Imitando uma missão espacial para Marte, usando o membro posterior descarga e carga parcial tendo em ratos
Summary
Usando um modelo inovador analógico terrestre, somos capazes de simular uma missão espacial, incluindo uma viagem para (0g) e uma estadia em Marte (0,38 g) em ratos. Este modelo permite uma avaliação longitudinal das mudanças fisiológicas que ocorrem durante as duas fases hipo-gravitacional da missão.
Abstract
Modelos de roedores terrestres são amplamente utilizados para entender as consequências fisiológicas do espaço de voo no sistema fisiológico e têm sido empregadas rotineiramente desde 1979 e o desenvolvimento de hind limb descarga (HLU). No entanto, os próximos passos na exploração do espaço agora incluem viajar para Marte, onde a gravidade é de 38% da gravidade da terra. Desde que nenhum ser humano tem experimentado este nível de gravidade parcial, um modelo sustentável de terrestres é necessário investigar como o corpo, já prejudicado pelo tempo gasto em microgravidade, reagiria a esta carga parcial. Aqui, usamos nosso inovador modelo de (PWB) parcial do peso-rolamento para imitar uma missão curta e permanecer em Marte para avaliar as deficiências fisiológicas dos músculos do membro posterior induzida por dois diferentes níveis de gravidade reduzida, aplicado de forma sequencial. Isto poderia fornecer um modelo seguro, baseados em terra para estudar as adaptações músculo-esqueléticas mudança gravitacional e estabelecer contramedidas eficazes para preservar a saúde e a função dos astronautas.
Introduction
Extraterrestres alvos, incluindo a lua e Marte, representam o futuro da exploração espacial humana, mas ambos têm gravidade consideravelmente mais fraca do que a terra. Enquanto as consequências da falta de gravidade no sistema músculo-esquelético têm sido muito estudadas em astronautas1,2,3,4,5 e em roedores6, 7 , 8 , 9, este último graças a bem estabelecida membro posterior descarga (HLU) modelo10, muito pouco é conhecido sobre os efeitos da gravidade parcial. Gravidade de Marte é 38% da terra e este planeta tornou-se o foco de longo prazo de exploração11; Portanto, é crucial entender as alterações musculares que podem ocorrer neste cenário. Para isso, desenvolvemos um sistema de rolamento (PWB) parcial de peso em ratos12, baseado no trabalho anterior, feito em ratos6,13, que foi validado usando os resultados de ambos os músculos e ossos. No entanto, a exploração de Marte será precedida por um período prolongado de microgravidade, que não foi abordada no nosso modelo descrito anteriormente12. Portanto, neste estudo, alterou o nosso modelo para imitar uma viagem a Marte, composto de uma primeira fase de descarga total membro posterior e imediatamente seguido por uma segunda fase do rolamento de peso parcial em 40% de carregamento normal.
Ao contrário da maioria dos modelos HLU, optamos por utilizar um cinto pélvico (baseado no descrito por Costa et al.9) ao invés de uma suspensão pela cauda para melhorar o conforto dos animais e ser capaz de se mover sem problemas e sem esforço de HLU para PWB em questão de minutos. Em conjunto, usamos os dispositivos de suspensão que anteriormente desenvolvido e descrito extensivamente12e gaiolas. Além de fornecer dados confiáveis/consistente, demonstrámos também anteriormente que o ponto de fixação fixa do sistema de suspensão no centro da haste não impediu que os animais da movimentação, aliciamento, alimentar ou beber. Neste artigo, descreveremos como descarregar patas dos animais (totalmente e parcialmente), verificar seus níveis de gravidade alcançados, bem como avaliar funcionalmente as alterações musculares resultantes usando aperto força e molhado massa muscular. Esse modelo seria extremamente útil para investigadores que pretendam investigar as consequências da gravidade parcial (artificial ou extraterrestre) em um sistema músculo-esquelético já comprometido, permitindo-lhes para investigar como os organismos se adaptam a parcial de recarga e para o desenvolvimento de contramedidas que poderiam ser desenvolvidas para manter a saúde durante e após os voos espaciais tripulados.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este modelo apresenta a primeira analógica terrestre desenvolvida para investigar sucessivos níveis de descarga mecânicos e destina-se a imitar uma viagem para e ficar em Marte.
Muitos passos do presente protocolo são críticos para garantir o seu sucesso e precisa ser examinado atentamente. Em primeiro lugar, é fundamental monitorar o bem-estar dos animais e garantir que eles estão mantendo um comportamento normal (ou seja, executar tarefas como comer, descansar e explorar), particularm…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pela National Aeronautics and Space Administration (NASA: NNX16AL36G). Autores, gostaria de agradecer Carson Semple para fornecer os desenhos incluídos neste manuscrito.
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 |
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