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

Etkinlik tabanlı eğitim omurilik ile bir koşu bandı üzerinde Wistar fareler yaralı

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

Bu iletişim kuralı modelimiz lokomotor koşu bandı etkinlik tabanlı eğitim için rats Medulla Spinalis Yaralanmalarında (SCI) ile gösterir. Hem dört ayaklı ve salt forelimb gruplarına ek olarak iki farklı tür denetim sigara eğitimli grup içerir. Müfettişler eğitim etkileri bu iletişim kuralını kullanan SCI fareler üzerinde değerlendirmek edebiliyoruz.

Abstract

Medulla Spinalis Yaralanmalarında (SCI) mobilite ve otonomik ilgili işlev bozuklukları çok sayıda dahil açıkları kalıcı sonuçlar. Lokomotor eğitim (LT) bir koşu bandı üzerinde yaygın SCI popülasyondaki özneleri, çok sayıda avantaj ve ilerleme-e doğru günlük yaşam rehabilitasyon aracı olarak kullanılır. SCI için her ikisi de aydınlatmak sonra böyle gelişmeler arkasında ve geliştirmek ve mevcut klinik rehabilitasyon iletişim kurallarına iyileştirmek mekanizmaları biz etkinlik tabanlı görev özel eğitim (ABT) kemirgenler bu yöntem kullanmaktadır. Şu anki amacımız üriner ABT kaynaklı iyileştirmeler altında yatan mekanizmalar belirlemek için bağırsak ve bilim, cinsel fonksiyon sıçanlar kontüzyonu ciddi düzeyde orta sonra. Özel yapım ayarlanabilir çelik yelek bireysel her hayvan güvenli hale getirme sonra onlar için değiştirilmiş bir üç şeritli koşu bandı indirdi ve 58 dakika, 10 hafta boyunca günde bir adım-eğitimde destekli bir çok yönlü vücut ağırlığı destek mekanizması, güvenli. Bu kurulum için hem dört ayaklı ve salt forelimb hayvanlar, iki farklı olmayan eğitim grupları yanında eğitim verir. Dört ayaklı eğitilmiş hayvanlarla vücut ağırlığı destek gerektiğinde, uygun arka bacak yerleşimiyle salt forelimb eğitimli hayvanlar ile hind uzuv teması sağlamak için kaudal sonunda geçirilen süre adım yardımcı olmak için bir teknisyen tarafından mevcut destekli koşu bandı ve hiçbir ağırlık taşıyan. Bir sigara eğitimli SCI grup hayvanların bir koşum yerleştirilir ve diğer kontrol SCI grubu ev onun kafes eğitim odası içinde kalırken koşu bandı yanında duruyor. Bu paradigma birden çok SCI hayvan eğitimi için bir kerede sağlar böylece daha zaman-verimli yanı sıra bizim önceden klinik hayvan modeli olarak klinik temsil taklit eden sağlanması yapma kapatmak mümkün, özellikle vücut ile ilgili olarak Ağırlık çekmek elle yapılan yardım ile.

Introduction

Genel olarak, 250.000-500.000 yeni omurilik yaralanması (SCI) arasında durumlarda dejenerasyon, hastalıklar veya çoğu nedeniyle yaygın olarak (%90) ortaya çıkan travma1. Travmatik SCI sonra vücut fonksiyonları çok sayıda etkileyen nörolojik açıkları içinde neden fizyolojik olaylar gerçekleşecek bir dizi. SCI izleyin kronik açıkları nedeniyle, geliştirme ve sınama etkili tedavi yöntemleri önemlidir. Yakın zamana kadar rehabilitasyon stratejileri en sık hareketlilik2,3kurtarma üzerinde odaklanmıştır. SCI hastaların mesane/idrar, bağırsak ve cinsel fonksiyonları daha iyi yönetimi1,4,5ihtiyacı en yüksek yaşam kalitesi komplikasyonlar arasında rütbe. Bu nedenle, mesane, bağırsak ve cinsel fonksiyon hedefliyor rehabilitasyon açısından1,4,5son derece önemlidir.

