Summary
एक अभिनव जमीन आधारित एनालॉग मॉडल का उपयोग करके, हम (0 जी) और चूहों में मंगल (०.३८ ग्राम) पर रहने के लिए एक यात्रा सहित एक अंतरिक्ष मिशन अनुकरण करने में सक्षम हैं । इस मॉडल के दो hypo-मिशन के गुरुत्वाकर्षण चरणों के दौरान होने वाले शारीरिक परिवर्तन के एक अनुदैर्ध्य मूल्यांकन के लिए अनुमति देता है ।
Abstract
कृंतक भूमि आधारित मॉडल व्यापक रूप से शारीरिक प्रणाली पर अंतरिक्ष उड़ान के शारीरिक परिणामों को समझने के लिए उपयोग किया जाता है और १९७९ के बाद से नियमित रूप से नियोजित किया गया है और हिंद अंग उतराई (HLU) के विकास । हालांकि, अंतरिक्ष अंवेषण में अगले कदम अब मंगल ग्रह की यात्रा जहां गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण का ३८% है शामिल हैं । किसी भी इंसान आंशिक गुरुत्वाकर्षण के इस स्तर का अनुभव किया गया है के बाद से, एक टिकाऊ जमीन आधारित मॉडल की जांच करने के लिए आवश्यक है कि कैसे शरीर, पहले से ही microgravity में बिताए समय से बिगड़ा, इस आंशिक लोड करने के लिए प्रतिक्रिया होगी. यहां, हम अपने अभिनव आंशिक वजन असर (PWB) मॉडल एक छोटे मिशन की नकल और मंगल ग्रह पर रहने के लिए पिछले अंग में क्रमिक फैशन में लागू कम गुरुत्वाकर्षण के दो विभिंन स्तरों से प्रेरित मांसपेशियों में शारीरिक impairments का आकलन किया करते थे । यह एक सुरक्षित, जमीन आधारित मॉडल गुरुत्वाकर्षण परिवर्तन करने के लिए musculoskeletal रूपांतरों का अध्ययन करने के लिए और अंतरिक्ष यात्रियों के स्वास्थ्य और समारोह को संरक्षित करने के लिए प्रभावी countermeasures स्थापित करने के लिए प्रदान कर सकता है ।
Introduction
चंद्रमा और मंगल सहित Extraterrestrial लक्ष्य, मानव अंतरिक्ष की खोज के भविष्य का प्रतिनिधित्व करते हैं, लेकिन दोनों पृथ्वी की तुलना में काफी कमजोर गुरुत्वाकर्षण है । जबकि musculoskeletal प्रणाली पर भारहीनता के परिणाम बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है अंतरिक्ष में1,2,3,4,5 और कुतर में6, 7 , 8 , 9, बाद अच्छी तरह से स्थापित हिंदलिंब उतराई (hlu)10मॉडल के लिए धंयवाद, बहुत कम आंशिक गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के बारे में जाना जाता है । मंगल ग्रह का निवासी गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी के ३८% है और यह ग्रहों दीर्घकालिक अंवेषण11का ध्यान केंद्रित हो गया है; इसलिए, यह इस सेटिंग में हो सकता है कि पेशी परिवर्तन को समझने के लिए महत्वपूर्ण है. ऐसा करने के लिए, हम चूहों12में एक आंशिक वजन असर (pwb) प्रणाली विकसित, पिछले चूहों में किया काम के आधार पर6,13, जो दोनों मांसपेशी और अस्थि परिणामों का उपयोग कर मान्य किया गया था. हालांकि, मंगल ग्रह की खोज microgravity की एक लंबी अवधि से पहले हो जाएगा, जो हमारे पहले वर्णित मॉडल12में संबोधित नहीं किया गया । इसलिए, इस अध्ययन में, हम मंगल ग्रह के लिए एक यात्रा की नकल करने के लिए हमारे मॉडल को बदल दिया, कुल हिंदलिंब उतराई के पहले चरण के शामिल है और तुरंत आंशिक भार सामान्य लदान के ४०% पर असर के एक दूसरे चरण के बाद ।
