एक समृद्ध पर्यावरण में हाउसिंग चूहे के लिए एक प्रोटोकॉल
Summary
Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.
Abstract
Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of ‘toys’ to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.
Introduction
पर्यावरण संवर्धन (ईई) जानवरों 1 तनाव नहीं करता है कि एक जटिल और चुनौतीपूर्ण वातावरण के प्रभाव का पता लगाने के लिए इस्तेमाल एक प्रयोगात्मक प्रतिमान है। ईई बदले में संवेदी, संज्ञानात्मक, मोटर, और सामाजिक उत्तेजना 2 बढ़ जाती है, जो वृद्धि हुई अंतरिक्ष, शारीरिक गतिविधि, और सामाजिक संबंधों से बना एक पशु आवास तकनीक है। आवास पर्यावरण में Igloos चल रहा है, पहियों, तश्तरी पहियों, ट्यूब mazes के, और अन्य वस्तुओं की खोज और बातचीत को बढ़ावा देकर इस संवेदी संज्ञानात्मक, सामाजिक और मोटर उत्तेजना को बढ़ावा। बाड़े में परिवर्तन में वस्तुओं के लेआउट नियमित रूप से चूहों अनुकूलित करने के लिए मजबूर कर रहे हैं, जो करने के लिए एक उपन्यास पर्यावरण, पेश करने के लिए। इस रणनीति के लिए एक और अधिक प्रतिकूल, प्रतिकूल वातावरण या maladaptive संकट 3,4 करने के लिए विरोध के रूप में, eustress के रूप में जाना, लाभकारी सौम्य, और स्वस्थ अनुकूली प्रतिक्रिया, प्रेरित करता है हल्के और संक्षिप्त चुनौतियों प्रदान करता है। चूहों eustress को बढ़ावा देने और हानिकारक संकट सीमित करकेअनुकूल phenotypes की एक किस्म दिखा।
पारंपरिक रूप के रूप में तनावपूर्ण 1 के बारे में सोचा तत्वों से रहित किया जा रहा है, जबकि ई आवेदनों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ एक विश्वसनीय प्रयोगात्मक मॉडल है। कृन्तकों पर ईई के प्रभाव आधे से ज्यादा एक सदी के लिए अध्ययन किया गया है। जल्दी 1960 के दशक में पढ़ाई कॉर्टिकल cholinesterase के स्तर में कमी आई है और subcortical cholinesterase स्तर बढ़ा रहने की जगह, चूहों की संख्या में वृद्धि हुई है, और लकड़ी के खिलौने, mazes, और प्लेटफार्मों 5,6 की एक किस्म के साथ वातावरण में रखे थे कि चूहों में वृद्धि हुई है कि पता चला है। इसके अलावा, ईई अलग अलग उम्र और आनुवंशिक पृष्ठभूमि के चूहों में मस्तिष्क, व्यवहार, और चयापचय में कई अनुकूली परिवर्तन के साथ जुड़ा हुआ है। इसलिए, ईई चूहों पर पर्यावरण के प्रभावों का अध्ययन प्रयोगों की एक व्यापक गुंजाइश के लिए एक उपयोगी प्रतिमान है। ईई प्रभाव एक सप्ताह के जोखिम के रूप में के रूप में जल्दी से चूहों में मनाया जा सकता है, और अठारह महीने 7 के रूप में पुराने के रूप में पशुओं में देखा जा सकता है। ई यू के अक्सर हैसमारोह की वसूली, सीखने और स्मृति 2 अध्ययन करने के लिए तंत्रिका विज्ञान और neurobehavioral प्रयोगों में sed। इसके अलावा, ईई विष प्रेरित और हंटिंग्टन रोग, अल्जाइमर रोग, पार्किंसंस रोग, मिर्गी, स्ट्रोक सहित मानव मस्तिष्क संबंधी बीमारियों के ट्रांसजेनिक पशु मॉडल की एक किस्म के phenotype पर काफी प्रभाव पड़ता है, और 2 अधिक।
