Summary
باستخدام نموذج مبتكر التماثلية القائمة على أرض الواقع، ونحن قادرة على محاكاة مهمة الفضاء بما في ذلك القيام برحلة إلى (0 ز) والبقاء على سطح المريخ (0.38 غ) في الفئران. يسمح هذا النموذج لإجراء تقييم طولية للتغيرات الفسيولوجية التي تحدث أثناء مرحلتي هيبو الجاذبية للبعثة.
Abstract
نماذج القوارض أرضية تستخدم على نطاق واسع لفهم الآثار الفسيولوجية للفضاء الطيران على نظام الفسيولوجية، وقد استخدمت بصورة روتينية منذ عام 1979 وتطوير هند أطرافهم التفريغ (لو). ومع ذلك، تتضمن الخطوات التالية في استكشاف الفضاء الآن للسفر إلى المريخ حيث تكون الجاذبية 38% الجاذبية الأرضية. حيث شهدت أي إنسان هذا المستوى من الجاذبية الجزئي، نموذج مستدام على الأرض اللازمة للتحقيق في الجسم، وضعف الفعل بالوقت الذي يقضيه في الجاذبية الصغرية، وكيف سيكون رد فعل لهذا التحميل الجزئي. هنا، كنا نموذجنا (PWB) تحمل الوزن الجزئي مبتكرة تحاكي بعثة قصيرة، والبقاء على سطح المريخ لتقييم العاهات الفسيولوجية في العضلات أطرافهم هند المستحث بمستويين مختلفين من انخفاض الجاذبية تطبق بطريقة متسلسلة. هذا يمكن أن توفر نموذجا آمنة، وأرضية لدراسة التكيفات العضلية الهيكلية إلى تغيير الجاذبية ووضع تدابير مضادة فعالة للحفاظ على صحة رواد والدالة.
Introduction
أهداف خارج كوكب الأرض، بما في ذلك القمر والمريخ، تمثل مستقبل استكشاف الفضاء البشرية، ولكن كلا من الجاذبية أضعف بشكل كبير من الأرض. وفي حين آثار انعدام الوزن على العضلي درست على نطاق واسع في رواد الفضاء1،2،3،،من45 والقوارض6، 7 , 8 , 9، هذه الأخيرة بفضل اللكتات راسخة التفريغ (لو) النموذجي10، القليل جداً يعرف عن آثار الجاذبية الجزئي. خطورة المريخ هو 38 في المائة الأرض وهذا الكوكب أصبح تركيز طويل الأجل استكشاف11؛ ومن ثم فمن الأهمية بمكان لفهم التعديلات العضلات التي قد تحدث في هذا الإعداد. للقيام بذلك، قمنا بتطوير نظام وزن جزئي واضعة (PWB) في الفئران12، استناداً إلى العمل السابق الذي قامت في الفئران6،13، والتي تم التحقق من صحتها باستخدام نتائج كل من العضلات والعظام. ومع ذلك، سيسبق استكشاف المريخ فترة طويلة من الجاذبية الصغرى، التي لم تعالج في نموذج هو موضح سابقا لدينا12. ولذلك في هذه الدراسة، غيرت نموذجنا لمحاكاة رحلة إلى المريخ، وتتألف المرحلة الأولى من مجموع اللكتات وتفريغ وتليها مباشرة مرحلة ثانية من تأثير الوزن الجزئي في 40% تحميل العادي.
