Denne protokollen demonstrerer vår modell aktivitetsbaserte locomotor tredemølle trening for rotter med ryggmargsskade (SCI). Inkludert er både quadrupedal og forlemen bare grupper, i tillegg til to forskjellige typer av ikke-trente kontroll grupper. Etterforskerne kan vurdere opplæring effekter på SCI rotter bruker denne protokollen.
Ryggmargsskade (SCI) gir varig underskudd som omfatter både mobilitet og en rekke autonome-relaterte dysfunksjoner. Locomotor trening (LT) på en tredemølle er mye brukt som en rehabilitering verktøy i befolkningen SCI med mange fordeler og forbedringer i dagliglivet. Vi benytter denne metoden aktivitetsbaserte oppgave-spesifikke trening (ABT) i gnagere etter SCI både belyse mekanismene bak slike forbedringer og å styrke og forbedre eksisterende klinisk rehabilitering protokoller. Vår nåværende mål er å bestemme mekanismene bak ABT-indusert forbedringer i urin, tarm og seksuell funksjon i SCI rotter etter en moderat til alvorlig nivå av contusion. Etter at hvert individuelle dyr i en skreddersydd justerbar vest, er de sikret en allsidig kroppen vekt støtte mekanisme, senket til en modifisert tre-lane tredemølle og assistert i trinn-trening i 58 minutter, en gang om dagen for 10 ukene. Dette oppsettet gir opplæring av både quadrupedal og forlemen bare dyr, sammen med to forskjellige ikke-trente grupper. Quadrupedal trente dyr med kroppen vekt støtte blir hjulpet av en tekniker stede å hjelpe stepping med riktig baklem plassering etter behov, mens bare forlemen utdannet dyrene er reist på caudal slutten å sikre noen baklem kontakt med den tredemølle og ingen vektbærende. En ikke-trente SCI gruppe dyr er plassert i en sele og hviler ved tredemølle, mens andre SCI kontrollgruppen forblir i buret sitt hjem i trimrommet i nærheten. Dette paradigmet gir opplæring av flere SCI dyr samtidig, dermed gjør det mer tidkrevende i tillegg til å sikre at våre pre-klinisk dyremodell etterligner klinisk representasjon som nær som mulig, spesielt med hensyn til kroppen vekttap støtte med manuell assistanse.
Globalt, mellom 250 000-500.000 nye ryggmargsskade (SCI) tilfeller oppstå enten skyldes degenerasjon, sykdommer, de fleste vanlig (opptil 90%) traumer1. Etter traumatisk SCI, en rekke fysiologiske hendelsene finner sted som nevrologiske underskudd som påvirker en rekke kroppsfunksjoner. På grunn av kronisk underskudd som følger SCI, er utvikling og testing av effektive behandlingsmetoder avgjørende. Inntil nylig, har rehabilitering strategier oftest fokusert på utvinning mobilitet2,3. Etter SCI rangerer pasienter blæren/urin, tarm og seksuelle funksjoner blant høyest livskvalitet komplikasjoner trenger bedre administrasjon1,4,5. Derfor er målretting blæren, tarm og seksuell funksjon av største betydning fra rehabilitering ståsted1,4,5.
Trening og locomotor trening (LT) er vanligvis benyttet rehabiliterende terapi i SCI pasienten befolkningen mange fordeler som hjerte-funksjon, blære/urin funksjon og mobilitet6,7,8 ,9,10. Det er derfor vi bruker en lignende modalitet i pre-klinisk rotte SCI modellen. Det er vårt mål å finne ut hvilke effekter LT har på SCI Wistar rotter, spesielt om både øvre (nyre) og lavere (blæren, eksterne urinrøret sphincter) urin-skrift funksjon, tarm funksjon og seksuell funksjon. Videre har LT vist å være tilstrekkelig i aktivere nevromuskulær systemer nedenfor nivået til skade som kan påvirke hvor mye plastisitet i sentralnervesystemet (CNS)11,12.
Suksessen til LT i pre kliniske studier er godt dokumentert i både store13,14 og små15,16,17,18,19 SCI dyremodeller. Tyder på at afferente sanseinntrykk som LT er tilstrekkelig til å stimulere spinal refleks veier som fører til plastisitet og forbedringer til sensorisk-motoriske funksjon9,20. LT fordeler når det gjelder autonome funksjoner har ikke blitt godt preget. Derfor implementerer vi vår trening paradigme med fokus på autonome utfallsmål, med fire forskjellige grupper med to ikke-trente kontroller og en metabolsk/trening ikke-vekt bærende gruppe sammen med en LT gruppe som etterligner timing, øktens varighet, manuell assistanse og vekt støtte som brukes i kliniske studier,19,,21,,22,,23,,24.
Våre metoder for ABT på rotter etter SCI er en roman terapeutisk intervensjon. Mens andre metoder for trening og trinn opplæring i dyremodeller finnes35,etterligner36,37, denne metoden LT utført klinisk i SCI befolkningen, hvor vi har sett lovende resultater23. Med en kombinasjon av installasjonsprogrammet, diett, og bruk av kontroll dyr, vil resultatene fra utnytte vår trening paradigme bidra til å forstå fordelene med ABT etter SCI. fremtidige anvendelser av denne protokollen inkluderer observere beskrevet utfallet av ABT på annen trening tidsrammer samt at ABT har på utvinning fra ulike nivåer og omfanget av skaden.
En begrensning av denne design er tiden for slike eksperimenter. Gitt at våre trening diett for hvert dyr krever 1 time per dag, hver dag for 10 uker, er betydelig personell tiden og et organisert tidsplan en nødvendighet. Et viktig aspekt som krever spesiell oppmerksomhet innebærer FT gruppen, som har unik seler med krok og loop materiale stropper å sikre bakbeina over tredemølle for eliminering av vekt støtte. Det er viktig å sikre at dyret ikke får vekt støtte, og det er derfor en plattform ikke er plassert under rottas bakben paws. I tillegg som tidligere studier har vist at sanseinntrykk er en rektor driver av locomotor systemet plastisitet i ryggmargen38,39,40, er det en konstant behov for å håndtere gruppen QT å hjelpe med stepping mye det samme som fysioterapeuter i klinisk setting.
En viktig endring gjort kommersielt tilgjengelig tredemølle systemet brukes for dyrene ble Reversere polariteten. Etter utsette motoren, ble positive og negative ledningene slått som reverserer retningen tredemølle flytter. Dette gir mer plass og enklere tilgang til nå og å lære dyrene (systemet kommer med et støt rutenett i den ene enden som er utformet for å hindre at ikke-utnyttet, spinally intakt dyr trå utenfor tredemølle beltet).
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne bekrefter Dr. Patricia Ward, April Herrity og Susan Harkema for inndata og veiledning, Christine Yarberry for kirurgiske hjelp, Yangsheng Chen, Andrea Willhite og Johnny Morehouse for kundestøtte og Darlene Burke for hjelp med statistikk og atferdsmessige vurderinger. Midler støtte for dette arbeidet ble gitt av Department of Defense (W81XWH-11-1-0668 og W81XWH-15-1-0656) og Kentucky ryggmargen og hodet skade 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 |