सबसे HLU मॉडल के विपरीत, हम एक श्रोणि दोहन का उपयोग करने के लिए चुना (एक चौधरी एट अल.9द्वारा वर्णित के आधार पर) के बजाय एक पूंछ निलंबन से पशुओं की सुविधा में सुधार लाने के लिए और मूल और सहजता से HLU से pwb के लिए मिनट के एक मामले में स्थानांतरित करने में सक्षम हो । संयोजन के रूप में, हम पिंजरों और निलंबन उपकरणों का इस्तेमाल किया है कि हम पहले से विकसित और12बड़े पैमाने पर वर्णित है । विश्वसनीय/सुसंगत डेटा प्रदान करने के अलावा, हम भी पहले प्रदर्शन किया है कि रॉड के केंद्र में निलंबन प्रणाली के फिक्स्ड संलग्नक बिंदु जानवरों को चलती, संवारने, खिलाने, या पीने से नहीं रोका । इस अनुच्छेद में, हम वर्णन करेंगे कि कैसे ' जानवरों हिंद अंगों अनलोड करने के लिए (दोनों पूरी तरह से और आंशिक रूप से), उनके प्राप्त गुरुत्वाकर्षण स्तर की पुष्टि के रूप में अच्छी तरह के रूप में कैसे कार्यात्मक पकड़ बल और गीला मांसपेशी द्रव्यमान का उपयोग कर परिणामी पेशी परिवर्तन का आकलन करने के लिए । इस मॉडल को आंशिक गुरुत्वाकर्षण के परिणामों की जांच की मांग शोधकर्ताओं के लिए बहुत उपयोगी होगा (या तो कृत्रिम या अतिरिक्त स्थलीय) एक पहले से ही समझौता musculoskeletal प्रणाली पर, इस प्रकार उंहें कैसे जीवों के लिए अनुकूल की जांच करने की अनुमति आंशिक पुनः लदान, और countermeasures के विकास के लिए है कि स्वास्थ्य के दौरान और मानव spaceflight के बाद बनाए रखने के लिए विकसित किया जा सकता है ।
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Protocol
यहाँ बताई गई सभी विधियों को प्रोटोकॉल क्रमांक 067-2016 के अंतर्गत बेथ इसराइल डीकेनेस मेडिकल सेंटर की संस्थागत पशु परिचर्या एवं उपयोग समिति (आईएयूसी) द्वारा अनुमोदित किया गया.
नोट: पुरुष Wistar चूहों (0 दिन) आधार रेखा पर 14 सप्ताह के आयु वर्ग का उपयोग किया जाता है । चूहों कस्टम पिंजरों में व्यक्तिगत रूप से रखे जाते हैं 24 h पूर्व आधार रेखा acclimation के लिए अनुमति देने के लिए ।
1. हिंदलिंब एिं
नोट: श्रोणि दोहन या तो ऊपर या जाग जानवरों पर रखा जा सकता है । यहां, एनस्थेटाइज्ड जानवरों पर प्रोटोकॉल का विवरण दिया गया है । जानवरों को संभालने के लिए उचित व्यक्तिगत सुरक्षात्मक उपकरण (PPE) पहनें ।
- एक anस्थेसिया बॉक्स में ३.५% isoflurane और 2 एल के एक ऑक्सीजन प्रवाह के साथ चूहे प्लेस/
नोट: उचित एनेस्थेटाइजेशन की पुष्टि होती है जब रियर पंजा की एक फर्म चुटकी एक प्रतिक्रिया प्राप्त नहीं है । - एक बार जानवर पूरी तरह से anesthetized है, एक nosecone से आ रही anesthetized गैस के साथ बेंच पर चूहे जगह 2% isoflurane और १.५ L/
- एक प्रवण स्थिति में चूहे प्लेस और एक रोस्ट्रो-पुच्छ आंदोलन में पर श्रोणि दोहन डाल दिया ।
- धीरे से एक सुखद फिट प्रदान करने के लिए श्रोणि दोहन मोड़, जबकि सावधान नहीं किया जा रहा करने के लिए खरोंच और असुविधा को रोकने के हिंदवाले दबाओ ।
- एक हुक पूंछ के आधार पर जुड़ा हुआ है, जहां श्रोणि दोहन के शीर्ष करने के लिए कुंडा अकवार के साथ स्टेनलेस स्टील श्रृंखला देते हैं ।
- Anस्थेसिया से चूहा निकालें और अपनी अधिकतम पर विस्तारित श्रृंखला के साथ एक कस्टम पिंजरे में जानवर जगह है ।
- एक बार चूहे पूरी तरह से जाग और मोबाइल, हिंद अंग अब मंजिल तक पहुंच सकते है जब तक शीर्ष कुंडा अकवार का उपयोग कर श्रृंखला छोटा ।
- अपने आराम का आकलन करने के लिए कुछ मिनट के लिए पशु का निरीक्षण करें और सुनिश्चित करें कि हर समय, दोनों हिंद अंगों पूरी तरह से उतार रहे हैं ।
2. आंशिक वजन असर
नोट: यह कदम जाग और ऊपर दोनों जानवरों में महसूस किया जा सकता है ।
- स्टेनलेस स्टील चेन और एक वापस रॉड से बना त्रिकोण के आकार का हिस्सा जोड़कर एक PWB में HLU निलंबन डिवाइस कंवर्ट ।
- HLU (कदम १.१ और १.२) के लिए विस्तृत के रूप में एक ही प्रक्रिया के बाद पशु Anesthetize ।
- चूहे के forelimbs पर उपयुक्त आकार के एक तार जैकेट प्लेस (४०० जी या कम के चूहों के लिए एम, एल ४०० जी ऊपर वजनी चूहों के लिए) और इसे वापस ब्रा भरनेवाला का उपयोग बंद ।
