Summary
혁신적인 지상 기반 아날로그 모델을 사용 하 여 우리 쥐에 여행 (0g)과 화성 (0.38 g)에 숙박을 포함 한 우주 임무를 시뮬레이션할 수 있습니다. 이 모델은 미션의 두 포-중력 단계 동안 발생 하는 생리 적 변화에의 경도 평가 대 한 수 있습니다.
Abstract
설치류 지상 기반 모델 널리 공간의 생리 적인 결과 생리 시스템에 비행 하 고 1979 년부터 정기적으로 고용 되어 뒷 다리의 개발 사지 언로드 (HLU)를 이해 하는 데 사용 됩니다. 그러나, 이제 우주 탐사의 다음 단계 중력 지구의 중력의 38%가 화성에 여행을 포함. 어떤 인간도 부분적인 중력의이 수준을 경험 했다, 이후 지속 가능한 지상 기반 모델은 어떻게이 부분 부하에 microgravity에 소요 된 시간에 의해 이미 손상, 신체 반응 조사 하는 데 필요한. 여기, 우리는 짧은 임무를 모방 하 여 순차적으로 적용 하는 감소 된 중력의 2 개의 다른 수준에 의해 유도 된 뒷 다리 근육에 생리 적 장애를 평가 하기 위해 화성에 우리의 혁신적인 부분 체중 부하 (PWB) 모델을 사용. 이 중력 변화에 musculoskeletal 적응을 공부 하 고 우주 비행사의 건강 및 기능을 유지 하기 위해 효과적인 대책을 수립 하는 안전 하 고, 지상-기반의 모델을 제공할 수 있습니다.
Introduction
달과 화성 등 외계 목표는 인간의 우주 탐사의 미래를 대표 하지만 모두 지구 보다 상당히 약한 중력. Musculoskeletal 시스템에 무중력의 결과 우주 비행사1,2,3,,45 와 설치류6, 에서 광범위 하 게 공부는 하는 동안 7 , 8 , 9, 후자의 기초가 hindlimb 언로드 (HLU) 모델10, 덕분에 아주 작은 부분 중력의 효과 대 한 알려져 있다. 화성 중력 지구의의 38% 이며이 행성 장기 탐사11;의 초점이 되었다 따라서,이 설정에서 발생할 수 있는 근육 변경 이해 결정적 이다. 이렇게 하려면, 우리는 쥐12, 쥐6,13, 근육과 뼈의 결과 사용 하 여 유효성이 검사 된이 이전 작업에 따라 부분 체중 베어링 (PWB) 시스템을 개발. 그러나, 화성 탐사 microgravity, 우리의 앞에서 설명한 모델12에서 해결 되지 않은의 연장된 기간 선행 될 것 이다. 따라서, 본이 연구에서는 우리 화성 여행 모방을 우리의 모델을 변경, 총 hindlimb 내리기의 첫 번째 단계 그리고 구성 부분 체중 베어링 일반 로드의 40%에서의 두 번째 단계 바로 뒤에.
대부분 HLU 모델과 달리 우리 하기로 골반 하네스 (게 외.9에서 설명 하는 것에 기반)를 사용 하 여 꼬리 현 탁 액 개선 동물의 편안 하 고 원활 하 게 이동할 수을 대신 하 고 여유롭게 PWB에 HLU에서 몇 분만. 함께, 우리는 감 금 소 및 서 스 펜 션 장치 이전 개발 하 고 광범위 하 게12설명 우리가 사용. 신뢰할 수 있는 일관 된 데이터를 제공 하, 우리는 또한 이전 막대의 중심에 서 스 펜 션 시스템의 고정된 첨부 점을 이동, 정리, 수 유, 또는 마시는 동물을 방지 하지 않았다 설명 했다. 이 문서에서 (모두 완전히 그리고 부분적으로) 동물의 뒷 다리 사지를 언로 드, 힘 및 젖은 근육 질량 결과 근육 변경 그립을 사용 하 여 기능적으로 평가 하는 방법으로, 뿐만 아니라 그들의 달성된 중력 레벨을 확인 하는 방법을 설명 합니다. 이 모델은 연구원은 이미 손상 된 근육 골격 체계에 부분적인 중력 (인공 또는 여분-지상파)의 결과 조사 하고자 되므로 생물에 적응 하는 방법을 조사 하기 위해 그들에 매우 유용할 것 이다 부분 로드 해, 그리고 인간 spaceflight 전후 동안 건강을 유지 하기 위해 개발 될 수 있는 대책의 발달을 위해.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
여기에 설명 된 모든 메서드는 프로토콜 번호 067-2016 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC)의 베스 이스라엘 여자 집사 의료 센터에 의해 승인 되었다.
