тяжелой степени SCI, использовать силу 210 kdyn не время останавливаться)18.
- Шовные вместе мышечный слой и фасции над спинного мозга с помощью леска диаметром 4-0 и закрыть кожи с 9 мм хирургической раны клипов.
- Администрировать послеоперационных препаратов, таких как гентамицина сульфат (5 мг/кг в день в течение 5 дней, антибиотик, чтобы избежать инфекций мочевого пузыря) и мелоксикам (1 мг/кг подкожно, обезболивающее для первых 48 часов, а затем требуется).
- Место животных в чистой клетке на грелку. Проверьте животных признаки каждые 15 минут, до тех пор, пока они полностью проснуться от анестезии. В первый день после операции животные, предлагается съесть с сладкие лечения. В течение первых 48 часов (см. три раза в день во время ручной crede - 2.10), крысы контролируются для бездействия, вокализации в ответ на обработку и отсутствие желания съесть и выпить. Если анальгезии оказывается недостаточным, связался ветеринарного персонала. На протяжении всего этапа первоначального восстановления две недели животных наблюдаются доказательств инфекции или другие осложнения. Однажды рефлекса мочеиспускания возвращает, животные как правило, два раза в день (утром и вечером). Животные с инфекции или значительная потеря веса сразу умерщвлены. Что касается потребления продовольствия и воды, cut off точка для эвтаназии, когда животное достигла что-нибудь более 20% потеря веса. Нормальный вес потеря после хирургии и неиспользованием атрофия мышц ниже уровня травмы — 15-20%. Все животные весили по крайней мере один раз в неделю.
- Выполняют мочевого пузыря, опорожнения процедур с использованием ручной маневр Credé 3 раза в день (8 часов утра, 3 вечера, 10 вечера) до тех пор, пока функция рефлексивный мочевого пузыря вернулся (3-6 дней в среднем для ушибов)26,30.
3. Подготовка фаза
- Начаться не ранее, чем через две недели поста SCI, как инициатора мероприятий слишком рано может усиливать вторичные травмы каскады31LT.
- 1 неделя адаптационного беговая дорожка обучение: транспорт крыс в тихой комнате, предназначенный для обучения.
- На 1 день случайно и равномерно делят SCI животных на подготовку и не обучены контрольных групп, с учетом потенциальной изменчивости в себе травмы, а также степень спонтанного восстановления после ушиба. Например, разделить крыс на 4 отдельные группы: четвероногих подготовленных (QT), передних конечностей только обученные (FT), не обучены управления (NT) и не обучены дома Кейдж управления (HC). Шам группы, где животные получают ламинэктомии, но никаких повреждений и иным образом обрабатываются так же, как и другие группы могут также использоваться в качестве ранен контрольной группы без подготовки.
- Место каждого животного в соответствующих ремень (рис. 1) и пристегните ремни к механизму поддержки веса тела выше беговая дорожка через Аллигатор клипов, которые крепятся к вес поддержки пружины (рис. 2 и рис. 3). Это требует животное должно быть зафиксировано в одном месте на беговой дорожке, обеспечение того, что они идут в назначенный вперед направление и скорость.
Примечание: Из-за нехватки времени и персонала, авторов Лаборатория проводит ежедневные тренировки в группах по двенадцати животных, три в каждой группе подмножества. - Запустите процесс адаптационного после ранее опубликованного протокола17. Начать адаптационного LT (начало пост SCI 3 недели) с постепенным беговая дорожка воздействия режима, увеличивая от 10 мин на 1 день в полной целевой 58 мин в течение первой недели (Таблица 2). Как правило на 4 день, животные акклиматизироваться хорошо для режима обучения. Если животное не показывать прогрессии на третий день acclimation, время будет снижение и дополнительных дней, добавил в более постепенным рамп up (редко).
- Если животное во время в первый день или два не приспособятся к камере упряжи и беговая дорожка, остановить на тренировке, удалить его из ремня, место животных обратно в его клетке и дать ей два лечит, чтобы способствовать укреплению будущего соблюдения. Следующий день, место животного в системе поддержки упряжь и вес снова за 10 мин. В последующие дни увеличить продолжительность 20 мин первоначально, а затем продолжать увеличивать продолжительность тренировки ежедневно для достижения полного обучения на 10 день.
