Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

ההדרכה מבוססי פעילות על הליכון עם חוט השדרה נפגע Wistar חולדות

Published: January 16, 2019 doi: 10.3791/58983
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,2
1Department of Anatomical Sciences and Neurobiology, University of Louisville, 2Kentucky Spinal Cord Injury Rehabilitation Center, University of Louisville

Summary

פרוטוקול זה מדגים את המודל שלנו של הליכון גינקולוגיות מבוססי פעילות להכשרת חולדות עם פגיעה בחוט השדרה (מדע). כלול קבוצות הן quadrupedal והן forelimb בלבד, בנוסף שני סוגים שונים של קבוצות שליטה שאינו מאומן. החוקרים מסוגלים להעריך השפעות אימון על חולדות SCI באמצעות פרוטוקול זה.

Abstract

פגיעה בחוט השדרה (SCI) תוצאות שנמשך גירעונות הכוללים ניידות וגם שפע של תפקוד אוטונומי הקשורות. הכשרה גינקולוגיות (LT) על הליכון משמש ככלי שיקומי באוכלוסייה SCI עם הטבות ושיפורים רבים על חיי היום יום. אנו מנצלים שיטת מבוססי פעילות פעילות הדרכה (א) בחולדות לאחר SCI לשניהם להסבר המנגנון מאחורי שיפורים כאלה וכדי לשפר ולשפר קיימים פרוטוקולים שיקומית קלינית. מטרתנו הנוכחי כדי לקבוע את המנגנונים שבבסיס א-induced שיפורים בהשתן, המעי הגס, ותפקוד מיני ב- SCI חולדות לאחר בינונית עד חמורה רמה של החבורה. לאחר הבטחת כל בעל חיים בודדים באפוד מתכווננת בהזמנה אישית, הם מאובטחים כדי מנגנון תמיכה משקל הגוף רב-תכליתי, הורדה הליכון שלוש-ליין ששונה וסייע באימון-שלב 58 דקות, פעם ביום במשך 10 שבועות. תוכנית התקנה זו מאפשרת ההכשרה של בעלי חיים הן quadrupedal והן forelimb בלבד, לצד שתי קבוצות שונות שאינו מאומן. מאומן Quadrupedal חיות עם תמיכה משקל הגוף הם סייעו על-ידי טכנאי נוכחים כדי לסייע פוסע עם מיקום הגפיים האחוריות נכונה לפי הצורך, ואילו forelimb בלבד מיומן בעלי החיים גדלים בקצה סימטרית כדי להבטיח שום קשר הינד האיבר עם הליכון, לא נושאת משקל. שאינו מאומן SCI קבוצה אחת של בעלי חיים ממוקמת ב רתמה, מונח ליד ההליכון, בעוד אחרים SCI קבוצת הביקורת נשאר בכלוב בבית שלה בחדר האימונים הסמוך. פרדיגמה זו מאפשרת לאימונים של חיות SCI מרובים בבת אחת, ובכך יותר היעילה בנוסף המבטיח שלנו במודל חיה קליניים מחקה את ייצוג קליני קרוב ככל האפשר, במיוחד בנוגע לגוף משקל תמיכה עם סיוע ידנית.

Introduction

ברחבי העולם, בין פגיעה בחוט השדרה החדשה (SCI) 250,000-500,000 המקרים נובעים עקב ניוון, מחלות או רוב או בדרך כלל (עד 90%) טראומה1. לאחר SCI טראומטי, סדרה של אירועים הפיזיולוגיות לקחת מקום כי התוצאה מוחיות המשפיעות על שפע של התפקודים הגופניים. בשל גירעונות כרונית בעקבות SCI, בפיתוח ובדיקות של שיטות טיפול יעיל היא קריטית. עד לאחרונה, שיקום אסטרטגיות התמקדו לרוב שחזור של ניידות2,3. בעקבות SCI, חולים לדרג בדרכי השתן/שלפוחית השתן, המעי ופונקציות מינית בין הסיבוכים איכות החיים הגבוהה ביותר זקוק יותר ניהול1,4,5. לכן, מיקוד שלפוחית השתן, המעי הגס, התפקוד המיני הוא בעל חשיבות עליונה מ4,51,עמדה שיקום.