Egzersiz ve Lokomotor eğitim (LT) yaygın olarak kullanılan rehabilitasyon tedavileri SCI hasta nüfus ile kardiyovasküler fonksiyonu, mesane/üriner fonksiyon ve hareketlilik6,7,8 gibi birçok faydası vardır ,9,10. Bu nedenle biz bizim önceden klinik sıçan SCI modelinde benzer bir yöntemi kullanmak içindir. Özellikle hem üst (böbrek) ve alt (mesane, dış üretral sfinkter) idrar yolları işlevi, bağırsak fonksiyon ve cinsel fonksiyon ile ilgili olarak SCI Wistar fareler üzerinde LT vardır ne gibi etkileri belirlemek için bizim hedefimizdir. Ayrıca, LT nöromüsküler Sistemleri Merkezi sinir sistemi (MSS)11,12içinde plastisite miktarını etkileyen yaralanma seviyesinin altında aktive yeterli olduğu gösterilmiştir.

LT başarı önceden klinik çalışmalarda iyi büyük13,14 ve küçük15,16,17,18,19 SCI hayvan modelleri içinde belgelenmiştir. Kanıtlar LT tarafından sağlanan afferent duyusal giriş plastisite içinde neden spinal refleks yollar uyarmak yeterli ve ilerleme-e doğru duyu-motor9,20işlevi gösteriyor. LT faydaları Otonom fonksiyonları ile ilgili de nitelendirmiştir değil. Bu nedenle, biz otonom sonucu önlemlerin üzerinde iki eğitimli olmayan denetimleri içeren dört farklı gruplar ve metabolik/egzersiz sigara ağırlık taşıyan grup zamanlaması taklit eden bir LT grubu ile birlikte kullanarak bizim eğitim paradigma bir odak ile uygulanması, oturum süresi, el ile yardım ve klinik çalışmalar19,21,22,23,24‘ te kullanılan ağırlık destek.

