JoVE Journal > Neuroscience
概要
Abstract
Introduction
Protocol
結果
Discussion
開示
Acknowledgements
Materials
参考文献
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
神経科学

التدريب القائم على النشاط في حلقة مفرغة مع النخاع الشوكي أصيب ويستار

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

概要

هذا البروتوكول يوضح لنا نموذجا للتدريب على أساس النشاط الحركي المطحنة للفئران مع إصابات النخاع الشوكي (الخيال العلمي). وشملت مجموعات كلا كوادروبيدال وفوريليمب فقط، بالإضافة إلى نوعين متميزين من مجموعات التحكم غير مدربين. المحققون قادرين على تقييم آثار التدريب على علوم الفئران باستخدام هذا البروتوكول.

Abstract

إصابات النخاع الشوكي (علوم) ينتج دائم العجز التي تشمل كلا من التنقل والعديد من الاختلالات المتعلقة بالاستقلال الذاتي. التدريب الحركي (LT) في حلقة مفرغة يستخدم على نطاق واسع كأداة لإعادة تأهيل في علوم السكان مع العديد من المزايا والتحسينات في الحياة اليومية. فنحن نستخدم هذا الأسلوب من التدريب الخاصة بالمهمة على أساس النشاط (أبت) في القوارض بعد الخيال على حد سواء توضيح الآليات وراء هذه التحسينات وتعزيز وتحسين بناء على البروتوكولات السريرية التأهيل القائمة. أن هدفنا الحالي تحديد الآليات الأساسية للتحسينات التي يسببها أبت في المسالك البولية، والأمعاء، والوظيفة الجنسية في علوم الجرذان بعد معتدل إلى مستوى كدمة شديدة. بعد تأمين كل الحيوانات الفردية في سترة قابل لتعديل حسب الطلب، يتم تأمينها لآلية دعم وزن جسم تنوعاً، خفضت إلى حلقة مفرغة ثلاث حارات معدلة، وساعدت في تدريب خطوة 58 دقيقة، مرة واحدة في يوم لمدة 10 أسابيع. يسمح هذا الإعداد لتدريب الحيوانات على حد سواء كوادروبيدال وفوريليمب فقط، جنبا إلى جنب مع اثنين من مجموعات مختلفة غير المدربين. كوادروبيدال-تدريب الحيوانات مع دعم وزن الجسم يتم بمساعدة فني هذا للمساعدة في التنقل مع التنسيب المناسب هند أطرافهم حسب الضرورة، بينما تربى الحيوانات المدربة فوريليمب فقط في نهاية والذيلية لضمان عدم الاتصال أطرافهم هند مع حلقة مفرغة ولا تحمل الوزن. يتم وضع في تسخير مجموعة علوم غير مدربة واحدة من الحيوانات وتقع بجوار حلقة مفرغة، بينما تظل مجموعة علوم التحكم الأخرى في قفصة المنزل في غرفة التدريب القريبة. هذا النموذج يسمح لتدريب الحيوانات علوم متعددة في وقت واحد، مما يجعلها أكثر كفاءة من حيث الوقت بالإضافة إلى ضمان أن نموذجنا الحيوان قبل الإكلينيكية يحاكي تمثيل السريرية إغلاق قدر الإمكان، لا سيما فيما يتعلق بالجسم دعم الوزن مع دليل المساعدة.

Introduction

على الصعيد العالمي، بين 250,000-500,000 إصابات النخاع الشوكي الجديد (علوم) تنشأ حالات أما بسبب ضمور أو الأمراض أو معظم عادة (تصل إلى 90 في المائة) الصدمة1. بعد صدمة الخيال العلمي، سلسلة من الأحداث الفسيولوجية تأخذ المكان الذي يؤدي إلى العجز العصبية التي تؤثر على العديد من وظائف الجسم. بسبب العجز المزمن التي تتبع الخيال، تطوير واختبار طرائق العلاج الفعال أمر حاسم. حتى وقت قريب، ركزت استراتيجيات التأهيل الأكثر شيوعاً على الانتعاش من الحراك2،3. بعد الخيال، رتبة المرضى/المثانة البولية والأمعاء، ووظائف الجنسي بين مضاعفات نوعية حياة أعلى تحتاج إلى أفضل إدارة1،،من45. ولذلك، تستهدف المثانة، الأمعاء، والوظيفة الجنسية أهمية قصوى من تأهيل وجهة نظر1،،من45.