פעילות גופנית ואימונים גינקולוגיות (LT) הם בדרך כלל שימוש טיפולי שיקומי של האוכלוסייה המטופלת SCI עם יתרונות רבים כגון תקינה, תפקוד שלפוחית השתן/השתן ניידות6,7,8 9, ,10. זה מסיבה זו שאנו מנצלים מודאליות דומה במודל SCI שלנו עכבר ניסויים פרה-קליניים. זה המטרה שלנו כדי לקבוע איזה אפקטים LT יש על חולדות SCI Wistar, במיוחד בנוגע העליונה (כליות), פונקציית מערכת השתן התחתונה (שלפוחית השתן, סוגר השופכה חיצוני), תפקידו של המעי וגם התפקוד המיני. יתר על כן, זה הוכח כדי להספיק בהפעלת מערכות עצב-שריר מתחת לגובה הפגיעה אשר עשויים להשפיע על כמות פלסטיות בתוך מערכת העצבים המרכזית (CNS)11,12.

ההצלחה של LT במחקרים קליניים מתועדת גדול13,14 והן קטנות15,16,17,18,19 SCI מודלים בעלי חיים. הראיות עולה כי מביא קלט חושי שמספקת זה מספיק כדי לעורר מסלולים רפלקס השדרה שתוצאתה פלסטיות, שיפורים-מוטורית לתפקד9,20. LT הטבות לגבי תפקודים אוטונומיים לא היה טוב שאפיינו. מסיבה זו, אנו מיישמים פרדיגמה אימון עם דגש על אמצעים התוצאה אוטונומי, באמצעות ארבע קבוצות שונות הכוללות שני פקדים שאינם מאומנים וקבוצת נשיאת משקל שאינו מטבולית/תרגול לצד קבוצת LT המחקה את העיתוי. משך ההפעלה, סיוע ידנית ותמיכה משקל המשמשים מחקרים קליניים19,21,22,23,24.

Protocol

כל השיטות המתוארות אושרו על ידי אוניברסיטת לואיוויל אכפת חיה מוסדיים ועל שימוש הוועדה (IACUC).

1. פגיעה טרום טיפול ובדיקה (שבוע לפני SCI)

  1. להתמודד עם כל עכברוש לתקופה של 5-10 דקות פעם ביום למשך חמישה ימים.
    הערה: למבוגרים חולדות Wistar זכר ~ 50 ימים של גיל בתחילה, שוקל 200-225 גרם משמשים פרוטוקול זה. חולדות בבית הזה הם נקודת זמן משלפני שאמבטיה לא לרתום המשמש עבור זה כמו שימוש מלא של hindlimbs מאפשר את החולדה להימלט מן המעיל.
  2. לנהל שום משלפני בדיקה שהיא מחקר ספציפית (למשל, המחברים לעשות הערכות בכלוב מטבולי ללימודי המערבות את ההשפעות של מדע בדיוני על תפקוד שלפוחית השתן, המעי הגס).