- पीठ ब्रा भरनेवाला और पूंछ के आधार पर श्रोणि दोहन पर स्थित हुक पर विपरीत अकवार पर स्थित हुक करने के लिए त्रिकोण के आकार का हिस्सा एक अकवार देते हैं ।
- जानवर को पिंजरे में बेहोशी से उबरने की अनुमति दें । एक बार जाग, सत्यापित करें कि निलंबन दोनों forelimbs पर बराबर है और श्रृंखला छोटा और नीचे कुंडा अकवार के स्थान को संशोधित अगर जरूरत से मसा है ।
नोट: यह चरण भी सभी अंगों पर बराबर लोडिंग की पुष्टि करने के लिए एक बल प्लेट का उपयोग कर महसूस किया जा सकता है । - पैमाने के शीर्ष पर चूहे जगह "लोड" शरीर के वजन, यानी, जानवर के वजन और पूरे उपकरण, श्रृंखला छोटा बिना रिकॉर्ड करने के लिए ।
- श्रृंखला को छोटा करें जब तक पैमाने "लोड" शरीर के वजन के ४०% प्रदर्शित करता है और हासिल गुरुत्वाकर्षण स्तर रिकॉर्ड (उतार वजन और भरी हुई वजन के बीच अनुपात के रूप में व्यक्त) ।
- यह सुनिश्चित करने के लिए पशु का निरीक्षण करें कि उतराई भार स्थिर है और वह चूहा समान रूप से सभी अंगों पर भारित है ।
- छड़ी का उपयोग कर पैमाने से पूरे उपकरण को हटा दें और अपने पिंजरे में चूहा वापस जगह है ।
3. हिंदलिंब पकड़ बल का आकलन
- Forelimbs के नीचे एक हाथ रखकर एक पारंपरिक संयम के साथ चूहे पकड़ो । धीरे से दूसरे हाथ से पूंछ पकड़ ।
- रियर पंजे के साथ पकड़ पट्टी दृष्टिकोण और सुनिश्चित करें कि दोनों पंजे पूरी तरह से बार पर आराम कर रहे हैं ।
नोट: यदि चूहा पूरी तरह से पट्टी पकड़ नहीं है या स्वैच्छिक मनोरंजक के किसी भी सबूत प्रदर्शित नहीं करता है, थोड़ा संयम रिहाई । यह असफल है, तो अपने पिंजरे के लिए चूहा वापस और कुछ मिनट के बाद फिर से प्रयास करें । - धीरे से सीधे वापस चूहा खींच जब तक यह अपनी पकड़ विज्ञप्ति । ट्रांसड्यूसर पर प्रदर्शित अधिकतम बल रिकॉर्ड ।
- माप के बीच लगभग 30 s प्रतीक्षा करें और 3 बार परीक्षण दोहराएं ।
- थकान के लिए खाते के लिए, स्कोरिंग के लिए तीन माप के औसत की गणना ।
4. मांसपेशी गीला द्रव्यमान की रिकॉर्डिंग
- चूहे को एक सह2 इच्छामृत्यु कक्ष में रखें । IACUC और AVMA दिशा निर्देशों के अनुसार उपयुक्त समय इंतज़ार कर के बाद, सांस लेने की कमी के एक दृश्य अवलोकन द्वारा इच्छामृत्यु की पुष्टि ।
- एक प्रवण स्थिति में विच्छेदन मेज पर चूहे प्लेस और छोटे विच्छेदन कैंची का उपयोग कर टखने के पास कर्तन द्वारा फर और त्वचा को हटा दें । त्वचा की परत खींचने के लिए हाथों का प्रयोग करें ।
- छोटे विच्छेदन कैंची का प्रयोग, धीरे मांसपेशियों प्रावरणी को तोड़ने और एड़ी tendon अलग ।
नोट: एड़ी कण्डरा दोनों soleus और gastrocnemius मांसपेशियों के लगाव बिंदु है । - जबकि चिमटी की एक छोटी सी जोड़ी के साथ एड़ी कण्डरा पकड़े, विच्छेदन कैंची का उपयोग करने के लिए मछलियां femoris, ऊपर स्थित से gastrocnemius और soleus मांसपेशियों को अलग ।
- एक बार अलग, जठर क्षेत्र में gastrocnemius और soleus मांसपेशियों के लगाव बिंदु में कटौती ।
- धीरे सोलेउस gastrocnemius से दूर खींच और एड़ी tendon काटने से उंहें अलग ।
- चूहे को स्पिने की स्थिति में रखें । ध्यान से प्रावरणी को हटाने और एक ऊपर की ओर आंदोलन में टखने से पूर्वकाल अंतर्जंघिका छील ।
- टिबियालिस को अपने बेहतर लगाव के बिंदु पर पूर्वकाल में काटें ।
- एक tared परिशुद्धता पैमाने और एक वजनी नाव का उपयोग कर प्रत्येक excised मांसपेशी के सटीक गीला द्रव्यमान रिकॉर्ड करें ।
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Representative Results
