Оценка мышиной упражнений на выносливость без применения ударной сетке: альтернатива принудительной упражнения
Summary
A method to assess exercise endurance in laboratory mice without the use of a shock grid is demonstrated. This method is a humane refinement that can decrease the confounding effects of stress on experimental parameters.
Abstract
Использование моделей лаборатория мыши, молекулярные пути, ответственные за метаболических пользе физических упражнений на выносливость начинают определяться. Наиболее распространенным методом оценки упражнений на выносливость мышей утилизирует вынуждены работать на моторизованной беговой дорожке, снабженный ударной сетки. Животные, которые бросили работает выталкиваются движущейся беговой дорожке пояса на сетку, которая обеспечивает поражение электрическим током ног; , чтобы избежать негативного стимула, мыши вернуться к управлению на поясе. Тем не менее, поведение избегания и психологический стресс в связи с использованием ударной аппарата может помешать количественного управлением выносливости, а также смешивать измерений гормонов и цитокинов уровнях postexercise сыворотки. Здесь мы демонстрируем и проверить изысканный метод измерения работает выносливость в наивных C57BL / 6 лабораторных мышей на моторизованной беговой дорожке без использования ударную сетку. Когда мышей preacclimated к беговой дорожке, они бегут добровольно с походкой ускоряет специфичны для каждого МОВэ. Использование ударной сетки заменяется нежным поощрения человеком-оператором с использованием депрессора языка, в сочетании с чувствительностью к добровольной готовности для запуска на части мыши. Очистить конечных точек для количественного работает время выхода на истощение для каждой мыши определяются и отражаются в поведенческих признаков истощения, таких как растопыренные осанки и затрудненного дыхания. Этот метод является гуманным уточнение, которое также уменьшает смешанное воздействие стресса на экспериментальных параметров.
Introduction
Ожирение, инсулинорезистентность и сахарный диабет 2 типа являются взаимосвязанными нарушения обмена веществ, которые оказывают глубокое воздействие на здоровье и в США и во всем мире популяций 1-4. Выносливость упражнения могут предотвратить, а также лечить эти условия 5,6. Кроме того, оценка скорости походки и выносливости используются клинически как диагностические тесты для хрупкости, саркопении и последствия других заболеваний, таких как хроническая обструктивная болезнь легких, в людях 7.
Биохимические пути, лежащие в основе благотворное воздействие упражнений на выносливость на состав тела и чувствительности к инсулину начинают быть выяснены, используя генетически или фармакологически модифицированных мышей, которые отображают усиление или ослабление физической нагрузки 8-11. Однако многие такие исследования используются моторизованные беговые дорожки, оборудованные ударных сеток, чтобы заставить мышей для запуска 8-11. Животные, которые бросили работает выталкиваютсяперемещение беговой пояса на сетку, которая обеспечивает поражение электрическим током ног; , чтобы избежать негативного стимула, мыши вернуться к управлению на поясе. Такие процедуры могут ввести психологический стресс и поведение избегания как вмешивающихся факторов, влияющих на экспериментальные параметры 12. Другие методы измерения выносливости, таких как количественного амбулаторной деятельности с использованием аппарата преломления луча или количественное в-клетку колеса бега, может быть озадачены модуляции циркадных циклов, тревоги, непреднамеренного обучения, или еда ищет поведение 12-16. Кроме того, эти процедуры требуют единый корпус, еще один источник психологического стресса для мышей. Поэтому прямое измерение физической выносливости не путали стресса необходим.
Чтобы избежать этих проблем, наша лаборатория разработала и утверждена метод оценки максимального пробега потенциала и устойчивого скорость бега у нетренированных, наивных мышей с помощью моторизованного беговую дорожку не Оборpped с ударной сетке. Пространство в конце беговое полотно, где ударная сетки обычно проживает, то становится платформой для мышей, чтобы отдохнуть, и предоставляет место для мышей, которые отказываются работать сидеть до удаляется из аппарата. Мыши предлагается в ведении человека-наблюдателя, используя мягкий стук или прикосновения с шпателя, в сочетании с чувствительностью к добровольной готовности для запуска на части мыши. Этот метод был использован для количественного различия в физической выносливости между генетически-модифицированной и контролировать C57BL / 6 мышей, которые отличаются в экспрессии мышц происходит цитокин интерлейкин-15 (IL-15) 16,17. Этот метод является гуманным уточнение, что уменьшается смешанное воздействие отрицательного подкрепления, вызванные использованием ударной сетке.