الممارسة والتدريب الحركي (LT) هي عادة تستخدم العلاجات التأهيلية في علوم السكان المريض مع العديد من المزايا مثل وظيفة القلب والأوعية الدموية، ووظيفة المثانة/المسالك البولية، وتنقل6،7،8 ،،من910. لهذا السبب فنحن نستخدم طريقة مماثلة في نموذجنا علوم الفئران قبل الإكلينيكية. هو هدفنا لتحديد ما هي الآثار الملازم له في علوم ويستار، على وجه التحديد فيما يتعلق بكل العلوية (الكلي) والدالة والمسالك البولية السفلية (المثانة ومصرة الاحليل الخارجي) ووظيفة الأمعاء والوظيفة الجنسية. علاوة على ذلك، ثبت الملازم تكون كافية في تفعيل نظم العضلية تحت مستوى الإصابة التي قد تؤثر على مقدار اللدونة ضمن ال11،الجهاز العصبي المركزي (CNS)12.

نجاح الملازم في الدراسات ما قبل السريرية توثيقاً جيدا في الكبيرة13،14 و الصغيرة15،16،17،،من1819 علوم نماذج حيوانية. وتشير الأدلة إلى أن المدخلات الحسية الزبائ قدمها الملازم كافية لتحفيز مسارات المنعكس الشوكي تؤدي إلى اللدونة وإدخال تحسينات على الحسية والحركية تعمل9،20. لا تتميز جيدا الفوائد الملازم فيما يتعلق بالوظائف اللاإرادي. ولهذا السبب، علينا أن ننفذ نموذجنا التدريب مع تركيز على مقاييس النتائج اللاإرادي، استخدام أربع مجموعات متميزة تتضمن عنصري تحكم غير مدربين ومجموعة الأيض/ممارسة تأثير غير الوزن جنبا إلى جنب مع فريق الملازم الذي يحاكي التوقيت، مدة الدورة ودليل المساعدة ودعم الوزن المستخدمة في الدراسات السريرية19،،من2122،،من2324.