हालांकि, पिछले कुछ वर्षों में संवर्धन डिजाइन मुश्किल विभिन्न प्रयोगशालाओं से पढ़ाई के बीच तुलना करने के साथ विसंगति हुई है। उदाहरण के लिए, ऊपर उल्लेख मानव मस्तिष्क संबंधी बीमारियों के सापेक्ष ईई प्रभाव पर अध्ययन के प्रत्येक संवर्धन के लिए मानकों बदलती थी। हंटिंग्टन रोग पर अध्ययन हर दो दिन 8,9 बदल रहे थे कि गत्ता बक्से, सुरंगों, और शीट युक्त बड़े पिंजरों (44 x 28 x 12.5 सेमी 3), के रूप में अच्छी तरह से लकड़ी और प्लास्टिक की वस्तुओं में 4-6 चूहों रखे। अल्जाइमर और पर किए गए अध्ययन में से एक# 8217; एस 2 चल पहियों, प्लास्टिक की ट्यूब, गत्ता बक्से और बदल गया है या 10 साप्ताहिक पुन: व्यवस्थित किया गया है कि घोंसले के शिकार सामग्री युक्त एक बड़ा पिंजरे (1 एम 3) में 20 चूहों रखे। ईई के कई setups के इस तरह के पर चलाने के लिए या में छिपा वस्तुओं के रूप में इसी तरह के विषयों है, अभी तक ईई आवास, क्षेत्र में रहने वाले प्रति चूहों की संख्या, और पर्यावरण को बदलने की अवधि बहुत भिन्नता है।
ईई के असंगत डिजाइन ईई प्रभाव के कारण विफल नकल करने के लिए नेतृत्व किया है। कैंसर और चयापचय पर हमारे डेटा एक साथ सुझाव है कि महत्वपूर्ण विरोधी कैंसर और मोटापे के प्रभाव 14,15 के लिए निम्न विस्तृत ईई आवास प्रोटोकॉल नेतृत्व में प्रदान की stimulations का संयोजन। हालांकि, एक में देखा जाता है, के रूप में ईई के परिणामों को प्रभावित कर सकते हैं विभिन्न प्रयोगशालाओं द्वारा अपनाई गई ईई सेटिंग्स के अंतर चूहों 11 में प्रत्यारोपित विशिष्ट कैंसर ट्यूमर के विकास पर ईई प्रभाव को पुन: पेश करने का प्रयास विफल। अलग परिणाम fro लेकर कारणों की एक किस्म की वजह से हो सकता हैआवास उपकरण 11 सफाई के लिए इस्तेमाल डिटर्जेंट के प्रकार के ट्यूमर सेल संस्कृतियों के विभिन्न विकास दर मी। हमारे प्रयोगों में देखा परिणामों को दोहराने के क्रम में, संवर्धन और पशुपालन के एक विशेष रूप से डिजाइन की आवश्यकता है। निम्नलिखित प्रक्रिया अन्य शोधकर्ताओं सफलतापूर्वक हमारे प्रभावोत्पादक संवर्धन मॉडल को दोहराने की अनुमति देगा कि ईई आवास का विवरण है।
Protocol
Representative Results
Discussion
मस्तिष्क में जीन की अभिव्यक्ति पर ईई के मजबूत प्रभाव है, फिर भी, adiposity और चूहों में कैंसर के विकास को शारीरिक गतिविधि, सामाजिक संपर्क, और संज्ञानात्मक चुनौतियों को बढ़ावा देता है एक तरह से जानवरों के उपन्यास वातावरण बनाए रखने और संभाल करने के लिए शोधकर्ता की क्षमता पर भारी निर्भर कमी आई नहीं संकट जानवरों करता है। याद करने के लिए दो सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियात्मक कदम उठाए हैं। सबसे पहले, हर हफ्ते खिलौने, वस्तुओं, और पिंजरों की नियुक्ति को बदलने के लिए याद है। खिलौने और वस्तुओं को पिछले सप्ताह से ही हो सकता है हालांकि, चूहों उपन्यास के रूप में पर्यावरण मानता है। खिलौने बदलें और हर दूसरे हफ्ते में अलग अलग लोगों के साथ खुद को वस्तुओं। दूसरा, पर्यावरण को स्वच्छ रखने के लिए याद है। गंदे बिस्तर हटा ले नहीं करता है, वृद्धि हुई नाइट्रोजन का स्तर जानवरों के लिए एक तनाव-हो सकता है।