Protocol
Representative Results
Discussion
Описанный здесь метод оценки добровольного бега выносливость в лабораторных мышей с помощью моторизованного беговую дорожку без использования ударной сетке. Этот метод может выявить различия между суб-линий C57BL / 6 мышей, которые отличаются по экспрессии цитокина IL-15, который, в свою о?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Поддерживается Merit рассмотрению # BX001026 от Департамента по делам ветеранов (LSQ), и использования ресурсов и средств на VA Пьюджет-Саунд системы здравоохранения, в трансгенных ресурсов Основной университета Вашингтона Натан Шок Центра передового опыта в Основном биологии старения (НИА # 5P30AG-013280), и Университета диабета эндокринологического научного центра Вашингтона (NIH # P30 DK-17047). Мы благодарим Синтия Pekow DVM и Кари Л. Koszdin DVM, В. А. Пьюджет-Саунд, дали полезные замечания по рукописи.
Materials
| Open Rodent Treadmill Exer-3/6 | Columbus Instruments, Columbus OH | 1050RM | This catalog number is for models without shock grid. Shock grids can be removed manually from older models (Eco 3/6) |
| Sani Cloth Germicidal Towlettes | PDI- Professional Disposables, Inc., Orangeburg, NY | n/a; usually ordered through local facility | Contains 10% isopropyl alcohol; any equivalent product can be used. |
| Tongue depressors | any local supplier | n/a | |
| Laboratory timer | any supplier | n/a | |
| IL-15 TG mice* | JAX, Bar Harbor, ME | o11002 | Murine IL-15 transgene expressed from modified human alpha-skeletal actin promotor with altered signal sequence to facilitate secretion. |
| C57BL/6J mice (wild-type)* | JAX, Bar Harbor, ME | ooo664 | Control mice for IL-15 TG |
| IL-15 KO mice* | Taconic Farms, Germantown, NY | 4269-M | Homozygous IL-15 "knockout" mice on C57BL/6 background |
| C57BL/6NTac (wild-type)* | Taconic Farms, Germantown, NY | B6-M | Control mice for IL-15 KO |
| *Optional; mouse lines and treatments can be specific to the experimental protocol. |
References
- Hill, J. A., Wyatt, H. R., Reed, G. W., Peters, J. C. Obesity and the environment: where do we go from here?. Science. 299 (5608), 853-855 (2003).
- Kahn, S. E., Hull, R. L., Utzschneider, K. M. Mechanisms linking obesity to insulin resistance and type 2 diabetes. Nature. 444 (7121), 840-846 (2006).
- Van Gaal, L. F., Mertens, I. L., De Block, C. E. Mechanisms linking obesity with cardiovascular disease. Nature. 444 (7121), 875-880 (2006).
- Pischon, T., Nothlings, U., Boeing, H. Obesity and cancer. Proc Natl Acad Sci USA. 67 (2), 128-145 (2008).
- Benton, C. R., Wright, D. C., Bonen, A. PGC-1α-mediated regulation of gene expression and metabolism: Implications for nutrition and exercise prescriptions. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 33 (5), 843-862 (2008).
- Handschin, C., Spiegelman, B. M. The role of exercise and PGC1alpha in inflammation and chronic disease. Nature. 454 (7203), 463-469 (2008).
- Vasunilashorn, S., et al. Use of the Short Physical Performance Battery score to predict loss of ability to walk 400 meters: analysis from the InCHIANTI study. J. Gerontol. A Biol. Med. Sci. 64 (2), 223-229 (2009).