Protocol

Tüm yöntem tanımlamak Üniversitesi Louisville kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmış olması. 1. kullanım ve (bir hafta önce SCI) test öncesi yaralanma Beş gün boyunca günde bir 5-10 dk süreyle her fare başa.Not: Bu yaş ~ 50 gün başlangıçta ve 200-225 g tartmak yetişkin erkek Wistar rats bu protokol için kullanılır. Fareler bu öncesi yaralanma zaman noktası vardır, hindlimbs tam kullanımı ceket kaçmak fareyi verdiğinden LT için kullanılan koşum için acclimated değil. Çalışma özgü herhangi bir öncesi yaralanma test yapmak (Örneğin, yazarlar yapmak mesane ve bağırsak fonksiyon SCI etkileri ilgili araştırmaları için metabolik kafes değerlendirme). 2. Spinal kord kontüzyonu25,26,27,28 Hayvanlar ketamin (80 mg/kg) ve intraperitoneally göre sağlanan dozaj grafik (Tablo 1) xylazine (10 mg/kg) karışımı ile anestezi. Ek olarak gerekli dozaj yönetmek. Anestezi derinliği en az her 10 min tarafından değerlendirilmesi kornea, palpebral, pedal, Kuyruk tutam ve pinna refleksleri test. Hayvan arkasından saç kesme ve yaralanma meydana nerede tıraş. Dermachlor % 4 cerrahi maki ile cerrahi alan temiz. Uzun etkili genel antibiyotik yönetmek (Örneğin, 0,5 cc Pro Pen G subkutan). Normal vücut ısısını korumak için düşük bir ayara adlı bir ısıtma yastığı imzalat hayvan yerleştirin. Vertebra protuberances üzerine ve #10 neşter ile bağlı hedef lezyon düzeyini konumunu tahmin etmek, hayvan, hemen üstüne orta hat vertebra patolojisi üzerinde bir tahmini 5 cm kesi yapmak. -Torasik çürükler için overlaying T7 vertebra lamina, Medulla Spinalis yolu ile kaldırma (rongeurs ile) T8/T9 düzeyini ortaya çıkarmak. Gibi bir sonsuz ufuk Impactor29, bir ezik aygıtı kullanarak gerçekleştirmek kontüzyonu yok Işınma Zamanı ile 210 kdyn bir kuvvet (SCI, ciddi ölçüde orta kullanmak için)18. Birlikte kas katmanı ve fasya omurilik 4-0 çap monofilament kullanarak dikiş ve Cilt 9 mm cerrahi yara klipleri ile kapatın. Gentamisin sülfat (5 mg/kg 5 gün boyunca günde; mesane enfeksiyonları önlemek için antibiyotik) ve Meloksikam gibi ameliyat sonrası ilaçlar yönetmek (1 mg/kg subkutan, analjezik olarak ve daha sonra ilk 48 saat için gerekli). Isıtma yastığını temiz bir kafeste hayvanlar koyun. Hayvan hayati anesteziden tam olarak uyanık olana 15 dakikada kontrol edin.  İlk ameliyat sonrası gün boyunca hayvanlar şekerli bir tedavi ile yemek için teşvik edilir. İlk 48 saat için (manuel crede – anda her gün üç kez bkz: 2.10), fareler hareketsizlik, işleme ve yiyecek, İçecek arzu eksikliği karşısında konser için izlenir.  Analjezi yetersiz bulunursa, hayvan hastalıklarıyla ilgili personel iletişim kurulur. İlk iki hafta kurtarma aşaması boyunca hayvanlar için enfeksiyon veya başka komplikasyonlara yol açabilir kanıt gözlenir. Bir kez döner geçersiz kılma refleks, hayvanlar günde iki kez için (sabahın ilk saatlerinde ve öğleden sonra geç saatlerde) eğilimi. Enfeksiyonlar ya da önemli kilo kaybı ile hayvan are euthanized hemen. Yiyecek ve su alımı ile ilgili ötenazi için nokta kesik mı hayvan bir şey üzerinde % 20 ulaşmıştır kilo kaybı. Normal kilo kaybı cerrahi ve terketmek atrofi kas yaralanması seviyesinin altında sonra % 15-20 olduğunu. Bütün hayvanlar haftada en az bir tartılır vardır. Manuel Credé manevra 3 kere a gün (8 am, 3 pm, 10 pm) kullanan yordamlarda boşalma mesane gerçekleştirmek kadar yansımalı mesane fonksiyon (3-6 gün çürükler Ortalama)26,30döndü. 