خلافا لمعظم النماذج لو، اخترنا استخدام تسخير الحوض (تستند الموضحة شودري et al.9) بدلاً من تعليق ذيل لتحسين الراحة للحيوانات وتكون قادرة على الانتقال بسلاسة ودون عناء من لو إلى PWB في دقائق معدودة. بالتزامن، استخدمنا الأقفاص وأجهزة تعليق أننا وضعت سابقا وعلى نطاق واسع ووصف12. بالإضافة إلى توفير بيانات موثوقة/متسقة، أثبتنا سابقا أيضا أن النقطة مرفق ثابت لنظام التعليق في المركز قضيب لم تمنع الحيوانات من نقل، والاستمالة، والتغذية أو الشرب. في هذا المقال، ونحن سوف تصف كيفية تفريغ هند أطرافه الحيوانات (كلياً وجزئياً)، والتحقق من مستويات الخطورة المحققة، كذلك كيفية تقييم التعديلات العضلات الناتجة عن استخدام قبضة وظيفيا الرطب وقوة العضلات. ستكون مفيدة للغاية للباحثين تسعى إلى التحقيق في آثار الجاذبية الجزئي (مصطنعة أو خارج الأرض) على نظام العضلات والعظام خطر فعلا، مما يسمح لهم بالتحقيق في كيفية تكيف الكائنات الحية لهذا النموذج الجزئية إعادة شحن، ووضع التدابير المضادة التي يمكن تطويرها للمحافظة على الصحة أثناء وبعد رحلات الفضاء البشرية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
بموافقة جميع الأساليب الموصوفة هنا "رعاية الحيوان المؤسسية" واستخدام اللجنة (IACUC) من بيت إسرائيل ديكونيس الطبي تحت رقم البروتوكول 067-2016.
ملاحظة: يتم استخدام الذكور ويستار الفئران الذين تتراوح أعمارهم بين 14 أسبوعا في خط الأساس (يوم 0). يتم إيواء الفئران منفردة في أقفاص مخصصة ح 24 خط الأساس السابقة للسماح للتأقلم.
1-اللكتات وتفريغ
ملاحظة: يمكن وضع تسخير الحوض على الحيوانات أما تخديره أو مستيقظا. هنا، يرد وصف للبروتوكول عن تخديره من الحيوانات. ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة (معدات الوقاية الشخصية) للتعامل مع الحيوانات.
- وضع الفئران في مربع تخدير مع isoflurane 3.5 ٪ وتدفق الأوكسجين 2 لتر في الدقيقة.
ملاحظة: أنيسثيتيزيشن الصحيح ويتأكد عند رشة مخلب خلفي ثابت لا يثير رد فعل. - حالما يتم تخديره الحيوان تماما، مكان الفئران على مقاعد البدلاء مع غاز مخدر قادمة من نوسيكوني مع إيسوفلوراني 2% وتدفق الأوكسجين 1.5 لتر في الدقيقة.
- وضع الفئران في موقف معرضة ووضع تسخير الحوض في حركة rostro والذيلية.
- برفق لا ينحني تسخير الحوض لتوفير دافئ تناسب مع الحرص على الضغط هيندليمبس لمنع سحجات والانزعاج.
- إرفاق سلسلة الفولاذ المقاوم للصدأ مع المشبك قطب إلى الجزء العلوي من تسخير الحوض، حيث تم إرفاق هوك في قاعدة الذيل.
- إزالة الفئران من التخدير ووضع الحيوان في قفص مخصص في سلسلة تمتد إلى الحد الأقصى.
- بمجرد الفئران مستيقظا تماما والمتنقلة، تقصير السلسلة باستخدام المشبك قطب أعلى حتى أطرافه هند لم يعد يمكن الوصول إلى الكلمة.
- مراقبة الحيوانات لبضع دقائق لتقييم الراحة والتأكد من أن في كل الأوقات، وكل أطرافه هند تظل تفرغ تماما.
2. تأثير الوزن الجزئي
ملاحظة: يمكن أن تتحقق هذه الخطوة في الحيوانات مستيقظا وتخديره.
- تحويل الجهاز تعليق لو في تعليق PWB بإضافة جزء على شكل مثلث يتألف من سلاسل الفولاذ المقاوم للصدأ والكروم الخلفي.
- تخدير الحيوان اتباع نفس الإجراءات المفصلة لو (خطوات 1.1 و 1.2).
- وضع سترة حبل من الحجم المناسب على الأمامية الفئران (م للفئران من 400 غرام أو أقل، L للفئران وزنها أعلاه 400 غرام) وإغلاقه في استخدام الموسع حمالة الظهر.
- إرفاق قفل واحد جزء على شكل مثلث لربط الموجود على الموسع حمالة الظهر والمشبك المعاكس على هوك يقع على تسخير الحوض عند قاعدة الذيل.
- السماح للحيوان للتعافي من التخدير في القفص. بمجرد مستيقظا، تحقق من أن التعليق متساوية في الأمامية وهيندليمبس بتقصير السلسلة وتعديل موقع المشبك قطب السفلي إذا لزم الأمر.
