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.
تخصيب البيئي (EE) هو النموذج التجريبي المستخدمة لاستكشاف الآثار المترتبة على البيئة المعقدة والصعبة التي لا نشدد على الحيوانات 1. EE هو أسلوب إيواء الحيوانات تتألف من زيادة المساحة، والنشاط البدني، والتفاعلات الاجتماعية، وهذا بدوره يزيد الحسية والإدراكية والحركية، والتحفيز الاجتماعي 2. كوخا، دوران العجلات، وعجلات الصحن، متاهات أنبوب، وغيرها من الأشياء في البيئة السكنية تعزيز هذا المعرفي الحسي والاجتماعي، وتحفيز السيارات عن طريق تشجيع الاستكشاف والتفاعل. تخطيط الكائنات في التغييرات الضميمة بانتظام لتقديم بيئة جديدة، والتي يضطر الفئران على التكيف. تقدم هذه الاستراتيجية التحديات خفيفة وموجزة التي تحفز استجابة تكيفية المفيدة، حميدة، وصحية، والمعروفة باسم eustress، في مقابل أكثر مكره، بيئة عدائية أو الضيق غير القادرة على التأقلم 3،4. من خلال تشجيع eustress والحد من الضائقة الضارة والفئرانتظهر مجموعة متنوعة من الظواهر مواتية.
EE هو نموذج تجريبي موثوق بها مع مجموعة واسعة من التطبيقات، في حين يجري تخلو من عناصر يعتقد تقليديا مرهقة ك 1. وقد درست آثار EE على القوارض لأكثر من نصف قرن. في 1960s في وقت مبكر وأظهرت الدراسات أن مستويات الكولين القشرية انخفضت وارتفعت مستويات الكولين تحت القشرية في الفئران التي تم إيواؤهم في بيئات مع زيادة المساحة المعيشية، وزيادة عدد من الفئران، ومجموعة متنوعة من الألعاب الخشبية، متاهات، ومنصات 5،6. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط EE مع العديد من التغييرات على التكيف في الدماغ، والسلوك، والتمثيل الغذائي في الفئران من مختلف الأعمار والخلفيات الوراثية. ولذلك، EE هو نموذج مفيد لنطاق واسع من التجارب دراسة آثار البيئة على الفئران. ويمكن ملاحظة آثار EE في الفئران في أسرع وقت التعرض لمدة أسبوع، ويمكن ملاحظة ذلك في حيوانات قديمة قدم ثمانية عشر شهرا 7. EE في كثير من الأحيان شالحوار الاقتصادي الاستراتيجي في علم الأعصاب والسلوك العصبي التجارب لدراسة استعادة وظيفة والتعلم والذاكرة 2. وعلاوة على ذلك، EE له تأثير كبير على النمط الظاهري من مجموعة متنوعة من السموم التي يسببها والنماذج الحيوانية المعدلة وراثيا من الأمراض العصبية الإنسان بما في ذلك مرض هنتنغتون، ومرض الزهايمر ومرض باركنسون، الصرع، السكتة الدماغية، وأكثر من 2.
ومع ذلك، على مر السنين كان هناك تضارب مع تصميم تخصيب إجراء مقارنات بين الدراسات من مختلف المختبرات الصعبة. على سبيل المثال، كل دراسة من الدراسات حول آثار EE النسبية للأمراض العصبية البشرية المشار إليها أعلاه قد المعلمات في إثراء متفاوتة. دراسة عن مرض هنتنغتون تؤوي 4-6 الفئران في اقفاص كبيرة (44 × 28 × 12.5 سم 3) التي تحتوي على صناديق من الورق المقوى، والأنفاق، وصحائف، وكذلك الأجسام الخشبية والبلاستيكية التي تم تغييرها كل يومين 8،9. واحدة من الدراسات التي اجريت على مرض الزهايمر و# 8217؛ ق يضم 20 الفئران في قفص أكبر (1 م 3) التي تحتوي على عجلات 2 على التوالي، أنابيب بلاستيكية، وصناديق من الورق المقوى ومواد التعشيش التي تم تغييرها أو إعادة ترتيبها أسبوعيا 10. العديد من الاجهزة من EE تعنى بمواضيع مماثلة مثل الكائنات لتشغيل أو الاختباء في، ومع ذلك فإن عدد الفئران في السكن EE، الذين يعيشون في المنطقة، وفترة تغيير البيئة تختلف من ذلك بكثير.
