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.
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.
Miljøberikelse (EE) er en eksperimentell paradigme brukes til å utforske effekten av en kompleks og utfordrende miljø som ikke stresse dyrene en. EE er en dyr bolig teknikk består av økt plass, fysisk aktivitet og sosiale interaksjoner, som igjen øker sensoriske, kognitive, motoriske og sosiale stimulering to. Igloer, løpehjul, skål hjul, rør labyrinter og andre objekter i bomiljø fremme dette sensorisk kognitiv, sosial og motorisk stimulering ved å fremme utforskning og samhandling. Utformingen av objektene i kabinettet endres jevnlig for å presentere en ny miljø, som musene blir tvunget til å tilpasse seg. Denne strategien gir svake og kortvarige utfordringer som induserer en fordelaktig, godartet, og sunn adaptiv respons, kjent som eustress, i motsetning til en mer aversive, fiendtlig miljø eller mistilpasset nød 3,4. Ved å fremme eustress og begrense skadelig nød, musviser forskjellige gunstige fenotyper.
EE er en pålitelig eksperimentell modell med et bredt spekter av applikasjoner, som samtidig er fri for elementer som tradisjonelt er tenkt som en stressende. Effektene av EE på gnagere har blitt studert i mer enn et halvt århundre. På begynnelsen av 1960-tallet studier viste at kortikale kolinesterase nivåer redusert og subkortikale kolinesterase nivåer økt hos rotter som ble plassert i miljøer med økt boareal, økt antall rotter, og en rekke av treleker, labyrinter og plattformer 5,6. I tillegg er EE forbundet med mange adaptive forandringer i hjernen, adferd, og metabolisme i mus av forskjellig alder og genetiske bakgrunner. Derfor, er en nyttig EE paradigme for et bredt omfang av eksperimenter å studere effekten av miljøet på mus. EE-effekter kan observeres hos mus så raskt som en-ukes eksponering, og kan sees hos dyr så gammel som atten måneder 7. EE er ofte used i nevrovitenskap og neurobehavioral eksperimenter for å studere gjenoppretting av funksjon, læring og hukommelse 2. Dessuten har EE betydelig innvirkning på fenotypen av en rekke toksin-indusert og transgene dyremodeller av humane nevrologiske sykdommer som Huntingtons sykdom, Alzheimers sykdom, Parkinsons sykdom, epilepsi, slag, og mer to.
Men i løpet av årene har det vært uoverensstemmelse med anriking design som gjør sammenligninger mellom studier fra ulike laboratorier vanskelige. For eksempel, hver av undersøkelser vedrørende EE effekter relativt til humane nevrologiske sykdommene som er nevnt ovenfor, hadde varierende parametere til anriking. Studien på Huntingtons sykdom ligger 4-6 mus i store merder (44 x 28 x 12,5 cm 3) som inneholder pappesker, tunneler, og sengetøy, samt tre- og plastgjenstander som ble endret hver to dager 8,9. En av studier gjort på Alzheimer# 8217; s ligger 20 mus i et større bur (1 m 3) inneholder to løpehjul, plastrør, pappesker og reirmateriale som ble endret eller omorganisert ukentlig 10. Mange oppsett av EE har lignende temaer som objekter for å kjøre på eller gjemmer seg i, men antall mus per EE bolig, stue, og den perioden av skiftende miljøet varierer mye.
Inkonsekvent design av EE har ført til mislykket replikering av EE-effekter. Våre data om kreft og metabolisme sammen tyder på at kombinasjonen av stimuleringer som er gitt i den følgende detaljerte EE huset protokoll føre til betydelige anti-kreft og anti-fedme effekter 14,15. Men forskjellen på EE-innstillinger vedtatt av ulike laboratorier kan påvirke utfallet av EE, som er sett i ett mislykket forsøk på å gjenskape EE effekter på vekst av spesifikke kreftsvulster implantert i mus 11. De ulike resultatene kan skyldes en rekke årsaker som spenner from forskjellige vekstrater på tumorcellekulturer til den type vaskemidler som brukes til rengjøring av huset utstyret 11. For å gjenskape resultatene sett i våre eksperimenter, er en spesiell utforming av berikelse og husdyrhold nødvendig. Følgende prosedyre beskriver EE boliger som vil tillate andre forskere å kunne gjenskape vår effektive berikelse modell.
De robuste effekter av EE på genuttrykk i hjernen, redusert fedme og kreft vekst hos mus avhenge sterkt av forskerens evne til å opprettholde den nye miljøet og håndtere dyrene på en måte som fremmer fysisk aktivitet, sosialt samspill, og kognitive utfordringer, men likevel ikke nød dyrene. Det er to viktigste prosessuelle skritt for å huske. Først må du huske å endre plassering av leker, gjenstander og bur hver uke. Selv om leketøy og objektene kan være det samme fra forrige uke, ble musene oppfatter omgivelsene som roman. Endre leker og gjenstander seg med forskjellige dem annenhver uke. For det andre, husk å holde miljøet rent. Hvis skittent sengetøy ikke blir fjernet, kan de økte nitrogen nivåer være en stressfaktor for dyrene.
