Este protocolo muestra nuestro modelo de entrenamiento en cinta deslizante locomotor basado en actividades para las ratas con lesión de la médula espinal (SCI). Incluido, es cuadrúpedos y miembro anterior sólo grupos, además de dos tipos distintos de grupos de control no entrenado. Los investigadores son capaces de evaluar los efectos de entrenamiento en ratas SCI usando este protocolo.
Lesión de la médula espinal (SCI) resultado duradero déficit que incluyen movilidad y una multitud de disfunciones autonómicas relacionadas. Entrenamiento locomotor (LT) en una cinta rodante es ampliamente utilizado como una herramienta de rehabilitación en la población de SCI con muchos beneficios y mejoras en la vida cotidiana. Utilizamos este método de formación específica de la tarea basada en actividad (ABT) en roedores después de SCI a ambos dilucidar los mecanismos detrás de estas mejoras y a potenciar y mejorar los protocolos de rehabilitación clínica. Nuestro objetivo actual es determinar los mecanismos que subyacen mejoras inducidas por la ABT en urinaria, intestinal y la función sexual en SCI ratas después de un moderado a severo grado de contusión. Después de asegurar cada animal individual en un chaleco ajustable a la medida, aseguraron a un mecanismo de apoyo peso de cuerpo versátil, bajó a una caminadora modificada de tres carriles y asistida en paso-formación de 58 minutos, una vez al día durante 10 semanas. Esta configuración permite el adiestramiento de animales cuadrúpedos y solo forelimb, junto a dos grupos diferentes no entrenados. Animales cuadrúpedos entrenados con soporte de peso corporal son ayudados por un técnico presente para ayudar a caminar con la colocación de extremidades adecuadas según sea necesario, mientras solo forelimb animales entrenados se elevan en el extremo caudal para no asegurar extremidades en contacto con el cinta de correr y no portantes. Un grupo no entrenado de SCI de animales se coloca en un arnés y descansa al lado de la cinta, mientras que el otro grupo SCI de control permanece en su jaula casera en la sala de entrenamiento cerca. Este paradigma permite la formación de múltiples animales SCI, por lo que es más eficiente además de garantizar que nuestro modelo animal preclínico imita la representación clínica como cerrar como sea posible, especialmente en relación con el cuerpo soporte de peso con ayuda manual.
A nivel mundial, entre 250.000-500.000 nueva lesión de la médula espinal (SCI) casos ocurren debido a la degeneración, enfermedades o más comúnmente (hasta 90%) de trauma1. Después de la traumática SCI, una serie de eventos fisiológicos tienen lugar que resultan en déficits neurológicos que afectan a una multitud de funciones corporales. Debido a los déficits crónicos que siguen SCI, el desarrollo y prueba de modalidades de tratamiento eficaces es fundamental. Hasta hace poco, las estrategias de rehabilitación más comúnmente han centrado en la recuperación de movilidad2,3. Después de SCI, pacientes fila vejiga/urinaria, intestinal y las funciones sexuales entre las complicaciones más alto de calidad de vida necesita mejor administración1,4,5. Por lo tanto, a la vejiga, del intestino y la función sexual es de suma importancia desde un punto de vista de rehabilitación1,4,5.
Ejercicio y entrenamiento locomotor (LT) son comúnmente utilizado terapia de rehabilitación en la población de pacientes de SCI con muchos beneficios como la función cardiovascular, la función urinaria/vejiga y movilidad6,7,8 ,9,10. Es por esta razón que utilizamos una modalidad similar en nuestro modelo SCI rata preclínica. Es nuestro objetivo determinar qué efectos LT tiene en ratas Wistar de SCI, específicamente con respecto a tanto superior (riñón) y función de tracto urinario inferior (vejiga, esfínter uretral externo), la función del intestino y la función sexual. Además, LT ha demostrado ser suficiente en la activación de sistemas neuromusculares por debajo del nivel de la lesión que puede influir en la cantidad de plasticidad en el sistema nervioso central (SNC)11,12.
El éxito de LT en los estudios preclínicos está bien documentado en grandes13,14 y pequeño15,16,17,18,19 modelos animales de SCI. La evidencia sugiere que aferente sensorial proporcionada por LT es suficiente para estimular vías de reflejas espinales que resultan en plasticidad y mejoras al motor sensorial9,20. Beneficios LT en cuanto a funciones autonómicas no han sido bien caracterizados. Por este motivo, implementamos nuestro paradigma de formación con un enfoque en las medidas de resultado autonómico, con cuatro grupos distintos que incluyen dos controles no entrenados y un grupo de no peso metabólico ejercicio junto a un grupo LT que imita la sincronización, duración de la sesión, ayuda manual y soporte de peso que se utilizan en estudios clínicos19,21,22,23,24.
Nuestros métodos de ABT en ratas después de SCI es una intervención terapéutica nueva. Mientras que otros métodos de ejercicio y entrenamiento en modelos animales de paso pueden existir35,36,37, este método mímico clínico llevado a cabo en la población humana de SCI, donde hemos visto resultados prometedores23LT. Con la combinación de nuestra instalación, régimen y uso de animales de control, los resultados obtenidos utilizando nuestro paradigma de formación ayudarán a comprender los beneficios de ABT después el futuro SCI. las aplicaciones de este protocolo incluyen observación de los resultados descritos de ABT en plazos diferentes de entrenamiento, así como el efecto ABT en la recuperación de diferentes niveles y grados de lesiones.
Una limitación de este diseño es la longitud de tiempo para tales experimentos. Dado que nuestro régimen de entrenamiento para cada animal requiere de 1 hora por día, todos los días durante 10 semanas, tiempo personal substancial y una programación organizada es una necesidad. Un aspecto importante que requiere especial atención consiste en el grupo de pies, que tiene soporte de únicos arneses con correas material de gancho y lazo para asegurar las extremidades posteriores por encima de la cinta para la eliminación de peso. Es importante asegurarse de que el animal no recibe apoyo de peso, razón por la cual no se coloca una plataforma debajo de las patas traseras de la rata. Además, como estudios anteriores han indicado que la entrada sensorial es un controlador principal de la plasticidad del sistema locomotor en la médula espinal38,39,40, hay una constante necesidad de manejar el grupo QT para ayudar a con paso a paso lo mismo como fisioterapeutas en el ajuste clínico.
Una importante modificación realizada en el sistema de cinta disponibles en el mercado de los animales fue invertir la polaridad. Después de exponer el motor, se cambiaron los cables positivos y negativos que invierte la dirección que se mueve la cinta. Esto permite más espacio y acceso más fácil para alcanzar y ayudar a entrenar a los animales (el sistema viene con una rejilla de descarga en un extremo que es diseñado para evitar que animales no aprovechado, spinally intactos paso a paso de la cinta caminadora).
The authors have nothing to disclose.
Los autores reconocen los Drs. Patricia Ward, abril Herrity y Susan Harkema para su entrada y orientación, Christine Yarberry asistencia quirúrgica, Yangsheng Chen, Andrea Willhite y Johnny Morehouse para asistencia técnica y Darlene Burke para asistencia con estadísticas y evaluaciones conductuales. Fondos para este trabajo fue proporcionado por el Departamento de defensa (W81XWH-11-1-0668 y W81XWH-15-1-0656) y la médula espinal de Kentucky y cabeza lesiones 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 |