3. eğitim faz LT Hayır’den önceki iki hafta post-SCI, başlatan müdahaleler çok erken ikincil yaralanma cascades31şiddetlendirmek gibi başlayın. 1. hafta calıştıkları koşu bandı eğitim: eğitim için adanmış sakin bir yer için fareler taşıma. Gün 1’de, rastgele ve eşit SCI hayvanlar eğitimli ve eğitimli olmayan kontrol grubu, hem yaralanma kendisi hem de kendiliğinden iyileşme derecesini potansiyel değişkenlik kontüzyonu sonra hesaba bölün. Örneğin, fareler 4 ayrı gruba ayırın: dört ayaklı eğitimli (QT), salt forelimb eğitimli (FT), eğitim kontrol (NT) ve ev kafes eğitimli olmayan kontrol (HC). Nerede hayvanlar bir laminektomi ama hiçbir yaralanma almak ve aksi takdirde diğer gruplar ile aynı işlenir bir sahte grup eğitim olmadan bir zarar görmemiş kontrol grubu olarak da kullanılabilir. Her hayvan ilgili emniyet kemeri (Şekil 1) yerleştirin ve koşum vücut ağırlığı destek mekanizması ağırlık çekmek yayları (Şekil 2 ve şekil 3) bağlanır koşu bandı ile timsah klipleri yukarıda tutturmak. Bu bir yerde belirlenmiş ileri yön ve hız giderler sağlanması treadmill düzeltilmesi için hayvan gerektirir.Not: personel ve zaman kısıtlamaları nedeniyle, yazarın laboratuar günlük eğitim on iki hayvan, her alt grupta üç grupta yürütmektedir. Daha önce yayımlanmış Protokolü17aşağıdaki calıştıkları işlemi başlatın. Lt (3. hafta post-SCI başlangıcı) calıştıkları gün 1 10 dk dan ilk haftadan (Tablo 2) 58 dk tam hedefe artan bir yavaş yavaş koşu bandı pozlama rejimi ile başlayın. Tipik olarak, gün 4 tarafından eğitim rejimi de hayvanlar alışmana. Bir hayvan tarafından calıştıkları üçüncü günün ilerleme görünmüyor zaman azaltılmış ve ilave olurdu bir daha yavaş yavaş rampa-up (nadir olay) eklenen gün. Bir hayvan ilk gün ya da iki sırasında emniyet kemeri ve koşu bandı doğumdan adapte değil Eğer eğitim oturumunu durdurmak, emniyet kemeri kaldırmak, onun kafes içinde yeri hayvan arka ve gelecekteki uyumluluğu takviye yardım iki muamele etmek vermek. Ertesi gün, koşum takımı ve ağırlık destek sistemi 10 min için tekrar hayvan yer. Sonraki günlerde, süresi 20 min tarafından başlangıçta artırmak sonra tam eğitim gün 10 tarafından elde etmek için her gün eğitim süresini artırmak devam edin. Tablo 2′ de sağlanan detaylı eğitim rejimi izleyin. Sınırlı hind uzuv kullanım sonrası yaralanma nedeniyle, fareler QT grubunda manuel kolaylaştırma uygun pençe yerleşim için koşu bandı üzerinde adım gerektirir. Bir parmak kalça/bel destek yardım etmek için her taraftan (genellikle üçüncü basamak) kullanın. Hayvan daha fazla adım yardım gerektiğinde, bu aynı parmak basınç adım başlatmak için diz yukarıda uygulamak