नए पिंजरों कि हम पहले से डिजाइन और विस्तार12में वर्णित का लाभ ले रही है, हम एक स्टेनलेस स्टील श्रृंखला आधारित निलंबन युक्ति है कि दोनों के लिए उपयुक्त है का इस्तेमाल किया हिंदलिंब उतराई (Hlu, चित्रा 1) और आंशिक वजन असर (pwb, चित्रा 2) । हमारे डिजाइन का महत्वपूर्ण लाभ के लिए एक प्रकार की उतराई से दूसरे में जाने की क्षमता है मिनट के एक मामले में जानवरों के लिए एक समान वातावरण को बनाए रखते हुए । हम एक कस्टम निर्मित श्रोणि दोहन (चित्रा 2A) है कि hlu के लिए हर तरफ एक कुंडा अकवार के साथ एक एकल कस्टम बनाया स्टेनलेस स्टील श्रृंखला से जुड़ा हुआ है इस्तेमाल किया । आदेश में इस निलंबन डिवाइस को संशोधित करने और pwb प्राप्त करने के लिए, एक त्रिकोण के अलावा स्टेनलेस स्टील श्रृंखला है कि एक अनम्य वापस रॉड, सिर्फ रीढ़ (चित्रा 3) के ऊपर बैठने के लिए डिज़ाइन शामिल के आकार का टुकड़ा ही आवश्यकता है । इन चरणों जाग या ऊपर जानवरों में किया जा सकता है ।
बहुमुखी पर्यावरण के साथ इस प्रयोग में प्रदान की, हम सफलतापूर्वक किसी भी जटिलताओं के बिना 7 दिनों के लिए हमारे पशुओं के सभी के hindलिंब उतारना और जल्दी से उनके सामांय लोड हो रहा है (PWB40, औसत हासिल की ४०% पर एक आंशिक गुरुत्वाकर्षण को बेनकाब कर सकता है ०.४०७६ ग्राम ± ०.००३६ ग्राम) का गुरुत्वाकर्षण स्तर । कुल HLU के पहले सप्ताह के दौरान, पशु एक महत्वपूर्ण शरीर वजन घटाने प्रदर्शित (चित्र 4a:-७.१९% ± ०.८७%, n = 9, पी < ०.००१), जो अंय मॉडलों में देखा गया है14, और क्या हम में मनाया से काफी अलग नहीं चूहों PWB40 पर एक ही अवधि के लिए उजागर (-५.५३% ± १.४४%, n = 10, p = ०.३७). हालांकि, पशुओं के समय के साथ वजन खोने जारी रखा, जबकि बाद में PWB40 (-९.०६% ± आधार रेखा से १.३५%, पी < ०.०००१) को उजागर किया जा रहा है ।
हिंदलिंब ग्रिप बल, मांसपेशी फलन का एक मानक मापन है, जिसका उपयोग अनुदैंतक (चित्र 4B) के रूप में किया जा सकता है । हमने देखा है कि कुल उतराई के एक सप्ताह के आधार रेखा (पी < ०.०००१) की तुलना में ५०.१६% ± ४.१०% की पकड़ बल में एक औसत कमी के लिए नेतृत्व किया । सामान्य लदान के ४०% पर आंशिक वजन असर के बाद एक सप्ताह के बाद, हम पकड़ बल के बारे में किसी भी आगे परिवर्तन पर ध्यान नहीं दिया (-४४.२९% ± ४.६७% बेसलाइन, पी < ०.०००१) की तुलना में. सभी समय-बिंदुओं पर, रियर पंजा पकड़ बल में प्रतिशत परिवर्तन काफी उंर से अलग था-मिलान नियंत्रण (पी < ०.०००१ दोनों दिन के लिए 7 और 14 दिन, n = 11) । इसके अतिरिक्त, हमने देखा कि अध्ययन के पूरा होने के बाद, पशुओं कि कुल उतराई आंशिक वजन असर (HLU-PWB40) द्वारा पीछा किया गया एक काफी अधिक पकड़ बल नुकसान PWB40 समूह (पी = ०.०३) की तुलना में प्रदर्शित ।
मांसपेशी गीला द्रव्यमान प्रयोग के अंत में दर्ज किया गया था और डेटा की तुलना में या तो दो सप्ताह के सामांय लोड हो रहा है या PWB40 के दो सप्ताह (चित्रा 4C) और डेटा पहले हमारे समूह द्वारा प्रकाशित12। हमने पाया है कि PWB40 और hlu-PWB40 समूहों काफी कम है गीला द्रव्यमान की soleus (एस), gastrocnemius (जी), और अंतर्जंघिका पूर्वकाल (टीए) की तुलना में उंर से मेल खाता नियंत्रण (PWB100) । दरअसल, हमने अपने पशुओं के लिए ०.१६८१ ग्राम ± ०.००७ g का एक औसत सोलस द्रव्यमान दर्ज किया जो हमारे पिछले प्रयोगों (-२४.६०% ± ३.१८%, p < ०.०००१) में 2 सप्ताहों के लिए PWB100 को उजागर चूहों की तुलना में काफी कम था । Gastrocnemius के लिए, हम एक औसत गीला द्रव्यमान दर्ज की २.१९२ g ± ०.०९६ g (-१०.५५% ± ३.९३%, p = ०.