2. חוט השדרה החבורה25,26,27,28

  1. עזים ומתנגד חיות עם קטמין (80 מ ג/ק ג), תערובת חריגות השירותים הווטרינריים (10 מ"ג/ק"ג) intraperitoneally על פי המינון שסופקו תרשים (טבלה 1). לנהל משלימה המינון לפי הצורך. מבחן עומק הרדמה לפחות בכל 10 דקות על ידי הערכת הדוושה הקרנית, palpebral, קמצוץ הזנב, פינה רפלקסים.
  2. לגלח שיער מהחלק האחורי של החיה החתך ופציעה איפה להתרחש. מנקים את האזור הכירורגי עם Dermachlor 4% בניתוחים כירורגיים. לנהל אנטיביוטיקה כללי של ארוך (למשל0.5 cc פרו-Pen-G subcutaneously).
  3. במקום החיה anesthetized על כרית החימום-קביעת ערך נמוך כדי לשמור על טמפרטורת גוף נורמלית.
  4. להעריך את המיקום של רמת הנגע יישוב מבוסס על בליטות בחוליות, עם איזמל #10, אעשה חתך מוערך 5 ס מ על dorsum של החיה, ישירות מעל החוליות קו האמצע.
  5. עבור חבלות אמצע החזה, לחשוף את רמת T8/T9 של חוט השדרה באמצעות הסרת (עם rongeurs) של שכיסה הנדן בחוליות T7.
  6. שימוש בהתקן החבורה כגון impactor אופק אינסופי29, לבצע החבורה (עבור בינונית עד חמורה מידת SCI, השתמש כוח 210 kdyn עם אין זמן להתעכב)18.
  7. תפר יחד את שכבת השרירים ואת fascia מעל חוט השדרה באמצעות monofilament בקוטר 4-0 וסגור את העור עם 9 מ מ כירורגי פצע קליפים.
  8. להזריק תרופות לאחר הניתוח, כגון גנטמיצין סולפט (5 מ"ג/ק"ג ליום במשך 5 ימים; אנטיביוטיקה כדי למנוע דלקות בשלפוחית השתן) ו meloxicam (1 מ"ג/ק"ג. subcutaneously, כאבים במשך 48 שעות קודם ואז כמו בהזמנה).
  9. מקום חיות בתוך כלוב נקי על כרית החימום. בדוק סימנים חיוניים בעלי חיים כל 15 דקות עד שהם ער לגמרי מן ההרדמה.  במהלך היום לאחר הניתוח הראשון, נקראים בעלי החיים לאכול עם פינוק ממותקים. עבור ה 48 הראשון (שלוש פעמים מדי יום בזמנו של crede ידנית - ראה 2.10), חולדות מנוטרים עקב חוסר פעילות, ניקוד, בתגובה לטיפול, וחוסר רצון לאכול ולשתות.  אם חוסר רגישות לכאב נמצא להיות לקוי, ליצור קשר עם צוות וטרינרי. לאורך כל שלב ההחלמה הראשונית של שבועיים, בעלי החיים שנצפו עדות לזיהום או סיבוכים אחרים. פעם רפלקס מחזירה הרקה, החיות הן נטו פעמיים ביום (בשעות הבוקר המוקדמות ובשעות אחר הצהריים המאוחרות). בעלי חיים עם דלקות או ירידה משמעותית במשקל מיד מורדמים. לגבי צריכת מזון ומים, החתך לטיולים המתת חסד היא כאשר החיה הגיעה משהו מעל 20% ירידה במשקל. הרזיה רגילה לאחר ניתוח, שהעידה אטרופיה של השרירים מתחת לגובה הפגיעה הוא 15-20%. כל בעלי החיים הם שקל לפחות פעם בשבוע.
  10. לבצע שלפוחית השתן ריקון הליכים באמצעות את התמרון Credé ידנית 3 פעמים ביום (שמונה בבוקר, שלוש בצהריים, 10 בבוקר) עד תפקוד שלפוחית השתן רפלקסיבי חזר26,(3-6 ימים בממוצע עבור חבלות)30.