için kullanın. Gerekirse, ayrı parmak (yaygın olarak beşinci basamak) adım ayak yardımcı olmak için kullanın.Not: Vücut ağırlığı destek gerekli miktarda hayvan hayvan değişir ve eğitim ilerledikçe değiştirir. Bahar destek sistemi için uygun bir yürüyüş konumlandırılmış hayvan tutmak için yeterli yardım verir. Daha fazla destek eğitmen tarafından gerektiği şekilde sağlanır. LT temel unsurlarından işlevsel olarak uygun pençe yerleşim bozkır için olduğunu unutmayın ve interlimb koordinasyon eğitmen tarafından teşvik ve destek sistemi bağımsızdır. FT egzersiz grubu için biraz arka bacaklarda pençeleri yok duyusal uyaranlara ve hiçbir ağırlık taşıyan koşu bandı ile temas yoluyla oluşmasını sağlamak için yükseltmesine vücut ağırlığı destek sistemi ayarlayın.Not: FT grup bir egzersiz ve metabolik kontrol, insan etkinlik tabanlı eğitim çalışmaları el-crank alıştırmada benzer olarak hizmet vermektedir. NT grup harnessed ve QT ve yer olarak NT grubuna QT grup (Şekil 2 ve şekil 3) sabit bir yüzeye yakın olarak vücut ağırlığı destek sistemine benzer bir şekilde bağlı.Not: NT grup hiçbir faaliyet ve denetimler için uzun bir süre için harnessed herhangi bir potansiyel etkileri alır. Bir ev kafes grubu ek bir denetim hizmet verebilir. Bu hayvanlar bu grup için ek bir adım olarak eğitim tesisi için taşıma. Gün 7 -10 LT, başlangıcı takip Tren her hayvan günde bir kez, her gün çalışma sona ermesi güne kadar. Eğitim her gün, her hayvan uyum güçlendirmek için şekerli bir tedavi vermek. Tablo 2 ‘ de (Örneğin, 8-12 hafta içinde klinik çalışmalar yapılır 80 bir saatlik oturumlar yaklaşık taklit etmek için) çalışma süresi için sağlanan 1s rejimi takip hayvanlar üzerinde günlük LT devam9. 4. ötenazi ve doku koleksiyonu Ötenazi yönergeler travma’nin hayvanın anestezi öldürücü bir doz yönetmek. Kalp zar zor atıyor, hemen bir adanmış duman başlıklı hayvan ilk soğuk, % 4 paraformaldehyde çözüm ardından soğuk heparinized serum fizyolojik ile ventriküler başlar. Kesik göğüs boşluğuna açığa diyafram yapmak için cerrahi makas kullanarak başlar. Göğüs kafesi kaldırma her iki tarafta da rostrally göğüs kafesi kesmeye devam. Perfüzyon iğne kalbin sol ventrikül takın ve iğne ile hemostats kelepçe, daha sonra sağ atrium klip. Bir perfüzyon pompa mekanizmasını kullanarak, soğuk heparinized serum hayvanın kan damarları akış izin verir. Sağ atrium bir kez açık tuzlu akımları üzerinden geçiş soğuk %4 paraformaldehyde çözüm kadar vücudu kasıldı. Böbrek, mesane, iki nokta üst üste, beyin, duyusal gangliyon ve omurilik gibi gerekli dokuyu ve % 4 paraformaldehyde için en fazla 48 saat 4 ° C’de depolayın 24-48 h sonra % 30 sukroz ve mağaza 4 ° C’de doku taşımak Doku kesme için hazır olana kadar bir % 30 sükroz/fosfat için toplanan doku cryoprotectant çözüm arabelleğe alınmış hareket. Doku kesmek için bir doku dondurma bileşik katıştırmak ve istediğiniz kalınlıkta kullanılan doku (Örneğin, beyin ve omurilik doku, 5-7 µm organ dokuları için için 35 µm) türüne bağlı olarak, bir cryostat kesti.