Protocol

جميع الأساليب الموصوفة أقرتها جامعة “لويزفيل رعاية الحيوان المؤسسية” واستخدام اللجنة (إياكوك). 1-ما قبل الإصابة المناولة واختبار (قبل أسبوع واحد من الخيال العلمي) التعامل مع كل الفئران لمدة 5-10 دقيقة مرة واحدة في يوم لمدة خمسة أيام.ملاحظة: يتم استخدام ويستار الذكور الكبار ~ 50 يوما من العمر في البداية وتزن 200-225 ز في هذا البروتوكول. لا تأقلم الفئران في هذا هي نقطة الوقت قبل الإصابة لتسخير المستخدمة للملازم كما يتيح الاستفادة الكاملة من هيندليمبس الفئران للهروب من السترة. إجراء أي اختبار الإصابة ما قبل أن يتم دراسة محددة (مثلاً، هل الكتاب تقييمات قفص الأيضية للدراسات التي تنطوي على آثار الخيال في وظيفة المثانة والأمعاء). 2-الحبل الشوكي كدمة25،26،،من2728 تخدير الحيوانات مع الكيتامين (80 ملغ/كغ) وخليط إكسيلازيني (10 مغ/كغ) إينترابيريتونيلي وفقا للمخطط الجرعة المقدمة (الجدول 1). إدارة الجرعات التكميلية حسب الحاجة. اختبار عمق مخدر مرة على الأقل كل 10 دقيقة بتقييم دواسة القرنية، بالبيبرال، وقرصة الذيل، وردود الفعل بينا. حلاقة الشعر من الجزء الخلفي الحيوان فيها شق والإصابة إلى حدوث. تطهير منطقة الجراحي مع فرك الجراحية 4% ديرماتشلور. إدارة المضادات الحيوية منذ فترة طويلة-بالنيابة عامة (مثلاً، 0.5 سم المؤيدة بعد ز بن تحت الجلد). ضع الحيوان أنيسثيتيزيد على لوحة تدفئة في إعداد منخفض للحفاظ على درجة حرارة الجسم طبيعية. تقدير موقع مستوى الآفة المستهدفة استناداً إلى بروتوبيرانسيس العمود الفقري ومع مشرط #10، وجعل شق ما يقدر 5 سم على دورسوم للحيوان، ومباشرة فوق فقرات خط الوسط. لكدمات منتصف الصدر، تعرض مستوى الحبل الشوكي عن طريق إزالة (مع رونجيورس) T8/T9 من تتراكب T7 الصفيحة الفقرية. استخدام جهاز كدمة مثل المسبار أفق الﻻنهائي29، القيام كدمة (لاستخدام معتدل لدرجة شديدة من الخيال العلمي، قوة 210 كدين مع أي وقت من الأوقات يسكن)18. خياطة معا طبقة العضلات واللفافة على الحبل الشوكي باستخدام شعيرات قطرها 4-0 وإغلاق الجلد مع مقاطع الجراحية 9 مم الجرح. إدارة المخدرات بعد العملية الجراحية، مثل كبريتات الجنتاميسين (5 مغ/كغ يوميا لمدة 5 أيام؛ والمضادات الحيوية لتفادي التهابات المثانة) وميلوكسيكام (1 مغ/كغ تحت الجلد، مسكن لأول 48 ساعة ثم كحاجة). ضع الحيوانات في قفص نظيف على وسادة تدفئة. فحص العلامات الحيوية الحيوانية كل 15 دقيقة حتى تكون مستيقظا تماما من التخدير.  خلال اليوم الأول بعد العملية، الحيوانات مدعوون لتناول الطعام مع علاج السكرية. ح 48 الأولى (ثلاث مرات يوميا في وقت كريدي اليدوي-انظر 2.10)، وتراقب الفئران للخمول، حناجرهم في الاستجابة للمعالجة، وانعدام الرغبة في تناول الطعام والشراب.  