Treinamento baseado em atividade em uma esteira com medula espinhal ferido de ratos Wistar
16 de janeiro de 2019
Este protocolo demonstra nosso modelo de formação baseado na atividade locomotora esteira para ratos com lesão medular (SCI). Está incluído tanto quadrúpedes e somente membro anterior de grupos, além de dois tipos distintos de grupos de controle não-treinados. Os investigadores são capazes de avaliar os efeitos do treinamento em ratos SCI usando este protocolo.
Exercícios e treinamento locomotor são comumente utilizados em terapias reabilitadoras na população de pacientes lesados na medula espinhal. A principal vantagem do treinamento baseado em atividade é que muitos benefícios funcionais foram documentados, tanto em estudos pré-clínicos em animais, quanto na prática clínica. Demonstrando o procedimento estarão James Armstrong, e Christine Yarberry, ambos técnicos de pesquisa sênior, e Jason Gumbel, um estudante de pós-graduação do meu laboratório. Durante a semana antes da lesão medular, manuseie cada rato por cinco a dez minutos, uma vez por dia durante cinco dias. No dia da lesão, raspe o cabelo da parte de trás do primeiro rato de 200 a 225 gramas, no local da lesão, e coloque o animal anestesiado em uma almofada de aquecimento em um ambiente baixo. Administrar lubrificante ocular, um antibiótico geral de longa duração, um analgésico, e cinco mililitros de soro fisiológico. Estime a localização do nível da lesão alvo, com base nas protuberâncias vertebrais, e use um bisturi número 10 para fazer uma incisão de aproximadamente cinco centímetros no dorso do animal, diretamente acima das vértebras da linha média. Usando hemostatas, retraia os músculos laterais, usando sutura de seda 4-0. Para contusões torácicas médias, use rongeurs para remover a sobreposição de vértebras T7 lamina, para expor o nível T8-T9 da medula espinhal, e use um dispositivo de contusão para realizar as contusões. Após a entrega das lesões, use monofilamentos de 4-0 de diâmetro para suturar o músculo e a fáscia sobre a medula espinhal. E feche a pele com nove milímetros de ferimentos cirúrgicos. Injete mais cinco mililitros de soro fisiológico. Em seguida, coloque os animais em gaiolas limpas individuais, em almofadas de aquecimento com monitoramento próximo para as primeiras 24-48 horas. Usando o Cred manual
Visão Geral
Este artigo detalha um modelo em roedor para treinamento específico por tarefa baseado em atividade (ABT) após lesão medular (SCI), com foco no treinamento locomotor (LT) como estratégia de reabilitação. O protocolo tem como objetivo investigar os mecanismos pelos quais o ABT melhora não apenas a mobilidade, mas também funções autonômicas, como a urinária, intestinal e sexual, em ratos com SCI. A abordagem imita de perto os paradigmas clínicos de reabilitação, aumentando a relevância translacional.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Pesquisa em reabilitação
- Modelos animais pré-clínicos
Contexto
- A lesão medular leva a déficits persistentes na mobilidade e na função autonômica.
- O treinamento locomotor é amplamente utilizado na reabilitação clínica de pacientes com lesão medular.
- O treinamento baseado em atividade demonstrou benefícios funcionais em estudos com animais e humanos.
- Compreender os mecanismos subjacentes às melhorias induzidas pelo TBA pode contribuir para o aprimoramento de protocolos clínicos.
Objetivo do Estudo
- Elucidar os mecanismos subjacentes às melhorias induzidas pelo TBA nas funções autonômicas após LES.
- Refinar e aprimorar protocolos clínicos de reabilitação utilizando modelos pré-clínicos.
- Comparar diferentes paradigmas de treinamento (quadrúpede, somente membros anteriores e controles não treinados) em ratos com LES.
Métodos Utilizados
- Indução de lesão medular contusiva torácica moderada a grave em ratos utilizando um dispositivo de contusão.
- Cuidados pós-lesão, incluindo analgesia, antibióticos e monitoramento de suporte.
- Atribuição dos animais aos grupos de treinamento quadrúpede, treinamento apenas dos membros anteriores ou grupo controle não treinado.