०३८ बनाम PWB100) और एक गीला द्रव्यमान की ०.७५९ g ± ०.०२९ g के लिए पूर्वकाल (-१४.४०% ± ३.२७%, p = ०.००९ बनाम PWB100) । जबकि हमारे डेटा सेट पर प्रकाश डाला है कि जानवरों के एक मंगल मिशन एनालॉग (HLU-PWB100) उजागर करने के लिए 2 सतत सप्ताह के लिए PWB40 को उजागर जानवरों की तुलना में soleus और gastrocnemius की मांसपेशियों की कमी हुई गीला द्रव्यमान था (-८.७५% ± ३.८४% और-५.८५% ± ४.१४%, क्रमशः), हम इन दोनों समूहों के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर का पालन नहीं किया ।
चित्र 1: निलंबन डिवाइस का विवरण और HLU से PWB में कनवर्ट करने के लिए कैसे । (क) हमारे पिछले डिजाइन के आधार पर, हम एक एल्यूमीनियम छड़ी का इस्तेमाल किया पिंजरे के शीर्ष पर बैठे एक स्थिर निलंबन छड़ी (तीर 1), एक स्टेनलेस स्टील श्रृंखला (तीर 2), और दो कुंडा clasps (तीर 3) के केंद्र में सुरक्षित एक चाबी अंगूठी से बना डिवाइस पकड़ । (B) सस्पेंशन डिवाइस को pwb को प्राप्त करने के लिए कनवर्ट करने के लिए, एक त्रिभुज-आकृति संरचना नीचे कुंडा अकवार का उपयोग कर संलग्न है । यह टुकड़ा स्टेनलेस स्टील चेन और एक polyvinyl क्लोराइड (पीवीसी) वापस छड़ी है कि चूहे की रीढ़ की हड्डी (तीर 1) के ऊपर बैठता से बना है । पीठ रॉड के प्रत्येक पक्ष पर एक अकवार को दोहन और जैकेट, क्रमशः (तीर 2) को संलग्न है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 2: हिंद अंग उतराई एक श्रोणि दोहन का उपयोग कर । (क) पशुओं के पश्च अंगों का समर्थन करने के लिए उपयोग की गई संरचना के अग्र और पार्श्व दृश्य चित्र । (ख) श्रोणि का दोहन चूहे के पिछले अंगों के आसपास snuggly फिट करने के लिए वर्णित के रूप में तैनात किया गया था । स्टेनलेस स्टील लिंक पूंछ के आधार पर तैनात है और कुंडा अकवार से जुड़ी है । सही स्थान और दोहन के आकार जानवरों के बीच भिन्न हो सकते हैं, लेकिन चूहों आरामदायक होना चाहिए और यह आवश्यक है कि उनके पिछले अंगों जमीन को छूने कभी नहीं. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 3: आंशिक वजन असर । आंशिक उतराई पशु के लिए एक जैकेट के अलावा आदेश सामने अंगों का समर्थन करने के लिए की आवश्यकता है । जैकेट तो एक पीठ ब्रा भरनेवाला के साथ बंद कर दिया है और एक हुक भरनेवाला से जुड़ा हुआ है, scapulae के बीच झूठ बोल रही है । दोनों जैकेट और श्रोणि दोहन पीठ रॉड के प्रत्येक छोर पर स्थित clasps से जुड़े हुए हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 4: अलग उतराई के स्तर को उजागर पशुओं में अनुदैर्ध्य अनुवर्ती के उदाहरण । (क) शरीर का वजन (BW) बदलना । जानवरों के दोहन या जैकेट और शरीर के वजन के बिना साप्ताहिक तौला गया था दर्ज की गई । PWB100 = आंशिक भार सामान्य लोडिंग पर असर; PWB40 = आंशिक भार सामान्य लदान के ४०% पर असर; HLU-PWB40 = हिंदलिंब उतराई के एक सप्ताह के बाद PWB40 के एक सप्ताह के द्वारा । एक 2-रास्ता खड़ी ANOVA निम्नलिखित के रूप में प्रस्तुत कर रहे हैं Tukey के बाद हॉक परीक्षण के परिणाम *: p < ०.०५, * *: p < ०.०१, * * *: p < ०.००१, और * * * *: p < ०.०००१ बनाम PWB100. (ख) रियर पंजा ग्रिप बल में परिवर्तन । साप्ताहिक, रियर पंजा पकड़ बल मापा गया था और परिणाम प्रत्येक जानवर के लिए आधार रेखा से प्रतिशत परिवर्तन में व्यक्त किया गया । एक 2-रास्ता खड़ी ANOVA निम्नलिखित के रूप में प्रस्तुत कर रहे हैं टकी के बाद हॉक परीक्षण के परिणाम * * *: पी < ०.००१ और * * * *: पी < ०.०००१ बनाम PWB100, α: पी < ०.