Hindlimb boşaltma ve kısmi ağırlık taşıyan fareler Mars uzay görevi taklit
4 Nisan 2019
Yenilikçi bir yere tabanlı analog modeli kullanarak, biz (0 g) bir gezi ve bir konaklama Mars (0.38 g) de, fareler gibi bir boşluk göreve simüle etmek edebiliyoruz. Bu modeli görevi iki hipo-çekim aşaması sırasında meydana gelen fizyolojik değişiklikler boyuna bir değerlendirmesine olanak sağlar.
Protokolümüz, hayvanları art arda boşaltma seviyelerine maruz bırakma olanağı yaratarak önemli bir avantaj sağlamaktadır. Geçmişte, zemin tabanlı modeller de arka bacak boşaltma veya kısmi ağırlık taşıma ayrı ayrı kullandık. Bu tekniğin en büyük avantajı, Mars'a yapılan bir seyahati taklit etmek ve Mars'ta kısa kalmak gibi çok sayıda olanak sağlamak için tek bir cihaz ve ortamın kullanılmasıdır.
Bu model, Mars'a iniş sırasında fizyolojik durumu ve görevleri sırasında çeşitli boşaltma seviyelerine maruz kalan astronotlar için fizyolojik zorlukları anlamalarına yardımcı olacaktır. Bu model, araştırmacıların davranış, hafıza, performans veya stres dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere çok çeşitli fizyolojik değişiklikleri keşfetmelerine yardımcı olabilir. Prosedürü gösteren Daniela Riveros, bizim laboratuvarda bir Araştırma Görevlisi olacaktır.
Hindlimb boşaltma gerçekleştirmek için, % 2 isofluran ve dakikada 1,5 litre oksijen akışı ile bir burun koni gelen anestezik gaz ile bankta tam anestezik sıçan yerleştirin. Fareyi yatkın bir pozisyonda yerleştirin ve pelvik koşumu rostrokaudal bir hareketle tonuyla törler. Hafifçe aşınma ve rahatsızlık önlemek için arka ekstremite sıkmak için dikkatli olurken rahat bir uyum sağlamak için pelvik koşum bükün.
Paslanmaz çelik zinciri, kuyruğun tabanına bir kancanın bağlı olduğu pelvik koşum takımının üst kısmına döner tokayla takın. Anestezi sıçan çıkarın ve zincir maksimum uzatılmış özel bir kafese hayvan yerleştirin. Sıçan tamamen uyanık ve hareketli olduktan sonra, arka bacaklar artık yere ulaşabilene kadar üst döner toka kullanarak zinciri kısaltmak.
Arka ekstremite boşaltma süspansiyon cihazını, paslanmaz çelik zincirler ve bir arka çubuktan oluşan üçgen şeklindeki parçayı ekleyerek kısmi ağırlık taşıyan süspansiyon cihazına dönüştürün. Farenin ön uzuvlarına uygun büyüklükte bir ceket yerleştirin ve arka sütyen genişletici kullanarak kapatın. Arka sütyen genişleticiüzerinde bulunan kancanın üçgen şekilli kısmının bir tokasını ve kuyruğun tabanındaki pelvik kayışüzerinde bulunan kancanın karşıt tokasını takın.
Fareyi, zinciri kısaltmadan tüm cihazın ağırlığı da dahil olmak üzere yüklü vücut ağırlığını kaydetmek için ölçeğin üstüne yerleştirin. Ölçek yüklenen vücut ağırlığının %40'ını görüntüleyene kadar zinciri kısaltın ve elde edilen yerçekimi seviyesini kaydedin. Çubukla, tüm cihazı ölçekten çıkarın ve fareyi kafesine geri yerleştirin.
Arka bacak kavrama kuvvetini değerlendirmek için, bir elinizi ön uzuvların altına koyarak fareyi geleneksel kısıtlamayla tutun. Yavaşça ikinci el ile kuyruk tutun. Kavrama çubuğuna arka patilerle yaklaşın ve her iki patinin de tamamen barda dinlendiğinden emin olun.
Son olarak, fareyi tutuşunu serbest bırakana kadar yavaşça geri çekin. Üç kez tekrarlayın ve transdüser üzerinde görüntülenen maksimal kuvvet kaydedin. Yorgunluğu hesaba katmak için üç ölçümün ortalamasını hesaplayın.