इसके अलावा, इस ईई प्रोटोकॉल में नोट करने के लिए कई तकनीकों हैं। अलग या अद्वितीय खिलौने और विभिन्न के उपयोगप्लास्टिक ट्यूब mazes की डिजाइन के लिए प्रोत्साहित किया जाता है। वातावरण चुनौतीपूर्ण हो सकता है, लेकिन पशुओं के स्वास्थ्य के लिए एक खतरा नहीं किया जाना चाहिए। बेकार खिलौने पकड़ा हो रही माउस अंगों का खतरा बढ़ जाता है, या उस पर चबाने से भस्म अगर पशुओं को विषाक्त हो सकता है, क्योंकि इसके अलावा, बेकार हैं कि खिलौनों से सावधान रहना। ईई करने के लिए एक लगातार 2-3 लॉग्स द्वारा बिन के एक कोने या पक्ष को तनहा इग्लू के शीर्ष पर तीन तश्तरी पहियों, का उपयोग है। लॉग को पीछे तश्तरी चलाने का इस सेटअप हमारे सभी संवर्धन अध्ययन में उपस्थित किया गया है। अन्य वस्तुओं के उपयोग और स्थान के संदर्भ में, लेआउट का वर्णन से ऊपर ईई स्थापना के एक मूलभूत ब्लू प्रिंट है। प्लास्टिक टयूबिंग की इस मूलभूत ढांचे की सूचना दी, परिणाम प्रतिलिपि करने के लिए एक पर्याप्त उपन्यास वातावरण प्रदान करना चाहिए तश्तरी, पिंजरों और लॉग चल रहा है, पहियों के साथ चल रहे सेटअप का रूपांतर।
मधुमेह या अन्य चयापचय है कि ट्रांसजेनिक जानवरों के साथ काम कर रहे हैंबीमारियों, पशुओं के लिए भोजन और पानी से बाहर नहीं चला है कि आश्वस्त करने के लिए भोजन और पानी की खपत करने के लिए करीब ध्यान देना। जानवरों मधुमेह है, वे और अधिक पेशाब होगा, तो ईई आवास के बिस्तर स्थान की जाँच की और अधिक बार साफ करने की आवश्यकता हो सकती है। बिस्तर सबसे अधिक बार हटाया की जरूरत है कि ईई आवास में स्थानों के कोनों कर रहे हैं। वे जानवरों द्वारा इस्तेमाल किया जा सकता है, ताकि पहियों और अन्य खिलौने समायोजित करने के लिए याद रखें। जानवरों के बिस्तर में तश्तरी पहियों चल रहा है और अधिक चल रहा पहियों दस्तक करने में सक्षम हैं। जानवरों उम्र के 3 से 5 सप्ताह, युवा कर रहे हैं, वे जानवर हैं, जहां के रूप में जानकारी नहीं शोधकर्ता छोड़ रहा है, ई में पिंजरों के तहत खुदाई और वहाँ के तहत एक साथ छिपा हो सकता। , गंदे बिस्तर को हटाने के खिलौने की जगह, या पिंजरों की सफाई करते हैं, यह उनके पर्यावरण का समायोजन करते हुए उन्हें तनाव से बाहर तो नहीं के रूप में एक स्वच्छ मानक पिंजरे में जानवरों को डाल करने के लिए सुझाव दिया है। यह वे वातावरण में छिपाने के लिए कम जगहों पर है, तो एक पिंजरे में सभी जानवरों को पाने के लिए आसान हैironment। इसलिए, एक पिंजरे में जानवरों sequestering करने से पहले खिलौने को हटाने की प्रक्रिया को आसान बना देता है। सफाई के लिए इंतज़ार कर रहे हैं या उनके ईई वातावरण का समायोजन इसके अलावा, जबकि एक मानक पिंजरे में अधिक से अधिक 5-6 जानवरों जगह नहीं है। ईई वयस्कता में शुरू की है, खासकर जब ई में पुरुष जानवरों आक्रामक हो सकता है। इसलिए, यह किसी भी घायल या मृत पशुओं के लिए पर्यावरण का निरीक्षण करने के लिए महत्वपूर्ण है।
