To trenings paradigmer ble testet på en nyutviklet kjemisk indusert overgangsalderen musemodell for å undersøke virkningen av overgangsalderen på arbeidskapasiteten og hjerte tilpasning til trening.
Risikoen for hjerte-og karsykdommer (CVD) øker hos postmenopausale kvinner, men likevel, rollen av øvelsen, som et forebyggende tiltak for CVD risiko hos postmenopausale kvinner har ikke blitt tilstrekkelig undersøkt. Følgelig, vi undersøkt effekten av frivillig bur-wheel trening og tvunget tredemølle trening på hjerte-tilpasning i overgangsalderen mus. Den mest brukte induserbar modell for å etterligne overgangsalder hos kvinner er den ovariektomisert (OVX) gnager. Imidlertid har OVX modellen et par ulikheter fra menopause hos mennesker. I denne studien har vi gitt fire-vinylcyclohexene diepoxide (VCD) til hunnmus, som akselererer eggstokksvikt som et alternativ overgangsalder modell for å studere virkningen av øvelsen i overgangsalderen mus. VCD selektivt akselererer tapet av primære og primordial follicles resulterer i en endokrin tilstand som etterligner den naturlige progresjon fra pre-til peri-til post-menopause hos mennesker. For å fastslå effekten av trening på treningkapasitet og hjerte tilpasning i VCD-behandlet hunnmus ble det to metoder som brukes. Først utsettes vi en gruppe VCD-behandlede og ubehandlede mus til en frivillig bur hjul. For det andre brukte vi tvunget tredemølle trening for å bestemme treningskapasiteten i en egen gruppe VCD-behandlet og ubehandlet mus målt som en toleranse på treningsintensiteten og utholdenhet.
Den naturlige utbruddet av overgangsalder er preget av uttømming av eggstokkene primordial follicles gjennom atresi, til slutt resulterer i eggstokkene senescens. I USA, vil over 30% av en kvinnes levetid bli brukt etter menopausen. I respons til en nedgang i eggstokkfunksjonen, kan flere fysiologiske og psykologiske konsekvenser oppstår, inkludert økt fedme, vaskulær ustabilitet, og humør eller søvnforstyrrelser. På grunn av økt fedme / fedme sammenlignet med premenopausale kolleger 1,2, postmenopausale kvinner er spesielt mer utsatt for metabolsk syndrom og tilhørende samtidige, inkludert hjerte-og karsykdommer (CVD) tre. Dessuten er det stadig tydeligere at vellykket hjerte rehabilitering for pasienter med hjerte-og karsykdom inkluderer regelmessig aerob trening, og at trening reduserer kardiovaskulær sykelighet og dødelighet i disse fagene 4,5. Likevel, hvordan arbeidskapasiteten changes under pre-til post-menopausal overgangen har ikke vært godt studert. Enda viktigere, den rollen på trening som et forebyggende tiltak for CVD risiko hos postmenopausale kvinner forblir bemerkelsesverdig lite studert.
Den mest brukte induserbar modell for å etterligne overgangsalder hos kvinner er den ovariektomisert (OVX) gnager. Nylig, har den yrkes kjemiske 4-vinylcyclohexene diepoxide (VCD) vist seg spesifikt mot små primære og primordial ovariefollikler ved å akselerere den naturlige prosessen med atresi, til slutt resulterer i eggstokksvikt uten åpenbar toksisitet funnet i andre vev seks. Brunst av VCD-behandlede mus, som er analog til en menneskelig menstruasjonssyklus, opphører innen 2-3 måneder etter ferdigstillelse av VCD injeksjoner, som igjen resulterer i en gradvis tilbaketrekking av østrogen, etterligne peri-til post-menopausale overgang. Dermed en hårsekken-deplete, eggstokk-intakt dyr tett tilnærmet naturlig menneskeligprogresjon gjennom pre-til peri-til post-menopausal overgang 7-9. Dessuten gir det en ikke-kirurgisk alternativ til OVX modellen redusere komplikasjoner fra kirurgi, for eksempel infeksjon. I denne studien benyttet vi VCD-indusert menopause mus for å studere virkningen av øvelsen på hjerte tilpasning i overgangsalderen mus.