إذا تم العثور على التسكين غير كافية، يتم الاتصال بموظفي الطب البيطري. ولوحظت الحيوانات طوال المرحلة الأولى أسبوعين الانتعاش، أدلة على وجود عدوى أو مضاعفات أخرى. منعكس إرجاع تبطل مرة واحدة، هي تميل الحيوانات إلى مرتين في يوم (صباح ومساء). يتم فورا euthanized الحيوانات بالعدوى أو فقدان وزن كبير. فيما يتعلق باستهلاك الأغذية والمياه، قطع نقطة للقتل الرحيم عند الحيوان وصلت إلى شيء ما يزيد على 20 ٪ وفقدان الوزن. الوزن العادي بعد الجراحة والإهمال ضمور العضلات أسفل مستوى الإصابة هو 15-20%. يتم وزن جميع الحيوانات على الأقل مرة واحدة في الأسبوع. أداء المثانة إفراغ إجراءات استخدام المناورة Credé اليدوي 3 مرات في يوم (08:00 ص، 03:00 م, 10:00 م) حتى عاد وظيفة المثانة انعكاسية (3-6 أيام في المتوسط لكدمات)26،30. 3-المرحلة التدريب يبدأ الملازم لا يقل بعد أسبوعين-الخيال، كالتدخلات الشروع المبكر جداً قد يؤدي إلى تفاقم الضرر الثانوي الشلالات31. التأقلم الأسبوع الأول للتدريب حلقة مفرغة: النقل على الفئران إلى غرفة هادئة مخصص للتدريب. في اليوم 1، تقسم عشوائياً وبالتساوي علوم الحيوانات إلى مجموعات مراقبة المدربين وغير المدربين، لمراعاة التغيرات المحتملة في الضرر ذاته، فضلا عن درجة الشفاء التلقائي بعد كدمة. على سبيل المثال، تقسيم الفئران إلى 4 مجموعات منفصلة: كوادروبيدال المدربين (كيو تي)، فوريليمب فقط المدربين (قدم) وعنصر تحكم غير مدربين (NT) وقفص المنزل غير مدربين التحكم (HC). يمكن أيضا استخدام مجموعة شام حيث تلقي الصفيحة ولكن أي إصابة الحيوانات وخلاف ذلك التعامل مع نفس المجموعات الأخرى كمجموعة مراقبة يصب دون تدريب. ضع كل الحيوانات في تسخير كل منهما (الشكل 1)، وربط يسخر لآلية دعم وزن الجسم أعلاه المطحنة عبر التمساح القصاصات التي يتم تثبيتها على ينابيع دعم الوزن (الشكل 2 والشكل 3). ويتطلب هذا الحيوان أن تكون ثابتة في بقعة واحدة في حلقة مفرغة، ضمان أن يذهبون في الاتجاه إلى الأمام المعين والسرعة.ملاحظة: نظراً لضيق الوقت والأفراد، مختبر صاحبي تنظم التدريب اليومي في مجموعات من الحيوانات الإثني عشر، وثلاثة في كل مجموعة فرعية. بدء عملية التأقلم في أعقاب البروتوكول المنشورة سابقا17. يبدأ التأقلم للملازم (بداية الأسبوع 3 وظيفة-علوم) مع نظام تعرض مطحنة تدريجيا، زيادة من 10 دقيقة في اليوم 1 إلى الهدف الكامل من 58 دقيقة خلال الأسبوع الأول (الجدول 2). عادة، قبل يوم 4، تأقلم الحيوانات جيدا لنظام التدريب. إذا كان حيوان لا تظهر التقدم خلال اليوم الثالث من التأقلم، الوقت ستكون مخفضة، وإضافي الأيام المضافة في أكثر تدرجا منحدر متابعة (نادر الحدوث). إذا كان حيوان خلال اليوم الأول أو الثاني لا تتكيف مع الولادة لتسخير وحلقة مفرغة، وقف الدورة التدريبية وإزالته من تسخير ووضع الظهر الحيوان في قفصة وإعطائها يعامل اثنين للمساعدة في تعزيز الامتثال في المستقبل. وفي اليوم التالي وضع الحيوان في نظام دعم تسخير والوزن مرة أخرى لمدة 10 دقائق. وفي الأيام اللاحقة، زيادة المدة 20 دقيقة في البداية ثم الاستمرار في زيادة مدة التدريب يوميا لتحقيق التدريب الكامل بحلول يوم 10. اتبع نظام التدريب المفصلة الواردة في الجدول 2. سبب الإصابة بعد استخدام محدود هند أطرافهم، سيتطلب الفئران في المجموعة كيو تي تيسير اليدوي للموضع مخلب السليم أثناء التنقل في حلقة مفرغة. استخدام إصبع واحد في كل جهة (عادة الرقم الثالث) للمساعدة في دعم الخصر/الورك. عند الحيوان تتطلب مزيدا من المساعدة في التنقل، استخدم هذا الإصبع نفسه لتطبيق الضغط فوق الركبة لبدء التنقل. إذا لزم الأمر، استخدم إصبع منفصل (عادة رقم الخامس) للمساعدة في القدم في التنقل.