3. אימון שלב

  1. . התחל LT לא לפני שבועיים פוסט-SCI, כפי ייזום התערבויות מוקדם מדי עשוי להחריף פגיעה משנית cascades31
  2. שבוע 1 להתאקלמות הליכון הכשרה: תחבורה חולדות חדר שקט המוקדש לאימונים.
  3. יום 1, באופן אקראי ובצורה שווה לחלק החיות SCI לקבוצות שליטה מיומן שאינו מאומן, להביא בחשבון השתנות פוטנציאליים הן הפגיעה עצמה, כמו גם מידת החלמה ספונטנית אחרי החבורה. לדוגמה, חלק חולדות לקבוצות נפרדות 4: quadrupedal מיומן (QT), forelimb בלבד מיומן (FT), שליטה שאינו מאומן (NT), שאינו מאומן כלוב הביתה לשלוט (HC). קבוצת המזויפים איפה בעלי החיים מקבלים את laminectomy אבל אין פגיעה ומטופלים אחרת זהה לזו של קבוצות אחרות יכול לשמש גם קבוצת הבקרה שציווית ללא אימון.
  4. מניחים כל חיה הרתמה המתאימה (איור 1) והדקו harnesses למנגנון תמיכה משקל גוף מעל ההליכון באמצעות תנין סרטונים אשר מהודקים אל מעיינות תמיכה משקל (איור 2, איור 3). פעולה זו דורשת החיה כדי לתקן במקום אחד על ההליכון, ולהבטיח כי הם הולכים לכיוון קדימה המיועד, מהירות.
    הערה: בשל אילוצי זמן וכוח אדם, המעבדה של המחברים מבצעת אימון יומיומי בקבוצות של שתיים-עשרה החיות, שלוש בכל קבוצה משנה.
  5. התחל את תהליך להתאקלמות בעקבות שפורסמו בעבר פרוטוקול ה-17. התחל להתאקלמות ל LT (תחילת שבוע 3 פוסט-SCI) עם משטר חשיפה הדרגתית על ההליכון, גדלה מ- 10 דקות על יום 1 אל המטרה מלא של 58 דקות בשבוע הראשון (טבלה 2). בדרך כלל, על ידי 4 יום, החיות להתאקלם טוב משטר האימונים. אם חיים אינה מראה על ידי ביום השלישי והפיזיולוגי של התקדמות, הזמן יהיה מופחת, תוספת ימים נוספים של עלייה הדרגתית הרמפה-up (נדיר).
    1. אם חיה במהלך היום הראשון או שניים לא להסתגל הכליאה של רתמה, הליכון, להפסיק את האימון, להסרתו מן הרתמה, מקום מאחור חיות בכלוב שלו, ולתת שני פינוקים כדי לעזור לחזק את תאימות בעתיד. למחרת, למקם את החיה במערכת התמיכה לרתום ומשקל שוב למשך 10 דקות. בימים שלאחר מכן, להגדיל את משך הזמן באמצעות 20 דקות בתחילה ולאחר מכן ממשיכים להגדיל את משך האימון היומי כדי להשיג אימון מלא ב- 10 יום.
  6. בצע את משטר הדרכה מפורטת הניתנים בטבלה 2.
    1. בשל הגפיים האחוריות מוגבל לשימוש לאחר פציעה, ידרשו חולדות בקבוצה QT ההנחיה ידנית עבור מיקום ראוי כפת בעת מעבר על ההליכון. השתמש אצבע אחת על כל יד (בדרך כלל את הספרה השלישית) כדי לסייע בתמיכה הירך/המותניים. כאשר החיה דורש סיוע צעד, להשתמש באותה האצבע כדי להפעיל לחץ מעל הברך ליזום צעד. במידת הצורך, השתמש אצבע נפרד (בדרך כלל הספרה החמישית) כדי לסייע כף הרגל לדרוך.
      הערה: מידת התמיכה משקל הגוף משתנה חיה חיה ומשתנה כמו אימון מתקדם. מערכת תמיכה האביב נותן סיוע מספיק כדי לשמור על החיה עבור שכזאת ראוי. תמיכה נוספת מסופק כנדרש על ידי המאמן לכל לעיל. שים לב גורם מפתח זה הוא כפה המתאים מבחינה פונקציונלית השמה שהתערבת בשבילי ו interlimb תיאום מקדמים המטפל והוא עצמאי של מערכת תמיכה.
    2. עבור קבוצת תרגיל מטרים, להתאים את מערכת תמיכה של משקל הגוף להעלות מעט את הגפיים האחוריות כדי להבטיח אין גירויים על הכפות, ללא נשיאת משקל מתרחשת באמצעות מגע עם ההליכון.
      הערה: הקבוצה מטרים משמש פעילות גופנית וכן בקרה מטבולית, דומה לזה של תרגיל כנפיים בלימודי אימון המבוסס על הפעילות האנושית.
    3. יש קבוצת NT רתום, המחובר למערכת תמיכה משקל הגוף באופן דומה QT ומקום הקבוצה NT ליד קבוצת QT על משטח נייח (איור 2, איור 3).
      הערה: הקבוצה NT מקבל אין פעילות ופקדים עבור כל ההשפעות האפשריות של להיות רתום במשך פרק זמן ממושך.
    4. קבוצת הביתה כלוב יכול לשמש פקד נוספים. תחבורה החיות האלה למתקן אימונים, כשלב נוסף עבור קבוצה זו.
  7. ביום 7-10 בעקבות תחילת LT, הרכבת כל בעל חיים פעם ביום, כל יום עד ליום הפסקת העבודה. בעקבות כל יום ההכשרה, לפנק כל חיה ממותקים לחזק את תאימות. המשך LT יומי על חיות בעקבות הטיפול 1 h סיפק בטבלה מס ' 2 עבור משך הזמן של המחקר (למשל8-12 שבועות כדי לחקות את משוער 80 הפעלות שעה נעשים במחקרים קליניים)9.

