Este protocolo demonstra nosso modelo de formação baseado na atividade locomotora esteira para ratos com lesão medular (SCI). Está incluído tanto quadrúpedes e somente membro anterior de grupos, além de dois tipos distintos de grupos de controle não-treinados. Os investigadores são capazes de avaliar os efeitos do treinamento em ratos SCI usando este protocolo.
Lesão da medula espinhal (SCI) resulta em duração défices que incluem tanto a mobilidade e uma infinidade de disfunções autonômicas-relacionados. Treinamento locomotor (LT) em uma esteira é amplamente utilizado como uma ferramenta de reabilitação na população SCI com muitos benefícios e melhorias para a vida diária. Nós utilizamos esse método de atividade treinamento baseado em tarefas específicas (ABT) em roedores após SCI para ambos elucidar os mecanismos por trás de tais melhorias e para melhorar e aperfeiçoar protocolos existentes de reabilitação clínica. Nosso objetivo atual é determinar os mecanismos subjacentes induzida pela ABT melhorias em urinária, intestinal e a função sexual em SCI ratos após uma moderada a grave nível de contusão. Depois de assegurar a cada animal em um colete ajustável sob medido, são fixadas a um mecanismo de suporte de peso do corpo versátil, baixou para uma esteira de três pistas modificada e assistida na etapa-treinamento para 58 minutos, uma vez por dia durante 10 semanas. Esta configuração permite o treinamento de animais tanto quadrúpedes e somente membro anterior, ao lado de dois diferentes grupos de não-treinados. Animais quadrúpedes treinados com sustentação de peso do corpo são auxiliados por um técnico presente para auxiliar no reforço com colocação adequada membro posterior, se necessário, enquanto o membro anterior somente animais treinados são criados na extremidade caudal para não garantir nenhum membro posterior contato com o esteira e não do peso-rolamento. Um grupo de não-treinadas SCI de animais é colocado em um arnês e descansa ao lado da escada rolante, enquanto o outro grupo SCI de controle permanece em sua gaiola em casa na sala de treino nas proximidades. Esse paradigma permite o treinamento de vários animais SCI, ao mesmo tempo, tornando-se mais tempo-eficiente, além de garantir que o nosso modelo de animais pré-clínicos imita a representação clínica como perto possível, especialmente com relação ao corpo suporte de peso com a ajuda do manual.
Globalmente, entre 250.000-500.000 novos raquimedular (SCI) casos surgem ou devido à degeneração, doenças ou mais comumente (até 90%) trauma1. Depois da traumática SCI, uma série de eventos fisiológicos ocorrem que resultam em déficits neurológicos que afetam uma infinidade de funções corporais. Devido os déficits crônicos que seguem SCI, o desenvolvimento e teste de modalidades de tratamento eficaz é crucial. Até recentemente, estratégias de reabilitação mais comumente centraram-se na recuperação de mobilidade2,3. Na sequência de SCI, pacientes classificam em bexiga/urinária, intestinal e sexuais funções entre as complicações mais altas de qualidade de vida que precisam de melhor gestão1,4,5. Portanto, direcionamento da bexiga, intestino e a função sexual é de extrema importância de um ponto de vista de reabilitação1,4,5.
Exercício e treinamento locomotor (LT) são comumente utilizadas terapias de reabilitação na população paciente SCI com muitos benefícios tais como a função cardiovascular, função urinária/bexiga e mobilidade6,7,8 ,9,10. É por esta razão, que nós utilizamos uma modalidade similar em nosso modelo SCI rato pré-clínicos. É nosso objetivo para determinar os efeitos que tem sobre SCI ratos Wistar, especificamente sobre tanto superior (rim) e função do trato urinário inferior (bexiga, esfíncter uretral externo), função intestinal e função sexual. Além disso, LT mostrou ser suficiente para ativar sistemas neuromusculares abaixo do nível da lesão, que pode influenciar a quantidade de plasticidade dentro do sistema nervoso central (SNC)11,12.
O sucesso do LT em estudos pré-clínicos é bem documentado em grande13,14 e pequena15,16,17,18,19 modelos animais de SCI. A evidência sugere que entrada sensorial aferente fornecida pelo LT é suficiente para estimular vias de reflexas espinais que resultam em plasticidade e melhorias ao sensório-motor funcionam9,20. Benefícios da LT sobre funções autônomas não foram bem caracterizados. Por esse motivo, implementamos nosso paradigma de treinamento com foco em desfechos autonômica, usando quatro grupos distintos que incluem dois controles não-treinados e um grupo de não-peso-rolamento metabólica/exercício ao lado de um grupo é que imita a temporização, duração da sessão, manual assistência e suporte de peso que são usados em estudos clínicos19,21,22,23,24.
Nossos métodos de ABT em ratos após SCI é uma romance intervenção terapêutica. Enquanto outros métodos de exercício e treinamento em modelos animais de passo podem existir35,36,37, este método imita é realizado clinicamente na população humana SCI, onde temos visto promissores resultados23. Com a combinação de nossa instalação e regime de utilização de animais de controle, os resultados obtidos utilizando o nosso paradigma de formação vão ajudar a entender os benefícios da ABT após aplicações de Sci. futuro do presente protocolo incluem observando os resultados descritos de ABT em prazos diferentes de treinamento, bem como o efeito que a ABT tem na recuperação de diferentes níveis e extensões de lesão.
Uma limitação deste projeto é o comprimento de tempo para tais experiências. Dado que o nosso regime de treinamento para cada animal requer 1 hora por dia, todos os dias durante 10 semanas, tempo pessoal substancial e uma agenda organizada é uma necessidade. Um aspecto importante que requer atenção especial envolve o grupo FT, que tem o suporte de arreios exclusivos com gancho-e-laço materiais alças para fixar as patas acima da esteira para a eliminação de peso. É importante assegurar que o animal não recebe suporte de peso, é por isso que a plataforma não está posicionada sob as patas traseiras do rato. Além disso, como estudos anteriores indicaram que a informação sensorial é um condutor principal de plasticidade do sistema locomotor no medula espinhal38,39,40, há uma necessidade constante de lidar com o grupo QT para auxiliar com revisão da mesma forma que fisioterapeutas na prática clínica.
Uma modificação importante feita para o sistema de esteira comercialmente disponíveis, utilizado para os animais foi inverter a polaridade. Depois de expor o motor, os fios positivos e negativos foram trocados que reverte a direção que se move a esteira. Isto permite mais espaço e acesso mais fácil para chegar e ajudar a treinar os animais (o sistema vem com uma grade de choque em uma extremidade que é projetada para impedir que os animais não-aproveitado, spinally intactos pisar fora da correia de esteira).
The authors have nothing to disclose.
Os autores reconhecem DRS Patricia Ward, de abril de Herrity e Susan Harkema para sua entrada e orientação, Christine Yarberry para assistência cirúrgica, Yangsheng Chen, Andrea Willhite e Johnny Morehouse para assistência técnica e Darlene Burke para assistência com estatísticas e avaliações comportamentais. Financiamento apoio para este trabalho foi fornecido pelo departamento de defesa (W81XWH-11-1-0668 e W81XWH-15-1-0656) e medula espinhal de Kentucky e cabeça lesão Research Trust (KSCHIRT, 14-5).
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 |