ملاحظة: مقدار الدعم وزن الجسم المطلوب يختلف من الحيوان للحيوان ويتغير كما تقدم التدريب. نظام دعم الربيع يعطي المساعدة كافية للحفاظ على الحيوان تم وضعه لمشية سليم. يتم توفير المزيد من الدعم كما يحتاجها المدرب الواحدة أعلاه. لاحظ أن عنصر أساسي من الملازم التنسيب مخلب وظيفيا مناسباً للتنقل والتنسيق الذي يتعزز بالمدرب، وهو مستقل عن نظام الدعم إينتيرليمب. المجموعة ممارسة متر، ضبط نظام دعم وزن الجسم لرفع قليلاً أطرافه هند لضمان لا محفزات حسية للكفوف ولا يؤثر وزن هو التي تحدث من خلال الاتصال مع حلقة مفرغة.ملاحظة: مجموعة FT بمثابة ممارسة والتحكم الأيضي، شبيهة بعملية اليد الساعد في دراسات التدريب القائم على النشاط البشري. مجموعة NT تسخيرها وتعلق على نظام دعم وزن الجسم بطريقة مماثلة كيو تي ومكان مجموعة NT قرب المجموعة كيو تي على سطح ثابت (الشكل 2 والشكل 3).ملاحظة: مجموعة NT يتلقى لا نشاط وضوابط لأي آثار محتملة يجري تسخيرها لفترة زمنية ممتدة. يمكن أن تكون مجموعة قفص منزل عنصر تحكم إضافية. نقل هذه الحيوانات إلى مرفق التدريب كخطوة إضافية لهذه المجموعة. من يوم 7-10 بعد بدء الملازم، تدريب الحيوانات كل مرة واحدة يوميا، وكل يوم حتى اليوم لإنهاء الدراسة. وعقب كل يوم من التدريب، تعطي كل الحيوانات علاج السكرية لتعزيز الامتثال. يواصل الملازم اليومية على الحيوانات بعد نظام 1 ح المقدمة في الجدول 2 لمدة الدراسة (مثلاً، 8-12 أسبوعا لتقليد التقريبي 80 ساعة واحدة الدورات التي تتم في الدراسات السريرية)9. 4-القتل الرحيم وجمع الأنسجة إدارة جرعة قاتلة من التخدير للحيوانات التي تتمسك بالمبادئ التوجيهية وبرايتون بشأن القتل الرحيم. عندما بالكاد هو ضرب القلب، تبدأ على الفور بيرفوسينج الحيوان في غطاء دخان مخصصة أولاً مع الباردة المالحة هيبارينيزيد تليها الباردة، حل بارافورمالدهيد 4%. البدء باستخدام مقص الجراحية جعل شق عبر الحجاب الحاجز، فضح تجويف الصدر. الاستمرار في قطع طريق القفص الصدري روسترالي على كلا الجانبين، وإزالة في القفص الصدري. أدخل إبرة التروية في البطين الأيسر للقلب والمشبك إبرة مع هيموستاتس، ثم مقطع الاذين الأيمن. باستخدام إليه مضخة التروية، تسمح للمياه المالحة هيبارينيزيد الباردة تتدفق من خلال الأوعية الدموية للحيوان. تدفقات المالحة مرة واضحة من الاذين الأيمن، الانتقال إلى الحل الباردة 4% بارافورمالدهيد، حتى تشديد الجسم. إزالة الأنسجة الضرورية مثل الكلي والمثانة والقولون، الدماغ، العقد الحسية والحبل الشوكي، وتخزينها في بارافورمالدهيد 4% ليصل إلى 48 ساعة في 4 درجات مئوية. بعد 24-48 ساعة، نقل الأنسجة إلى السكروز 30% ومخزن في 4 درجات مئوية. نقل الأنسجة التي تم جمعها إلى 30% سكروز/فوسفات مخزنة الحل كريوبروتيكتانت حتى يتم الاستعداد لقطع الأنسجة. قطع الأنسجة، تضمين في مركب تجميد أنسجة وقطع في كريوستات في سمك المطلوبة تبعاً لنوع النسيج المستخدمة (مثلاً، 35 ميكرون للمخ والحبل الشوكي الأنسجة، 5-7 ميكرون لانسجة الجهاز).