4. המתת חסד ואוסף רקמות

  1. מחלקים מנה קטלנית של הרדמה לבעל-החיים על פי הנחיות AVMA על המתת חסד.
  2. כאשר הלב פועם רק בקושי, מיד מתחילים פרפוזיה החיה בשכונה fume ייעודי קודם עם קר מלוחים heparinized ואחריו קר, 4% paraformaldehyde פתרון.
    1. התחל באמצעות מספריים כירורגיים לעשות חתך לרוחב הסרעפת, לחשוף את חלל בית החזה. המשך לחתוך בית החזה rostrally משני הצדדים, הסרת קשת הצלעות. את המחט זלוף לתוך החדר השמאלי של הלב, מהדק המחט עם ועוצרי דימום, לאחר מכן קליפ אטריום ימין.
    2. באמצעות מנגנון משאבת זלוף, לאפשר מלוחים heparinized קר לזרום דרך כלי הדם של החיה. פעם אחת ברורה מלוחים שנובע אטריום ימין, לעבור מעל ל הפתרון paraformaldehyde 4% קר, עד הגוף יש התקשח.
  3. להסיר רקמות הדרושים כגון כליות, שלפוחית השתן, המעי הגס, המוח, הגרעינים חושית, וחוט השדרה, ואחסן paraformaldehyde 4% עבור עד 48 שעות-4 מעלות צלזיוס. לאחר 24-48 שעות, להעביר הרקמה 30% סוכרוז וחנות ב 4 º C.
  4. להעביר רקמות שנאספו כדי 30% סוכרוז/פוספטים buffered פתרון cryoprotectant עד רקמות יהיה מוכן לחיתוך. כדי לגזור רקמות, להטביע במתחם הקפאת רקמת ובתר -cryostat-עובי הרצוי בהתאם לסוג הרקמה בשימוש (למשל, מיקרומטר 35 עבור המוח ואת חוט השדרה רקמות, 5-7 מיקרומטר עבור רקמות איברים).

Representative Results

בעקבות זה פרוטוקול אימונים, זה תועד רק החיות QT להדגים פונקציה גינקולוגיות מעולה בהשוואה לשני קבוצות18. עם זאת, בשל אופיו של המעבדה שלנו, ההתמקדות העיקרית שלנו היא לחקור שאינן גינקולוגיות היתרונות של מבוססי פעילות פעילות הדרכה (א), לרבות שלפוחית השתן, המעי התפקוד המיני. למשל, בעבר פרסמנו נתונים המציג תוצאות LT הוזלת polyuria בקבוצות QT והן מטרים של חולדות (איור 4) SCI17הנגרמת. כמו כן, ירידה פציעה-induced שינוי צורה גורם גידול-β (TGF-β) ביטוי של הכליה, מעידה על תגובה חיסונית שונה, שלא נראתה בקבוצות QT ומטרים, אשר היו רמות TGF-β דומה לבעלי דמה (אין פציעה). אותו מחקר17, cystometry ער בוצעה לפני המתת חסד ואיסוף רקמות. משרעת המרבי של התכווצויות בשלפוחית השתן במהלך מחזורי חלל היה לא שונה באופן משמעותי מעבר המזויפים, QT ו- FT קבוצות, בעוד קבוצות NT נותרה שינו באופן משמעותי. יחד, נתונים אלה מצביעים על תוצאה חיובית תרגיל על תפקוד שלפוחית השתן ובריאות הכליה, ובכך שיפור תפקוד בדרכי השתן לאחר לביוטכנולוגיה

