Questo protocollo dimostra il nostro modello di formazione basato su attività locomotrice tapis roulant per i ratti con lesioni del midollo spinale (SCI). È incluso sia quadrupede che sola zampa anteriore gruppi, oltre a due distinti tipi di gruppi di controllo non addestrato. Gli investigatori sono in grado di valutare gli effetti di formazione sui ratti SCI utilizzando questo protocollo.
Ferita del midollo spinale (SCI) si traduce in durata di deficit che includono sia la mobilità e una moltitudine di disfunzioni autonomiche correlate. Formazione dell’apparato locomotore (LT) su un tapis roulant è ampiamente usato come uno strumento di riabilitazione nella popolazione SCI con numerosi vantaggi e miglioramenti alla vita quotidiana. Utilizziamo questo metodo basato sulle attività di formazione di attività specifiche (ABT) in roditori dopo SCI ad entrambi delucidare i meccanismi dietro tali miglioramenti e per valorizzare e migliorare su protocolli di riabilitazione clinica esistenti. Il nostro obiettivo attuale è quello di determinare i meccanismi alla base di ABT-indotto miglioramenti in urinario, intestinale e la funzione sessuale in SCI ratti dopo un moderato livello di contusioni gravi. Dopo essersi assicurato ogni singolo animale in una maglia regolabile su misura, essi sono fissati ad un meccanismo di supporto peso corpo versatile, abbassata al tapis roulant di tre corsie modificate e assistito in fase di formazione per 58 minuti, una volta al giorno per 10 settimane. Questa configurazione consente l’addestramento di animali sia quadrupede e sola zampa anteriore, insieme a due gruppi diversi non addestrato. Animali addestrati quadrupede con supporto di peso del corpo sono aiutati da un tecnico presente per assistere a un passo con posizionamento corretto dell’arto come necessario, mentre animali addestrati sola zampa anteriore vengono generati verso l’estremità caudale affinché nessun contatto dell’arto con il nessun peso-cuscinetto e tapis roulant. Un gruppo SCI non addestrato di animali è collocato in un’imbracatura e si riposa accanto al tapis roulant, mentre l’altro gruppo SCI di controllo rimane nella sua gabbia a casa nella training room è vicino a. Questo paradigma consente la formazione di più animali SCI in una sola volta, rendendo così più efficienti in termini di tempo oltre a garantire che il nostro modello animale pre-clinico imita la rappresentazione clinica come vicino possibile, specialmente per quanto riguarda il corpo Peso supporto con assistenza manuale.
A livello globale, tra 250.000-500.000 nuove lesioni del midollo spinale (SCI) casi sorgono a causa di degenerazione, malattie o più comunemente (fino al 90%) trauma1. Dopo SCI traumatico, una serie di eventi fisiologici hanno luogo che provocano deficit neurologici che interessano una moltitudine di funzioni corporee. Dovuto il deficit cronico che seguono SCI, lo sviluppo e la sperimentazione di efficaci modalità di trattamento è fondamentale. Fino a poco tempo, strategie riabilitative più comunemente sono concentrati sul recupero di mobilità2,3. Dopo SCI, i pazienti rango urinario/vescica, intestino e le funzioni sessuali fra le complicazioni più alte qualità della vita che hanno bisogno di migliore gestione1,4,5. Di conseguenza, targeting della vescica, intestino e la funzione sessuale è della massima importanza da un punto di vista di riabilitazione1,4,5.
Esercizio e la formazione dell’apparato locomotore (LT) sono comunemente utilizzate terapie riabilitative nella popolazione di pazienti di SCI con molti vantaggi come ad esempio la funzione cardiovascolare, funzione della vescica/urinaria e mobilità6,7,8 ,9,10. È per questo motivo che utilizziamo una modalità simile nel nostro modello SCI di ratto pre-clinica. È il nostro obiettivo per determinare quali effetti LT ha sui ratti Wistar di SCI, in particolare per quanto riguarda sia superiore (rene) e funzione del tratto urinario inferiore (vescica, sfintere uretra esterno), funzione intestinale e la funzione sessuale. Ulteriormente, LT ha dimostrato di essere sufficiente nell’attivazione neuromuscolare sistemi sotto il livello della lesione che può influenzare la quantità di plasticità all’interno del sistema nervoso centrale (SNC)11,12.