Representative Results

وعقب هذا البروتوكول التدريب، قد تم توثيق إثبات فقط الحيوانات كيو تي متفوقة الدالة الحركي عند مقارنتها بأخرى تضم18. ومع ذلك، نظراً لطبيعة لدينا مختبر، تركيزنا الأساسي للتحقيق غير الحركي فوائد محددة المهام المستندة إلى نشاط التدريب (أبت)، بما في ذلك المثانة والأمعاء والوظيفة الجنسية. على سبيل المثال، نشرنا سابقا البيانات التي تظهر نتائج الملازم في إجراء تخفيض الناجمة عن ممارسة للتبول في مجموعات كيو تي وقدم من الخيال الفئران (الشكل 4)17. أيضا، ولم ينظر انخفاض الناجم عن الإصابة في تحويل عامل النمو-بيتا (TGF-β) التعبير في الكلي، يدل على استجابة مناعية محوره، في مجموعات كيو تي وقدم، الذي كان TGF-β مستويات مشابهة للحيوانات الشام (أي إصابة). وأجرى سيستوميتري مستيقظا في الدراسة ذاتها17، قبل جمع القتل الرحيم والأنسجة. السعة القصوى لتقلصات المثانة خلال دورات باطلة لم تكن تختلف اختلافاً كبيرا عبر الشام، كيو تي، وقدم المجموعات، بينما ظلت الجماعات NT تغيير كبير. معا، هذه البيانات تشير إلى نتيجة ممارسة إيجابية بشأن وظائف الصحة والمثانة الكلي، وبالتالي تحسين وظيفة الجهاز البولي بعد عشر الآليات الكامنة وراء التبول داخل السكان الخيال حاليا غير واضحة لكن متعدد سطوح المحتمل32. وقد افترض البعض، على سبيل المثال، أن تجمع السوائل في السفلية بينما علوم الأفراد هم في كرسي متحرك يمكن أن يؤدي إلى الحمل الزائد للسوائل وزيادة إزالة السوائل أثناء نوبات الوضعي (مثل الانتقال من الجلوس إلى الكذب)33. ولا تعقد مثل هذا تفسير لنموذج ما قبل السريرية، مما أدى بنا إلى التركيز في البداية على ارجينين فاسوبريسين (AVP)، هذا الهرمون الذي يتحكم في التوازن السوائل في الجسم ويمكن أن يكون التضمين مع ممارسة. AVP ضوابط التوازن السوائل عن طريق تنشيط مستقبلات V2 في الكليتين مما يسهل ارتشاف الماء من القنوات جمع الكلوي34. تشير الأدلة الأولية من تجربة رائدة (نقطة الوقت المزمنة مع شدة الآفة واحد-قوة تأثير كدين 210) لها تأثير مفيد لممارسة (الملازم وقدم) على مستويات مستقبلات V2 في الكلي الفئران (الشكل 5). رقم 1: يسخر مصنوعة خصيصا الحجم بالنسبة للذكور ويستار. وتوضع الحيوانات كيو تي و NT في نفس النوع من سترة (أ) يسمح باستخدام أطرافهم هند في حالة الحيوانات كيو تي. وهناك الأشرطة إضافية خاط على تسخير تستخدم للحيوانات FT (ب) لرفع أطرافه هند، ضمان أي دعم وزن الجسم. أجزاء المواد هوك وحلقة واسعة من تسخير تسمح بتعديلات سهلة للحيوانات مختلفة الحجم وأية تغييرات في حجم الحيوان الفردية على مر الزمن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- رقم 2: تدريب الإعداد محطة- إليه دعم وزن الجسم المحيطة بحلقة مفرغة للإقليم الشمالي (أقصى اليسار)، كيو تي (الأوسط)، أو مجموعات FT (يمين). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- الشكل 3: مركز التدريب مع الحيوانات- الأعلى (A) وآراء الجانب (ب) عرض وزن الجسم دعم إليه وموقع مرفق دعم مقاطع إلى يسخر. ملاحظة أن أطرافه هند من الحيوان متر (ب) يتم رفع وخارج الحزام حلقة مفرغة. اقحم (ج) يصور نظرة أوثق للقصاصة مربوط إلى تسخير. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- الشكل 4: آثار أبت على التبول الفئران بعد عشر ازداد الحجم الإجمالي لإخراج البول (A) بعد علوم (*؛ ف < 0.05) وعاد أقرب إلى خط الأساس بعد 9 أسابيع تدريب الملازم في مجموعات كيو تي وقدم ولكن ظلت زيادة في مجموعة NT بالنسبة إلى المجموعات المدربة (#؛ ف < 0.05). أظهرت جميع المجموعات إخراج البول زيادة مقارنة بخط الأساس في 9 أسابيع وزاد حجم الفراغ (ب). من المهم أن نلاحظ أن عدد الفراغات (ج) وكمية استهلاك المياه (د) ظلت على حالها في جميع الفئات. القيم وسائل ± الخطأ القياسي. يتم إعادة نشر هذا الرقم مع مقدم البلاغ إذنا17. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- الرقم 5: آثار أبت على الكلي الفئران. الغربية لطخة نتائج بالنسبة للفئران الكلي مستويات مستقبلات V2 في 5 مجموعات من الفئران 4 كل (20 المجموع)، وتبين مستويات التعبير لنطاقات البروتين المقدمة في الفريق يعني A ومجموعه قياس كثافة نتائج التحليل من العصابات (باستخدام إيماجيج؛ OD = الكثافة البصرية) في لوحة ب، مما يشير إلى كبيرة (*؛ ف < 0.05) النقصان في مستقبلات في وظيفة مزمنة وقت-نقطة (12 أسبوعا)-الخيال العلمي وأي انخفاض مقارنة بخط الأساس (ضوابط الجراحية الشام) للمجموعات تلقي 10 أسابيع لساعة واحدة يوميا لتراً أشرطة الخطأ تمثل الخطأ القياسي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- مخطط الجرعة الكيتامين/إكسيلازيني الجرعة الفعالة: باستخدام الأسهم الكيتامين 100 مغ/مل و 20 ملغ/مل xylazine الأسهم * * * الكيتامين 80 ملغ/كغ xylazine 10 مغ/كغ خليط 1.0 مل حقن = 0.62 مل الكيتامين الأسهم (100 مغ/مل) + 0.38 مل xylazine الأسهم (20 ملغ/مل) وزن الحيوان حقن الخليط وزن الحيوان حقن الخليط (ز) (mL) (ز) (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 0.32 460 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 الجدول 1: الرسم البياني جرعة التخدير استناداً إلى وزن الحيوان الفردية. وقت التدريب(دقيقة) السرعة (cm/s) المدة (دقيقة) 0-1 6 1 1-2 8.4 1 2-3 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 الجدول 2: نظام التدريب من إعدادات السرعة التي ينبغي أن تكون حلقة مفرغة في المقابلة إلى الوقت الذي قضى بكل سرعة.