ملاحظة: هذه الخطوة يمكن أيضا أن تتحقق باستخدام لوحة قوة للتأكد من تحميل متساوية في جميع أطرافه. - ضع الفئران على رأس جدول لتسجيل وزن الجسم "تحميل"، أي وزن الحيوان والجهاز برمته، دون تقصير السلسلة.
- تقصير السلسلة حتى يعرض الحجم 40 في المائة من وزن الجسم "تحميل" وسجل تحقيق مستوى الجاذبية (معبراً عنها كالنسبة بين الوزن تفريغ وتحميل الوزن).
- مراقبة الحيوانات للتأكد من أن يفرغ وزن مستقرة وأن الفئران يتم تحميلها على قدم المساواة في جميع أطرافه.
- إزالة الجهاز برمته من نطاق استخدام القضيب والفئران مرة أخرى في قفصة.
3-تقييم اللكتات قبضة القوة
- عقد الفئران مع ضبط النفس تقليدية عن طريق وضع يد واحدة تحت الأمامية. اضغط برفق الذيل باليد الثانية.
- التعامل مع آثار أقدام خلفية شريط قبضة وتأكد من أن كلا الكفوف يستريح تماما على الشريط.
ملاحظة: إذا لا تماما قبضة الشريط الفئران أو لا يتم عرض أية أدلة من التبرعات التي تجتاح، قليلاً الإفراج بضبط النفس. إذا لم ينجح هذا، تعود الفئران إلى قفصة وإعادة المحاولة بعد بضع دقائق. - اجذب الفئران مستقيم الظهر حتى أنها إصدارات قبضتها. سجل القوة القصوى المعروضة على محول.
- انتظر حوالي 30 ثانية بين القياسات وتكرار الاختبار 3 مرات.
- حساب متوسط القياسات الثلاثة للتهديف، لحساب للتعب.
4-تسجيل للعضلات الرطب الجماهيري
- وضع الفئران في دائرة القتل رحيم2 CO. وبعد انتظار الوقت المناسب وفقا للمبادئ التوجيهية إياكوك ووبرايتون، تأكيد القتل الرحيم بملاحظة بصرية لنقص في التنفس.
- وضع الفئران على طاولة التشريح في موقف معرضة وإزالة الفراء والجلد بواسطة إينسيسينج قرب الكاحل باستخدام مقص تشريح الصغيرة. استخدام اليدين لسحب طبقة الجلد قبالة.
- باستخدام مقص تشريح الصغيرة، بلطف كسر اللفافة العضلية وعزل وتر عقبى.
ملاحظة: هو وتر عقبى نقطة المرفق سولاس وعضلات الساق. - أثناء الضغط وتر عقبى مع زوج صغيرة من ملاقط، استخدام مقص تشريح لعزل عضلات الساق وسولاس من الفخذية ذات الرأسين، الموجود أعلاه.
- مرة واحدة معزولة، قطع نقطة مرفق في عضلات الساق وسولاس في منطقة المابضيه.
- بلطف سحب سولاس بعيداً عن الساق وفصل لهم بقطع وتر عقبى.
- وضع الفئران في موقف ضعيف. بعناية إزالة اللفافة وقشر الظنبوبي الأمامي من الكاحل في حركة تصاعدية.
- قطع الظنبوبي الأمامي عند نقطة مرفق متفوقة.
- تسجيل كتلة العضلات قصت كل استخدام مقياس دقة تاريد وقارب وزنها الرطب الدقيق.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
الاستفادة من أقفاص جديدة أن نحن مصممة مسبقاً، ووصف بالتفصيل12، استخدمنا جهاز يستند إلى سلسلة تعليق فولاذ المقاوم للصدأ مناسبة لتفريغ اللكتات (لو، الشكل 1) وتحمل الوزن الجزئي (PWB, الشكل 2). ميزة حاسمة لدينا تصميم هو القدرة على الانتقال من نوع من تفريغ الأخرى في غضون دقائق مع الحفاظ على بيئة مماثلة للحيوانات. كنا تسخير الحوض مصنوعة خصيصا (الشكل 2A) المرتبط بسلسلة واحدة من فولاذ المقاوم للصدأ مصنوعة خصيصا مع قفل قطب على كل جانب لو. لتعديل هذا الجهاز تعليق وتحقيق PWB، إضافة قطعة واحدة على شكل مثلث من سلسلة الفولاذ المقاوم للصدأ التي أدرجت قضيب الخلفي غير مرنة، صممت على الجلوس فوق العمود الفقري (الشكل 3) هو الشرط الوحيد. يمكن تنفيذ هذه الخطوات في الحيوانات مستيقظا أو تخديره.