Il successo di LT in studi pre-clinici è ben documentato sia grande13,14 e piccolo15,16,,modelli animali per il SCI19 18,17,. La prova suggerisce che input sensoriali afferenti fornito da LT è sufficiente per stimolare spinale vie riflesse che si traducono in plasticità e miglioramenti al sensitivo-motore funzionano9,20. Benefici LT per quanto riguarda funzioni autonome non sono stati caratterizzati bene. Per questo motivo, implementiamo il nostro paradigma di formazione con un focus su misure di risultato autonomica, utilizzando quattro gruppi distinti che includono due controlli non addestrato e un gruppo di cuscinetto non-peso metabolico/esercizio insieme a un gruppo LT che imita la tempistica, la durata della sessione, assistenza manuale e supporto di peso che sono utilizzati in studi clinici19,21,22,23,24.
I nostri metodi di ABT sui ratti dopo SCI è un intervento terapeutico novello. Mentre altri metodi di allenamento e addestramento in modelli animali di passaggio possono esistere35,36,37, questo metodo imita effettuati clinicamente nella popolazione umana SCI, dove abbiamo visto promettenti risultati23LT. Con la combinazione del nostro programma di installazione, regime e uso degli animali di controllo, i risultati ottenuti utilizzando il nostro paradigma di formazione verranno aiuterà a capire i benefici di ABT dopo SCI. Future applicazioni del presente protocollo comprendono osservando i risultati descritti di ABT a tempi differenti di addestramento così come l’effetto che ABT ha il recupero da diversi livelli ed extent della ferita.
Una limitazione di questo disegno è la lunghezza del tempo per tali esperimenti. Dato che il nostro regime di allenamento per ogni animale richiede 1 ora al giorno, ogni giorno per 10 settimane, tempo notevole dei personali e una pianificazione organizzata è una necessità. Un aspetto importante che richiede un’attenzione speciale coinvolge il gruppo FT, che ha unici imbracature con gancio-e-loop cinghie materiale per proteggere le zampe sopra il tapis roulant per l’eliminazione del peso di supporto. È importante garantire che l’animale non riceve supporto peso, motivo per cui una piattaforma non è posizionata sotto le zampe posteriori del ratto. Inoltre, come gli studi precedenti hanno indicato che l’input sensoriale è un conducente principale della plasticità del sistema locomotore del midollo spinale38,39,40, c’è un costante bisogno di gestire il gruppo QT per assistere con un passo simile a fisioterapisti nella regolazione clinica.
Un’importante modifica apportata al sistema di tapis roulant disponibili in commercio utilizzato per gli animali era inversione della polarità. Dopo aver esposto il motore, i cavi positivo e negativi sono stati commutati che inverte la direzione che si muove il tapis roulant. Questo permette più spazio e più facile accesso per raggiungere e aiutare gli animali (il sistema è dotato di una griglia di scossa ad una estremità che è stata progettata per impedire che gli animali non sfruttato, livello spinale intatti stepping fuori il nastro).
The authors have nothing to disclose.
Gli autori riconoscono la d. ssa Patricia Ward, aprile Herrity e Susan Harkema per loro ingresso e guida, Christine Yarberry per assistenza chirurgica, Yangsheng Chen, Andrea Willhite e Johnny Morehouse per assistenza tecnica e Darlene Burke per assistenza con statistiche e valutazioni del comportamento. Finanziamento per questo lavoro è stato fornito dal dipartimento della difesa (W81XWH-11-1-0668 e W81XWH-15-1-0656) e midollo spinale Kentucky e testa ferita 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 |