Twee oefening paradigma's werden getest op een nieuw ontwikkelde chemisch geïnduceerde menopauze muismodel om de impact van de menopauze op de inspanningscapaciteit en cardiale aanpassing uit te oefenen onderzoeken.
Het risico op hart-en vaatziekten (HVZ) verhoogt in post-menopauzale vrouwen, maar toch, de rol van de oefening, als een preventieve maatregel voor HVZ risico bij postmenopauzale vrouwen is niet voldoende bestudeerd. Daarom onderzochten we de impact van vrijwillige kooi-wiel oefening en gedwongen loopband oefening op cardiale aanpassing in de menopauze muizen. De meest gebruikte induceerbare model voor het nabootsen van de menopauze bij vrouwen is het de eierstokken verwijderd (OVX) knaagdieren. De OVX model heeft een paar verschillen van de menopauze bij mensen. In deze studie werd toegediend 4-vinylcyclohexeen diepoxide (VCD) vrouwelijke muizen, die ovarieel falen versnelt als alternatief menopauze om de impacts van lichaamsbeweging bestuderen menopauze muizen. VCD selectief versnelt het verlies van primaire en primordiale follikels resulteert in een endocriene staat die nauw bootst de natuurlijke progressie van pre-tot peri-tot post-menopauze bij de mens. Om het effect van de oefening op oefening te bepalencapaciteit en cardiale aanpassing in-VCD behandelde vrouwelijke muizen werden twee methoden gebruikt. Ten eerste, we blootgesteld een groep van VCD-behandelde en onbehandelde muizen om een vrijwillige kooi wiel. Ten tweede, gebruikten we gedwongen loopband oefening om de inspanningscapaciteit in een aparte groep-VCD behandelde en onbehandelde muizen gemeten als een tolerantie voor intensiteit en uithoudingsvermogen te oefenen bepalen.
De natuurlijke menopauze wordt gekenmerkt door de uitputting van ovariële primordiale follikels door atresie, uiteindelijk resulterend in ovariale senescentie. In de Verenigde Staten, zal meer dan 30% van een vrouwen leven worden besteed na de menopauze. In reactie op een afname van ovariële functie kunnen verschillende fysiologische en psychologische gevolgen optreden, waaronder verhoogde adipositas, vasculaire instabiliteit en stemming of slaapstoornissen. Door de toegenomen obesitas / adipositas tegenover premenopauzale tegenhangers 1,2 postmenopauzale vrouwen in het bijzonder meer vatbaar voor metabool syndroom en geassocieerde comorbiditeiten, waaronder cardiovasculaire ziekte (CVD) 3. Bovendien wordt steeds duidelijker dat een succesvolle cardiale revalidatie voor patiënten met CVD omvat regelmatige aërobe oefening, en dat de oefening vermindert de cardiovasculaire morbiditeit en mortaliteit in deze vakken 4,5. Maar toch, hoe inspanningscapaciteit change's tijdens de pre-tot post-menopauze overgang is nog niet goed onderzocht. Belangrijker is dat de rol van de oefening als een preventieve maatregel voor HVZ risico bij postmenopauzale vrouwen blijft opmerkelijk weinig bestudeerd.
De meest gebruikte induceerbare model voor het nabootsen van de menopauze bij vrouwen is het de eierstokken verwijderd (OVX) knaagdieren. Onlangs heeft de beroepsmatige chemische 4-vinylcyclohexeen diepoxide (VCD) aangetoond dat speciaal gericht op kleine primaire en primordiale ovariële follikels door een snellere natuurlijke proces van atresie, uiteindelijk resulterend in eierstokken zonder duidelijke toxiciteit gevonden in andere weefsels 6. De loopsheid van VCD behandelde muizen, die analoog is aan een menselijke menstruele cyclus, houdt binnen 2-3 maanden na voltooiing van VCD injecties, wat resulteert in een geleidelijke vermindering van oestrogeen, het nabootsen van de peri-tot post-menopauzale overgang. Zo kan een follikel-afbrekende, eierstok-intacte dier benadert de natuurlijke menselijkeprogressie door de pre-peri-post-menopauze overgang 7-9. Bovendien biedt een alternatief voor de chirurgische OVX model verminderen complicaties van een operatie, zoals infectie. In deze studie hebben we in dienst-VCD-geïnduceerde menopauze muizen om de effecten van lichaamsbeweging op de cardiale aanpassing in de menopauze muizen te bestuderen.