Representative Results

Bu eğitim protokolü QT hayvanlar18diğerine kıyasla üstün lokomotor işlev grupları göstermek dokümante edilmiştir. Laboratuarımızın yapısı nedeniyle, bizim odak kesesi, bağırsak ve cinsel fonksiyon da dahil olmak üzere görev özel eğitim (ABT), etkinlik tabanlı lokomotor sigara faydaları araştırmak için be. Örneğin, biz daha önce LT sonuçları QT ve FT gruplar halinde SCI fareler (Şekil 4)17polyuria Egzersizden kaynaklanan azalma gösterir veri yayımlanmıştır. Ayrıca, büyüme faktörü-β (TGF-β) ifadesinde böbrekler, değiştirilmiş bir bağışıklık yanıtı gösterge dönüşümünde bir yaralanma kaynaklı azalma değil görüldü QT ve FT gruplar, TGF-β düzeyleri sham (yaralanma) hayvanlara benzer vardı. Aynı çalışmada17′ de uyanık Sistometri ötenazi ve doku toplama önce gerçekleştirildi. Mesane kasılmalar geçersiz döngüleri sırasında en fazla genliği sham, QT ve FT önemli ölçüde farklı değildi grupları, NT grupları önemli ölçüde değişmiş kaldı. Birlikte, bu verileri olumlu egzersiz sonucu böbrek sağlığı ve mesane işlevi, böylece üriner fonksiyon bilm sonra artırmak belirtmek SCI nüfus içinde temel polyuria olan mekanizmaları Şu anda değil temizleyin ama büyük olasılıkla çok faktöriyel32′ dir. Bazı onaylanmadığına karar, örneğin, alt ekstremite SCI süre sıvı havuzu birey tekerlekli sandalyede olduğunu sıvı aşırı yük ve artan sıvı eleme (yalan oturan taşıma gibi) postural vardiya33sırasında yol açabilir. Böyle bir açıklamayı bize başlangıçta arginin vasopressin (AVP), vücuttaki sıvı homeostazı denetler ve egzersiz ile modüle hormon odaklanmaya yol açmıştır önceden klinik modeli tutmaz. AVP harekete geçirmek-in su rezorpsiyonu böbrek toplama kanalları34üzerinden kolaylaştıran V2 reseptör içinde böbrekler yoluyla sıvı homeostazı denetler. Pilot deneme (zaman nokta bir lezyon önem – 210 kdyn darbe kuvveti ile kronik) ön kanıt göstermek bir yararlı etkisi egzersiz (LT ve FT) V2 reseptör düzeyleri sıçan böbrek (Şekil 5). Şekil 1: erkek Wistar sıçanlara boyutlu özel koşumları. QT ve NT hayvanlar arka bacaklarda QT hayvanlar durumunda kullanımı için izin ceket(a)aynı tür yerleştirilir. Orada ek askıları FT hayvanlar (B) için vücut ağırlığı destek temin hind bacaklarda yükseltmek için kullanılan emniyet kemeri üzerine dikilmektedir. Koşum büyük kanca ve loop malzeme bölümlerini zamanla kolay ayarlamaları farklı ölçekli hayvan ve bireysel bir hayvan boyutunu herhangi bir değişiklik için izin verir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 2: İstasyonu Kurulum Eğitimi. Vücut ağırlığı destek mekanizması koşu bandı (uzak sol) NT, QT (orta) veya FT (sağda) Grup için çevreleyen. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 3: eğitim istasyonu hayvanlarla. Üst(a)ve (B) yan sayısı vücut ağırlığı gösterilen mekanizma ve koşum takımı için ek destek klipler konumunu destekler. (B) FT hayvan arka bacaklarda ortaya çıkar ve koşu bandı kemer kapalı unutmayın. İç metin (C) koşum için tutturulmuş Clip daha yakın bir görünüm canlandırıyor. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 4: sıçan polyuria sonra FK ABT etkileri İdrar çıkışı(a)hacmi arttı sonra SCI (*; p < 0,05) ve QT ve FT gruplar eğitiminde LT 9 hafta ancak eğitimli grupları (#; p < 0,05) göre NT grubunda artan kaldı sonra satır taban çizgisine yakın geri döndüm. Tüm grupları artan idrar çıkışı ve taban çizgisine 9 haftalıkken karşılaştırıldığında geçersiz birim (B) artış gösterdi. Boşlukları (C) sayısı ve su alımı (D) miktarı aynı tüm gruplarda kaldı unutmamak gerekir. Değerler şunlardır: anlamına gelir ± standart hata. Bu rakam Yazar izni17ile yayınlanacaktır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Şekil 5: sıçan böbrek ABT etkisi. Western blot sonuçları V2 reseptörü 4 sıçan 5 grupta sıçan böbrek düzeyleri için her (20 toplam), ifade düzeyleri protein bantları için gösterilen Masası’nda sağlanan A ve grup Dansitometresi analizi sonuçları (ImageJ; kullanarak Grup demek OD = optik yoğunluğu) Bpanelinde önemli bir gösteren (*; p < 0,05) reseptörleri bir kronik zaman noktası (12 hafta) post-SCI ve hiçbir azalma bir saatlik günlük ABT. 10 hafta alma grupları için bir temel (sahte cerrahi denetimleri) göre azalma Hata çubukları standart hata temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Ketamin/Xylazine doz şeması Etkili doz: 100 mg/mL ketamin stok ve 20 mg/mL xylazine hisse senedi *** kullanarak 80 mg/kg ketamin 10 mg/kg xylazine 1.0 mL karışımı enjeksiyon = 0,62 mL ketamin hisse senedi (100 mg/mL) + 0,38 mL xylazine hisse senedi (20 mg/mL) Hayvan ağırlık Karışım enjeksiyon Hayvan ağırlık Karışım enjeksiyon (g) (mL) (g) (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 Tablo 1: bireysel hayvanın ağırlık alan anestezi dozaj grafik. Eğitim süresi(min) Hız (cm/s) Süresi (dk) 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 Tablo 2: Eğitim rejimi koşu bandı-meli var olmak zaman için karşılık gelen hız ayarları her hızda geçirdi.