مع البيئة تنوعاً في هذه التجربة، يمكننا بنجاح تفريغ اللكتات جميع أعمالنا الحيوانات لمدة 7 أيام دون أي مضاعفات وسرعان ما يعرضهم لجاذبية جزئي في 40% على التحميل العادي (PWB40، حققت في المتوسط مستوى خطورة ± 0.4076 ز ز 0.0036). خلال الأسبوع الأول من مجموع لو، عرض الحيوانات خسارة وزن جسم كبيرة (4A الرقم:-7.19% ± 0.87%, n = 9، ف < 0.001)، الذي شهد في الآخر نماذج14، ولا تختلف كثيرا عن ما لاحظنا في الفئران التي عرضت في PWB40 لنفس المدة (-5.53% ± 1.44%، n = 10، ع = 0.37). ومع ذلك، واصلت الحيوانات فقدان الوزن مع مرور الوقت في حين يتعرض بعد ذلك إلى PWB40 (-9.06 ± 1.35 ٪ من خط الأساس، ف < 0.0001).
قوة قبضة اللكتات هو معيار قياس وظيفة العضلات التي يمكن أن تستخدم طوليا (الشكل 4 باء). فقد لاحظنا أن أسبوع واحد لتفريغ الكلي أدى إلى انخفاض متوسط في قوة قبضة 50.16% ± 4، 10% مقارنة بخط الأساس (ف < 0.0001). بعد أسبوع واحد اللاحقة لتحمل 40% من التحميل العادي الوزن الجزئي، أننا لم نلاحظ أي إجراء المزيد من التغييرات فيما يتعلق بقوة قبضة (-44.29 ± % 4.67% مقارنة بخط الأساس، ف < 0.0001). عند كل من النقاط الزمنية، تغير النسبة المئوية في قوة قبضة مخلب خلفي قد تختلف اختلافاً كبيرا عن عناصر التحكم مطابقة العمر (p < 0.0001 ليوم 7 ويوم 14، ن = 11). بالإضافة إلى ذلك، لاحظنا أنه بعد انتهاء الدراسة، عرض الحيوانات التي خضعت لتفريغ المجموع تليها تحمل (هلو-PWB40) الوزن الجزئي خسارة قوة قبضة أكبر بكثير مقارنة بمجموعة PWB40 (p = 0.03).
عضلة الكتلة الرطبة قد سجلت في نهاية التجربة ومقارنة بالبيانات التي تم الحصول عليها بعد أسبوعين تحميل العادي أو أسبوعين من PWB40 (الشكل 4) والبيانات التي نشرتها سابقا لدينا مجموعة12. لقد وجدنا أن الجماعات PWB40 ولو PWB40 إلى حد كبير أقل الرطب كتلة سولاس (S)، (ز)، الساق والعضلات الظنبوبي الأمامي (TA) من العمر مطابقة عناصر التحكم (PWB100). في الواقع، لقد سجلنا كتلة سولاس متوسط ز 0.1681 ± 0.007 ز لحيواناتنا الذي كان أقل بكثير من الفئران المعرضة إلى PWB100 لمدة أسبوعين في تجاربنا السابقة (-24.60 ± 3.18%، ف < 0.0001). للساق، سجلنا كتلة رطب متوسط ± 2.192 ز ز 0.096 (-10.55 ± 3.93%، p = 0.038 مقابل PWB100) وكتلة رطب من ± 0.759 ز ز 0.029 الظنبوبي الأمامي (-14.40 ± 3.27 ٪، ف = 0.009 مقابل PWB100). بينما أبرزت لنا مجموعة من البيانات التي الحيوانات المعرضة لبعثة المريخ التماثلية (لو-PWB100) قد تناقص كتلة رطب العضلات سولاس والساق مقارنة بالحيوانات المعرضة ل PWB40 لمدة أسبوعين متواصلة (-8.75% ± 3.84% و-5.85% ± 4.14%، على التوالي)، ونحن لم يلاحظ فارق كبير بين هاتين المجموعتين.