Er zijn verschillende gevallen dat de associatie tussen oestrogeen en kooiwiel oefening in mannelijke en vrouwelijke knaagdieren 10-13 suggereren. Oestrogeen uitputting door chirurgische OVX vermindert vrijwillige uitoefening activiteit in muizen en ratten 14,15. Twee methoden van de oefening werden gebruikt in deze studie om de inspanningscapaciteit van VCD-geïnduceerde menopauze muizen te testen. Kooi wiel draait wordt algemeen beschouwd als een vorm van vrijwillige oefening in diermodellen en uitgevoerd, vermoedelijk, onder minder stressvolle omstandigheden. Echter, kooi wiel draait is niet indicatief voor de relatieve inspanningscapaciteit van dieren, welke dieren vereist Exercise op veel hogere niveaus. Gedwongen loopband oefening werd gebruikt om de inspanningscapaciteit, gemeten als een tolerantie voor intensiteit en uithoudingsvermogen te oefenen bepalen. Bovendien hebben we eerder aangetoond dat kooiwiel beweging verschaft een stimulans voor cardiale hypertrofie en deze hypertrofische groei sex-afhankelijke 16. Daarom hebben we ook gemeten cardiale aanpassing aan kooiwiel oefening in VCD-geïnduceerde menopauze muizen.
Beide kooiwiel oefening en de lopende oefening regimes zijn gebruikt in onze vorige studies 16,21,22. Alle dieren worden gehouden in speciale oefenruimtes aan milieu of de menselijke storingen te minimaliseren. Elke verstoring van de dieren 'biologisch ritme kan een aanzienlijke invloed hebben op dieren sportprestaties. Daarom moet de volledige verzorging van dieren, performance monitoring en registratie, en lichaamsbeweging regimes worden gedaan binnen dezelfde dagelijkse tijdsbestek. Onderzoekers moeten ernaar streven om de dieren te voorkomen dat extra stress door het tentoonstellen van voorzorgsmaatregelen, zoals het beperken van de duur van de blootstelling aan stress en die de kooien waar nodig.
Kooiwiel oefening
Bij de voorbereiding van de kooi wiel apparaat, moet het wiel gemakkelijk toegankelijk zijn voor de muis te monteren en af te sluiten. Er moet minimaal beddengoed in de bodem van de kooi om muizen te voorkomen nestelen rond het wiel en belemmeren free wiel beweging. De magnetische sensor is geplaatst op het stationaire gedeelte van het wiel en de magneet bevestigd aan de vrijloop, zodat elke omwenteling van het wiel tellen als muis uitgeoefend. Het opnameapparaat aan de magnetische sensor moet boven de draad deksel van de kooi geplaatst en blootgestelde draden moeten ofwel worden geplakt of buiten bereik gehouden van de muizen, teneinde een barrière tegen kauwen schade bieden. De magneet en magnetische sensor werden ook vastgebonden aan de passende structuren om zowel materiële schade en ongewenste bewegingen te voorkomen. Tijdens de dagelijkse verzameling van gegevens, moeten alle getapete draden nauwlettend worden gecontroleerd om er zeker van de draden blijven intact en retaped als nodig mocht zijn. Omdat het enkele dagen nodig heeft voor muizen om te acclimatiseren aan de nieuwe omgeving en beginnen regelmatig te oefenen, moet gegevensregistratie worden afgestemd op elk individueel dier. Hoewel dieren vaak vele uur besteden aan het wiel meeste lopende s nachts plaatsvindt. Daarom kunnen sommige dieren hig onthullenh prestaties activiteit, zelfs als ze lijken slapend overdag. Bovendien is het niet ongewoon dat sommige dieren beperkte kooi wiel draait exposeert. Typisch kooiwiel activiteit die neerkomt op een gemiddelde van 1 km / dag of minder is het gevolg van willekeurige kooi activiteit niet gepaard met een significante werking stimulus. Daarom dieren waarvan lopende parameters zijn op 1 km / dag of 1 uur / dag of minder moeten in de uiteindelijke data-analyse nonrunners worden uitgesloten.
Afhankelijk van de specifieke toepassing van een individuele studie en stammen van muizen betrokken zijn, kan de lengte van de oefening worden gewijzigd. Onze eerdere studie toonde aan dat beide muizenstammen betrokken, de gemiddelde-wiel rijsnelheden en de duur van inspanning op het kooiwiel geleidelijk in de tijd en vlakten van 4 weken.