Discussion

أساليب عملنا أبت في الفئران بعد تدخل علاجي رواية الخيال العلمي. بينما قد توجد طرق أخرى لممارسة الرياضة والتدريب على نماذج حيوانية الخطوة35،36،37، هذا الأسلوب يحاكي الملازم نفذت سريرياً في علوم البشر، حيث شهدنا نتائج واعدة23. مع الجمع بين الإعداد ونظام المعالجة، واستخدام الحيوانات السيطرة، النتائج التي تم الحصول عليها عن طريق الاستفادة من نموذجنا التدريب سوف تساعد على فهم فوائد أبت بعد تطبيقات المستقبل عشر هذا البروتوكول تشمل مراقبة وصف نتائج أبت في أطر زمنية مختلفة للتدريب، فضلا عن الأثر الذي أبت على الانتعاش من مستويات مختلفة ودرجات من الإصابة.

واحد الحد من هذا التصميم هو طول الفترة الزمنية لمثل هذه التجارب. نظراً لأن لدينا نظام التدريب لكل الحيوانات يتطلب ساعة واحدة يوميا، كل يوم لمدة 10 أسابيع، وقت كبير الموظفين وجدول زمني منظم ضرورة. ويشمل جوانب هامة التي تتطلب اهتماما خاصا قدم الفريق، الذي قد يسخر فريدة من نوعها مع هوك وحلقة الأشرطة المادية لتأمين أطرافه هند أعلاه حلقة مفرغة للقضاء على الوزن دعم. من المهم التأكد من أن الحيوان لا تتلقى دعم الوزن، لماذا لا يتم وضع منصة تحت الكفوف هند في الفئران. وباﻹضافة إلى ذلك، كما بينت الدراسات السابقة أن المدخلات الحسية سائق الرئيسي للنظام الحركي اللدونة في الحبل الشوكي38،،من3940، هناك حاجة دائمة للتعامل مع هذه المجموعة كيو تي لمساعدة مع تصعيد كبير نفس العلاج البدني في الإعداد السريرية.