०५ बनाम PWB40. (ग) 14 दिनों के बाद मांसपेशी गीला मास । मांसपेशी गीला मास 14 दिनों में बलिदान के तुरंत बाद एक सटीक पैमाने पर दर्ज किया गया था । परिणाम गीला द्रव्यमान के प्रतिशत के रूप में प्रस्तुत कर रहे है आयु मिलान नियंत्रण समूह (PWB100) में प्राप्त की । S = Soleus; G = Gastrocnemius; टा = पूर्वकाल । एक तरह से ANOVA के बाद है Tukey के बाद अस्थाई परीक्षण के परिणाम *: पी < ०.०५, * *: पी < ०.०१ , और * * * *: पी < ०.०००१ बनाम PWB100 के रूप में प्रस्तुत कर रहे हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
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Discussion
यह मॉडल लगातार यांत्रिक उतराई के स्तर की जांच करने के लिए विकसित पहली जमीन आधारित एनालॉग प्रस्तुत करता है और मंगल ग्रह पर रहने के लिए एक यात्रा की नकल करने के लिए करना है ।
इस प्रोटोकॉल के कई कदम अपनी सफलता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है और बारीकी से जांच की जरूरत है । सबसे पहले, यह जानवरों की भलाई पर नजर रखने के लिए महत्वपूर्ण है और सुनिश्चित करें कि वे एक सामान्य व्यवहार को बनाए रखने रहे हैं (यानी, खाने के रूप में कार्य प्रदर्शन, आराम, और तलाश), विशेष रूप से PWB राज्य के दौरान वे एक अपेक्षाकृत सामान्य बनाए रखने जहां शारीरिक आसन । दूसरा, pwb के स्तर के बावजूद समय के साथ अत्यंत स्थिर किया जा रहा है और ंयूनतम मानव हस्तक्षेप12,14की आवश्यकता, यह प्राप्त आंशिक गुरुत्वाकर्षण रिकॉर्ड करने के लिए आवश्यक है जानवरों के बीच रूपांतरों को कम करने । इसके अतिरिक्त, जब पशु आंशिक गुरुत्वाकर्षण (PWB40) करने के लिए कुल यांत्रिक उतराई से संक्रमित हैं, वे पहले से ही पर्याप्त मांसपेशी शोष और6,9,15, जो क्षणिक कारण हो सकता है समारोह की हानि प्रदर्शित चौपाया वजन-असर व्यवहार शुरू करने और एक क्षणिक अजीब चाल के लिए नेतृत्व में कठिनाइयों ।
परिवर्तनशील वातावरण के कारण, कई समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं और उन्हें बारीकी से दर्ज और संबोधित किया जाना चाहिए. उदाहरण के लिए, यह PWB16के दौरान मौजूद नहीं है, जबकि एक द्रव बदलाव पशु की slanted स्थिति के कारण hlu अवधि के दौरान होता है । कुछ मामलों में, तरल पदार्थ पुनर्वितरण चेहरे या रियर पंजे में सबसे ध्यान देने योग्य सूक्ष्म edema पैदा कर सकता है, और आमतौर पर फिर से लोड हो रहा है के बाद घंटे में गायब हो जाता है । हम जांचकर्ताओं को सलाह देते हैं कि वे शोफ की गंभीरता को आंकें और इसका प्रतिदिन आकलन करें । यदि गंभीर edema ४८ ज से अधिक के लिए बनी रहती है, जानवरों के प्रयोग से बाहर रखा जाना चाहिए ।
जबकि एक श्रोणि दोहन के उपयोग के पशुओं को आराम प्रदान करता है और अन्वेषक के लिए सुविधा में वृद्धि हुई, कुछ जानवरों, कभी कभार, या तो पूरी तरह से या आंशिक रूप से HLU या PWB के दौरान उनके दोहन से बच सकते हैं. हम6 चूहों में पिछले काम के आधार पर बहिष्करण प्रोटोकॉल के बाद जिसमें किसी भी जानवर है कि तीन बार बच अध्ययन से हटा दिया जाता है । एक तरफ ध्यान दें के रूप में, पलायन अत्यंत दुर्लभ हैं; हमारे काम में 1% से कम पशुओं के एक 1 साल की अवधि में बाहर रखा जाना था (१४८ पशुओं में से 1 जानवर का अध्ययन) । PWB स्तर के दैनिक टाइट्रेट करना एक महत्वपूर्ण क्षण है जहां प्रयोगकर्ता दोनों जैकेट और श्रोणि दोहन के सुखद फिट सुनिश्चित कर सकते हैं, इसलिए भागने के जोखिम को कम करने । जानवरों के वजन और भलाई का आकलन करते हुए दैनिक, विशेष विचार श्रोणि दोहन के रखरखाव में रखा जाना चाहिए । जबकि साइट विशिष्ट बाल नुकसान सबसे आम परिणाम है, घर्षण अगर श्रोणि दोहन (यानी, chewed) क्षतिग्रस्त है प्रकट कर सकते हैं । हम शोधकर्ताओं की सलाह दैनिक दोहन हालत की जांच करने के लिए और जब क्षतिग्रस्त या पूरे दोहन जब त्वचा घर्षण की उपस्थिति को रोकने की जरूरत घटकों की जगह । भलाई के निम्न चरणों में शामिल होना चाहिए: शरीर के वजन की निगरानी, porphyria, भोजन का सेवन, मूत्र और मल की उपस्थिति, बालों के झड़ने, त्वचा घर्षण, edema.