- Следуйте подробной тренировочный режим, приведены в таблице 2.
- Из-за использования ограниченных задних конечностей после травмы крысы в группе QT потребует руководство по упрощению процедур для надлежащего лапы размещения во время шагать на беговой дорожке. Используйте один палец на каждой руке (обычно третья цифра) для помощи в поддержку бедра/талии. Когда животное требует дальнейшей помощи в активизации, используйте этот же палец, чтобы применить давление выше колена начать шагать. При необходимости используйте отдельный палец (обычно пятая цифра) для помощи ног степпингом.
Примечание: Количество необходимой поддержки веса тела варьируется от животных животных и меняется по ходу обучения. Система поддержки Весна дает достаточно помощи держать животное позиционируется для правильной походки. Дальнейшая поддержка предоставляется при необходимости тренер за выше. Обратите внимание, что ключевым элементом LT функционально соответствующие лапы размещение для активизации и координации, которые способствуют тренера и является независимой от системы поддержки interlimb. - Для группы упражнений FT Отрегулируйте систему поддержки веса тела слегка поднять задних конечностей для обеспечения не сензорных стимулах к лапы и не несущие происходит через контакт с беговой дорожки.
Примечание: FT группа служит упражнения и метаболического контроля, похож на рукоятки упражнения в человеческой деятельности на основе подготовки исследований. - Группы NT запряженных и прилагается к системе поддержки веса тела таким же образом как QT и место группе NT возле группе QT на стационарных поверхности (рис. 2 и рис. 3).
Примечание: NT группа получает без активности и элементы управления для любого потенциального воздействия используется в течение длительного времени. - Дома Кейдж группа может служить в качестве дополнительного элемента управления. Транспортные этих животных для учебного центра в качестве дополнительного шага для этой группы.
- Из-за использования ограниченных задних конечностей после травмы крысы в группе QT потребует руководство по упрощению процедур для надлежащего лапы размещения во время шагать на беговой дорожке. Используйте один палец на каждой руке (обычно третья цифра) для помощи в поддержку бедра/талии. Когда животное требует дальнейшей помощи в активизации, используйте этот же палец, чтобы применить давление выше колена начать шагать. При необходимости используйте отдельный палец (обычно пятая цифра) для помощи ног степпингом.
- День 7 -10 после начала LT, поезд каждого животного, один раз в день, каждый день до дня прекращения исследования. После каждого дня обучения дать каждое животное сладких лакомство для укрепления соблюдения. По-прежнему ежедневно LT на животных после режима 1 h, приведены в таблице 2 в течение всего исследования (например, 8-12 недель, чтобы имитировать приблизительно 80 один час сессий, которые делаются в клинических исследованиях)9.
4. эвтаназии и коллекции тканей
- Применять летальная доза наркоза животного, что придерживается AVMA руководящие принципы эвтаназии.
- Когда сердце едва избиении, немедленно начнете сначала perfusing животное в выделенный Зонта с холодной гепаринизированным физраствора, следуют холодной, 4% раствор параформальдегида.
- Начать с помощью Ножницы хирургические сделать надрез через диафрагму, подвергая грудной полости. Продолжать прорваться через грудную клетку рострально с обеих сторон, удаление грудной клетки. Вставьте иглу перфузии в левый желудочек сердца и зажим иглы с hemostats, а затем клип правого предсердия.
- С помощью перфузионного насоса механизм, позволяют холодной гепаринизированным солевых течь через животного кровеносных сосудов. Раз ясно физиологическим потоков от правого предсердия, переключить сверх к холодной параформальдегида 4% раствор, пока не застыл тело.
- Удалить необходимые ткани, такие как почки, мочевого пузыря, толстой кишки, мозг, сенсорных ганглиев и спинного мозга и хранить в параформальдегида 4% на срок до 48 часов при 4 ° C. После 24-48 ч перемещение ткани в 30% сахарозы и хранить при 4 ° C.