وقد عكس تعديل هام للنظام متوفرة تجارياً المطحنة المستخدمة للحيوانات الأقطاب. بعد تعريض المحرك، تحولت الأسلاك الإيجابية والسلبية التي عكس اتجاه تحريك حلقة مفرغة. وهذا يسمح لمزيد من الفضاء ووصول أسهل للوصول إلى، والمساعدة في تدريب الحيوانات (يأتي النظام مع شبكة صدمة في نهاية واحدة التي تم تصميمها لمنع الحيوانات غير تسخيرها، سبينالي سليمة من التنقل خارج حزام المطحنة).

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

الكتاب تعترف بيليغوز باتريسيا وارد وهيريتي نيسان/أبريل وسوزان هاركيما لمدخلات وتوجيهات، ياربيري كريستين للمساعدة الجراحية واندريا ويلهيتي ومورهاوس جوني للمساعدة التقنية وتشن يانجشينج دارلين بورك للمساعدة مع الإحصاءات وتقييمات السلوكية. وقدمت الدعم التمويلي لهذا العمل بوزارة الدفاع (W81XWH-11-1-0668 و W81XWH–15-1-0656) والحبل الشوكي كنتاكي ورأسه إصابة البحوث الثقة (كشيرت 14-5).

Materials

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

参考文献

  1. Ahuja, C. S., et al. Traumatic spinal cord injury. Nature Reviews Disease Primers. 3, 17018 (2017).
  2. 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).
  3. Anderson, K. D. Targeting recovery: priorities of the spinal cord-injured population. Journal of Neurotrauma. 21 (10), 1371-1383 (2004).
  4. 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).
  5. Behrman, A. L., et al. Locomotor training progression and outcomes after incomplete spinal cord injury. Physical Therapy. 85 (12), 1356-1371 (2005).
  6. Dietz, V., Harkema, S. J. Locomotor activity in spinal cord-injured persons. Journal of Applied Physiology. 96 (5), 1954-1960 (2004).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Barbeau, H., Rossignol, S. Recovery of locomotion after chronic spinalization in the adult cat. Brain Research. 412 (1), 84-95 (1987).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Edgerton, V. R., et al. Retraining the injured spinal cord. The Journal of physiology. 533 (1), 15-22 (2001).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Ward, P. J., Hubscher, C. H. Persistent polyuria in a rat spinal contusion model. Journal of Neurotrauma. 29 (15), 2490-2498 (2012).
  28. Scheff, S. W., Rabchevsky, A. G., Fugaccia, I., Main, J. A., Lumpp, J. E. Experimental modeling of spinal cord injury: characterization of a force-defined injury device. Journal of Neurotrauma. 20 (2), 179-193 (2003).
  29. 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).
  30. 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).
  31. Oelke, M., et al. A practical approach to the management of nocturia. International Journal of Clinical Practice. 71 (11), e13027 (2017).
  32. Claydon, V., Steeves, J., Krassioukov, A. Orthostatic hypotension following spinal cord injury: understanding clinical pathophysiology. Spinal Cord. 44 (6), 341 (2006).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. Pearson, K. G. . Progress in brain research. 143, 123-129 (2004).
  38. Gerasimenko, Y., et al. Feed-forwardness of spinal networks in posture and locomotion. The Neuroscientist. 23 (5), 441-453 (2017).
  39. Courtine, G., et al. Transformation of nonfunctional spinal circuits into functional states after the loss of brain input. Nature Neuroscience. 12 (10), 1333 (2009).

タグ

Spinal Cord InjuryLocomotor TrainingTreadmillActivity-based TrainingRehabilitationWistar RatsContusionAutonomic DysfunctionUrinaryBowelSexual Function

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
記事を引用
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).
引用ダウンロード
転載と許可

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image