I tillegg er det mange teknikker å merke seg i denne EE-protokollen. Bruk av ulike eller unike leker og annetdesign av plastrør labyrinter er oppmuntret. Miljøet kan være utfordrende, men bør ikke utgjøre en trussel mot dyrenes helse. Videre, pass på leker som er dysfunksjonelle, fordi de dysfunksjonelle leker øke risikoen for muse lemmer å bli fanget, eller kan være giftig for dyrene hvis konsumert ved å tygge på den. En konstant til EE er bruk av tre tallerken hjul på toppen av igloer, sequestered til et hjørne eller på siden av bin med 2-3 logger. Dette oppsettet av å kjøre skåler bak stokkene har vært til stede i alle våre berikelse studier. Når det gjelder bruk og plassering av andre gjenstander, beskrivelsen av oppsettet ovenfor er en grunnlegg blå ut av EE-oppsett. Variant av oppsettet med denne grunn rammen av plastrør, løpehjul, løping skåler, bur og logger bør gi en tilstrekkelig roman miljø å reprodusere de rapporterte resultatene.
Hvis du arbeider med transgene dyr som har diabetes eller andre stoffskiftesykdommer, betaler nær oppmerksomhet til mat og vannforbruket for å sikre at dyrene ikke går tom for mat og vann. Hvis dyrene har diabetes, vil de tisser mer, så sengetøy av EE-boliger må kanskje flekk kontrolleres og rengjøres oftere. De stedene i EE boliger som trenger sengetøy fjernet oftest er hjørnene. Husk å justere hjulene og andre leker, slik at de kan benyttes av dyrene. Dyrene er i stand til å kjøre tallerken hjul inn i sengetøy og banket kjører hjulene over. Hvis dyrene er unge, 3 til 5 ukers alder, kan de grave under merdene i EE og gjemme sammen under der, forlater forskeren clueless om hvor dyrene er. Når du fjerner skitten sengetøy, erstatte leker, eller rengjøring bur, er det foreslått å sette dyrene i en ren standard bur for ikke å stresse dem ut mens du justerer sitt miljø. Det er lettere å få alle dyrene i ett bur hvis de har færre steder å gjemme seg i environment. Derfor er fjerning av leker før binde dyr i et bur gjør prosessen enklere. Videre ikke plassere mer enn 5-6 dyr i en enkelt standard bur mens de venter på rengjøring eller justering av EE miljø. De mannlige dyr i EE kan være aggressive spesielt når EE startes i voksen alder. Derfor er det viktig å observere miljø for eventuelle sårede eller døde dyr.
I tillegg er det typisk antall dyr vi hus i EE for denne store størrelsen på beholderen er 10-20 mus. Antallet dyr som andre forskere bruker for EE varierer, ved å bruke omkring 10 eller mindre mus, og størrelsen av buret eller bin bør tas i betraktning ved bestemmelse av antall dyr til huset i EE. Å ha for mange dyr i et levende miljø kan føre til aggresjon hos hannmus. Musene vi har plassert i EE har vært av C57BL / 6 bakgrunn. Mus fra andre stammer kan være mer eller mindre aggressiv, eller mer utsatt for helseproblemer iDette EE oppsett. Dette bør tas i betraktning ved bestemmelse av dyrehold plan for mus og den anrikede miljø.
Fire uker EE huset er tilstrekkelig til å fremkalle reduksjon av fedme, dråpe av leptin nivå, og inhibering av B16 melanom vekst. Lengre EE kan føre til større virkninger på metabolismen og kreft hemming. Hvis musene gjennomgå kirurgiske prosedyrer under eller før eksponering for EE, kan de være plassert med suturer intakt. Hvorvidt dyr svarer godt til denne spesielle EE oppsett med kirurgiske stifter eller kateter intakte er ikke undersøkt. Videre er vi undersøker hvordan denne spesielle EE påvirker levetiden eller healthspan av gamle dyr. Foreløpige data tyder på at kvinnelige C57BL / 6 mus, 10 måneders alder, svare på ee på samme måte som unge mus. En begrensning av EE boliger er imøtekommende så stor bin i Dyreavdelingen plass, og fortrinnsvis i et kjønnsspesifikke rom. Dermed fremtidige studier på effstp EE på en mindre skala, samt å finne leker som er lett å rengjøre, tåler høy temperatur rengjøring og er trygge på dyr helse, vil forbedre anvendelser av EE i metabolske og kreftforskning.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av NIH tilskudd CA163640, CA166590, og AG041250 til LC.
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 |