Trening oparty na aktywności na bieżni ze szczurami Wistar z uszkodzonym rdzeniem kręgowym
16 stycznia 2019
Ten protokół demonstruje nasz model treningu na bieżni lokomotorycznej opartego na aktywności dla szczurów z uszkodzeniem rdzenia kręgowego (SCI). Obejmuje to zarówno grupy czworonożne, jak i tylko kończyny przednie, a także dwa odrębne typy niewyszkolonych grup kontrolnych. Badacze są w stanie ocenić efekty treningu na szczurach SCI przy użyciu tego protokołu.
Ćwiczenia i trening lokomotoryczny są powszechnie stosowane w terapiach rehabilitacyjnych w populacji pacjentów z urazami rdzenia kręgowego. Główną zaletą treningu opartego na aktywności jest to, że udokumentowano wiele korzyści funkcjonalnych, zarówno w przedklinicznych badaniach na zwierzętach, jak i w praktyce klinicznej. Procedurę zademonstrują James Armstrong i Christine Yarberry, oboje są starszymi technikami badawczymi, oraz Jason Gumbel, doktorant z mojego laboratorium. W ciągu tygodnia poprzedzającego uraz rdzenia kręgowego należy obchodzić się z każdym szczurem przez pięć do dziesięciu minut, raz dziennie przez pięć dni. W dniu urazu należy ogolić włosy od grzbietu pierwszego szczura o wadze od 200 do 225 gramów, w miejscu urazu, i umieścić znieczulone zwierzę na poduszce grzewczej na niskim poziomie. Podaj smar do oczu, długo działający antybiotyk ogólny, środek przeciwbólowy i pięć mililitrów soli fizjologicznej. Oszacuj lokalizację docelowego poziomu zmiany na podstawie wypukłości kręgów i użyj skalpela numer 10, aby wykonać około pięciocentymetrowe nacięcie na grzbiecie zwierzęcia, bezpośrednio nad kręgami w linii środkowej. Za pomocą hemostatów cofnij mięśnie boczne, używając jedwabnego szwu 4-0. W przypadku stłuczenia środkowej części klatki piersiowej użyj rongeurs, aby usunąć nakładającą się blaszkę kręgów T7, aby odsłonić poziom T8-T9 rdzenia kręgowego i użyć urządzenia do kontuzji do wykonania stłuczeń. Po dostarczeniu obrażeń użyj żyłek o średnicy 4-0, aby zszyć mięsień i powięź nad rdzeniem kręgowym. I zamknij skórę dziewięciomilimetrowymi klipsami chirurgicznymi do ran. Wstrzyknij kolejne pięć mililitrów soli fizjologicznej. Następnie umieść zwierzęta w indywidualnych, czystych klatkach, na poduszkach grzewczych ze ścisłym monitorowaniem przez pierwsze 24-48 godzin. Korzystanie z ręcznego Cred
Przegląd
Niniejszy artykuł szczegółowo opisuje model gryzoni do specyficznego dla zadania treningu opartego na aktywności (ABT) po urazie rdzenia kręgowego (SCI), koncentrując się na treningu lokomocyjnym (LT) jako strategii rehabilitacyjnej. Protokół ma na celu zbadanie mechanizmów, dzięki którym ABT poprawia nie tylko mobilność, ale także funkcje autonomiczne, takie jak funkcje moczowe, jelitowe i seksualne u szczurów z SCI. Podejście to ściśle naśladuje kliniczne paradygmaty rehabilitacyjne, co zwiększa jego znaczenie translacyjne.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Badania nad rehabilitacją
- Przedkliniczne modele zwierzęce
Wprowadzenie
- Uszkodzenia rdzenia kręgowego (SCI) prowadzą do trwałych deficytów w zakresie mobilności i funkcji autonomicznych.
- Trening lokomocyjny jest szeroko stosowany w rehabilitacji klinicznej pacjentów z SCI.
- Trening oparty na aktywności (ABT) wykazał korzyści funkcjonalne zarówno w badaniach na zwierzętach, jak i u ludzi.
- Zrozumienie mechanizmów poprawy indukowanej przez ABT może pomóc w opracowaniu lepszych protokołów klinicznych.
Cel badania
- Wyjaśnienie mechanizmów leżących u podstaw poprawy funkcji autonomicznych indukowanej przez ABT po SCI.
- Udoskonalenie i usprawnienie klinicznych protokołów rehabilitacyjnych z wykorzystaniem modeli przedklinicznych.
- Porównanie różnych paradygmatów treningowych (czworonożnego, tylko przednich kończyn oraz nietrenowanej grupy kontrolnej) u szczurów z SCI.
Zastosowane metody
- Indukcja umiarkowanego do ciężkiego urazu rdzenia kręgowego w wyniku stłuczenia klatki piersiowej u szczurów przy użyciu urządzenia do stłuczeń.
- Opieka po urazie, obejmująca analgezję, antybiotykoterapię i monitorowanie wspomagające.
- Przydzielenie zwierząt do grup treningu czworonożnego, treningu samych kończyn przednich lub grupy kontrolnej bez treningu.