Det er flere tilfeller som tyder på sammenhengen mellom østrogen og bur hjulet øvelse i gnagere av begge kjønn 10-13. Østrogen utarming av kirurgisk OVX reduserer frivillig trening aktivitet hos mus og rotter 14,15. To metoder for utøvelse ble anvendt i denne studien for å teste arbeidskapasiteten av VCD-indusert menopausal mus. Cage rattet kjører er generelt ansett som en form for frivillig trening i dyremodeller og utført, formodentlig, under mindre stressende forhold. Imidlertid er ikke en indikasjon på den relative arbeidskapasiteten av dyr, som krever dyr å exerci buret hjulløpeSE på mye høyere nivåer. Tvunget tredemølle trening ble brukt til å bestemme arbeidskapasitet, målt som en toleranse på treningsintensiteten og utholdenhet. I tillegg har vi tidligere vist at buret hjulet trening gir en stimulans for hjerte-hypertrofi og dette hypertrofisk vekst er sex-avhengig 16. Derfor har vi også målt hjerte tilpasning til bur hjulet øvelse i VCD-indusert menopause mus.
Både bur hjulet trening og tredemølle kjører treningsregimer er brukt i våre tidligere studier 16,21,22. Alle dyrene blir holdt i egne treningsrom for å minimere miljømessige eller menneskelige forstyrrelser. Enhver forstyrrelse av dyrenes biologiske rytmen kan påvirke dyr betydelig 'trening ytelse. Derfor bør hele dyret omsorg, ytelse overvåking og registrering, og trening regimer gjøres innenfor samme daglige tidsramme. Etterforskerne skal bestrebe seg på å unngå ekstra stress for dyrene ved å stille forholdsregler som for eksempel å begrense varigheten av eksponering stress og dekker merdene der det er hensiktsmessig.
Cage rattet trening
Ved utarbeidelsen av buret hjulet apparat, bør hjulet være lett tilgjengelig for musen å montere og exit. Det bør minimal bedding i bunnen av buret for å hindre mus fra nesting rundt hjulet og hindrer free rattbevegelse. Den magnetiske sensor er plassert på den stasjonære del av hjulet, og at magneten er festet til den frie hjul, slik som å telle hver rotasjon av hjulet som mus benyttet. Den opptaksenhet festet til den magnetiske sensoren skal plasseres over ledningen lokket på buret, og alle utsatte ledninger som må enten tapet eller oppbevares utilgjengelig fra musene, slik som å tilveiebringe en barriere mot tygging skade. Magneten og magnetsensor ble også tapet til de aktuelle strukturer for å hindre at både skader og uønsket bevegelse. Under daglig datainnsamling, må alle de teipet ledninger nøye kontrolleres for å sikre ledningene forbli intakt og bør være retaped som nødvendig. Siden det kan ta flere dager for mus å akklimatisere seg det nye miljøet og begynne å trene regelmessig, bør dataregistrering skreddersys til hver enkelt dyr. Selv om dyrene har en tendens til å bruke mange timer på hjulet, det meste av driften skjer om natten. Derfor kan noen dyr avsløre high ytelse aktivitet selv om de vises sovende på dagtid. Videre er det ikke uvanlig at noen dyr vil utvise begrenset bur løpehjulet. Vanligvis bur hjulet aktivitet som utgjør et gjennomsnitt 1 km / dag eller mindre er resultatet av tilfeldige bur aktivitet og ikke er forbundet med noen betydelig løpe stimulus. Derfor bør dyr hvis kjører parametere er på 1 km / dag eller en time / dag eller mindre utelukkes i de endelige dataanalyse nonrunners.
Avhengig av den spesifikke anvendelsen av en individuell undersøkelse og stammer av mus som er involvert, kan lengden av øvelsen modifiseres. Vår tidligere studie viste at for begge musestammer som er involvert, gjennomsnittlig hjul-løpehastighet og varigheten av øvelsen på buret hjulet gradvis økt over tid og plateaued av fire uker.