참고: 남성 Wistar 쥐 세 기준선 (0 일)에서 14 주 사용 됩니다. 쥐 새 환경 순응에 대 한 수 있도록 사용자 지정 케이지 24 h 이전 기준에서 개별적으로 지 내게 됩니다.
1. Hindlimb 내리기
참고: 골반 마구 마 취 또는 깨어 동물에 넣을 수 있습니다. 여기, 프로토콜의 묘사는 마 취 동물에 주어진 다. 적절 한 개인 보호 장비 (PPE) 동물을 처리 하기 위해 착용 하십시오.
- 3.5 %isoflurane 2 L/min의 산소 흐름 마 취 상자에 쥐를 놓습니다.
참고: 적절 한 anesthetization의 후방 발 회사 핀치 반응을 유도 하지 않는 때 확인 된다. - 일단 동물 완전히 마 취, 마 취 가스 2 %isoflurane 1.5 L/min의 산소 흐름 nosecone에서 오는 벤치에 쥐를 놓습니다.
- 경향이 위치에 쥐를 놓고 rostro 꼬리 운동에서 골반 하네스를 입었다.
- 부드럽게 벤드 아늑한 수 있도록 골반 하네스 주의 하는 동안 적합 하지 찰과상과 불편을 방지 하기 위해 hindlimbs를 짠 다.
- 후크는 꼬리의 기지에 연결 된 골반 마구의 상단에 회전 걸쇠와 스테인리스 체인을 연결 합니다.
- 마 취에서 쥐를 제거 하 고 최대 확장 체인 동물에 사용자 지정 장소.
- 일단 쥐 완전히 깨어 및 모바일, 뒷 다리 사지 수 더 이상 바닥에 도달할 때까지 상위 회전 버클을 사용 하 여 체인을 단축.
- 완전히 언로드되지 남아 그것의 안락을 평가 하 고 있는지 전혀 시간, 두 뒷 다리 사지를 몇 분 동안 동물을 관찰 합니다.
2. 부분 체중 베어링
참고:이 단계는 깨어 있고 마 취 동물에 실현 될 수 있다.
- 스테인리스 체인 및 다시 로드 이루어진 삼각형 모양 부분을 추가 하 여 PWB 정지에 HLU 서 스 펜 션 장치를 변환 합니다.
- HLU (1.1 및 1.2 단계)에 대 한 자세한 동일한 절차에 따라 동물 anesthetize
- 쥐 (쥐 400 g 위의 무게 L 이하로 400 g의 쥐에 대 한 M)의 앞 발에 적절 한 크기의 밧줄 재킷을 놓고 다시 브래지어 extender를 사용 하 여 닫습니다.
- 다시 브라 익스텐더 및 꼬리의 기지에 골반 마구에 있는 연결에 반대 걸쇠에 있는 후크를 삼각형 모양 부분의 한 버클을 연결 합니다.
- 감 금 소에 마 취에서 회복 하기 위해 동물을 수 있습니다. 일단, 체인을 단축 하 고 필요한 경우 하단의 받침 걸쇠의 위치를 수정 하 여 정지 앞 발에는 hindlimbs 같은 인지 확인 합니다.
참고:이 단계는 또한 실현 될 포스 플레이트를 사용 하 여 모든 사지에 동등한 로드를 확인 하. - 체인을 단축 하지 않고 규모 즉, "로드" 몸 무게를 기록 하는 동물 및 전체 기구의 무게 위에 쥐를 놓습니다.
- 눈금 표시 레코드는 달성된 하 고 "로드" 몸 무게의 40% 될 때까지 체인을 단축 중력 수준 (내려진된 무게와 로드 중량 비로 표시).
- 내려진된 무게 안정 하 고 쥐는 모든 사지에 동등 하 게 로드 되도록 동물을 관찰 합니다.
- 막대를 사용 하 여 규모에서 전체 기구를 제거 하 고 다시 그것의 감 금 소에에서는 쥐를 배치.
3. 평가 hindlimb의 그립 힘
- 한 손으로 앞 발 밑을 배치 하 여 전통적인 구속으로 쥐를 잡으십시오. 두 번째 손으로 꼬리 잡고 부드럽게.
