Hindlimb boşaltma ve kısmi ağırlık taşıyan fareler Mars uzay görevi taklit
Summary
Yenilikçi bir yere tabanlı analog modeli kullanarak, biz (0 g) bir gezi ve bir konaklama Mars (0.38 g) de, fareler gibi bir boşluk göreve simüle etmek edebiliyoruz. Bu modeli görevi iki hipo-çekim aşaması sırasında meydana gelen fizyolojik değişiklikler boyuna bir değerlendirmesine olanak sağlar.
Abstract
Kemirgen yer temelli modelleri alan fizyolojik sonuçlarını fizyolojik sistemde uçuş ve 1979 yılından bu yana düzenli olarak istihdam ve hind gelişimi uzuv boşaltma (HLU) anlamak için yaygın olarak kullanılır. Ancak, uzay araştırmaları şimdi sonraki adımda yerçekimi Dünya’nın yerçekimi % 38 nerede Mars’a seyahat için ekleyin. Bu yana hiçbir insan kısmi yerçekimi bu düzeyde yaşadı, sürdürülebilir bir yer temelli model vücut zaten mikrogravite içinde harcanan zaman tarafından bozulmuş, bu kısmi yük nasıl tepki vereceğini araştırmak gereklidir. Burada, bizim yenilikçi kısmi ağırlık taşıyan (PWB) model kısa bir görev taklit ve düşük yerçekimi sıralı biçimde uygulanan iki farklı düzeyde tarafından indüklenen arka bacak kasları fizyolojik bozukluklar değerlendirmek için Mars üzerinde kalmak için kullanılır. Bu kas-iskelet uyarlamalar yerçekimi değiştirmek için çalışma ve astronotların sağlık ve işlev korumak için etkili önlemler kurmak için bir güvenli, yer temelli model sağlayabilir.
Introduction
Dünya dışı hedefleri, ay ve Mars, dahil olmak üzere insan uzay araştırmaları geleceği temsil, ama her ikisi de önemli ölçüde zayıf yerçekimi dünya daha var. Kas-iskelet sistemi üzerinde ağırlıksız sonuçlarını kapsamlı astronotlar1,2,3,4,5 ve kemirgenler6, incelenmiştir iken 7 , 8 , 9, ikinci sayesinde köklü hindlimb boşaltma (HLU) model10, kısmi yerçekimi etkileri hakkında çok az bilinmektedir. Mars yerçekimi Dünya’nın % 38 ve bu gezegen uzun vadeli keşif11odak noktası haline gelmiştir; Bu nedenle, bu ayarda oluşabilecek kas değişiklikleri anlamak çok önemlidir. Bunu yapmak için bir kısmi ağırlığı (PWB) taşıyan sistem sıçan12hangi kas ve kemik sonuçları kullanarak doğrulandı fareler6,13‘ te, önceki işin temel ‘ geliştirdi. Ancak, Mars keşif bizim yukarıda açıklanan model12‘ giderilmeyen mikrogravite uzun bir süre önünde. Bu nedenle, bu çalışmada biz Mars bir turu taklit etmek için bizim modeli değiştirilmiş, toplam hindlimb boşaltma ilk aşaması oluşur ve normal yükleme % 40’ını, kısmi ağırlık taşıyan ikinci faz tarafından hemen ardından.
En HLU modelleri farklı olarak (Chowdhury vd.9‘ da açıklanan bağlı olarak) bir pelvik koşum takımı bir kuyruk süspansiyon hayvanların konfor geliştirmek ve sorunsuz bir şekilde hareket edebilmek için yerine ve zahmetsizce HLU PWB için birkaç dakika seçtik. Birlikte, biz kafesleri ve daha önce geliştirilen ve geniş biçimde anlatılmıştır12süspansiyon cihazlar kullanılır. Güvenilir/tutarlı veri sağlamaya ek olarak, biz de daha önce sabit eki noktası çubuk Merkezi süspansiyon sisteminin taşımasını, bakım, besleme veya içme hayvanlar önlemek değil gösterdi. Bu makalede, nasıl (tamamen ve kısmen) hayvanların arka bacaklarda kaldırma, işlevsel olarak tutuş kullanarak elde edilen kas değişiklikler değerlendirmek için kuvvet ıslak kütle kas ve nasıl onların elde yerçekimi, de doğrulayın anlatacağım. Bu model zaten güvenliği aşılan bir kas-iskelet sistemi üzerinde kısmi yerçekimi (yapay veya Extra-Terrestrial) sonuçlarını araştırmak isteyen araştırmacılar böylece onları nasıl organizmalar uyum araştırmak izin için son derece yararlı olacaktır Kısmi yeniden yükleme ve sırasında ve sonrasında insan uçuşunda sağlığını korumak için geliştirilebilir karşı önlemler geliştirilmesi için.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu model ardışık mekanik boşaltma seviyeleri araştırmak için geliştirilen ilk yer temelli analog sunar ve bir gezi taklit ve Mars’ta kalmak amaçlamaktadır.