HLU bir hafta PWB40 bir hafta takip önemli bir vücut ağırlığı kaybı aynı süre için sadece PWB40 maruz sıçanlarda gözlenen benzer sonuçlandı. Ancak, bu sıçanlar daha sonra PWB40 maruz kalırken zaman içinde kilo kaybetmeye devam etti. Toplam boşaltma bir hafta yaşa uygun kontroller ile karşılaştırıldığında hindlimb kavrama kuvvetinde bir azalmaya yol açtı.
Ancak, PWB40 sonraki bir hafta sonra, kavrama kuvveti ile ilgili başka bir değişiklik gözlendi. Buna ek olarak, toplam boşaltma yapılan sıçanlar ve ardından kısmi ağırlık taşıyan fareler PWB40 grubuna göre çok daha fazla kavrama kuvveti kaybı göstermiştir. HLU-PWB40 gruplarında PWB40,yaşa uygun kontrollerden önemli ölçüde daha düşük ıslak soleus, gastroknemius ve tibialis anterior kasa sahipti.
Ancak PWB40 ve HLU-PWB40 gruplarının ıslak kütlesi arasında anlamlı fark gözlendi. Bu yöntemin başarısı kısmi ağırlık taşıyan seviyenin doğruluğuna bağlıdır. Sık sık izleme hayvanın sağlıklı yaşam ve günlük boşaltma değerlendirmek için çok önemlidir.
Bu yöntem non-invaziv ve bu nedenle tüm sistemler ile ilgili ek test prosedürleri kullanımını engellemez. Yükleme süresi kontrol altında kalırsa uzunlamasına önlemlerin uygulanması da kolaydır. Bu yöntem tamamen laboratuvarda geliştirilmiştir ve özel ekipman kullanımı yeni ekipler için zor olabilir.
Bu teknik, kısmi ağırlık taşımanın oynadığı kapsamlı çalışmaların önünü açtır. Bu yardımcı ekipman kullanımı gibi klinik durumlar içerebilir, örneğin koltuk değnekleri, canes veya döküm, yanı sıra su terapisi.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, sıfır yerçekimine yolculuk ve Mars'ta kalış dahil olmak üzere bir uzay görevini simüle eden yeni bir yer tabanlı analog model sunmaktadır. Model, bu hipo-gravitasyonel koşullar altında sıçanlardaki fizyolojik değişimlerin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesine olanak tanır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Fizyoloji
- Havacılık ve Uzay Tıbbı
Arka Plan
- Önceki modeller ya arka ekstremite boşaltımına ya da kısmi ağırlık taşımasına odaklanmıştı.
- Bu çalışma, bir Mars görevinin koşullarını taklit etmeyi amaçlamaktadır.
- Fizyolojik tepkilerin anlaşılması, astronot sağlığı için kritik önem taşır.
- Yer tabanlı modeller, araştırmalar için kontrollü bir ortam sağlar.
Çalışmanın Amacı
- Simüle edilmiş uzay koşulları sırasında sıçanların fizyolojik durumunu değerlendirmek.
- Farklı boşaltma seviyelerinin davranış ve performans üzerindeki etkilerini araştırmak.
- Astronotların Mars'ta karşılaşabileceği zorluklara dair içgörüler sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Uzay görevlerini simüle etmek için geliştirilmiş yenilikçi yer tabanlı analog model.
- Sıçanlardaki fizyolojik değişimlerin boylamsal değerlendirmesi.
- Birden fazla yük boşaltma seviyesi için tek bir düzenek.
- Çalışma süresince gerçekleştirilen davranışsal ve performans değerlendirmeleri.
Ana Sonuçlar
- Bir Mars görevinin laboratuvar ortamında simüle edilmesinin uygulanabilirliği kanıtlanmıştır.
- Farklı yerçekimi seviyeleriyle ilişkili fizyolojik değişiklikler belirlenmiştir.
- Astronot sağlığına yönelik gelecekteki araştırmalar için bir çerçeve sunulmuştur.
- Yük boşaltma koşulları altında stres ve performansı anlamanın önemi vurgulanmıştır.
Sonuçlar
- Model, düşük yerçekiminin etkilerini incelemek için benzersiz bir fırsat sunmaktadır.
- Bulgular, astronotlar için riskleri azaltmaya yönelik stratejilere ışık tutabilir.