رقم 1: وصف لأجهزة تعليق وكيفية تحويل من لو PWB. (أ) استناداً إلى لدينا التصميم السابقة، استخدمنا قضيب ألومنيوم يجلس على رأس القفص إجراء تعليق مطرد تأمين جهاز يتألف من حلقة المفتاح في وسط القضيب (السهم 1)، سلسلة فولاذ المقاوم للصدأ (السهم 2)، وهما قطب المشابك (الأسهم 3). (ب) لتحويل الجهاز تعليق تحقيق PWB، بنية شكل مثلث هو المرفقة باستخدام المشبك قطب السفلي. وتتألف هذه القطعة من سلاسل الفولاذ المقاوم للصدأ، وكلوريد البوليفينيل (PVC) رود مرة أخرى أن يجلس فوق العمود الفقري للفئران (السهم 1). على كل جانب من قضيب الخلفي هو الموقع قفل لإرفاق إلى تسخير والسترة، على التوالي (السهم 2). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: تفريغ أطرافهم هند استخدام تسخير الحوض. (أ) الأمامية والجانبية عرض رسومات لهيكل تسخير المستخدمة لدعم أطرافه هند من الحيوانات. (ب) تسخير الحوض تمركز كما هو موضح ليناسب سنججلي حول أطرافه هند من الفئران. الفولاذ المقاوم للصدأ الارتباط المتمركزة حول قاعدة الذيل وتعلق على المشبك قطب. يمكن أن تختلف بالمكان المحدد والشكل لتسخير بين الحيوانات ولكن الفئران يجب أن تكون مريحة ومن الضروري أن أطرافهم هند لا تلمس الأرض. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: تأثير الوزن الجزئي- تفريغ جزئي يتطلب إضافة سترة للحيوان من أجل دعم أطرافه الجبهة. ثم يتم إغلاق السترة مع موسع البرازيل مرة أخرى وهي ملحقة هوك الموسع، الواقعة بين سكابولاي. السترة وتسخير الحوض موصولة المشابك الموجودة على كل نهاية قضيب مرة أخرى. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 4: أمثلة لمتابعة طولية في الحيوانات المعرضة لمختلف مستويات التفريغ. وزن الجسم (A) التغيير (الأسلحة البيولوجية). تم وزن الحيوانات أسبوعيا دون تم تسجيلها تسخير أو السترات ووزن الجسم. PWB100 = الوزن الجزئي واضعة في التحميل العادي؛ PWB40 = الوزن الجزئي واضعة في 40% تحميل العادي؛ لو PWB40 = أسبوع واحد لتفريغ اللكتات متبوعاً بأسبوع واحد من PWB40. وترد نتائج اختبار توكي للمخصص بعد عقب ANOVA مكدسة 2-الطريقة *: ف < 0.05، * *: ف < 0.01، * * *: p < 0.001، و * * *: ف < 0.0001 مقابل PWB100. (ب) التغيير في قوة قبضة الكف الخلفي. وتم قياس قوة قبضة مخلب التنزيلات، والخلفية، وأعرب عن النتائج في التغيير في المائة من خط الأساس لكل الحيوانات. وترد نتائج اختبار توكي للمخصص بعد عقب ANOVA مكدسة 2-الطريقة * * *: p < 0.001 و * * *: ف < 0.0001 مقابل PWB100، α: ف < 0.05 مقابل PWB40. (ج) العضلات الرطب الجماهيري بعد 14 يوما. العضلات وسجلت الكتلة الرطبة على نطاق دقة مباشرة بعد النحر في غضون 14 يوما. وترد النتائج في المائة من الكتلة الرطبة التي تم الحصول عليها في مجموعة مراقبة مطابقة العمر (PWB100). S = سولاس؛ G = الساق؛ تا = الظنبوبي الأمامي. وترد نتائج اختبار توكي للمخصص بعد عقب ANOVA اتجاه واحد *: ف < 0.05، * *: ف < 0.01، و * * *: p < 0.0001 مقابل PWB100. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
هذا النموذج يعرض التناظرية الأرضية الأولى وضعت للتحقيق في مستويات التفريغ الميكانيكي المتعاقبة ويهدف إلى محاكاة رحلة إلى والبقاء على سطح المريخ.