इसके अलावा, हम कंटेनर के इस बड़े आकार के लिए ई में घर पशुओं की विशिष्ट संख्या 10-20 चूहों है। ई में घर के लिए पशुओं की संख्या निर्धारित करते समय लगभग 10 या उससे कम चूहों का उपयोग अन्य शोधकर्ताओं भिन्न हो ईई के लिए उपयोग पशुओं की संख्या, और पिंजरे या बिन के आकार को ध्यान में रखा जाना चाहिए। एक जीवित वातावरण में भी कई जानवरों के बाद नर चूहों में आक्रामकता बढ़ सकता है। हम ई में रखे गए चूहों C57BL 6 / पृष्ठभूमि के लिए किया गया है। अन्य प्रकारों के चूहे कम या ज्यादा आक्रामक, या अधिक होने का खतरा स्वास्थ्य के मुद्दों के लिए में हो सकता हैइस ईई सेटअप। यह चूहों और समृद्ध पर्यावरण के लिए पशुपालन योजना का निर्धारण करने में ध्यान में रखा जाना चाहिए।
चार सप्ताह के ईई आवास adiposity की कमी, लेप्टिन स्तर की बूंद, और B16 मेलेनोमा विकास के अवरोध उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त है। अब ईई चयापचय और कैंसर के निषेध पर मजबूत प्रभाव हो सकता है। चूहों के दौरान या ईई के लिए जोखिम से पहले शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं से गुजरना है, वे बरकरार टांके के साथ रखे जा सकते हैं। चाहे या नहीं जानवरों शल्य स्टेपल या अध्ययन नहीं किया गया बरकरार कैथेटर के साथ इस विशेष ईई सेटअप करने के लिए अच्छी तरह से प्रतिक्रिया। इसके अलावा, हम वर्तमान में इस विशेष ईई वृद्ध जानवरों की उम्र या healthspan को प्रभावित करता है कि कैसे जांच कर रहे हैं। प्रारंभिक आंकड़ों से महिला C57BL / 6 चूहों, उम्र के 10 महीने, युवा चूहों के लिए इसी तरह ईई का जवाब दें। ईई आवास की एक सीमा है और अधिमान्यतया एक लिंग विशिष्ट कक्ष में, जानवरों की सुविधा अंतरिक्ष में इस तरह के एक बड़े बिन मिलनसार है। Eff पर इस प्रकार भविष्य के अध्ययनोंएक छोटे पैमाने पर ईई के ECTS है, साथ ही, साफ उच्च तापमान सफाई सहन करने के लिए आसान कर रहे हैं और पशुओं के स्वास्थ्य के लिए सुरक्षित कर रहे हैं लग रहा है कि खिलौने, चयापचय और कैंसर अनुसंधान में ईई के आवेदनों में सुधार होगा।
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
एनआईएच द्वारा समर्थित किया गया था इस काम के लिए नियंत्रण रेखा को CA163640, CA166590, और AG041250 अनुदान।
Materials
| Large enrichment bin (120cm x 90cm x 76cm) | Custom made. | Custom made. | Made of polypropylene. Edges of the bin are 1.5cm thick. |
| Large enrichment bin alternative (120cm x 110cm x 76cm) | Global Industrial | 155202 | If necessary, this bin works as an alternative to the one above. |
| Habitrail Mini tubes | Habitrail | 62720; 62705; 62725; 62715; 62054 | – |
| Plastic igloos with saucer wheels | Bio Serv | K3327; K3250 | – |
| Metal Running Wheels | Super Pet | 61392; 61394; 61396 | – |
| Manzanita Wood Gnawing Sticks, 3" | Bio Serv | W0016 | |
| Mouse Tunnels | Bio Serv | K3322 | – |
| Mouse cages that go in the large EE bin. | Lab Products Inc | 10027 Mouse Cage | – |
| Cage Klenz 180 Alkaline Cage Wash Detergent, Cage Klenz 250 Acid Detergent | Steris Life Sciences | 1K1802; 1K2502 | These detergents are used in the cage wash for the toys, large enrichment bins, and cages. |
