Kennismaking met Compliance in Gedwongen Oefening in Knaagdieren: een kritische Standard naar Oefening Impact Evalueer in-Aging gerelateerde aandoeningen en de ziekte van

Summary

Exercise may alleviate behavioral impairments associated with neurodegenerative diseases. Studies of the mechanisms underlying exercise-mediated effects have increased in disease models, but the neurobiological background accompanying these diseases, specifically aging, is likely not considered. Here, we illustrate measures to increase the likelihood of a successful exercise paradigm in aged rats.

Abstract

Er is een grote toename van de bewustwording van de positieve effecten van lichaamsbeweging op de verbetering van een aantal ziektebeelden met neurobiologische basis; deze omvatten de verbetering van de cognitieve functies en fysieke prestaties. Daardoor is er een toename van het aantal dierstudies dienst oefening. Er wordt gesteld dat een intrinsieke waarde van gedwongen oefening is dat de onderzoeker heeft de controle over de factoren die de invloed van lichaamsbeweging op gedragsmatige uitkomsten kunnen beïnvloeden, met name oefenen frequentie, duur en intensiteit van de oefening regime. Evenwel naleving gedwongen oefeningsregimes een probleem, vooral als potentiële verwart van gebruik aan schokken te vermijden. Het is ook belangrijk om te overwegen dat, aangezien de meeste cognitieve en motorische stoornissen staking in de leeftijd van individuele, het bepalen van effecten van lichaamsbeweging op deze stoornissen moeten overwegen om de leeftijd van knaagdieren met een zo hoog mogelijk niveau van naleving van een minimale behoefte aan testen su zorgenbjects. Hier zullen de relevante stappen en overwegingen die nodig zijn om bijna 100% naleving te bereiken oefening loopband in een oude knaagdiermodel worden gepresenteerd en besproken. In afwijking van het bepaalde oefening regime te worden in dienst van de onderzoeker, moet ons protocol van nut zijn voor onderzoekers die zijn vooral geïnteresseerd in de mogelijke impact van gedwongen oefening op veroudering gerelateerde stoornissen, waaronder de vergrijzing samenhangende Parkinson en de ziekte van Parkinson.

Introduction

Invasieve levensstijl strategieën die ofwel kan voorkomen of impairments beperken tot cognitie en motoriek, zowel vaak geassocieerd met ouder worden, worden steeds tractie als levensvatbare praktijken voor het behoud van gezondheid en welzijn ^1,2. Bijvoorbeeld, matige tot strenge oefening op een wekelijkse en consistente basis aan mannen van middelbare leeftijd kan een aanzienlijke verhoging motorische mogelijkheden in vergelijking met vergelijkbare leeftijd leeftijdsgenoten met de leeftijd ^3. Bovendien, toenemend bewijs suggereert dat deze levensstijl strategieën, zoals lichaamsbeweging, kunnen verzachten of zelfs omkeren stoornissen zoals bij neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte (PD) ⁴ Parkinson.

Inspanningen om de moleculaire mechanismen van veroudering gerelateerde bijzondere waardeverminderingen begrepen zijn ook gericht op het identificeren van hoe niet-invasieve strategieën, zoals lichaamsbeweging, ongedaan te maken of verzwakken van de mechanismen die bijdragen aan dergelijke beperkingen. Loopband oefening is zo'n strategy steeds vaker gebruikt in modellen van PD ^5-7 en cognitieve stoornissen ^1, waarbij de mechanismen achter de verbeteringen in motorische of cognitieve functie worden nog bepaald. Het is echter belangrijk erop te wijzen dat de vergrijzing is de neurobiologische achtergrond van de PD. Zo is voor elke mogelijke vertaling van een oefening voordeel in een diermodel in de menselijke conditie te realiseren moet het rekening houden met de neurobiologische achtergrond van de vergrijzing. Bijvoorbeeld, kon compenserende mechanismen die wenden motorische stoornis tijdens PD progressie worden aangetast door het proces van het ouder worden ^8. Dus is het logisch dat de oefening paradigma's moeten worden ontwikkeld die niet alleen de gevolgen van de vergrijzing in zowel de aanwezigheid of afwezigheid van ziekte pathologie te overwegen, maar dat ook kan worden gestart en onderhouden in de leeftijd van knaagdieren.