- Fizyolojik değişimlerin tüm yelpazesini araştırmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önem
Bu yer tabanlı model, Mars görevleri sırasında astronot sağlığıyla ilgili kas-iskelet sistemi adaptasyonlarının preklinik değerlendirmesini destekleyerek, hipo-gravitasyonel koşullara ardışık maruz kalımı mümkün kılmaktadır. Görev aşamasındaki yerçekimi geçişlerini simüle ederek, karşı önlem geliştirme sürecinde hedeflenen risklerin azaltılması için kontrollü bir sistem sunar. Bu yaklaşım, birleşik yük boşaltma ve kısmi ağırlık taşıma senaryoları altında fizyolojik dayanıklılığın değerlendirilmesi açısından translasyonel değer sağlar.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Kademeli yerçekimi azalması altındaki kas atrofisiyle ilgili terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Birleşik yük boşaltma ve ağırlık taşıma durumlarına karşı arka ekstremite kas tepkisini modelleyerek fonksiyonel hedef doğrulamasını destekler.
Tarama ve Assay Geliştirme
- Bilimsel Değeri: Bileşiklerin kas kavrama kuvveti ve ıslak kütle üzerindeki etkilerini değerlendirmek için valide edilmiş biyolojik sistemler hazırlar.
- Operasyonel Değeri: Tekrarlanabilir tarama için soleus, gastrocnemius ve tibialis anterior ıslak kütlesi gibi fizyolojik çıktıları standardize eder.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Bilimsel Değer: Yer çekimi geçişleri sırasında kas-iskelet sistemi bozukluklarına ilişkin hastalıkla ilgili sistem düzeyinde bilgiler sağlar.
- Operasyonel Değer: Astronot sağlığına yönelik karşı önlemlerin keşfinden doğrulanmasına kadar olan preklinik sürekliliği kolaylaştırır.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem, ardışık düşük yerçekimi maruziyeti altındaki kas-iskelet yollarında hipotez test edilmesine olanak tanıyarak karşı önlemler için aday belirlemeyi desteklemekte ve böylece keşif biyolojisine entegre olmaktadır.
- Keşif Biyolojisi: Kas atrofisine dahil olan hedeflerin yolak netleştirilmesini ve biyolojik risklerinin azaltılmasını destekler.
- Tarama: Güvenilir bileşik değerlendirmesi için kavrama kuvveti ve kas yaş ağırlığı gibi kantitatif çıktılar sağlar.
- Analitik: Go/no-go kararlarına temel oluşturmak amacıyla, farklı yük boşaltma seviyeleri arasındaki fizyolojik değişimlerin istatistiksel karşılaştırmasına olanak tanır.
- Translasyonel Araştırma: Mars ile ilgili yerçekimi maruziyet sekanslarını modelleyerek preklinik doğrulamaya bağlantı kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Birden fazla fizyolojik sistemde yerçekimi değişim etkilerini incelemek için yeniden kullanılabilir bir platform oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Kas atrofisi yollarındaki mekanistik belirsizliği azaltarak hedef doğrulamasında öngörü güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: Standardize edilmiş aparatlar ve yükleme protokolleri aracılığıyla tekrarlanabilirliği ve ölçeklenebilirliği geliştirir.
- Stratejik Değer: Görevle ilgili koşullar altında erken fizyolojik okumalar sağlayarak devam/dur kararlarını iyileştirir.
- Portföy Etkisi: Ardışık yük boşaltma yanıt verilerine dayanarak karşı önlemlerin risk ayarlı önceliklendirilmesini sağlar.
Uygulama Hususları
- Kemirgen tutma, cerrahi koşum takımı yerleştirme ve yerçekimi seviyesi kalibrasyonu konularında uzmanlık gerektirir.
- Pelvik koşum takımı, paslanmaz çelik zincirler ve üçgen şeklinde kısmi ağırlık taşıma bileşenlerini içeren özel düzeneklere bağlıdır.
- Tutarlı kısmi ağırlık taşıma seviyeleri elde etmek ve bunları izlemek için ekipler arası standardizasyon gerektirir.
- Protokoller farklı kemirgen suşlarına veya yaşlarına uyarlanırken adaptasyon değerlendirmelerini içerir.
- Model geçerliliğini korumak için gereken günlük sağlık kontrolleri ve doğru yükleme süresi kontrolü ile sınırlıdır.
