Un modelo de ratón de la fatiga inducida por irradiación periférica
Summary
Se describe un método que usa irradiación periférica dirigida a inducir un comportamiento a la fatiga como en ratones. La dosis de irradiación no letal seleccionado conduce a una reducción de una semana de duración de la actividad voluntaria rueda de funcionamiento.
Abstract
la fatiga relacionada con el cáncer (CRF) es una condición penosa y costosa que a menudo afecta a los pacientes que reciben tratamientos contra el cáncer, incluyendo la terapia de radiación. Aquí se describe un método que utiliza la irradiación periférica dirigida a inducir un comportamiento similar a la fatiga en ratones. Con blindaje apropiado, la irradiación se dirige a la región pélvica / abdominal inferior del ratón, evitando el cerebro, en un esfuerzo para modelar el tratamiento de radiación recibida por los individuos con cáncer pélvico. Entregamos una dosis de irradiación que es suficiente para inducir un comportamiento a la fatiga como en ratones, medida por la actividad voluntaria rueda de funcionamiento (VWRA), sin causar morbilidad obvia. Desde rueda para correr es un comportamiento normal, voluntaria en ratones, su uso debe tener poco efecto de confusión en otras pruebas de comportamiento o medidas biológicas. Por lo tanto, la rueda de funcionamiento se puede utilizar como una medida de resultado factible en la comprensión de las correlaciones conductuales y biológicos de la fatiga. CRF es una afección compleja con el co frecuentesmorbilidades, y probablemente tiene causas relacionadas tanto con el cáncer y sus distintos tratamientos. Los métodos descritos en este documento son útiles para investigar los cambios inducidos por la radiación que contribuyen al desarrollo de la IRC y, más en general, para explorar las redes biológicas que pueden explicar el desarrollo y la persistencia de un comportamiento periférica provocada, pero centralmente impulsado similar a la fatiga .
Introduction
La fatiga relacionada con el cáncer (CRF) es una condición penosa y costosa que a menudo afecta a los pacientes que reciben tratamientos contra el cáncer 1. La fatiga es ni proporcional a la actividad reciente ni aliviado por el reposo, y se asocia con una amplia variedad de trastornos relacionados con el estado de ánimo, la motivación, la atención y la cognición 2. Las causas biológicas de CRF son desconocidos, aunque se ha demostrado en muchos casos que se correlaciona con los niveles de inflamación y citoquinas, también en algunos casos con los niveles de hemoglobina y la función de varios sistemas hormonales (ver SALIGAN et al. 3 para una revisión de biológica estudios de CRF).
Los estudios controlados utilizando modelos animales son necesarios para comprender el comportamiento y la biología asociada a esta enfermedad compleja. Mientras que, el 6 de grasa 4 o 5 relacionada con la quimioterapia relacionada con el tumorigue se ha estudiado en modelos de roedores, la etiología de la IRC-puede ser un tratamiento específico. Para investigar CRF relacionados con la terapia de radiación, nuestro grupo ha desarrollado recientemente un modelo de ratón de la fatiga inducida por irradiación 7. En contraste con los modelos existentes que implican CRF cerebral o irradiación corporal total 8, 9, este modelo explora cómo un cambio en el comportamiento impulsado centralmente, como la fatiga, puede ser provocada por un procedimiento de irradiación dirigida periféricamente.
El procedimiento aquí descrito está diseñado para modelar la radioterapia se administra a pacientes con cáncer pélvico, usando protección de plomo para apuntar la región pélvica / abdominal inferior con irradiación. Sin embargo, mediante la modificación de la protección de plomo o su colocación con respecto a los animales de experimentación, este procedimiento podría ser adaptado para modelar irradiación de otras partes del cuerpo. Voluntaria actividad rueda de funcionamiento (VWRA) se utiliza para medir la fatiga behavio similarr; porque es un comportamiento voluntario y normal 10, se debe permitir el uso simultáneo de otras pruebas de comportamiento y biológicos. Hemos encontrado que la irradiación periférica es suficiente para reducir VWRA en ratones sin causar morbilidad abierta 7. Los futuros experimentos con este modelo pueden ayudar a revelar efectos de la irradiación periférica en la señalización biológica inmune y otros, así como los cambios aguas abajo en el sistema nervioso central que puede producir déficits asociados con CRF.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hemos descrito un protocolo mediante el uso de la irradiación periférica dirigida a inducir una reducción de VWRA en ratones sin confundir la morbilidad o la mortalidad. Es importante destacar que un dispositivo de pantalla simple permite la irradiación en este protocolo para dirigirse a una región deseada consistente, imitando los tratamientos de radiación recibidas por los pacientes con cáncer pélvico. En contraste con los modelos existentes que implican CRF cerebral o irradiación corporal total <sup class="x…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean agradecer a Michele Allen del National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) por compartir generosamente su experiencia en métodos de fenotipado murinos y por su asistencia técnica en curso, así como para timothy Hunt, de NHLBI para ayudarnos a desarrollar el dispositivo de protección. Este estudio es apoyado por la División de Investigación Intramural del Instituto Nacional de Investigación en Enfermería del NIH, y parte de la prueba de validación es apoyado por una beca de la Oncology Nursing Society Foundation.