Daarom, met inachtneming van de vergrijzing op de neurobiologische achtergrond, de selectie van de stam ratdient zorgvuldig te worden overwogen door de onderzoeker. Verschillende stammen rat zijn beschikbaar voor veroudering studies, met name de Fischer 344 en de Brown-Norway / Fischer 344 F ₁ (BNF) hybride. De gebruikte Sprague Dawley rat (een outbred stam) is ontvankelijk voor een dergelijk gebruik, aangezien het algemeen wordt gebruikt in neurodegeneratieve ziekte-modellen, zoals de 6-hydroxydopamine PD model. Ons laboratorium maakt gebruik van zowel de Sprague Dawley en de BNF stammen in veroudering en neurodegeneratieve ziekte werk. In dit rapport zullen we de resultaten wijzen op onze oefening protocollen met beide stammen te presenteren. Voor degenen die de onderzoekers strikt gericht op leeftijd-gerelateerde studies, de BNF stam biedt een aantal belangrijke voordelen. Ten eerste is het relatief minder gevoelig voor veroudering gerelateerde aandoeningen (zoals tumoren) en heeft uitzonderlijke levensduur (typisch levensduur dan 30 maanden) in vergelijking met andere stammen. Ze hebben ook minder variabiliteit in diverse fysiologische en gedrags uitkomsten ^_9, eend zijn ook geschikt voor benaderingen die optreden bij het verouderingsproces te onderzoeken. Bovendien experimenten zoals gedwongen oefening vergen aanzienlijke behandeling door de onderzoeker, en de zacht karakter van de BNF stam is voordelig. Veroudering gerelateerde veranderingen in striatale dopamine middenhersenen weefselinhoud, alsmede bewegingsactiviteit wijzigingen qua BNF ratten en primaten ^10-11. Ons laboratorium heeft ook uitgebreide ervaring met het karakteriseren en manipuleren van het striatum en dopaminesysteem signalering en bewegingsactiviteit in de BNF stam ^12-16. Daarom, omdat het risico van andere neurobiologisch-gebaseerde ziekten toeneemt met het ouder worden, diermodellen van neurodegeneratieve ziekte moeten overwegen het gebruik van knaagdierrassen met een uitgebreid track record van het gebruik bij veroudering onderzoeken.

Ons protocol hierin lost ook enkele kritische kwesties die de onderzoeker moet overwegen bij de interpretatie van hun resultaten obtained van een oefening protocol. Het knaagdier loopband apparaat (waarvan het gebruik zal zetten we in dit verslag), wordt meestal uitgerust met een elektrische schok te spoelen op de achterkant van elke rijstrook van de loopband die kan worden uitgeschakeld. Echter wanneer deze elektrische schokken spoelen worden bekrachtigd, wordt een kleine footshock afgeleverd het subject als het in contact komt met de spoelen. Deze strategie wordt vaak gebruikt in de uitoefening studies om de naleving te vergemakkelijken om te oefenen loopband. Dit is een cruciaal aandachtspunt, met name voor die onderzoekers die betrokken zijn bij gedrags-studies die worden beïnvloed door dopamine en norepinefrine-signalering. Elektrische footshock is een fysiologische stressor, en de impact ervan op zowel neurotransmitter systemen is goed gedocumenteerd, met een verhoogde activering van tyrosine hydroxylase ^17-18. Zo verhoogde biosynthese van beide neurotransmitter kan de interpretatie van een oefening effect verwarren, waardoor de onderzoeker aansprakelijk is voor het interpreteren of erwaargenomen verandering in het gedrag na de oefening strikt toe te schrijven aan de oefening regime of de footshock stress. Belangrijkste is echter dat de voorgestelde gedwongen oefening regime niet het gebruik van footshock dienst op elk punt in de tredmolen acclimatisering of opleidingstrajecten te oefenen.