- 후방 발 그립 바 접근 하 고 두 발 완전히 바에 쉬고 있는지 확인 하십시오.
참고: 쥐 바 완전히 그립 하지 않습니다 또는 자발적인 창과의 증거를 표시 하지 않습니다, 경우 약간 감을 놓습니다. 이 성공 하지 않으면, 그것의 감 금에 쥐를 반환 하 고 몇 분 후 다시 시도 하십시오. - 부드럽게 당겨 쥐 직선 그립 출시 때까지. 최대한 힘 변환기에 표시를 기록 합니다.
- 측정 및 반복 테스트 3 번 사이 대기 약 30 s.
- 피로 대 한 계정에, 점수 3 측정의 평균을 계산 합니다.
4. 녹음 근육의 질량을 젖은
- CO2 안락사 챔버에 쥐를 놓습니다. IACUC AVMA 지침에 따라 적절 한 시간 후, 호흡의 부족의 시각적 관찰에 의해 안락사를 확인 합니다.
- 경향이 위치에서 해 부 테이블에 쥐를 놓고 작은 해 부가 위를 사용 하 여 발목 근처 incising에 의해 모피와 피부를 제거 합니다. 손을 사용 하 여 피부 층을 떼어낼 수 있습니다.
- 작은 해 부가 위를 사용 하 여 부드럽게 근육 근 막에 휴식 하 고 calcaneus 힘 줄을 분리.
참고: calcaneus 힘 줄은 모두는 soleus gastrocnemius 근육의 부착점. - 족집게의 작은 쌍 calcaneus 힘 줄을 잡고, 위에 있는 팔 뚝 femoris에서 gastrocnemius와 soleus 근육을 분리 해 부가 위를 사용 합니다.
- 일단 절연, 오 금 지역에서 gastrocnemius와 soleus 근육의 부착점을 잘라.
- 부드럽게 당겨는 gastrocnemius 멀리 soleus 고 calcaneus 힘 줄을 절단 하 여 그들을 분리.
- 부정사 위치에 쥐를 놓습니다. 조심 스럽게 근을 제거 하 고 상승 운동에 발목에서 앞쪽에 tibialis 껍질.
- 앞쪽에 tibialis 우수한 부착 지점에서 잘라.
- 각 삭제 근육 tared 정밀 규모와 무게 보트를 사용 하 여 정확한 젖은 대량의 기록 합니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
우리는 이전 설계 및 우리 hindlimb 내리기 (HLU, 그림 1)와 부분 체중 부하 (PWB, 스테인리스 체인 기반 정지 장치를 사용 하는 세부 사항12에 설명 된 새 감 금 소의 활용 그림 2). 우리의 디자인의 중요 한 장점은 다른 동물에 대 한 동일한 환경을 유지 하면서 분의 문제에서 내리기의 한 종류에서 갈 수 있습니다. 우리는 주문 품 골반 하네스 (그림 2A)의 HLU에 대 한 각 측에 회전 걸쇠와 함께 단일 주문 스테인리스 체인에 연결 된 사용. 이 서 스 펜 션 장치를 수정 하 고 PWB 달성, 삼각형 모양의 원피스의 스테인레스 스틸 체인 고정적인 다시 로드, 척추 (그림 3) 위에 그냥 앉아 하도록 설계 된 통합의 추가 유일한 요구 사항은 이다. 깨어 또는 마 취 동물에서 이러한 단계를 수행할 수 있습니다.
이 실험에서 제공 하는 다양 한 환경 우리가 성공적으로 어떤 합병증이 없이 7 일 동안 모든 우리의 동물 hindlimb를 언로 드 하 고 신속 하 게 그들의 정상적인 로드 (PWB40, 평균 달성의 40%에서 부분적인 중력에 노출 수 있습니다. 중력의 수준 0.4076 g ± 0.0036 g). 총 HLU의 첫 번째 주 동안 동물 표시 중요 한 몸 무게 감소 (그림 4A:-7.19 ± 0.87%, n = 9, p < 0.001),14, 고 우리에 관찰에서 크게 차이가 되지 않습니다 어떤 다른 목격 하고있다 같은 기간 PWB40에서 노출 하는 쥐 (-5.53 ± 1.44%, n = 10, p = 0.37). 그러나, 동물 이후 PWB40에 노출 되 고 하면서 무게를 잃는 계속 (-9.06 기준, p < 0.0001% ± 1.35%).
