Corsi di formazione basati su attività su un tapis roulant con midollo spinale feriti ratti Wistar
16 gennaio 2019
Questo protocollo dimostra il nostro modello di formazione basato su attività locomotrice tapis roulant per i ratti con lesioni del midollo spinale (SCI). È incluso sia quadrupede che sola zampa anteriore gruppi, oltre a due distinti tipi di gruppi di controllo non addestrato. Gli investigatori sono in grado di valutare gli effetti di formazione sui ratti SCI utilizzando questo protocollo.
L'esercizio fisico e l'allenamento locomotore sono comunemente usati nelle terapie riabilitative nella popolazione di pazienti feriti del midollo spinale. Il principale vantaggio dell'allenamento basato sull'attività è che sono stati documentati molti benefici funzionali, sia negli studi preclinici sugli animali che nella pratica clinica. A dimostrare la procedura saranno James Armstrong, Christine Yarberry, entrambi tecnici di ricerca senior, e Jason Gumbel, uno studente laureato del mio laboratorio. Durante la settimana precedente la lesione del midollo spinale, maneggiare ogni topo per cinque o dieci minuti, una volta al giorno per cinque giorni. Il giorno della lesione, radere i capelli dalla parte posteriore del primo ratto da 200 a 225 grammi, nel sito della lesione, e posizionare l'animale anestetizzato su una pastiglia riscaldante a bassa impostazione. Somministrare lubrificante per gli occhi, un antibiotico generale ad azione lunga, un analgesico e cinque millilitri di soluzione salina fisiologica. Stimare la posizione del livello di lesione mirato, in base alle protuberanze vertebrali, e utilizzare un bisturi numero 10 per fare un'incisione di circa cinque centimetri sul dorsum dell'animale, direttamente sopra le vertebre della linea mediana. Usando gli emostati, ritrai i muscoli laterale, usando la sutura di seta 4-0. Per le contusioni toraciche medie, utilizzare i rongeurs per rimuovere la lamina delle vertebre T7 sovrapposta, esporre il livello T8-T9 del midollo spinale e utilizzare un dispositivo di contusione per eseguire le contusioni. Dopo aver riportato le lesioni, utilizzare monofilamenti di 4-0 diametro per suturare insieme il muscolo e la fascia sul midollo spinale. E chiudere la pelle con clip chirurgiche da nove millimetri. Iniettare altri cinque millilitri di soluzione salina fisiologica. Quindi posizionare gli animali in singole gabbie pulite, su pastiglie di riscaldamento con monitoraggio ravvicinato per le prime 24-48 ore. Utilizzo del manuale Cred
Panoramica
Questo articolo descrive un modello rodentistico per la riabilitazione specifica per compito basata sull'attività (ABT) dopo lesione del midollo spinale (SCI), concentrandosi sull'allenamento locomotorio (LT) come strategia riabilitativa. Il protocollo mira a investigare i meccanismi attraverso cui l'ABT migliora non solo la mobilità, ma anche funzioni autonomiche come quelle urinarie, intestinali e sessuali nei ratti con SCI. L'approccio riproduce da vicino paradigmi clinici di riabilitazione, aumentando la rilevanza traslazionale.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Ricerca sulla riabilitazione
- Modelli animali preclinici
Sfondo
- Il danno al midollo spinale provoca deficit persistenti della mobilità e della funzione autonoma.
- La riabilitazione del cammino è ampiamente utilizzata nella riabilitazione clinica dei pazienti con lesione del midollo spinale.
- La terapia basata sull'attività ha dimostrato benefici funzionali sia negli studi sugli animali che negli studi umani.
- Comprendere i meccanismi alla base dei miglioramenti indotti dalla terapia basata sull'attività può contribuire a sviluppare protocolli clinici più efficaci.
Scopo dello studio
- Chiarire i meccanismi alla base del miglioramento delle funzioni autonomiche indotto dall'ABT dopo lesione midollare (SCI).
- Perfezionare e migliorare i protocolli clinici di riabilitazione utilizzando modelli preclinici.
- Confrontare diversi paradigmi di allenamento (quadrupedale, solo arti anteriori e controlli non allenati) in ratti con lesione midollare (SCI).
Metodi Utilizzati
- Induzione di una lesione midollare contusiva toracica da moderata a grave in ratti mediante l'utilizzo di un dispositivo per contusioni.
- Cure post-traumatiche, inclusa analgesia, antibiotici e monitoraggio di supporto.
- Assegnazione degli animali a gruppi sottoposti a training quadrupedale, a training solo degli arti anteriori o a gruppi di controllo non addestrati.