Cage rattet kjører er en type frivillig trening i dyremodeller, som vanligvis tas som blir utført under mindre stressende forhold. UNLike tredemølle trening der visse parametre kan forhåndsinnstilles, alle kjører i testen buret er frivillig og lett påvirket av miljø-eller atferdsmessige signaler. Derfor er sammenligninger mellom forskjellige eksperimentelle innstillinger vanligvis unngås uten at store eksperimentelle grupper nummer brukes. Andre potensielle områder for forskning som kan ha nytte av denne type trening paradigmet er studier som inkluderer atferdsmessige reaksjoner med fysiologiske konsekvenser som kognitiv nevrovitenskap. For studier utnytte den frivillige buret hjulet paradigmet, de mest kritiske trinnene er bur satt opp og overvåking av treningsaktiviteter.
Tredemølle trening
Akklimatisering trinn er nødvendig for å forberede dyr for tredemølle trening protokollen. Avhengig av den spesifikke hensikten med individuelle studier, kan varigheten av akklimatiseringsperiode varierer. I denne studien ble en periode på én uke valgt for å tillate dyrene å acclimspiste til tredemølle apparater og motorstøy i buret, varme opp perioder er et viktig steg på trening diett. I likhet med menneskelige kolleger, må musene bli varmet opp før de kommer inn i noen intensive treningsregimer for å unngå skader og potensielle data gjenstander. I denne studien, begynte vi beltet til lavest mulig hastighet (4 m / min) med sjokk nett slått av i 15 min. Alle musene involverte begynte å løpe på og av beltet. De støtnett ble deretter slått på og beltehastigheten opprettholdes på 4 m / min. For å unngå å overbelaste mus, satt vi den elektriske støt i mild grad (1 Hz). Innen noen få dager, alle mus tilpasset tredemølle belte.
Varigheten av løpe samt akselerasjonen kan også bli skreddersydd for hver eksperimentell design. En anbefalt start akselerasjon rate er en m / min. Tredemøllen baner av mus viser tegn til utmattelse må være slått av umiddelbart. Typisk tegn på utmattelse utstilt ved mice på tredemøllen er som følger:
Verdiene nevnt ovenfor skal brukes primært som retningslinjer for et bestemt eksperiment. Disse parametrene må bestemmes for hver øvelse protokoll som det varierer fra mus belastning til mus belastning, eksperiment for å eksperimentere, og etterforsker til etterforsker.
I motsetning bur hjulet trening, må tredemølle studier gjentas flere ganger for å eliminere effektene av miljømessige og biologiske faktorer på løpingen. Det er ikke uvanlig å se svingninger i løpende ytelse mellom testene selv for samme dyr. Siden hver øvelse diett utsetter kjører mus til en stress, en passende hvileintervallet mellom testene er nødvendig. I vår erfaring, 2-3 dager hvile perioden mellom hver test var tilstrekkelig for mus å komme seg.
Som menneske tredemølle trening, er hastigheten for utholdenhetstrening best bestemmes av hjertefrekvens eller blod oksygenmetning, en teknisk vanskelig prestasjon med musestudier. Den mest kritiske trinn av tredemølle studier er bestemmelse av utmattelse, som vanligvis varierer mellom individuelle mus, og ble angitt som 80% maksimal hastighet. I vår egen erfaring innspillingen av resultater kan avvike vesentlig mellom enkeltforskere, da kriteriene for utmattelse er mest subjektive. Således er den konsekvente anvendelse av de samme kriterier under innspillingen kritisk.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av NIH stipend (HL 098 256), etter en nasjonal og mentor Forskning Science Development Award (K01 AR052840) og Independent Scientist Award (K02 HL105799) fra NIH tildelt JP Konhilas og tverrfaglig opplæring Grant i Hjerte-og biovitenskap (HL007249 ). Støtte ble mottatt fra Sarver Heart Center ved University of Arizona og fra Steven M. Gootter Foundation.
4-vinylcyclohexene diepoxide (VCD) | Sigma, cat# V-3630 | ||
11.5-cm-diameter wheel with a 5.0-cm-wide running surface | Petsmart,model 6208 | ||
Digital magnetic counter | Sigma Sport,model BC 600 | ||
Treadmill exercise | Columbus Instruments , model 1055SDRM |