وقد أدت تصاميم متناسقة من EE لتكرار فشل الآثار EE. لدينا بيانات عن السرطان والتمثيل الغذائي توحي معا أن الجمع بين التحفيز المنصوص عليها في بروتوكول الرصاص الإسكان مفصل EE التالية لكبير لمكافحة السرطان وتأثيرات مضادة للسمنة 14،15. ومع ذلك، والفرق من ضبط EE التي اعتمدتها مختبرات مختلفة قد تؤثر على نتائج EE، كما ينظر في واحدة فشل محاولة لإعادة إنتاج آثار EE على نمو الأورام السرطانية محددة زرعها في الفئران (11). يمكن أن تكون النتائج مختلفة ويرجع ذلك إلى عدة أسباب تتراوح جيئة وذهابام معدلات نمو مختلفة من الثقافات الخلايا السرطانية لنوع من المنظفات المستخدمة لتنظيف المعدات الإسكان 11. من أجل تكرار ما يلاحظ في تجاربنا، مطلوب تصميم معين من تربية التخصيب والحيوان. تفاصيل الإجراء التالي السكن EE التي من شأنها أن تسمح للباحثين آخرين بتقليد نموذج تخصيب فعال لدينا بنجاح.
آثار قوية من EE على التعبير الجيني في الدماغ، انخفض السمنة ونمو السرطان في الفئران تعتمد بشكل كبير على قدرة الباحث على الحفاظ على البيئة الجديدة والتعامل مع الحيوانات بطريقة تعزز النشاط البدني والتفاعل الاجتماعي، والتحديات المعرفية، ولكن لا محنة الحيوانات. هناك نوعان من الخطوات الإجرائية أهم تذكر. أولا، تذكر أن تغيير موضع من اللعب، والأشياء، وأقفاص كل أسبوع. على الرغم من أن اللعب والأشياء قد تكون هي نفسها من الأسبوع السابق، والفئران ترى أن بيئة كما الرواية. تغيير اللعب والكائنات أنفسهم مع مختلف منها مرة كل أسبوعين. الثانية، تذكر للحفاظ على بيئة نظيفة. إذا لم يكن الفراش المتسخة الحصول على إزالتها، قد تكون زيادة مستويات النيتروجين الضغوطات للحيوانات.
بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من التقنيات لاحظ في هذا البروتوكول EE. استخدام مختلفة أو فريدة من نوعها اللعب ومختلفةومما يشجع تصاميم متاهات أنبوب من البلاستيك. البيئة يمكن أن يكون تحديا ولكن لا ينبغي أن تشكل خطرا على صحة الحيوانات. وعلاوة على ذلك، حذار من اللعب التي هي مختلة، وذلك لأن اللعب مختلة تزيد من خطر أطرافه الماوس الوقوع، أو قد تكون سامة للحيوانات إذا استهلكت عن طريق المضغ على ذلك. واحد ثابت لEE هو استخدام ثلاث عجلات الصحن على رأس كوخا، المحتبسة إلى ضربة زاوية أو جانب من بن بنسبة 2-3 السجلات. وكان هذا الإعداد على تشغيل الصحون وراء سجلات موجودة في جميع الدراسات تخصيب دينا. من حيث استخدام ووضع كائنات أخرى، وصفا للتخطيط أعلاه هو الطباعة الزرقاء التأسيسية لإعداد EE. الاختلاف في الإعداد لهذا الإطار التأسيسي للأنابيب بلاستيكية، تشغيل عجلات، تشغيل الصحون، وأقفاص والسجلات يجب توفير بيئة الرواية كافية لإنتاج النتائج المعلنة.
