Vurdering av Murint trening utholdenhet uten bruk av et sjokk Grid: Et alternativ til Tvungen Exercise

Summary

A method to assess exercise endurance in laboratory mice without the use of a shock grid is demonstrated. This method is a humane refinement that can decrease the confounding effects of stress on experimental parameters.

Abstract

Bruker laboratoriemusemodeller, er de molekylære stier er ansvarlige for de metabolske fordelene med utholdenhets trening begynner å bli definert. Den vanligste metoden for å vurdere trening utholdenhet hos mus benytter tvunget kjører på en motorisert tredemølle utstyrt med et sjokk rutenett. Dyr som sluttet kjører, blir presset av de bevegelige tredemølle belte på et rutenett som leverer en elektrisk foten sjokk; å rømme den negative stimulus, musene tilbake til kjører på beltet. Imidlertid kan unngåelsesadferd og psykologisk stress på grunn av bruken av et støtapparat forstyrre kvantifisering av rennende utholdenhet, samt forvirre målinger av postexercise serum hormone og cytokin-nivåer. Her kan vi demonstrere og validere en raffinert metode for å måle kjører utholdenhet hos naive C57BL / 6 laboratorie mus på en motorisert tredemølle uten å benytte et sjokk rutenett. Når mus er preacclimated til tredemølle, de frivillig kjøre med gangart hastigheter spesifikk for hver mouse. Bruk av støt gitteret erstattes av milde oppmuntring av en menneskelig operatør ved hjelp av en tunge depressor, kombinert med følsomhet for den frivillige vilje til å løpe på den delen av musen. Klare endepunkter for kvantifisering kjører tid til utmattelse for hver mus er definert og reflektert i atferdsmessige tegn på utmattelse som sprikende holdning og anstrengt pust. Denne metoden er en human raffinement som også reduserer konfunderende effektene av stress på eksperimentelle parametre.

Introduction

Fedme, insulinresistens og type 2 diabetes er innbyrdes metabolske forstyrrelser som utøver dyptgripende virkninger på helsen til både USA og verden over populasjoner ^1-4. Utholdenhetstrening kan forebygge, samt behandle, disse forholdene ^5,6. Videre er vurderingen av gangart fart og utholdenhet brukes klinisk som diagnostiske tester for skrøpelighet, sarcopenia, og konsekvensene av andre lidelser som kronisk obstruktiv lungesykdom, i mennesker ^7.

De biokjemiske mekanismer som ligger til grunn den reelle effekten av utholdenhetstrening på kroppssammensetning og insulinfølsomhet begynner å bli belyst ved hjelp av genetisk eller farmakologisk modifiserte mus som viser forbedrede eller redusert arbeidskapasitet ^8-11. Imidlertid har mange slike studier benyttet motoriserte tredemøller som er utstyrt med støt gitre for å tvinge mus for å kjøre ^8-11. Dyr som sluttet kjører, blir presset avflytte tredemølle belte på et rutenett som leverer en elektrisk foten sjokk; å rømme den negative stimulus, musene tilbake til kjører på beltet. Slike prosedyrer kan innføre psykologisk stress og unngåelsesatferd som konfunderende faktorer som påvirker eksperimentelle parametre ^12. Andre metoder for å måle utholdenhet, for eksempel kvantifisering av ambulerende virksomhet ved hjelp av en bjelke-break apparat eller kvantifisering av i-buret hjulet kjører, kan bli forvirret av modulering av biologiske sykluser, angst, utilsiktet trening, eller mat søkende atferd ^12-16. Videre krever disse fremgangsmåter enkeltramme, en annen kilde for psykologisk stress for mus. Derfor er en direkte måling av trening utholdenhet ikke til skamme av stress som trengs.

For å unngå disse bekymringene, har vårt laboratorium utviklet og validert en metode for å vurdere maksimal løpekapasitet og vedvarende løpehastighet i utrente, naive mus ved hjelp av en motorisert tredemølle ikke utspped med et sjokk rutenett. Den plass ved slutten av den løpende belte, hvor støtnettet vanligvis befinner seg, blir da en plattform for mus til resten, og gir et sted for mus som nekter å kjøre til å sitte helt fjernet fra apparaturen. Mus oppfordres til å drives av en menneskelig observatør ved hjelp av milde tapping eller tar med en tunge depressor, kombinert med følsomhet for den frivillige vilje til å kjøre på den delen av musen. Denne metoden har vært brukt til å kvantifisere forskjeller i trening utholdenhet mellom genetisk-modifisert og kontrollere C57BL / 6 mus som varierer i ekspresjon av muskelen avledet cytokin interleukin-15 (IL-15) ^16,17. Denne metoden er en human avgrensning som minsker de ledsagende virkninger av negativ forsterkning forårsaket av bruk av et sjokk rutenett.

Protocol

Prosedyren som er beskrevet her ble godkjent av VA Puget Sound Institutional Animal Care og bruk komité, og i samsvar med ILAR Guide for omsorg og bruk av forsøksdyr. 1. Eksperimentell Forberedelse Bestem på forhånd hvis blod eller vev samling snart etter trening er nødvendig, og i så fall bestemme etter trening intervall for gjennomføring av slike prosedyrer. Eksempler inkluderer fastsettelse av trening indusert hormonet eller cytokin frisetting til sirkulasjonen (nødvend…

Representative Results

Denne prosedyren for å måle trening utholdenhet reflekterer den molekylære og metabolsk profil av forskjellige stammer av C57BL / 6 mus som varierer i uttrykk for cytokin IL-15 16,17 nøyaktig. Transgene mus som overuttrykker IL-15 (IL-15 TG mus) viser betydelig økt kjøre-til-utmattelse ganger i forhold til kull kontroller, mens mus som mangler IL-15 (IL-15 KO mus) viser betydelig reduserte kjøretider før nå utmattelse (figur 1A). Publiserte studier har vist at musklene er forskjøvet…

Discussion

Beskrevet her er en metode for å vurdere frivillig løpe utholdenhet i laboratoriet mus ved hjelp av en motorisert tredemølle uten bruk av et sjokk rutenett. Denne metoden kan vise forskjeller mellom sub-linjer av C57BL / 6 mus som varierer i ekspresjon av cytokinet IL-15, som i sin tur fører til forskjeller i ekspresjon av forhold som ligger til grunn for trening utholdenhet ^16,17. I tråd med prinsippene i "tre R'ene" i forsøksdyrlære, kan denne metoden brukes som en mer human alternativ,…

Materials

Open Rodent Treadmill Exer-3/6	Columbus Instruments, Columbus OH	1050RM	This catalog number is for models without shock grid. Shock grids can be removed manually from older models (Eco 3/6)
Sani Cloth Germicidal Towlettes	PDI- Professional Disposables, Inc., Orangeburg, NY	n/a; usually ordered through local facility	Contains 10% isopropyl alcohol; any equivalent product can be used.
Tongue depressors	any local supplier	n/a
Laboratory timer	any supplier	n/a
IL-15 TG mice*	JAX, Bar Harbor, ME	o11002	Murine IL-15 transgene expressed from modified human alpha-skeletal actin promotor with altered signal sequence to facilitate secretion.
C57BL/6J mice (wild-type)*	JAX, Bar Harbor, ME	ooo664	Control mice for IL-15 TG
IL-15 KO mice*	Taconic Farms, Germantown, NY	4269-M	Homozygous IL-15 "knockout" mice on C57BL/6 background
C57BL/6NTac (wild-type)*	Taconic Farms, Germantown, NY	B6-M	Control mice for IL-15 KO
*Optional; mouse lines and treatments can be specific to the experimental protocol.