जानवरों के पंजे भी कभी-कभार हुक-एण्ड-लूप फास्टनर या कपडे में फँस जाते हैं, इसलिए उनका संतुलन समझौता हो जाता है । एक सरल और कारगर तरीका यह हो रहा से रोकने के लिए धीरे से जैकेट रखने से पहले anस्थेसिया के तहत पंजे ट्रिम है । अध्ययन के दौरान जरूरत पड़ने पर यह कदम दोहराया जा सकता है ।
विशेष ध्यान HLU से PWB के लिए संक्रमण के दौरान भुगतान की जरूरत है । जबकि हमने देखा है कि सभी जानवरों के तुरंत PWB में रखा जा रहा है के बाद थोड़ी कठिनाई के साथ चलने में सक्षम हैं, दोनों मोर्चे पर वजन की एक ही राशि डाल करने के लिए आवश्यक समय की राशि और पिछले अंगों चूहों के बीच विविध. यदि एक चूहे के 24 एच में सभी अंगों का उपयोग कर अपेक्षाकृत सामांय चाल प्रदर्शित नहीं करता है, हम अनुशंसा करते है यह अध्ययन से बाहर रखा जाना चाहिए ।
क्रमिक गुरुत्वाकर्षण वातावरण की नकल करने के लिए डिज़ाइन किया गया यह उपन्यास मॉडल विश्वसनीय और टिकाऊ समय के साथ है । हालांकि, कुछ सीमाएं मौजूद है और अभी तक संबोधित किया जाना है । सबसे पहले, मॉडलों के इस संयोजन केवल HLU मॉडल रियर अंगों पर कृत्रिम microgravity बनाता है के रूप में पशुओं के पिछले अंगों में होने वाली परिवर्तन का आकलन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है । इसलिए, यह जमीन आधारित अनुक्रमिक HLU-PWB एनालॉग सामने अंग परिवर्तन की जांच करने के लिए उपयुक्त नहीं है. दूसरे, 14 दिन की अवधि में, हमारे पशुओं को एक सतत लेकिन गैर जीवन की धमकी पूरे शरीर द्रव्यमान की हानि को आंशिक उतराई के लिए चूहों के जटिल पुनः समायोजन पर प्रकाश डाला (चित्र 4a) । हमारे पिछले PWB चूहा मॉडल अध्ययन में, दो सप्ताह के लिए PWB40 और PWB20 पर उजागर जानवरों केवल पहले 7 दिनों में एक महत्वपूर्ण नुकसान प्रस्तुत किया है और वजन बाद में12। इस तथ्य के कारण यह संभावना थी कि चूहों के अनुकूलन के एक प्रारंभिक अवधि के बाद चौपाया उतराई के लिए समायोजित करने में सक्षम थे. हालांकि, इस अध्ययन में, चूहों को पूरी तरह से एक सप्ताह के दो अलग उतराई/आंशिक पुनः लदान अवधि के लिए अनुकूलित कभी नहीं, की संभावना निरंतर वजन घटाने समझा । यह आगे पूर्ण और आंशिक-उतराई की इन अवधियों का विस्तार करने के लिए यह पुष्टि करने के लिए कि जानवरों को पूरी तरह से अनुकूलित कर सकते है और प्रत्येक वातावरण में बसने महत्वपूर्ण होगा । तनाव का स्तर अभी तक इस मॉडल में मूल्यांकन नहीं किया गया है और आसानी से नियमित रूप से रक्त की पूंछ है कि पूरी तरह से सुलभ रहता है का उपयोग कर नमूना का उपयोग कर भविष्य में नजर रखी जा सकता है ।
हमारे मांसपेशी समारोह और मांसपेशियों के अनुदैर्ध्य आकलन से पता चला है कि एक सप्ताह के हिंदलिंब उतराई के पीछे पंजा पकड़ बल में एक जबरदस्त कमी (चित्रा 4B) हमारे चूहों में से एक के साथ पकड़ बल में एक ७०% कमी के प्रदर्शन के कारण । आश्चर्य की बात है, 14 दिनों के बाद, जानवरों है कि हमारे पिछले12 अध्ययन में PWB40 के 14 दिनों के लिए उजागर किया गया था, जबकि हिंदलिंब की मांसपेशियों के औसत गीला द्रव्यमान के बीच काफी अलग नहीं था कि जानवरों की तुलना में एक काफी कम पकड़ बल प्रदर्शित PWB40 और HLU-PWB40 समूहों, हम हमारे 3 समूहों के बीच एक मजबूत रैखिक सहसंबंध स्थापित करने में सक्षम थे (PWB100, PWB40, और HLU + PWB40) औसत soleus द्रव्यमान के बारे में (R2 = ०.९२, p < ०.०००१) ।