إذا كان يعمل مع الحيوانات المعدلة وراثيا التي لديها مرض السكري أو الأيضية الأخرىالأمراض، وإيلاء اهتمام وثيق للاستهلاك الغذاء والماء للتأكد من أن الحيوانات لا نفاد الغذاء والماء. إذا كانت الحيوانات لديها مرض السكري، وسوف التبول أكثر، لذلك قد تحتاج الفراش من السكن EE إلى أن يتم التحقق بقعة وتنظيفها على نحو أكثر تواترا. الأماكن في السكن EE التي تحتاج إلى الفراش إزالة معظم الأحيان هي الزوايا. تذكر أن ضبط العجلات وألعاب أخرى، بحيث يمكن استخدامها من قبل الحيوانات. الحيوانات قادرة على تشغيل عجلات الصحن في الفراش وطرق تشغيل عجلات أكثر. إذا كانت الحيوانات هم من الشباب، 3-5 أسابيع من العمر، لأنها قد حفر تحت أقفاص في EE والاختباء معا تحت الانقاض، وترك الباحث جاهل بما فيها الحيوانات. عند إزالة الفراش المتسخة، لتحل محل لعب الأطفال، أو تنظيف الأقفاص، يقترح وضع الحيوانات في قفص القياسية نظيفة حتى لا أؤكد لهم للخروج في حين ضبط البيئة المحيطة بهم. فمن الأسهل للحصول على كل الحيوانات في قفص واحد إذا كان لديهم عدد أقل من الأماكن لإخفاء في الحياة الفطريةironment. لذلك، إزالة اللعب قبل عزل الحيوانات في قفص يجعل العملية أسهل. وعلاوة على ذلك، لا تضع أكثر من 5-6 الحيوانات في قفص معيار واحد في انتظار لتنظيف أو تعديل بيئة EE الخاصة بهم. الحيوانات الذكور في EE يمكن أن تكون عدوانية لا سيما عندما يبدأ EE في مرحلة البلوغ. وبالتالي، فمن المهم أن نلاحظ البيئة لأي الحيوانات الجرحى أو القتلى.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن عدد نموذجي من الحيوانات ونحن إيواء في EE لهذا الحجم الكبير من الحاوية 10-20 الفئران. ينبغي أن تؤخذ في عدد الحيوانات تستخدم غيرهم من الباحثين عن EE تختلف، وذلك باستخدام حوالي 10 أو أقل الفئران، وحجم القفص أو بن بعين الاعتبار عند تحديد عدد من الحيوانات إلى منزل في EE. يمكن وجود الكثير من الحيوانات التي تعيش في بيئة تؤدي إلى العدوان في ذكور الفئران. وكانت الفئران قمنا يضم في EE من C57BL / 6 الخلفيات. الفئران من سلالات أخرى قد تكون أكثر أو أقل عدوانية، أو أكثر عرضة للمشاكل الصحية فيهذا الإعداد EE. وينبغي مراعاة ذلك في تحديد خطة تربية للفئران وبيئة غنية.
أربعة أسابيع EE الإسكان كافية لإحداث انخفاض من السمنة، وانخفاض مستوى هرمون الليبتين، وتثبيط نمو سرطان الجلد B16. يعد EE يمكن أن يؤدي إلى آثار أقوى على عملية التمثيل الغذائي وتثبيط السرطان. إذا الفئران الخضوع لعمليات جراحية أثناء أو قبل التعرض لEE، قد يكون مقرها مع خيوط سليمة. أم لا الحيوانات تستجيب بشكل جيد لهذا الإعداد EE خاص مع الدبابيس الجراحية أو القسطرة سليمة لم يتم دراستها. وعلاوة على ذلك، نعمل حاليا على كيفية تأثير هذه EE معين عمر أو healthspan من الحيوانات تتراوح أعمارهم. وتشير البيانات الأولية إلى أن الإناث C57BL / 6 الفئران، 10 شهرا من العمر، الرد على êè بالمثل على الفئران الشابة. واحد الحد من السكن EE يتم استيعاب مثل بن واسع في الفضاء منشأة الحيوان، وتفضيلي في غرفة محددة بين الجنسين. الدراسات المستقبلية وبالتالي على ممثل المؤسسةالنظام الأوروبي للEE على نطاق أصغر، فضلا عن إيجاد اللعب التي هي سهلة التنظيف، تنظيف تحمل درجات الحرارة العالية وآمنة لصحة الحيوان، وتحسين تطبيقات EE في التمثيل الغذائي وأبحاث السرطان.
The authors have nothing to disclose.
كان مدعوما من المعاهد الوطنية للصحة هذا العمل يمنح CA163640، CA166590، وAG041250 لLC.
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 |