המנגנונים polyuria כבסיס בתוך האוכלוסייה SCI הוא כרגע לא ברור אבל היא מרובת העצרת סביר32. כמה יש המשוערות, לדוגמה, כי באגירת נוזלים של הגפיים התחתונות בעת SCI יחידים הם בכיסא גלגלים יכול להוביל נוזלים ולמניעת נוזלים מוגברת במהלך משמרות בתנוחה (כגון הזזת מלשבת לשקר)33. הסבר לא יחזיק עבור המודל ניסויים פרה-קליניים, אשר הובילה אותנו להתמקד תחילה ארגינין וזופרסין (AVP), הורמון אשר שולטת הומאוסטזיס נוזלים בגוף, יכול להיות מאופנן עם פעילות גופנית. AVP שולט הומאוסטזיס נוזלים דרך הפעלת הקולטן V2 בכליות, המאפשרת ספיגת מים מן הכליות איסוף צינוריות34. ראיות ראשוניות של פיילוט (כרונית זמן-נקודת בחומרה הנגע אחד - כוח ההשפעה kdyn 210) מצביעים על השפעה מיטיבה של פעילות גופנית (LT ו- FT) על רמות הרצפטור V2 בכליה עכברוש (איור 5).

Figure 1
איור 1: harnesses בהזמנה אישית בגודל על חולדות זכרים Wistar. QT ו- NT חיות ממוקמים באותו סוג של המעיל (א) מתן אפשרות לשימוש של הגפיים האחוריות במקרה של QT חיות. ישנם רצועות נוספות תפרה אל הרתמה בשימוש לבעלי מטרים (B) להעלות את הגפיים האחוריות, שמבטיח אין תמיכה משקל הגוף. הקרס ולופ גשמי חלקים גדולים הרתמה מאפשרים בקלות התאמות בעלי חיים בגדלים שונים, שינויים בגודל של חיים בודדים לאורך זמן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: הדרכת התקנה תחנת. הגוף משקל התמיכה מנגנון סביב ההליכון או NT (השמאל הקיצוני), QT (באמצע) או קבוצות (מימין) מטרים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3: תחנת הדרכה עם חיות. העליון (A) ונופים צדדיים (B) מציג משקל הגוף תומכים מנגנון והמיקום של קובץ מצורף סרטוני תמיכה harnesses. שים לב הגפיים האחוריות של החיה מטרים (B) מופעל, תוריד את החגורה על ההליכון. שיבוץ (C) מציגה תצוגה קרובה יותר של הסרטון הידק אל הרתמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4: א השפעות על עכברוש polyuria אחרי הפוליטיקה הנפח הכולל של תפוקת השתן (A) גדל לאחר SCI (*; p < 0.05) שב קרוב יותר לקו אחרי 9 שבועות של אימון זה בקבוצות QT והן מטרים אבל נשאר מוגברת בקבוצה NT ביחס הקבוצות מיומן (#; p < 0.05). כל הקבוצות הפגינו תפוקת השתן מוגברת בהשוואה בסיסית ב 9 שבועות, גדל נפח חלל (B). חשוב לציין כי מספר חללים (C) וגם את כמות צריכת המים (D) נותר זהה על פני כל הקבוצות. ערכים הם אמצעי שגיאת התקן ±. איור זה פרסום מחדש עם מחבר הרשאה17. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5: א אפקטים על הכליה עכברוש. המערבי כתם תוצאות עכברוש רמות כליות של קולטני V2 5 קבוצות של חולדות 4 כל (20 סה כ), מציג רמות הביטוי עבור להקות חלבון בתנאי בלוח A וקבוצה מתכוון densitometry תוצאות ניתוח הלהקות (באמצעות ImageJ; כמנת = צפיפות אופטית) בחלונית B, המציין משמעותי (*; p < 0.05) הדירי קולטנים בכל נקודת זמן כרוני (12 שבועות) של פוסט-SCI ואין ירידה יחסית בסיסית (פקדי כירורגי המזויפים) עבור הקבוצות שקיבלו 10 שבועות של שעה אחת מדי יום העבודה קווי שגיאה מייצגים שגיאה סטנדרטית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