- Wang, Y. X., et al. Regulation of muscle fiber type and running endurance by PPARδ. PLoS Bio. 2 (10), e294 (2004).
- LeBrasseur, N. K., et al. Myostatin inhibition enhances the effects of exercise on performance and metabolic outcomes in aged mice. J. Gerontol. A Biol. Med. Sci. 64 (9), 940-948 (2009).
- Burch, N., et al. Electric pulse stimulation of cultured murine muscle cells reproduces gene expression changes of trained mouse muscle. PLoS ONE. 5 (6), e10970 (2010).
- Li, L., et al. Mitochondrial biogenesis and peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α (PGC-1α) deacetylation by physical activity. Diabetes. 60 (1), 157-167 (2011).
- Knab, A. M., et al. Repeatability of exercise behaviors in mice. Physiol. & Behavior. 98 (4), 433-440 (2009).
- He, Y., et al. IL-15 Receptor deletion results in circadian changes of locomotor and metabolic behavior. J. Mol. Neurosci. 41 (2), 315-321 (2010).
- Wu, X., Hsuchou, H., Kastin, A. J., Rood, J. C., Pan, W. Essential role of interleukin-15 receptor in normal anxiety behavior. Brain Behav. Immun. 24 (8), 1340-1346 (2010).
- Pistilli, E. E., et al. Loss of IL-15 receptor α alters the endurance, fatigability, and metabolic characteristics of mouse fast skeletal muscles. J. Clin. Invest. 121 (8), 3120-3132 (2011).
- Quinn, L. S., Anderson, B. G., Conner, J. D., Wolden-Hanson, T. W. IL-15 overexpression promotes endurance, oxidative energy metabolism, and muscle PPARδ, SIRT1, PGC-1α, and PGC-1β expression in male mice. Endocrinology. 154 (1), 232-245 (2013).
- Quinn, L. S., Anderson, B. G., Conner, J. D., Wolden-Hanson, T., Marcell, T. J. IL-15 is required for post-exercise induction of the pro-oxidative mediators PPARdelta and SIRT1. Endocrinology. , (2013).
- Ward, J. M., Anver, M. R., Mahler, J. F., Devor-Henneman, D. E., Ward, J. M., Mahler, J. F., Maronpot, R. R., Sundberg, J. P. Chapter 13, Pathology of mice commonly used in genetic engineering (C57BL/6; 129; B6,129; and FVB/N). The Pathology of Genetically Engineered Mice. , 161-179 (2000).
- Lightfoot, J. T., Turner, M. J., Debate, K. A., Kleeberger, S. R. Interstrain variation in murine aerobic capacity. Med. Sci. Sports Exerc. 33 (12), 2053-2057 (2001).
- Turner, M. J., Kleeberger, S. R., Lightfoot, J. T. Influence of genetic background on daily running-wheel activity differs with aging. Physiol. Genomics. 22 (1), 76-85 (2005).
- Haight, T. J., van der Laan, M. J., Manini, T., Tager, I. B. Direct effects of leisure-time physical activity on walking speed. J. Nutr. Health Aging. 17 (8), 666-673 (2013).
- Studenski, S. Gait speed and survival in older adults. JAMA. 305 (1), 50-58 (2011).
- Jacobsen, K. R., Kalliokoski, O., Teilmann, A. C., Hau, J., Abelson, K. S. The effect of isoflurane anaesthesia and vasectomy on circulating corticosterone and ACTH in BALB/c mice. Gen. Comp. Endocrinol. 179 (3), 406-413 (2012).
- Sellers, T. L., Jaussi, A. W., Yang, H. T., Heninger, R. W., Winder, W. W. Effect of the exercise-induced increase in glucocorticoids on endurance in the rat. J. Appl. Physiol. 65 (1), 173-178 (1988).
- Cook, M. D., et al. Forced treadmill exercise training exacerbates inflammation and causes mortality while voluntary wheel training is protective in a mouse model of colitis. Brain Behav. Immun. 33, 46-56 (2013).
