En mus Model af træthed induceret af perifere Bestråling
Summary
Vi beskriver en fremgangsmåde under anvendelse målrettet perifer bestråling for at inducere træthed-lignende opførsel hos mus. Den valgte ikke-dødelige strålingsdosis fører til en ugelang reduktion i frivilligt hjul-kører aktivitet.
Abstract
Cancer-relateret træthed (CRF) er et rystende og bekostelig tilstand, der ofte påvirker patienter, der modtager cancer behandlinger, herunder strålebehandling. Her beskriver vi en fremgangsmåde under anvendelse målrettet perifer bestråling for at inducere træthed-lignende opførsel hos mus. Med passende afskærmning, bestrålingen målretter lavere abdominal / bækkenpartiet af musen, skåner hjernen, i et forsøg på at modellere strålebehandling modtages af personer med bækken cancere. Vi leverer en strålingsdosis, der er tilstrækkelig til at inducere træthed-lignende opførsel hos mus, målt ved frivillig hjul-running aktivitet (VWRA), uden at forårsage åbenbar morbiditet. Da hjulet kører er en normal, frivillig adfærd hos mus, bør dens anvendelse har ringe confounding effekt på andre adfærdsmæssige test eller biologiske foranstaltninger. Derfor kan hjulet kører anvendes som en gennemførlig endepunkt i at forstå de adfærdsmæssige og biologiske korrelater for træthed. CRF er en kompleks tilstand med hyppige cofølgesygdomme, og sandsynligvis har årsager i forbindelse med såvel kræft og dens forskellige behandlinger. Beskrevet i dette papir metoder er nyttige til undersøgelse stråling-induceret ændringer, der bidrager til udviklingen af CRF og mere generelt, at udforske de biologiske netværk, der kan forklare udviklingen og persistens af et perifert-udløst, men centralt drevet adfærd som træthed .
Introduction
Kræft-relaterede træthed (CRF) er en foruroligende og bekostelig tilstand, der ofte påvirker patienter, der fik kræftbehandling 1. Den træthed hverken proportional med seneste aktivitet eller lindres ved hvile, og det er forbundet med en lang række forstyrrelser relateret til humør, motivation, opmærksomhed og kognition 2. De biologiske årsager til CRF er ukendte, selvom det er blevet vist i mange tilfælde at korrelere med inflammation og cytokinniveauer, også i nogle tilfælde med hæmoglobinniveau og funktionen af forskellige hormonsystemer (se Saligan et al. 3 for en gennemgang af den biologiske undersøgelser af CRF).
Kontrollerede undersøgelser med dyremodeller er nødvendige for at forstå den adfærd og biologi er forbundet med denne komplekse tilstand. Mens tumorrelateret 4 eller kemoterapi-beslægtet 5, 6 fedtigue er blevet undersøgt i gnavermodeller kan ætiologien af CRF være behandling-specifik. For at undersøge CRF relateret til strålebehandling har vores gruppe for nylig udviklet en musemodel for bestråling-induceret træthed 7. I modsætning til eksisterende CRF modeller, der involverer hjernen eller bestråling af hele legemet 8, 9, denne model undersøger, hvordan en ændring i centralt drevne adfærd, ligesom træthed, kan udløses af en perifert målrettet bestråling procedure.
Den her beskrevne procedure er designet til at modellere strålebehandling administreret til patienter med bækkensmerter cancer, ved anvendelse blyafskærmning til at målrette den nedre abdominale / bækkenpartiet med bestråling. Men ved at modificere blyafskærmning eller dens placering i forhold til forsøgsdyr, denne procedure kan tilpasses til at modellere bestråling af andre dele af kroppen. Frivillig hjul-kører aktivitet (VWRA) bruges til at måle træthed-lignende behavior; fordi det er en frivillig og normal adfærd 10, bør den gøre det muligt samtidig brug af andre adfærdsmæssige og biologiske tests. Vi har fundet, at perifer bestråling er tilstrækkelig til at reducere VWRA i mus uden at forårsage åbenlys sygelighed 7. Fremtidige eksperimenter med denne model kan hjælpe afsløre virkningen af perifer bestråling på immun- og andre biologisk signalering, samt de efterfølgende ændringer i centralnervesystemet, der kan producere mangler forbundet med CRF.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi har beskrevet en protokol ved hjælp målrettet perifer bestråling til at fremkalde en reduktion af VWRA i mus uden confounding sygelighed eller dødelighed. Vigtigere er det, en simpel afskærmning enhed giver bestråling i denne protokol til at målrette en ønsket region konsekvent, efterligner strålebehandlinger modtaget af patienter med bækken kræft. I modsætning til eksisterende CRF modeller, der involverer hjernen eller bestråling af hele legemet 8, 9,…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne takke Michele Allen for National Heart, Lung, og Blood Institute (NHLBI) af National Institutes of Health (NIH) for generøst deler hendes ekspertise i murine fænotypebestemmelse metoder og for hendes fortsatte teknisk bistand, samt for Timothy Hunt af NHLBI for at hjælpe os med at udvikle afskærmning enhed. Denne undersøgelse er støttet af afdelingen for Intramural Research af Det Nationale Institut for Sygeplejeforskning af NIH, og en del af valideringen forsøg støttet af en bevilling fra 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 |
Riferimenti
- 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).