| Sporklenz | Steris Life Sciences | 6526Q8 | Alternative sporicide/disinfectant to washing toys, bins, and cages in cage wash. |
| Bed-O-Cobs 1/4" bedding | The Andersons, Inc. | 4B | Corn cob bedding is 1/4" in diameter. |
| Nestlets for control housed mice | Ancare | Cotton squares |
Riferimenti
- Cao, L., During, M. J. What is the brain-cancer connection. Annu. Rev. Neurosci. 35, 331-345 (2012).
- Nithianantharajah, J., Hannan, A. J. Enriched environments, experience-dependent plasticity and disorders of the nervous system. Nat. Rev. Neurosci. 7, 697-709 (2006).
- Milsum, J. H. A model of the eustress system for health/illness. Behav. Sci. 30, 179-186 (1985).
- Selye, H. . Stress Without Distress. , (1974).
- Krech, D., Rosenzweig, M. R., Bennett, E. L. Effects of environmental complexity and training on brain chemistry. J. Comp. Physiol. Psychol. 53, 509-519 (1960).
- Rosenzweig, M. R., Krech, D., Bennett, E. L., Diamond, M. C. Effects of environmental complexity and training on brain chemistry and anatomy: A replication and extension. J. Comp. Physiol. Psychol. 55, 429-437 (1962).
- Frick, K. M., et al. Effects of Environmental Enrichment on Spatial Memory and Neurochemistry in Middle-Aged Mice. Learn. Mem. 10 (3), 187-198 (2003).
- Dellen, A., Blakemore, C., Deacon, R., York, D., Hannan, A. J. Delaying the onset of Huntington’s in mice. Nature. 404, 721-722 (2000).
- Spires, T. L., et al. Environmental enrichment rescues protein deficits in a mouse model of Huntington’s disease, indicating a possible disease mechanism. J. Neurosci. 24 (9), 2270-2276 (2004).
- Jankowsky, J. L., et al. Environmental enrichment mitigates cognitive deficits in a mouse model of Alzheimer’s disease. J. Neurosci. 25 (21), 5217-5224 (2005).
- Westood, J. A., Darcy, P. K., Kershaw, M. H. Environmental Enrichment does not impact on tumor growth in mice. F1000Research. 2, 140 (2013).
- Cao, L., et al. VEGF links hippocampal activity with neurogenesis, learning. Nat. Genet. 36 (8), 827-835 (2004).
- Young, D., Lawlor, P. A., Leone, P., Dragunow, M., During, M. J. Environmental enrichment inhibits sponta- neous apoptosis, prevents seizures and is neuroprotective. Nat. Med. 5 (4), 448-453 (1999).
- Cao, L., et al. Environmental and genetic activation of a brain-adipocyte BDNF/leptin axis causes cancer remission and inhibition. Cell. 142 (1), 52-64 (2010).
- Cao, L., et al. White to brown fat phenotypic switch induced by genetic and environmental activation of a hypothalamic-adipocyte axis. Cell Metab. 14 (3), 324-338 (2011).