Discussion

ABT bizim yöntemleri SCI bir roman terapötik müdahale sonra fareler üzerinde. 36,37, bu yöntem diğer yöntemleri egzersiz ve hayvan modellerinde eğitim adım35,var olabilir iken SCI insan nüfusu içinde nerede umut verici sonuçları23gördün mü, klinik olarak yürütülen LT taklit eder. Bizim Kur, rejimi ve kullanım kontrolü hayvanların kombinasyonu ile bizim eğitim paradigması kullanarak elde edilen sonuçları açıklanan sonucunu gözlemleyerek bilm gelecekteki uygulamalar bu iletişim dahil sonra ABT faydaları anlamak için yardımcı olacaktır ABT ABT farklı düzeyleri ve kapsamlarını yaralanma kurtarma üzerinde etkisini yanı sıra farklı eğitim zaman dilimleri.

Bu tasarım bir sınırlama bu tür deneyler için zaman uzunluğudur. Her hayvan için bizim eğitim rejimi günlük, 10 hafta, her gün 1 saat gerektirir verilen bu önemli personel zaman ve düzenli bir zamanlama bir zorunluluk olduğunu. Özel dikkat gerektiren önemli bir yönü destek benzersiz koşum takımı ile kanca ve loop malzeme askıları hind bacaklarda ağırlık ortadan kaldırılması için koşu bandı üzerinde güvenli vardır FT grup içerir. Hayvan bir platform sıçan arka paws altında konumlandırılmış değil bu yüzden ağırlık destek almaz emin olmak önemlidir. Buna ek olarak, önceki çalışmalarda duyusal girdi lokomotor sistem plastisite omurilik38,39,40yılında asıl bir sürücü olduğunu belirttiyseniz gibi yardımcı olmak için QT Grup işleme bir sabit gerek yoktur çok aynı fiziksel terapistler klinik ortamda olarak adım ile.

Hayvanlar için kullanılan piyasada bulunan koşu bandı sistemine yapılan önemli bir değişiklik polarite ters. Motor açığa sonra pozitif ve negatif tel hangi koşu bandı hareket yönü tersine döner açık. Bu daha fazla yer ve ulaşmak ve hayvanlar (sistem koşu bandı kemeri adım sigara harnessed, spinally olduğu gibi hayvanlar önlemek için tasarlanmış bir ucunda bir şok Kılavuzu ile birlikte gelir) tren yardımcı daha kolay erişim sağlar.

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar Drs. Patricia Ward, Nisan Herrity ve Susan Harkema kendi giriş ve rehberlik, Christine Yarberry cerrahi yardım almak için Yangsheng Chen, Andrea Willhite ve teknik destek için Johnny Morehouse ve Darlene Burke yardım için kabul istatistik ve davranışsal değerlendirme ile. Bu eser desteği finansman (W81XWH-11-1-0668 ve W81XWH-15-1-0656) Savunma Bakanlığı ve Kentucky Spinal kord ve kafa yaralanması araştırma güven (KSCHIRT 14-5) tarafından sağlandı.

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