इन परिणामों की पुष्टि करें कि आंशिक लोड हो रहा है एक कुल यांत्रिक उतराई के बाद क्या आंशिक उतराई के एक सतत लेकिन स्थिर अवधि के दौरान मनाया जाएगा से अधिक मांसपेशी स्वास्थ्य समझौता । अब तक ज्ञान में इस अंतर की जांच नहीं हुई है । इस घटना के आगे के आकलन के क्रम में प्रभावी करने के लिए चंद्रमा या मंगल ग्रह के लिए एक मिशन के संदर्भ में मांसपेशी deconditioning रोकने के countermeasures विकसित करने के लिए पीछा किया जाना चाहिए । हमारे मॉडल की ताकत भी अपनी बहुमुखी प्रतिभा में रहता है के रूप में यह उतराई के कई डिग्री के साथ विभिंन प्रयोगों की एक किस्म के लिए और समय की लंबाई बदलती के लिए अनुमति देता है ।
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Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
इस काम को नेशनल एयरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (NASA: NNX16AL36G) ने सपोर्ट किया था । लेखक इस पांडुलिपि में शामिल चित्र प्रदान करने के लिए कार्सन सेंपल का शुक्रिया अदा करना चाहेंगे ।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 10G Insulated Solid Copper Wire | Grainger | 4WYY8 | 100 ft solid building wire with THHN wire type and 10 AWG wire size, black |
| 2 Custom design plexiglass walls | P&K Custom Acrylics Inc. | N/A | 2 clear plexiglass custom wall 3/16" tick, width 12 3/16", height 18 13/16", 1 rounded slot 0.25 in of diameter located at the center top of the wall |
| 3M Transpore Surgical Tape | Fisher Scientific | 18-999-380 | Transpore Surgical Tape |
| Accessory Grasping Bar Rat | Harvard Apparatus | 76-0479 | Accessory grasping bar rat, front or hind paws |
| Analytical Scale | Fisher Scientific | 01-920-251 | OHAUS Adventurer Analytic Balance |
| Animal Scale | ZIEIS by Amazon | N/A | 70 lb capacity digital scale big top 11.5" x 9.3" dura platform z-seal 110V adapter 0.5 ounce accuracy |
| Back Bra Extenders | Luzen by Amazon | N/A | 17 pcs 2 hook 3 rows assorted random color women spacing bra clip extender strap |
| Digital Force Gage | Wagner Instruments | DFE2-010 | 50 N Capacity Digital Grip Force Meter Chatillon DFE II |
| Gauze | Fisher Scientific | 13-761-52 | Non-sterile Cotton Gauze Sponges |
| Key rings and swivel claps | Paxcoo Direct by Amazon | N/A | PaxCoo 100 pcs metal swivel lanyard snap hook with key rings |
| Lobster Claps | Panda Jewelry International Limited by Amazon | N/A | Pandahall 100 pcs grade A stainless steel lobster claw clasps 13x8mm |
| Rat Tether Jacket - Large | Braintree Scientific | RJ L | Rodent Jacket |
| Rat Tether Jacket - Medium | Braintree Scientific | RJ M | Rodent Jacket |
| Silicone tubing | Versilon St Gobain Ceramics and Plastics | ABX00011 | SPX-50 Silicone Tubing |
| Stainless Steel Chains | Super Lover by Amazon | N/A | 4.5m 15FT stainless steel cable chain link in bulk 6x8mm |
References
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