- Перемещение, собранные ткани до 30% сахарозы фосфатные буферизуются криопротектора решение пока не будут готовы для резки ткани. Чтобы вырезать ткань, внедрить в комплексе замораживания тканей и разрезают на криостата на желаемую толщину в зависимости от типа ткани используется (например, 35 мкм для головного мозга и спинного тканей, 5-7 мкм для тканей органа).
Representative Results
После этой подготовки протокола было документально, что только животных QT продемонстрировать превосходное опорно-двигательной функции по сравнению с другой группы18. Однако из-за характера нашей лаборатории, основное внимание — расследовать не двигательного преимущества деятельности на основе конкретных задач обучения (ABT), включая мочевого пузыря, кишечника и половую функцию. Например мы ранее опубликованных данных, отображающий результаты LT упражнения индуцированной снижение полиурия в QT и FT групп SCI крысы (рис. 4)17. Кроме того травмы индуцированной снижение в преобразовании фактор роста β (TGF-β) выражение в почках, свидетельствует об измененных иммунного ответа, не был замечен в QT и FT групп, которые были аналогичны Шам (никаких повреждений) животных уровни TGF-β. В том же исследовании17просыпаются цистометрия была выполнена до эвтаназии и ткани коллекции. Максимальная амплитуда сокращения мочевого пузыря во время недействительным циклов не был значительно отличается через Шам, QT и FT групп, в то время как группы NT оставалась значительно изменены. Вместе эти данные свидетельствуют о положительных упражнения результат на здоровье и мочевого пузыря функции почек, таким образом улучшая мочевыделительной функции после SCI.
Механизмы, которые основной полиурия SCI населения является в настоящее время не ясно, но скорее всего многофакторных32. Некоторые предположили, например, что объединение жидкости в нижних конечностей при SCI лиц находятся в инвалидной коляске может привести к жидкости перегрузки и увеличение жидкости ликвидации во время постуральной смены (например переход от сидя до лежа)33. Такое объяснение не выдерживает для доклинических модели, которая привела нас к первоначально сосредоточиться на аргинин вазопрессина (AVP), гормон, который контролирует жидкости гомеостаза в организме и может быть модуляции с упражнения. AVP управляет жидкости гомеостаза через активацию рецептора V2 в почках, которая облегчает резорбция воды от почечной собирая каналы34. Предварительные данные от эксперимента (хронический-момент времени с одним поражением тяжести - 210 сила удара kdyn) указывают на положительный эффект упражнения (LT и FT) на уровнях рецептор V2 в почках крыс (рис. 5).
Рисунок 1: на заказ страховочные размера для самцов крыс Wistar. QT и NT животные размещаются в том же типе куртка (A), позволяющие использовать задние конечности в случае QT животных. Есть дополнительные ремни нашиты на ремень безопасности, используемые для FT животных (B) поднять задних конечностей, обеспечивая отсутствие поддержки веса тела. Большой крюк и петля материала части ремня позволяют легко корректировки различных размеров животных и любых изменений в размер отдельного животного с течением времени. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: Подготовка станции установки. Механизм поддержки веса тела, окружающие беговая дорожка для NT (крайний слева), QT (средний) или FT (справа) групп. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: Подготовка станции с животными. Топ (A) и (B) сбоку показаны веса тела поддерживают механизм и расположение клипов поддержки вложений для кабелей. Обратите внимание, что задние конечности животного FT (B) возникает офф ремня беговой дорожки. Врезные (C) изображает ближе зрения клипа, крепится к обвязке. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: ABT воздействие на крыс полиурия после наук Общий объем мочи (A) увеличилось после SCI (*; p < 0,05) и вернулся ближе к базовой после 9 недель обучения LT в группах QT и FT но остался в группе NT относительно подготовленных групп (#; p < 0,05). Все группы продемонстрировал увеличение мочи по сравнению с базовой линии на 9 недель и увеличил объем недействительным (B). Важно отметить, что количество пустот (C) и объем забора воды (D) остаются теми же во всех группах. Значения являются средства ± стандартная ошибка. Эта цифра публикуется с разрешения автора17. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: ABT воздействие на почки крысы. Западной помарке результаты для уровней почек крыс V2 рецепторов в 5 групп по 4 крыс каждый (всего 20), показаны уровни выражения для белка полосы в панели группы и A означает денситометрия результаты анализа полос (с помощью ImageJ; OD = оптическая плотность) в группе B, указывая значительное (*; p < 0,05) уменьшение рецепторов на хронический время точки (12 недель) пост SCI и без снижения относительно базовой линии (фиктивный хирургической элементы управления) для групп, получающих 10 недель 1 час ежедневно ABT. Планки погрешностей представляют стандартная ошибка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
| Дозу кетамина/Ксилазина диаграммы | ||||
| Эффективная доза: | Использование запасов кетамина 100 мг/мл и 20 мг/мл Ксилазина фондовой *** | |||
| Кетамин 80 мг/кг | ||||
| Ксилазина 10 мг/кг | ||||
| 1,0 мл смеси инъекции = 0.62 мл бульона кетамин (100 мг/мл) + 0.38 мл Ксилазина фондовой (20 мг/мл) | ||||
| Вес животных | Смесь инъекций | Вес животных | Смесь инъекций | |
| (g) | (мл) | (g) | (мл) | |
| 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 | |
Таблица 1: Анестезия дозировка диаграмма на основе веса отдельных животных.
| Время обучения (мин) |
Скорость (см/с) | Длительность (мин) |
| 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 |
Таблица 2: Тренировочный режим настройки скорости, беговая дорожка должна быть на соответствующее времени потратил на каждой скорости.
Discussion
Наши методы ABT на крысах после SCI является роман терапевтического вмешательства. В то время как другие методы упражнений и шаг обучение в животных моделях могут существовать35,,3637, этот метод имитирует LT осуществляется клинически в SCI человеческой популяции, где мы видели многообещающие результаты23. С сочетание нашей установки, режима и использования контрольных животных результаты, полученные от использования нашего обучения парадигмы поможет понять преимущества ABT после SCI. будущего применения настоящего Протокола включают наблюдения описаны результаты ABT на различных таймфреймах, а также о том, что ABT на восстановление от различных уровней и экстенты травмы.
Одно ограничение этой конструкции является продолжительность времени для таких экспериментов. Учитывая, что наш режим обучения для каждого животного требует 1 час в день, каждый день в течение 10 недель, время существенной персонала и организованной расписание является необходимостью. Важным аспектом, который требует особого внимания включает FT группы, которая имеет уникальный обвязки с крюк и петля материала ремни для обеспечения задние конечности выше беговая дорожка для ликвидации веса поддержки. Важно обеспечить, что животное не получает поддержки вес, поэтому платформа не находится под задние лапы крыса. Кроме того как предыдущие исследования показали, что сенсорного ввода является основным драйвером пластичности опорно-двигательной системы в спинном38,,3940, есть обработки группе QT постоянная необходимость оказания помощи с шаговым так же, как физиотерапевты в клинических условиях.
Важные изменения, внесенные в систему коммерчески доступных беговая дорожка используется для животных изменения полярности. После разоблачения мотор, положительные и отрицательные провода были переведены которые меняет направление, которое перемещается беговой дорожки. Это позволяет больше пространства и более легкий доступ к прийти и помочь поезд животных (система поставляется с сетке шок на одном конце, которая предназначена для предотвращения не использована, spinally нетронутыми животных от сходя ремня беговой дорожки).
Disclosures
Авторы не имеют ничего сообщать.
Acknowledgments
Авторы признают Drs. Патрисия Уорд, апреля Herrity и Сьюзен Harkema за их вклад и руководство, Кристин ягодными для хирургической помощи, Чэнь Yangsheng, Андреа Willhite и Джонни Morehouse для оказания технической помощи и Дарлин Burke для помощи с статистика и поведенческие оценки. Финансовая поддержка для проведения этой работы была предоставлена Министерством обороны (W81XWH-11-1-0668 и W81XWH-15-1-0656) и Кентукки спинного и головы травмы исследований доверяют (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).