קטמין/חריגות השירותים הווטרינריים במינון תרשים
מנה אפקטיבית: באמצעות מניות קטמין 100 מ"ג/מ"ל ו- 20 מ"ג/מ"ל חריגות השירותים הווטרינריים במלאי * * *
קטמין 80 מ"ג/ק"ג
חריגות השירותים הווטרינריים 10 מ"ג/ק"ג
תערובת 1.0 מ"ל הזרקה = מלאי קטמין 0.62 מ"ל (100 מ"ג/מ"ל) + 0.38 mL חריגות השירותים הווטרינריים מניות (20 מ"ג/מ"ל)
משקל בעלי חיים תערובת הזרקה משקל בעלי חיים תערובת הזרקה
(ז) (mL) (ז) (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 נקודות 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

טבלה 1: הרדמה במינון תרשים המבוסס על המשקל של חיה בודדים.

זמן הכשרה
(דקות)		 מהירות (ס"מ/s) משך הזמן (דקות)
0-1 6 1
1-2 8.4 1
3-R 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

טבלה 2: משטר האימונים של הגדרות מהירות שההליכון צריך להיות על המתאים הזמן בילה בכל המהירות.

Discussion

השיטות שלנו של א על חולדות לאחר מדע הוא התערבות טיפולית הרומן. בעוד בשיטות אחרות של פעילות גופנית ועל שלב אימון במודלים של בעלי חיים יכול להתקיים35,36,37, שיטה זו מחקה LT ביצעו קלינית באוכלוסייה האנושית SCI, שבו ראינו תוצאות מבטיחות23. עם השילוב של ההתקנה שלנו, משטר שליטה בבעלי החיים, התוצאות המתקבלות ניצול פרדיגמה האימון יסייע להבין את היתרונות של א אחרי הפוליטיקה העתיד יישומים של פרוטוקול זה כוללים התבוננות התוצאה המתוארת של א וטכניקת אימון שונים, כמו גם את ההשפעה א על התאוששות ברמות שונות, היקף הפגיעה.

מגבלה אחת של עיצוב זה הוא משך הזמן לניסויים כאלה. בהתחשב בכך את משטר האימונים שלנו עבור כל חיה דורש שעה אחת ביום, כל יום במשך 10 שבועות, אנשי משמעותית וזמן לוח זמנים מסודר של היא הכרח. היבט חשוב הדורש תשומת לב מיוחדת כרוך הקבוצה מטרים, ובו harnesses ייחודי עם רצועות גשמי וו ולופ כדי לאבטח את הגפיים האחוריות מעל ההליכון עבור חיסול של משקל תומכים. חשוב לוודא כי החיה אינה מקבלת תמיכה משקל, ולכן פלטפורמה אינו ממוקם תחת כפות הרגליים האחוריות של החולדה. בנוסף, כפי שמחקרים קודמים הראו כי הקלט החושי הוא נהג העיקרי של מערכת גינקולוגיות פלסטיות ב ה38,39,של חוט השדרה40, יש צורך מתמיד של טיפול הקבוצה QT לסייע עם צעד ממש כמו פיזיותרפיסטים בסביבה קלינית.