Succesvolle oefening regimes ook vereisen een maximale naleving uit te oefenen vanaf proefpersonen. De tewerkstelling van footshock om naleving te bereiken zou de interpretatie van experimentele resultaten beschamen wanneer de afhankelijke maatregel is gerelateerd aan neurotransmitter signalering dat wordt beïnvloed door footshock (zoals eerder besproken). Dus, de uitdaging is om knaagdieren te krijgen, en in het bijzonder de leeftijd van knaagdieren, om te voldoen aan een oefening regime. Een wenselijke doel van een oefening regime is tot bijna 100% naleving te bereiken, omdat dit het aantal dieren dat nodig is om de oefening regime te voltooien zal verminderen. Concreet maximale naleving uit te oefenen en de interpretatie van de oefening regime uitkomsten kunnen be verkregen in onze oefening regime als gevolg van een aantal pre-oefening procedures, waaronder, 1) een omgekeerde licht-donker cyclus die de dieren in staat stelt om te oefenen tijdens hun actieve (wakker) cyclus, 2) het zorgen voor de voortbeweging baselines zijn gelijk voorafgaand aan de scheiding van controle en lichaamsbeweging groepen, en 3) het inbrengen van de proefpersonen een acclimatiseringsperiode die geleidelijk introduceert ze aan de eisen van de oefening regime. Hier, de bovengenoemde experimentele overwegingen en stappen die nodig zijn om bijna 100% naleving te bereiken oefening loopband in een oude knaagdieren (> 18 maanden) zal worden geëvalueerd en gepresenteerd. Tenslotte kan het milieu geassocieerd met lichaamsbeweging stressvolle en als zodanig onderhavige potentiële verwart fysiologische effecten specifiek te oefenen bepalen. Ons protocol regelt ook voor de blootstelling aan de mogelijke stress-inducerende omgeving van de loopband door het opnemen van de nonexercise groep in elk aspect van de acclimatisatie fase (inclusief modest loopband lopen) en deze te plaatsen op de stilstaande loopband tijdens de loopband oefening training. Zo, dit protocol heeft tot doel de nodige maatregelen om de fysiologische effecten van lichaamsbeweging alleen te bepalen maatregelen beschreven.

Protocol

Alle van de volgende procedures worden uitgevoerd in overeenstemming met de Institutional Animal Care en gebruik Comite op LSU Health Sciences Center-Shreveport, en voldoen aan de National Institute of Health richtlijnen. 1 Pre-oefening Procedures Opmerking: Een tijdlijn van alle relevante procedures in deze geforceerde oefening regime is schematisch in figuur 1. <img alt="Figuur 1" …

Representative Results

Een diagram van de tijdlijn van gebeurtenissen in alle drie fasen van de geforceerde oefening regime is weergegeven in figuur 1. Naast omgekeerde licht-donker cyclus dagelijks met alvorens enige experimentele testen en fase 1 van acclimatisering training, waarbij patiënten zitten op de stilstaande loopband voor 5-10 min / dag gedurende 3 opeenvolgende dagen werden toegepast voor de handhaving van de gedwongen oefening regime te verhogen. Deze procedures werden toegevoegd aan het protocol om stress in v…

Discussion

Er zijn aanwijzingen dat de levensstijl strategieën, zoals lichaamsbeweging, kan het risico op chronische ouderdomsziekten en hun kardinale symptomen, met inbegrip van die van de neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson ²⁰ te verminderen. Het voordeel van gedwongen oefening op een loopband, in tegenstelling tot vrijwillige uitoefening van een loopwiel, dat de onderzoeker de frequentie, de snelheid en / of intensiteit van de oefening, en duur van de trainingssessie kan bepalen. Zo…

Materials

 

Table of Specific Materials/Equipment
Name of Material/Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Exer-4 Treadmill for Rats	Columbus Instruments	96157-2	Columbus has a variety of treadmills for animals with varying numbers of lanes, and other options such as metabolic measurements
Animal Activity Meter: Opto-Varimex 4-Auto Track	Columbus Instruments	0170-R4	Columbus has several options for activity chambers with varying arena sizes, beam spacing, and sensors