Bu protokol birçok adım başarısını sağlamak ve yakından incelenmesine gerek için kritik öneme sahiptir. İlk olarak, hayvan refah izlemek ve özellikle nerede onlar nispeten normal korumak PWB durumu sırasında normal bir davranış (yemek, dinlenme ve keşfetmek gibi yani, performans gösteren görevler), bakımı sağ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi tarafından desteklenmiştir (NASA: NNX16AL36G). Yazarlar Carson Semple bu el yazması dahil çizimler sağlamak için teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| 10G Insulated Solid Copper Wire | Grainger | 4WYY8 | 100 ft solid building wire with THHN wire type and 10 AWG wire size, black |
| 2 Custom design plexiglass walls | P&K Custom Acrylics Inc. | N/A | 2 clear plexiglass custom wall 3/16" tick, width 12 3/16", height 18 13/16", 1 rounded slot 0.25 in of diameter located at the center top of the wall |
| 3M Transpore Surgical Tape | Fisher Scientific | 18-999-380 | Transpore Surgical Tape |
| Accessory Grasping Bar Rat | Harvard Apparatus | 76-0479 | Accessory grasping bar rat, front or hind paws |
| Analytical Scale | Fisher Scientific | 01-920-251 | OHAUS Adventurer Analytic Balance |
| Animal Scale | ZIEIS by Amazon | N/A | 70 lb capacity digital scale big top 11.5" x 9.3" dura platform z-seal 110V adapter 0.5 ounce accuracy |
| Back Bra Extenders | Luzen by Amazon | N/A | 17 pcs 2 hook 3 rows assorted random color women spacing bra clip extender strap |
| Digital Force Gage | Wagner Instruments | DFE2-010 | 50 N Capacity Digital Grip Force Meter Chatillon DFE II |
| Gauze | Fisher Scientific | 13-761-52 | Non-sterile Cotton Gauze Sponges |
| Key rings and swivel claps | Paxcoo Direct by Amazon | N/A | PaxCoo 100 pcs metal swivel lanyard snap hook with key rings |
| Lobster Claps | Panda Jewelry International Limited by Amazon | N/A | Pandahall 100 pcs grade A stainless steel lobster claw clasps 13x8mm |
| Rat Tether Jacket – Large | Braintree Scientific | RJ L | Rodent Jacket |
| Rat Tether Jacket – Medium | Braintree Scientific | RJ M | Rodent Jacket |
| Silicone tubing | Versilon St Gobain Ceramics and Plastics | ABX00011 | SPX-50 Silicone Tubing |
| Stainless Steel Chains | Super Lover by Amazon | N/A | 4.5m 15FT stainless steel cable chain link in bulk 6x8mm |
References
- Desplanches, D. Structural and Functional Adaptations of Skeletal Muscle to Weightlessness. International Journal of Sports Medicine. 18 (S4), (1997).
- Fitts, R. H., Riley, D. R., Wildrick, J. J. Physiology of a microgravity environment : Invited review : microgravity and skeletal muscle. Journal of Applied Physiology. 89, 823-839 (2000).
- Fitts, R. H., Riley, D. R., Widrick, J. J. Functional and structural adaptations of skeletal muscle to microgravity. The Journal of Experimental Biology. 204 (Pt 18), 3201-3208 (2001).
- Narici, M. V., De Boer, M. D. Disuse of the musculo-skeletal system in space and on earth. European Journal of Applied Physiology. 111 (3), 403-420 (2011).
- di Prampero, P. E., Narici, M. V. Muscles in microgravity: from fibres to human motion. Journal of Biomechanics. 36 (3), 403-412 (2003).
- Wagner, E. B., Granzella, N. P., Saito, H., Newman, D. J., Young, L. R., Bouxsein, M. L. Partial weight suspension: a novel murine model for investigating adaptation to reduced musculoskeletal loading. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md. : 1985). 109 (2), 350-357 (2010).
- Sung, M., et al. Spaceflight and hind limb unloading induce similar changes in electrical impedance characteristics of mouse gastrocnemius muscle. Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions. 13 (4), 405-411 (2013).
- Mcdonald, K. S., Blaser, C. A., Fitts, R. H. Force-velocity and power characteristics of rat soleus muscle fibers after hindlimb suspension. Journal of Applied Physiology. 77 (4), 1609-1616 (1994).
- Chowdhury, P., Long, A., Harris, G., Soulsby, M. E., Dobretsov, M. Animal model of simulated microgravity: a comparative study of hindlimb unloading via tail versus pelvic suspension. Physiological Reports. 1 (1), e00012 (2013).
- Morey, E. R., Sabelman, E. E., Turner, R. T., Baylink, D. J. A new rat model simulating some aspects of space flight. The Physiologist. 22 (6), (1979).
- . National Space Exploration Campaign Report Available from: https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/nationalspaceexplorationcampaign.pdf (2018)
- Mortreux, M., Nagy, J. A., Ko, F. C., Bouxsein, M. L., Rutkove, S. B. A novel partial gravity ground-based analogue for rats via quadrupedal unloading. Journal of Applied Physiology. 125, 175-182 (2018).
- Ellman, R., et al. Combined effects of botulinum toxin injection and hind limb unloading on bone and muscle. Calcified Tissue International. 94 (3), (2014).
- Swift, J. M., et al. Partial Weight Bearing Does Not Prevent Musculoskeletal Losses Associated with Disuse. Medicine & Science in Sports & Exercise. 45 (11), 2052-2060 (2013).
- Morey-Holton, E. R., Globus, R. K. Hindlimb unloading rodent model: technical aspects. Journal of Applied Physiology. 92 (4), 1367-1377 (2002).
- Andreev-Andrievskiy, A. A., Popova, A. S., Lagereva, E. A., Vinogradova, O. L. Fluid shift versus body size: changes of hematological parameters and body fluid volume in hindlimb-unloaded mice, rats and rabbits. Journal of Experimental Biology. 221 (Pt 17), (2018).