Materials
| C57BL/6 Mice | Charles River | Strain code 027 (http://www.criver.com/products-services/basic-research/find-a-model/c57bl-6n-mouse) | |
| Ketamine HCl | Putney | 100 mg/ml stock solution | |
| Xylazine HCl | Lloyd Laboratories | 100 mg/ml stock solution | |
| Rodent Tattoo System | AIMS | ATS-3 | http://animalid.com/lab-animal-identification-systems/ats-3-general-rodent-tattoo-system |
| Lead Shielding Apparatus | (custom made) | One-inch thick lead shielding arranged as two boxes with a one-inch thick gap between them for targeted irradiation | |
| Plexiglass shielding container | (custom made) | Plexiglass container filled with styrofoam. Styrofoam cutouts hold the lead shielding in place. | |
| GammaCell 40 Exactor | Best Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_gamma40.html | |
| RAD Disk Ultra | Best Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_rad.html | |
| Mouse Single Activity Wheel Chamber | Lafayette Instrument Company | #80820 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=980 |
| Activity Wheel Counter for Computer Monitoring | Lafayette Instrument Company | #86061 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1052 |
| Modular Cable for Wheel Counters | Lafayette Instrument Company | #86051-7 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1046 |
| USB Computer Interface for Activity Wheel Counters | Lafayette Instrument Company | #86056A | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1047 |
| Activity Wheel Monitor Software | Lafayette Instrument Company | #86065 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1053 |
Referencias
- Minton, O., et al. Cancer-related fatigue and its impact on functioning. Cancer. 119, 2124-2130 (2013).
- Bower, J. E. Cancer-related fatigue–mechanisms, risk factors, and treatments. Nat Rev Clin Oncol. 11 (10), 597-609 (2014).
- Saligan, L. N., et al. The biology of cancer-related fatigue: a review of the literature. Support Care Cancer. 23 (8), 2461-2478 (2015).
- Norden, D. M., et al. Tumor growth increases neuroinflammation, fatigue and depressive-like behavior prior to alterations in muscle function. Brain Behav Immun. 43, 76-85 (2015).
- Ray, M. A., Trammell, R. A., Verhulst, S., Ran, S., Toth, L. A. Development of a mouse model for assessing fatigue during chemotherapy. Comp Med. 61 (2), 119-130 (2011).
- Zombeck, J. A., Fey, E. G., Lyng, G. D., Sonis, S. T. A clinically translatable mouse model for chemotherapy-related fatigue. Comp Med. 63 (6), 491-497 (2013).
- Renner, M., et al. A murine model of peripheral irradiation-induced fatigue. Behav Brain Res. 307, 218-226 (2016).
- Van der Meeren, A., Lebaron-Jacobs, L. Behavioural consequences of an 8 Gy total body irradiation in mice: Regulation by interleukin-4. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 79 (2), 140-143 (2001).
- York, J. M., et al. The biobehavioral and neuroimmune impact of low-dose ionizing radiation. Brain Behav Immun. 26 (2), 218-227 (2012).
- Meijer, J. H., Robbers, Y. Wheel running in the wild. Proc Biol Sci. 281 (1786), (2014).
- . . The Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).
- Heredia, L., Torrente, M., Domingo, J. L., Colomina, M. T. Individual housing and handling procedures modify anxiety levels of Tg2576 mice assessed in the zero maze test. Physiol Behav. 107 (2), 187-191 (2012).
- Varty, G. B., Paulus, M. P., Braff, D. L., Geyer, M. A. Environmental enrichment and isolation rearing in the rat: effects on locomotor behavior and startle response plasticity. Biol Psychiatry. 47 (10), 864-873 (2000).
- Pham, T. M., Brene, S., Baumans, V. Behavioral assessment of intermittent wheel running and individual housing in mice in the laboratory. J Appl Anim Welf Sci. 8 (3), 157-173 (2005).
- Knab, A. M., et al. Repeatability of exercise behaviors in mice. Physiol Behav. 98 (4), 433-440 (2009).
- Novak, C. M., Burghardt, P. R., Levine, J. A. The use of a running wheel to measure activity in rodents: relationship to energy balance, general activity, and reward. Neurosci Biobehav Rev. 36 (3), 1001-1014 (2012).
- Mineur, Y. S., Belzung, C., Crusio, W. E. Effects of unpredictable chronic mild stress on anxiety and depression-like behavior in mice. Behav Brain Res. 175 (1), 43-50 (2006).
- Perhach, J. L., Barry, H. Stress responses of rats to acute body or neck restraint. Physiol Behav. 5 (4), 443-448 (1970).
- Iwakawa, M., et al. Different radiation susceptibility among five strains of mice detected by a skin reaction. J Radiat Res. 44 (1), 7-13 (2003).
- Travis, E. L., Peters, L. J., McNeill, J., Thames, H. D., Karolis, C. Effect of dose-rate on total body irradiation: lethality and pathologic findings. Radiother Oncol. 4 (4), 341-351 (1985).
- Duran-Struuck, R., Dysko, R. C. Principles of bone marrow transplantation (BMT): providing optimal veterinary and husbandry care to irradiated mice in BMT studies. J Am Assoc Lab Anim Sci. 48 (1), 11-22 (2009).
- Duran-Struuck, R., et al. Differential susceptibility of C57BL/6NCr and B6.Cg-Ptprca mice to commensal bacteria after whole body irradiation in translational bone marrow transplant studies. J Transl Med. 6, 10 (2008).