Hindlimb 그립 힘은 경도 사용할 수 있는 근육 기능의 표준 측정 (그림 4B). 우리는 그 1 주일 기준 (p < 0.0001)에 비해 50.16% ± 4.10%의 그립 힘에 있는 평균 감소에 지도 하는 총 역의 것으로 나타났습니다. 이후 일주일 후 정상적인 로드의 40%에 베어링 부분 체중의, 우리 어떤 변화 그립 힘에 관한 더 주의 하지 않았다 (-44.29 ± 4.67% 기준선, p < 0.0001에 비해). 모든 시간-포인트, 후방 발 그립 힘의 백분율 변화 했다 나이 일치 하는 컨트롤에서 크게 다른 (7 일 그리고 하루 14, np < 0.0001 = 11). 또한, 우리는 연구의 완료 후 총 역 뒤에 부분 체중 베어링 (HLU-PWB40) 받았다 동물 표시 PWB40 그룹에 비해 상당히 큰 그립 힘 손실 관찰 (p = 0.03).
젖은 질량은 실험의 끝에 기록 하 고 데이터에 비해 근육의 정상적인 로드 2 주 또는 PWB40의 2 주 후 얻은 (그림 4C) 및 데이터 이전 우리의 그룹12출판. 우리는 발견 soleus (S), gastrocnemius (G)의 질량을 젖은 PWB40와 HLU-PWB40 그룹 크게 낮은 것 및 앞쪽에 tibialis (TA) 나이 일치 하는 컨트롤 (PWB100) 보다 근육. 실제로, 우리는 평균 soleus 질량 0.1681 g ± 동물에 대 한 우리의 이전 실험에서 2 주 동안 PWB100에 노출 하는 쥐 보다 훨씬 낮은 있던 0.007 g의 기록 (-24.60% ± 3.18%, p < 0.0001). Gastrocnemius, 우리 기록 2.192 g ± 0.096 g의 평균 젖은 질량 (-10.55% ± 3.93%, p = 0.038 vs PWB100)와 젖은 대량의 0.759 g ± 앞쪽에 tibialis 0.029 g (-14.40% ± 3.27%, p = 0.009 vs PWB100). 우리의 데이터 집합을 강조 표시 하는 동안 화성 임무 아날로그 (HLU-PWB100)에 노출 동물 했다 2 연속 주 동안 PWB40에 노출 하는 동물에 비해 gastrocnemius와 soleus 근육의 감소 젖은 질량 (-8.75% ± 3.84%와-5.85% ± 4.14%, 각각), 우리는 이러한 두 그룹 사이 상당한 차이 관찰 하지 않았다.
그림 1: 서 스 펜 션 장치의 설명 및 PWB HLU에서 변환 하는 방법. (A)을 바탕으로 우리의 이전 디자인, 안정적인 정지를 케이지 위에 앉아 알루미늄 막대 사용 키 링의 구성 장치 스테인리스 체인 (화살표 2), 막대 (화살표 1)의 센터에서 확보 하 고 2 회전 걸쇠 (화살표 3). (B) 변환 PWB, 삼각형 모양의 구조를 달성 하기 위해 서 스 펜 션 장치 하단 회전 버클을 사용 하 여 연결 합니다. 이 작품은 스테인리스 체인 및 쥐의 척추 (화살표 1) 위에 폴 리 염화 비닐 (PVC) 다시 로드 구성 됩니다. 다시 막대의 각 측에는 마구와 재킷, 각각 연결할 걸쇠 위치 (화살표 2). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 뒷 다리 골반 하네스를 사용 하 여 내리기. (A) 전면 및 측면 보기의 동물의 뒷 다리 사지를 지 원하는 데 사용 되는 하네스 구조 그림. (B) 골반 마구 쥐의 뒷 다리 사지 주위 snuggly에 맞게 설명 된 대로 배치 했다. 스테인레스 스틸 링크는 꼬리의 기초 위에 있고 회전 버클에 연결 된. 정확한 위치와 도구의 모양 동물 사이 다를 수 있습니다 하지만 쥐 편안 해야 하 고 그것은 그들의 뒷 다리 사지 결코 땅을 터치 필요. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: 부분 체중 베어링. 부분 내리기 동물 재킷의 정면 사지를 지원 하기 위해 필요 합니다. 재킷은 다음 다시 브라 익스텐더로 닫히고 후크는 견 사이 extender에 연결 되어. 재킷 및 골반 마구 뒤 막대의 양 끝에 있는 걸쇠에 연결 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: 동물 다른 역 수준에 노출에 경도 후속 예. (A) 몸 무게 (BW) 변경. 동물 없이 마구 또는 자 켓과 체중 기록 된 주간 무게 했다. PWB100 = 일반 로드;에 베어링 부분 체중 PWB40 = 일반 로드;의 40%에 베어링 부분 체중 HLU-PWB40 = hindlimb 내리기 PWB40의 1 주일 뒤의 1 주일. Tukey의 포스트 hoc 테스트 2-웨이 누적된 ANOVA 다음의 결과으로 표시 됩니다 *: p < 0.05, * *: p < 0.01, * * *: p < 0.001, 그리고 * * *: p < 0.0001 대 PWB100. (B) 뒷 발 그립 힘에 변화. 주간, 후방 발 그립 힘을 측정 하 고 결과 각 동물에 대 한 기준선에서의 % 변화에 표현 했다. Tukey의 포스트 hoc 테스트 2-웨이 누적된 ANOVA 다음의 결과으로 표시 됩니다 * * *: p < 0.001과 * * *: p < 0.0001 vs PWB100, α: p < 0.05 대 PWB40. (C) 근육은 14 일 후 질량을 젖은. 근육 젖은 질량 정밀 규모에 14 일에 희생 후 즉시 기록 되었다. 결과 나이 일치 하는 제어 그룹 (PWB100)에서 얻은 젖은 질량의 %로 표시 됩니다. S = Soleus; G = Gastrocnemius; TA 앞쪽에 Tibialis =. Tukey의 포스트 hoc 테스트 다음 단방향 ANOVA 결과으로 제공 됩니다 *: p < 0.05, * *: p < 0.01, 그리고 * * *: p < 0.0001 대 PWB100. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
이 모델 연속 기계 역 수준 조사를 개발 첫 번째 지상 기반 아날로그를 선물 하 고 화성에 여행을 모방 하는 것을 목표로.
이 프로토콜의 여러 단계는 그것의 성공을 보장 하 고 밀접 하 게 검사 하는 데 필요한 중요 합니다. 첫째, 그것은 중요 한 동물의 복지를 모니터 하 고 그들은 어디에 그들은 상대적으로 정상 유지 PWB 상태 중 특히 정상 동작 (즉, 식사, 휴식, 탐험 등 작업 작업 수행)를 유지 하는 보장 생리 적 자세입니다. 둘째, PWB 시간이 지남에 매우 안정 되 고 요구 하는 최소한의 인간의 개입12,14수준에도 불구 하 고 동물 사이 변이 최소화 하기 위해 달성된 부분적인 중력을 기록 하는 데 필수적 이다. 또한, 동물 부분 중력 (PWB40) 총 기계 역에서 전환 됩니다, 그들은 이미 표시 상당한 근육 위축과 함수6,,915, 있는 과도의 손실 네 발 무게 베어링 동작을 재개에 어려움 및 순간 어 색 한 걸음 걸이.
변수 환경으로 인해 몇 가지 문제 수 발생 한다 수 밀접 하 게 기록 고 해결. 예를 들어 액체 교대 동안 PWB16동안 동물의 경사 위치 때문에 HLU 기간 동안 발생 합니다. 경우에 따라 유체 재배포 얼굴 또는 후방 발에서 가장 눈에 띄는 미묘한 부 종이 발생할 수 있습니다 그리고 일반적으로 다시 로드 하는 다음과 같은 시간에 사라집니다. 우리는 부 종의 심각도 점수 매일 그것을 평가 하는 조사를 조언 한다. 심한 부 종 48 h 보다 큰에 대 한 지속, 동물 실험에서 제외 해야 합니다.