- Utilizzo di gilet regolabili su misura e sistemi di supporto del peso corporeo durante l'addestramento su tapis roulant.
- Sedute giornaliere di training della deambulazione (58 minuti/giorno, per 10 settimane) con l'assistenza del tecnico, se necessaria.
Risultati principali
- Il protocollo consente un addestramento efficiente e simultaneo di più animali con lesione del midollo spinale (SCI).
- Paradigmi di addestramento quadrupedici e con soli arti anteriori sono fattibili e riproducibili.
- Il modello replica in modo accurato le condizioni cliniche di riabilitazione, in particolare per quanto riguarda il supporto del peso corporeo e l'assistenza manuale.
- Fornisce una piattaforma per lo studio del recupero funzionale e dei meccanismi sottostanti nella lesione del midollo spinale (SCI).
Conclusioni
- Questo protocollo ABT su roditore è un modello preclinico solido per la ricerca sulla riabilitazione delle lesioni del midollo spinale (SCI).
- Permette studi meccanicistici dei miglioramenti funzionali successivi all'allenamento locomotorio.
- L'approccio aumenta la rilevanza traslazionale mimando da vicino le strategie cliniche di riabilitazione.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale Esecutiva
L'allenamento su tapis roulant basato sull'attività in ratti Wistar con lesione del midollo spinale (SCI) fornisce un modello preclinico rilevante dal punto di vista traslazionale per valutare strategie di riabilitazione mirate sia al recupero motorio che a quello autonomo. Questo approccio consente una riduzione del rischio meccanicistica dei miglioramenti funzionali, sostenendo la fiducia predittiva nelle ipotesi terapeutiche della fase iniziale. L'allineamento del protocollo con i paradigmi clinici di riabilitazione ne accresce il valore per la selezione del portafoglio e per le decisioni di ricerca e sviluppo interfunzionali.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Permette l'analisi di ipotesi terapeutiche relative alla riparazione neuronale e al ripristino funzionale dopo lesione midollare (SCI).
- Supporta la riduzione del rischio biologico modellando in vivo interventi riabilitativi clinicamente rilevanti.
- Facilita la validazione funzionale di bersagli per interventi mirati a esiti motori e autonomi.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce una piattaforma standardizzata e riproducibile per valutare terapie sperimentali in un modello controllato di lesione spinale (SCI).
- Permette una valutazione quantitativa dei miglioramenti della funzione locomotoria e autonoma.
- Consente la predisposizione del saggio per lo screening successivo di composti neuro rigenerativi o neuromodulatori.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea le condizioni del modello preclinico ai protocolli di riabilitazione clinica, migliorando la continuità traslazionale.
- Permette decisioni di avanzamento corrette in base al rischio, basate su endpoint di recupero funzionale rilevanti per il danno midollare umano.
- Facilita l'identificazione di biomarcatori traslazionali associati agli esiti dell'allenamento basato sull'attività.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo modello di allenamento all'attività basato su tapis roulant si inserisce nel continuum che va dalla scoperta precoce alla validazione preclinica dei trattamenti per lesioni del midollo spinale (SCI).
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi sui meccanismi di plasticità neuronale e di recupero funzionale.
- Screening: Fornisce output riproducibili e quantitativi per confrontare l'efficacia di interventi.
- Analisi: Consente la misurazione della funzione locomotoria, urinaria, intestinale e sessuale come variabili dipendenti.
- Ricerca traslazionale: Collega i risultati preclinici alle strategie cliniche di riabilitazione attraverso la riproduzione dei protocolli.
- Riutilizzo aziendale: Offre una piattaforma scalabile e standardizzata per la valutazione ripetuta di diversi candidati terapeutici.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella ricerca sulla ripresa da lesione del midollo spinale (SCI).
- Valore operativo: Standardizza la formazione e la valutazione, migliorando la riproducibilità e la scalabilità tra gli studi.
- Valore strategico: Orienta le decisioni di avanzamento o interruzione e l'allocazione del capitale fornendo endpoint funzionali solidi.
- Impatto sul portafoglio: Permette una priorizzazione dei candidati aggiustata per il rischio, basata su esiti rilevanti per la traduzione clinica.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nei modelli di lesione del midollo spinale (SCI) nei roditori e nei protocolli di riabilitazione.
- Necessita di attrezzature specializzate per il supporto del peso corporeo e l'addestramento su tapis roulant.
- Richiede una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per l'addestramento, la valutazione e l'analisi dei dati.
- Adattabile a diverse gravità della lesione e a diversi paradigmi di addestramento all'interno del modello di SCI.
- Limitato alla valutazione preclinica di tipo meccanicistico e funzionale; non è direttamente predittivo dell'efficacia clinica.