خطوات كثيرة لهذا البروتوكول أمرا حاسما لضمان نجاحها، وتحتاج إلى أن تدرس بعناية. أولاً، من الأهمية بمكان رصد رفاه الحيوانات والتأكد من أنها هي الحفاظ على سلوك عادي (أي، أداء المهام مثل الأكل، والراحة، واستكشاف)، لا سيما أثناء حالة PWB حيث أنها تحافظ على عادية نسبيا الموقف الفسيولوجية. ثانيا، على الرغم من مستوى PWB يجري الغاية ثابتة على مر الزمن، والتي تتطلب الحد الأدنى من التدخل البشري12،14، من الضروري أن تسجل خطورة الجزئية المحققة لتقليل الاختلافات بين الحيوانات. بالإضافة إلى ذلك، عند الحيوانات التي انتقلت من تفريغ الميكانيكية الإجمالية للجاذبية الجزئية (PWB40)، أنها الفعل عرض ضمور العضلات كبيرة وفقدان وظيفة6،،من915، مما قد يسبب عابرة صعوبات في استئناف السلوك تحمل الوزن كوادروبيدال وتؤدي إلى مشيه محرجا لحظة.
نظراً للبيئة المتغيرة، والعديد من المشاكل يمكن أن تنشأ وينبغي عن كثب المسجلة والموجهة. على سبيل المثال، يحدث تحولاً السوائل أثناء فترة لو بسبب الموقف الذي يميل للحيوان، بينما لم يكن موجوداً خلال PWB16. في بعض الحالات، يمكن أن يسبب خفية ذمة الأكثر ملاحظته في الوجه أو آثار أقدام خلفية إعادة توزيع السوائل، وعادة ما يختفي في الساعات التالية لإعادة شحن. أننا ننصح المحققين نقاط خطورة ذمة وتقييم ذلك يوميا. إذا ذمة شديدة استمرت لأكثر من 48 ساعة، ينبغي أن تستبعد الحيوانات من التجربة.
بينما يوفر استخدام تسخير الحوض الراحة للحيوانات وزيادة الراحة للمحقق، ربما بعض الحيوانات، في بعض الأحيان، أما كلياً أو جزئيا الهروب من تسخير بهم خلال لو أو PWB. لقد تابعنا في بروتوكول استبعاد استناداً إلى العمل السابق في الفئران6 التي تتم إزالة أي الحيوان الذي يهرب ثلاث مرات من الدراسة. كملاحظة جانبية، يهرب نادرة للغاية؛ وكان أقل من 1% حيوانات في عملنا مستبعدة على مدى فترة سنة واحدة (1 الحيوانات من أصل 148 الحيوانات درس). المعايرة اليومية لمستوى PWB لحظة حاسمة حيث المجرب يمكن ضمان احتواء دافئ السترة وتسخير الحوض، وبالتالي تقليل مخاطر الهروب. أثناء تقييم وزن الحيوانات والعافية وينبغي وضع النظر يوميا، خاصة في الحفاظ على تسخير الحوض. بينما تساقط الشعر خاصة بالموقع هو النتيجة الأكثر شيوعاً، التآكل يمكن أن تظهر إذا كان تالفاً تسخير الحوض (أي، تمضغ). أننا ننصح الباحثين تحقق الشرط تسخير يوميا واستبدال المكونات عند تلف أو تسخير كامل عند الحاجة إلى منع ظهور كشط الجلد. العافية على الأقل ينبغي أن تشمل الخطوات التالية: مراقبة وزن الجسم، البورفيريا، وتناول الطعام، ووجود البول والبراز، تساقط الشعر، كشط الجلد، وذمة.
يمكن أيضا أحياناً تصبح شرك مخالب الحيوانات في قفل هوك وحلقة أو القماش، وبالتالي المساس التوازن. طريقة بسيطة وفعالة لمنع هذا من الحدوث بلطف تقليم مخالب تحت التخدير قبل أن يضع السترة. يمكن أن تتكرر هذه الخطوة عند الحاجة خلال الدورة الدراسية.