- Stosowanie specjalnie dostosowanych, regulowanych kamizelek i mechanizmów wspierania masy ciała podczas treningu na bieżni.
- Codzienne sesje treningu chodzenia (58 minut/dzień, 10 tygodni) z pomocą technika w razie potrzeby.
Główne wyniki
- Protokół umożliwia efektywny, jednoczesny trening wielu zwierząt po urazie rdzenia kręgowego (SCI).
- Paradygmaty treningu czworonożnego oraz treningu samych kończyn przednich są wykonalne i odtwarzalne.
- Model ściśle odwzorowuje kliniczne warunki rehabilitacji, szczególnie w zakresie odciążenia masy ciała i asysty manualnej.
- Zapewnia platformę do badania powrotu funkcji oraz mechanizmów leżących u podstaw regeneracji po SCI.
Wnioski
- Niniejszy protokół ABT dla gryzoni stanowi solidny model przedkliniczny dla badań nad rehabilitacją po SCI.
- Umożliwia on prowadzenie badań mechanistycznych nad poprawą funkcji następującą po treningu lokomocyjnym.
- Podejście to zwiększa znaczenie translacyjne poprzez ścisłe naśladowanie klinicznych strategii rehabilitacyjnych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Trening na bieżni oparty na aktywności u szczurów rasy Wistar z uszkodzeniem rdzenia kręgowego (SCI) stanowi translacyjnie istotny model przedkliniczny do oceny strategii rehabilitacyjnych ukierunkowanych na powrót funkcji motorycznych i autonomicznych. Podejście to umożliwia mechanistyczną weryfikację i redukcję ryzyka w odniesieniu do poprawy funkcjonalnej, co zwiększa pewność predykcyjną wczesnych hipotez terapeutycznych. Zgodność protokołu z klinicznymi paradygmatami rehabilitacyjnymi zwiększa jego wartość w procesach selekcji projektów z portfolio oraz w podejmowaniu międzyfunkcyjnych decyzji badawczo-rozwojowych (R&D).
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych związanych z regeneracją neuronów i przywróceniem funkcji po urazie rdzenia kręgowego (SCI).
- Wspiera biologiczną minimalizację ryzyka poprzez modelowanie w vivo klinicznie istotnych interwencji rehabilitacyjnych.
- Ułatwia walidację celów funkcjonalnych dla interwencji ukierunkowanych na wyniki motoryczne i autonomiczne.
Przesiewanie i rozwój testów
- Zapewnia zestandaryzowaną, powtarzalną platformę do oceny potencjalnych terapii w kontrolowanym modelu SCI.
- Umożliwia ilościową ocenę poprawy funkcji lokomotorycznych i autonomicznych.
- Wspiera przygotowanie testów do dalszego przesiewowego badania związków neuroregeneracyjnych lub neuromodulacyjnych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ujednolica warunki modeli przedklinicznych z protokołami rehabilitacji klinicznej, zwiększając ciągłość translacyjną.
- Umożliwia podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju projektu z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o punkty końcowe regeneracji funkcjonalnej istotne dla ludzkich SCI.
- Wspiera identyfikację translacyjnych biomarkerów powiązanych z wynikami treningu opartego na aktywności.
Integracja potoku i przepływu pracy
Ten model treningu aktywności na bieżni wpisuje się w kontinuum od wczesnego etapu odkrywania do walidacji przedklinicznej terapeutyków w leczeniu SCI.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących plastyczności neuronalnej i mechanizmów regeneracji funkcjonalnej.
- Przesiewanie: Zapewnia powtarzalne, ilościowe wyniki do porównywania skuteczności interwencji.
- Analityka: Umożliwia pomiar funkcji lokomotorycznych, moczowych, jelitowych i seksualnych jako zmiennych zależnych.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki przedkliniczne ze strategiami rehabilitacji klinicznej poprzez naśladowanie protokołów.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwach: Oferuje skalowalną, zestandaryzowaną platformę do wielokrotnej oceny różnorodnych kandydatów terapeutycznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: zwiększa pewność predykcyjną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad regeneracją SCI.
- Wartość operacyjna: standaryzuje szkolenie i ocenę, poprawiając odtwarzalność i skalowalność między badaniami.
- Wartość strategiczna: wspiera decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) oraz alokację kapitału poprzez zapewnienie solidnych punktów końcowych funkcji.
- Wpływ na portfolio: umożliwia priorytetyzację kandydatów z uwzględnieniem ryzyka w oparciu o wyniki istotne translacyjnie.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w modelach SCI u gryzoni oraz w protokołach rehabilitacyjnych.
- Wymaga specjalistycznego sprzętu do odciążania masy ciała i treningu na bieżni.
- Wymaga standaryzacji międzyzespołowej w zakresie treningu, oceny i analizy danych.
- Możliwość adaptacji do różnych stopni ciężkości urazu i paradygmatów treningowych w obrębie modelu SCI.
- Ograniczone do przedklinicznej oceny mechanistycznej i funkcjonalnej; nie jest bezpośrednio prognostyczne dla skuteczności klinicznej.