Kooiwiel lopen is een soort vrijwillig oefening in diermodellen, dat in het algemeen genomen onder minder zware omstandigheden wordt uitgevoerd. Unlike loopband oefening waarbij bepaalde parameters kunnen worden ingesteld, alle uitgevoerd in de test kooi is vrijwillig en gemakkelijk beïnvloed door milieu-of gedragsproblemen cues. Daarom zijn vergelijkingen van verschillende experimentele instellingen meestal vermeden tenzij grote experimentele groepen cijfers. Andere potentiële gebieden van onderzoek die kunnen profiteren van deze vorm van oefening paradigma zijn studies die gedragsreacties te nemen met fysiologische gevolgen, zoals de cognitieve neurowetenschappen. Voor studies met behulp van de vrijwillige kooiwiel paradigma, de meest kritische stappen zijn kooi zetten en monitoring van de bewegingsactiviteiten.
Tredmolenoefening
Acclimatisering stappen nodig om dieren te bereiden op de loopband inspanningsprotocol. Afhankelijk van het specifieke doel van de individuele studie, kan de duur van de acclimatisering periode variëren. In deze studie, een periode van een week werd gekozen om dieren acclimaten op de loopband apparatuur en motorgeluid in de kooi, opwarmen periodes zijn een belangrijke stap van de oefening training regime. Net als bij menselijke tegenhangers, moet de muizen worden opgewarmd voordat je in elke intensieve lichaamsbeweging regimes om letsel en mogelijke data artefacten te voorkomen. In deze studie, begonnen we de riem tegen de laagst mogelijke snelheid (4 m / min) met de schok roosters uitgeschakeld gedurende 15 minuten. Alle muizen betrokken begonnen aan en uit de band lopen. De schok roosters werden vervolgens ingeschakeld en de bandsnelheid gehandhaafd op 4 m / min. Om te voorkomen dat overbelasting van de muizen, zetten we de elektrische schok op een milde niveau (1 Hz). Binnen enkele dagen, alle muizen aangepast aan de loopband.
De duur van werking alsmede de versnelling kan worden aangepast aan elke proefopzet. Een aanbevolen aanloopversnelling is 1 m / min. De loopband rijstroken van muizen tekenen van uitputting moeten onmiddellijk worden uitgeschakeld. Typisch tekenen van uitputting tentoongesteld door mice op de loopband zijn:
De bovengenoemde waarden worden hoofdzakelijk gebruikt als richtlijnen voor specifieke experiment. Deze parameters moeten worden bepaald voor elke oefening protocol als het varieert van muizenstam naar muizenstam, experiment om te experimenteren, en onderzoeker naar onderzoeker.
In tegenstelling tot kooiwiel oefening moeten loopband studies meerdere malen worden herhaald om de effecten van milieu-en biologische factoren op de loopprestatie elimineren. Het is niet ongewoon om schommelingen te zien in het runnen van de prestaties tussen de tests, zelfs voor hetzelfde dier. Aangezien elke oefening regime blootlegt lopen muizen om een streZB een geschikte rust interval tussen proeven noodzakelijk. In onze ervaring, 2-3 dagen rustperiode tussen elke test was voldoende voor muizen te herstellen.
Als menselijke loopband oefening, wordt de snelheid voor het uithoudingsvermogen te oefenen beste bepaald door de hartslag of bloed zuurstof saturatie, een technisch huzarenstukje met de muis studies. De meest kritische fase van de loopband studies is de bepaling van de uitputting, die meestal varieert tussen individuele muizen, en werd ingesteld als 80% maximale snelheid. In onze eigen ervaring van de opname van de resultaten kunnen aanzienlijk verschillen tussen individuele onderzoekers, aangezien de criteria voor uitputting zijn meestal subjectief. Zo is de consequente toepassing van dezelfde criteria tijdens de opname is van cruciaal belang.
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd ondersteund door NIH-subsidie (HL 098256), door een nationaal en Mentored Research Science Development Award (K01 AR052840) en Independent Scientist Award (K02 HL105799) van de NIH gegund aan JP Konhilas en het Interdisciplinair Training Grant in Cardiovasculaire Wetenschappen (HL007249 ). Steun werd ontvangen van de Sarver Heart Center aan de Universiteit van Arizona en van de Steven M. Gootter Foundation.
4-vinylcyclohexene diepoxide (VCD) | Sigma, cat# V-3630 | ||
11.5-cm-diameter wheel with a 5.0-cm-wide running surface | Petsmart,model 6208 | ||
Digital magnetic counter | Sigma Sport,model BC 600 | ||
Treadmill exercise | Columbus Instruments , model 1055SDRM |