골반 하네스를 사용 하 여 동물을 조사를 증가 편의 편안 함을 제공 합니다, 일부 동물, 가끔 수 있습니다, 그리고 하거나 완전히 또는 부분적으로 탈출 그들의 프로그램에서 HLU 또는 PWB. 우리 쥐6 세 번 탈출 하는 어떤 동물 연구에서 제거 이전 작업에 따라 제외 프로토콜을 따 랐 다. 사이드 노트로 서 탈출은 매우 드물다. 우리의 일에 동물의 1% 미만 1 년 동안 (1 동물 공부 148 동물에서) 제외 했다. PWB 레벨의 일일 적정은 어디에서 실험 하도록 할 수 있습니다 재킷 그리고 골반 하네스의 아늑한 적합 따라서 탈출의 위험을 최소화 중요 한 순간 이다. 동물의 무게와 웰빙을 평가 하는 동안 매일, 특별 한 고려의 골반 마구의 유지 보수에 넣어 되어야 합니다. 사이트별 탈모 가장 일반적인 결과, 마모 골반 마구 손상 된 경우 나타날 수 있습니다 (즉, 말하지). 하네스 상태를 매일 확인 하 고 때 손상 된 구성 요소 또는 전체 마구 때 피부 마포의 외관을 방지 하기 위해 필요를 대체 하는 연구 것이 좋습니다. 웰빙 적어도 다음 단계를 포함 한다: 몸 무게, porphyria, 음식 섭취, 소변 및 대변, 탈모, 피부 마포의 존재의 모니터링 부 종.
동물의 발톱 또한 때때로 후크 및 루프 패스너 또는 천으로, 따라서 타협 그들의 균형에 침투 될 수 있습니다. 부드럽게 재킷을 배치 하기 전에 마 취에서 발톱 손질을 상황에서 이것을 방지 하는 간단 하 고 효율적인 방법이입니다. 연구의 과정에서 필요할 때에이 단계를 반복할 수 있습니다.
특별 한 주의 HLU에서 PWB 전환 하는 동안 지불 될 필요가 있다. 우리 모든 동물은 작은 어려움으로 PWB에 배치 되 고 후 즉시 걸을 수, 관찰 하는 동안 쥐 중 전면 및 뒷 다리 사지에 똑같은 무게의 금액을 넣어 하는 데 필요한 시간의 양을 다양 합니다. 쥐 팬 들은 모든 사지를 사용 하 여 24 시간에 상대적으로 정상적인 걸음 걸이 정보를 입증 하지 않습니다, 경우는 연구에서 제외 해야 하는 것이 좋습니다.
이 새로운 모델을 순차 중력 환경을 모방 하도록 설계 시간 안정적이 고 지속 가능한 끝났습니다. 그러나, 몇 가지 제한 사항이 존재 하 고 아직 해결 되어야 하는. 첫째, 모델의이 조합은 평가 HLU 모델만 인공 microgravity 후방 사지에 동물의 뒷 다리 사지에 발생 하는 변경 하도록 설계 되었습니다. 따라서,이 지상-기반의 순차적 HLU PWB 아날로그 조사에 적합 하지 않습니다 앞 사지 변경. 둘째, 14 일 동안, 우리의 동물 표시 부분 언로드 (그림 4A)에 쥐의 복잡 한 재조정 강조 전체-몸 질량의 연속 하지만 아닌 생명이 손실. 우리의 이전 PWB 쥐 모델 연구에서 PWB40 및 PWB20에 노출 동물 2 주만 첫 번째 7 일 동안 중요 한 손실을 제시 하 고 회복 무게 이후12. 이것은 가능성이 사실은 쥐 네 발 내리기 적응의 초기 기간 후에 조정할 수 있었다. 그러나,에이 연구는, 쥐 두 다른 역/부분-다시 로드 각 1 주일 기간에 결코 완전히 적응 가능성이 지속적인된 체중 감소를 설명. 그것은 것 추가의이 기간을 연장 하는 것이 중요 부분 내리기 동물 수 있습니다 완벽 하 게 적응 하 고 각 환경에 확인. 스트레스 수준을 아직이 모델에서 평가 하지 않은 고 미래에 완전히 액세스할 수 남아 있는 꼬리를 사용 하 여 일반 혈액 샘플링을 사용 하 여 모니터링할 수 쉽게.
근육 기능과 질량 hindlimb 내리기의 그 1 주일 했다 근육의 우리의 경도 평가 그립 힘의 70% 감소를 전시 하는 우리의 쥐 중 후방 발 그립 힘 (그림 4B)에서 엄청난 감소를 발생 합니다. 당연히, 14 일 후 동물 반면 평균 젖은 hindlimb 근육의 질량 PWB40의 우리의 이전 연구12 에서 14 일에 노출 되었던 동물 사이 크게 차이가 없 보다 훨씬 낮은 그립 힘 표시는 PWB40 및 HLU PWB40 그룹, 평균 soleus에 관한 우리의 3 그룹 (PWB100, PWB40, 및 HLU + PWB40) 가운데 강한 선형 상관 관계를 설정할 수 있었습니다 대량 (R2 = 0.92, p < 0.0001).
이러한 결과 총 기계 언로드 타협 근육 건강 무엇 부분 내리기의 연속 하지만 안정 기간 동안 관찰 될 것 이다 보다는 더 많은 다음 로드 그 부분 확인 합니다. 지금까지 지식에이 갭 하지 조사 했다. 이 현상의 더 평가 달 이나 화성에 임무의 맥락에서 근육 deconditioning 방지 하는 효과적인 대책을 개발 하기 위하여 추구 한다. 그것은 시간의 다양 한 길이 및 다른 실험 역의 여러 각도 다양 한 수로 우리의 모델의 강도 또한 그 다양성에 상주 합니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
이 작품은 국가 항 공학 및 공간 행정에 의해 지원 되었다 (NASA: NNX16AL36G). 저자 카슨 Semple이이 원고에 포함 된 그림을 제공 하는 것을 감사 하 고 싶습니다.
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
- Desplanches, D. Structural and Functional Adaptations of Skeletal Muscle to Weightlessness. International Journal of Sports Medicine. 18 (S4), S259-S264 (1997).
- Fitts, R. H., Riley, D. R., Wildrick, J. J. Physiology of a microgravity environment : Invited review : microgravity and skeletal muscle. Journal of Applied Physiology. 89, 823-839 (2000).
- Fitts, R. H., Riley, D. R., Widrick, J. J. Functional and structural adaptations of skeletal muscle to microgravity. The Journal of Experimental Biology. 204 (Pt 18), 3201-3208 (2001).
- Narici, M. V., De Boer, M. D. Disuse of the musculo-skeletal system in space and on earth. European Journal of Applied Physiology. 111 (3), 403-420 (2011).
- di Prampero, P. E., Narici, M. V. Muscles in microgravity: from fibres to human motion. Journal of Biomechanics. 36 (3), 403-412 (2003).
- Wagner, E. B., Granzella, N. P., Saito, H., Newman, D. J., Young, L. R., Bouxsein, M. L. Partial weight suspension: a novel murine model for investigating adaptation to reduced musculoskeletal loading. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md. : 1985). 109 (2), 350-357 (2010).
- Sung, M., et al. Spaceflight and hind limb unloading induce similar changes in electrical impedance characteristics of mouse gastrocnemius muscle. Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions. 13 (4), 405-411 (2013).
- Mcdonald, K. S., Blaser, C. A., Fitts, R. H. Force-velocity and power characteristics of rat soleus muscle fibers after hindlimb suspension. Journal of Applied Physiology. 77 (4), 1609-1616 (1994).
- Chowdhury, P., Long, A., Harris, G., Soulsby, M. E., Dobretsov, M. Animal model of simulated microgravity: a comparative study of hindlimb unloading via tail versus pelvic suspension. Physiological Reports. 1 (1), e00012 (2013).
- Morey, E. R., Sabelman, E. E., Turner, R. T., Baylink, D. J. A new rat model simulating some aspects of space flight. The Physiologist. 22 (6), S23-4 (1979).
- NASA. National Space Exploration Campaign Report. , Available from: https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/nationalspaceexplorationcampaign.pdf (2018).
- Mortreux, M., Nagy, J. A., Ko, F. C., Bouxsein, M. L., Rutkove, S. B. A novel partial gravity ground-based analogue for rats via quadrupedal unloading. Journal of Applied Physiology. 125, 175-182 (2018).
- Ellman, R., et al. Combined effects of botulinum toxin injection and hind limb unloading on bone and muscle. Calcified Tissue International. 94 (3), (2014).
- Swift, J. M., et al. Partial Weight Bearing Does Not Prevent Musculoskeletal Losses Associated with Disuse. Medicine & Science in Sports & Exercise. 45 (11), 2052-2060 (2013).
- Morey-Holton, E. R., Globus, R. K. Hindlimb unloading rodent model: technical aspects. Journal of Applied Physiology. 92 (4), 1367-1377 (2002).
- Andreev-Andrievskiy, A. A., Popova, A. S., Lagereva, E. A., Vinogradova, O. L. Fluid shift versus body size: changes of hematological parameters and body fluid volume in hindlimb-unloaded mice, rats and rabbits. Journal of Experimental Biology. 221 (Pt 17), (2018).