يتعين توجيه اهتمام خاص إلى أن تدفع خلال فترة الانتقال من لو إلى PWB. بينما لاحظنا أن جميع الحيوانات قادرين على المشي بدون صعوبة تذكر فورا بعد وضعها في PWB، تباين مقدار الوقت اللازم لوضع نفس الكمية من الوزن في كل من الجبهة وأطرافه هند بين الفئران. إذا كان فأر لا تثبت مشيه عادية نسبيا باستخدام جميع أطرافه في 24 ساعة، نوصي بأنه ينبغي أن تستبعد من الدراسة.
هذا نموذج رواية مصممة لتحاكي بيئات الجاذبية متسلسلة يعول عليها ومستدامة مع مرور الوقت. ومع ذلك، بعض القيود موجودة ولا يزال يتعين معالجتها. أولاً، وهذا المزيج من نماذج يستهدف تقييم التغييرات التي تحدث في أطرافه هند من الحيوانات كنموذج لو فقط يخلق الجاذبية الاصطناعية على أطرافه الخلفية فقط. ولذلك، هذه الأرضية التماثلية لو PWB متسلسلة ليست مناسبة للتحقيق في الصدارة الأطراف التعديلات. وثانيا، عرض حيواناتنا خلال فترة 14 يوما، خسارة مستمرة ولكن غير قاتلة لكتلة الجسم كله تسليط الضوء على إعادة تكييف معقدة من الفئران للتفريغ الجزئي (الشكل 4 أ). في دراستنا نموذج الفئران PWB السابقة، الحيوانات المعرضة في PWB40 و PWB20 لأسبوعين قدم خسارة كبيرة على مدى الأيام السبعة الأولى فقط، واستعادت الوزن فيما بعد12. وكان المرجح يرجع ذلك إلى حقيقة أن الفئران كانت قادرة على ضبط لتفريغ كوادروبيدال بعد فترة أولية من التكيف. ومع ذلك، في هذه الدراسة، على الفئران ابدأ تماما تتكيف تفريغ/جزئي-إعادة فترتين مختلفتين من أسبوع واحد لكل منهما، يرجح أن يفسر فقدان الوزن المستمر. سيكون هاما لمواصلة توسيع نطاق هذه الفترات من الكامل والجزئي وتفريغ للتأكد من أن الحيوانات يمكن تكييف تماما ويستقرون في كل بيئة. لم يتم تقييمها في هذا النموذج بعد مستويات الإجهاد ويمكن رصدها بسهولة في المستقبل باستخدام عينات الدم العادية استخدام الذيل الذي ما زال موجوداً تماما.
تقييماتنا طولية لوظيفة العضلات والعضلات الشامل وأظهرت أن أسبوع واحد لتفريغ اللكتات تسبب انخفاضا هائلا في قوة قبضة الكف الخلفي (الشكل 4) مع واحد من الفئران نحن نستعرض تخفيض 70% في قبضة القوة. لا غرابة، بعد 14 يوما، عرض الحيوانات قوة قبضة أقل بكثير من الحيوانات التي تعرضت إلى 14 يوما PWB40 في أعمالنا السابقة دراسة12 بينما الرطب المتوسط كتلة من العضلات اللكتات لم تختلف كثيرا بين مجموعات PWB40 ولو PWB40، كنا قادرين على إقامة علاقة خطية قوية بين 3 مجموعات (PWB100، PWB40، ولو + PWB40) بخصوص سولاس متوسط الكتلة (ص2 = 0.92، ف < 0.0001).
وتؤكد هذه النتائج الجزئية أن تحميل عقب مجموع ميكانيكية تفريغ تنازلات العضلات صحية أكثر من ما أن تراعي أثناء فترة مستمرة ومستقرة للتفريغ الجزئي. وحتى الآن لم يتم التحقيق هذه الفجوة في المعرفة. وينبغي مواصلة المزيد من التقييم لهذه الظاهرة من أجل وضع تدابير مضادة فعالة منع العضلات ديكونديتيونينج في سياق بعثة إلى القمر أو المريخ. قوة نموذجنا أيضا يقيم في براعة كما أنه يسمح لمجموعة متنوعة من تجارب مختلفة مع عدة درجات من تفريغ ولفترات متفاوتة من الزمن.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
وأيده هذا العمل بالإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا: NNX16AL36G). المؤلف يود أن يشكر "سمبل كارسون" لتوفير الرسومات المدرجة في هذه المخطوطة.
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).