- Uso de coletes ajustáveis personalizados e mecanismos de suporte do peso corporal durante o treinamento em esteira.
- Sessões diárias de treinamento de marcha (58 minutos/dia, 10 semanas) com assistência técnica conforme necessário.
Resultados Principais
- O protocolo permite o treinamento eficiente e simultâneo de múltiplos animais com lesão medular.
- Paradigmas de treinamento quadrúpede e apenas com membros anteriores são viáveis e reproduzíveis.
- O modelo replica de forma semelhante às condições clínicas de reabilitação, particularmente em relação ao suporte de peso corporal e à assistência manual.
- Oferece uma plataforma para estudar a recuperação funcional e os mecanismos subjacentes na lesão medular.
Conclusões
- Este protocolo de TBA em roedores é um modelo pré-clínico robusto para pesquisas sobre reabilitação de LME.
- Ele facilita estudos mecanicistas de melhorias funcionais após treinamento locomotor.
- A abordagem aumenta a relevância translacional ao imitar de perto as estratégias clínicas de reabilitação.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O treinamento em esteira baseado em atividade em ratos Wistar com lesão medular (LM) fornece um modelo pré-clínico translacionalmente relevante para avaliar estratégias de reabilitação que visam tanto a recuperação motora quanto a autonômica. Essa abordagem permite a redução mecanicista de riscos associados a melhorias funcionais, reforçando a confiança preditiva em hipóteses terapêuticas iniciais. A aderência do protocolo a paradigmas clínicos de reabilitação aumenta seu valor para triagem de portfólio e tomada de decisões em P&D multifuncional.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação de hipóteses terapêuticas relacionadas à reparação neural e à restauração funcional após lesão medular (SCI).
- Apoia a desmistificação biológica ao modelar intervenções de reabilitação clinicamente relevantes in vivo.
- Facilita a validação funcional de alvos para intervenções direcionadas a desfechos motores e autonômicos.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Oferece uma plataforma padronizada e reproduzível para avaliar terapias candidatas em um modelo controlado de lesão medular.
- Permite a avaliação quantitativa de melhorias na função locomotora e autonômica.
- Apóia a preparação para ensaios de triagem subsequente de compostos neuroregenerativos ou neuromoduladores.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha as condições do modelo pré-clínico com protocolos clínicos de reabilitação, aumentando a continuidade translacional.
- Permite decisões de progressão ajustadas ao risco com base em desfechos funcionais de recuperação relevantes para a lesão medular humana (SCI).
- Apóia a identificação de biomarcadores translacionais associados aos resultados do treinamento baseado em atividade.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este modelo de treinamento de atividade baseado em esteira encaixa-se na continuidade de descoberta inicial até validação pré-clínica de terapias para lesão medular.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre mecanismos de plasticidade neural e recuperação funcional.
- Triagem: Fornece resultados quantitativos e reprodutíveis para comparar a eficácia de intervenções.
- Análises: Permite a mensuração da função locomotora, urinária, intestinal e sexual como variáveis dependentes.
- Pesquisa Translacional: Conecta achados pré-clínicos a estratégias clínicas de reabilitação por meio de simulação de protocolos.
- Reutilização Empresarial: Oferece uma plataforma padronizada e escalável para avaliação repetida de diversos candidatos terapêuticos.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista na pesquisa de recuperação de lesão medular.
- Valor Operacional: Padroniza o treinamento e a avaliação, melhorando a reprodutibilidade e a escalabilidade entre estudos.
- Valor Estratégico: Orienta decisões de prosseguimento ou interrupção e a alocação de recursos ao fornecer desfechos funcionais robustos.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de candidatos com base em resultados relevantes para a translação.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em modelos de lesão medular em roedores e protocolos de reabilitação.
- Necessita de equipamentos especializados para suporte do peso corporal e treinamento em esteira.
- Exige padronização entre equipes para treinamento, avaliação e análise de dados.
- Adaptável a diferentes gravidades de lesão e paradigmas de treinamento dentro do modelo de lesão medular.
- Limitado à avaliação mecanicista e funcional pré-clínica; não é diretamente preditivo da eficácia clínica.