שינוי חשוב שבוצעו במערכת הליכון מסחרי המשמש עבור בעלי החיים היה להפוך את הקוטביות. לאחר שחשף את המנוע, החוטים חיוביים ושליליים הוחלפו דבר ההופך את הכיוון שההליכון מהלכים. דבר זה מאפשר יותר ויש גישה קלה יותר להגיע ולעזור לאמן את החיות (המערכת מגיעה עם רשת הלם בקצה אחד אשר נועד למנוע חיות spinally שלמים שאינם רתום קפיצה מעל החגורה ההליכון).

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

המחברים להכיר ד"ר פטרישיה וורד, באפריל Herrity, סוזן Harkema שלהם קלט והדרכה, כריסטין Yarberry לקבלת סיוע כירורגי, חן Yangsheng, אנדריאה Willhite, ג'וני מורהאוס לקבלת סיוע טכני, דרלין בורק לקבלת סיוע עם נתונים סטטיסטיים, הערכות התנהגותיות. תמיכה עבור עבודה זו במימון סופק על ידי משרד ההגנה (W81XWH-11-1-0668 ו- W81XWH-15-1-0656) קנטאקי השדרה ואת הראש פציעה מחקר לבטוח (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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. World Health Organization (WHO). Spinal Cord Injury. , Available from: http://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/spinal-cord-injury (2013).
  2. Ahuja, C. S., et al. Traumatic spinal cord injury. Nature Reviews Disease Primers. 3, 17018 (2017).
  3. 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).
  4. Anderson, K. D. Targeting recovery: priorities of the spinal cord-injured population. Journal of Neurotrauma. 21 (10), 1371-1383 (2004).
  5. 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).
  6. Behrman, A. L., et al. Locomotor training progression and outcomes after incomplete spinal cord injury. Physical Therapy. 85 (12), 1356-1371 (2005).
  7. Dietz, V., Harkema, S. J. Locomotor activity in spinal cord-injured persons. Journal of Applied Physiology. 96 (5), 1954-1960 (2004).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Barbeau, H., Rossignol, S. Recovery of locomotion after chronic spinalization in the adult cat. Brain Research. 412 (1), 84-95 (1987).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Edgerton, V. R., et al. Retraining the injured spinal cord. The Journal of physiology. 533 (1), 15-22 (2001).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. Ward, P. J., Hubscher, C. H. Persistent polyuria in a rat spinal contusion model. Journal of Neurotrauma. 29 (15), 2490-2498 (2012).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. Oelke, M., et al. A practical approach to the management of nocturia. International Journal of Clinical Practice. 71 (11), e13027 (2017).
  33. Claydon, V., Steeves, J., Krassioukov, A. Orthostatic hypotension following spinal cord injury: understanding clinical pathophysiology. Spinal Cord. 44 (6), 341 (2006).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. Pearson, K. G. Progress in brain research. 143, Elsevier. 123-129 (2004).
  39. Gerasimenko, Y., et al. Feed-forwardness of spinal networks in posture and locomotion. The Neuroscientist. 23 (5), 441-453 (2017).
  40. Courtine, G., et al. Transformation of nonfunctional spinal circuits into functional states after the loss of brain input. Nature Neuroscience. 12 (10), 1333 (2009).

Tags

מדעי המוח גיליון 143 פגיעה בחוט השדרה המבוסס על פעילות הדרכה הכשרה גינקולוגיות נוירולוגיה שיקום טיפול תרגיל
ההדרכה מבוססי פעילות על הליכון עם חוט השדרה נפגע Wistar חולדות
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gumbel, J. H., Steadman, C. J.,… More

Gumbel, J. H., Steadman, C. J., Hoey, R. F., Armstrong, J. E., Fell, J. D., Yang, C. B., Montgomery, L. R., Hubscher, C. H. Activity-based Training on a Treadmill with Spinal Cord Injured Wistar Rats. J. Vis. Exp. (143), e58983, doi:10.3791/58983 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter