Två tränings paradigm testades på en nyutvecklad kemiskt inducerad menopaus musmodell för att undersöka effekterna av klimakteriet på fysisk kapacitet och hjärt-anpassning att utöva.
Risken för hjärt-kärlsjukdom (CVD) ökar i postmenopausala kvinnor, men ändå, betydelsen av motion, som en förebyggande åtgärd för CVD risk hos postmenopausala kvinnor har inte studerats tillräckligt. Därför undersökte vi effekten av frivillig bur-hjuls motion och tvångs löpband träning på hjärt-anpassning i klimakteriet möss. Det mest använda inducible modell för härma klimakteriet hos kvinnor är den ovariektomiserade (OVX) gnagare. Emellertid har OVX modell för några olikheter från klimakteriet hos människor. I denna studie, vi administrerade 4-vinylcyklohexen diepoxiden (VCD) till honmöss, vilket accelererar ovariesvikt som alternativ klimakteriet modell för att undersöka effekterna av träning i klimakteriet möss. VCD accelererar selektivt förlust av primära och primordiala folliklar vilket resulterar i ett endokrina tillstånd som nära efterliknar naturlig utveckling från förskolan till områden i närheten till efter klimakteriet hos människor. För att bedöma effekten av motion på motionkapacitet och hjärt-anpassning i VCD-behandlade honmöss har två metoder använts. Först utsätts vi en grupp av VCD-behandlade och obehandlade möss till en frivillig bur hjul. För det andra, använde vi tvungna löpband motion för att bestämma kondition i en separat grupp VCD-behandlade och obehandlade möss mätt som en tolerans för att utöva intensitet och uthållighet.
Den naturliga uppkomsten av klimakteriet präglas av utarmningen av äggstock primordial folliklar genom atresi, så småningom resulterar i äggstock åldrande. I USA kommer över 30% av en kvinno livstid spenderas postmenopausal. Som svar på en minskning i äggstockarnas funktion, kan flera fysiologiska och psykologiska konsekvenser uppstår, inklusive ökad fetma, vaskulär instabilitet, och humör eller sömnstörningar. På grund av ökad fetma / fetma jämfört med premenopausala motsvarigheter 1,2, postmenopausala kvinnor är särskilt mer mottagliga för metabola syndromet och tillhörande comorbidities, inklusive hjärt-kärlsjukdom (CVD) 3. Dessutom har det blivit allt tydligare att framgångsrik hjärtrehabilitering för patienter CVD omfattar regelbunden aerob motion och att motion minskar kardiovaskulär morbiditet och mortalitet hos dessa patienter 4,5. Men hur fysisk kapacitet changes under pre-till post-menopausal Övergången har inte studerats väl. Ännu viktigare, förblir betydelsen av motion som en förebyggande åtgärd för CVD risken hos postmenopausala kvinnor anmärkningsvärt understudied.
Det mest använda inducible modell för härma klimakteriet hos kvinnor är den ovariektomiserade (OVX) gnagare. Nyligen har den yrkes kemiska 4-vinylcyklohexen diepoxiden (VCD) visat sig särskilt till små primära och primordiala folliklar genom att påskynda den naturliga processen av atresi, vilket slutligen resulterar i ovariesvikt utan uppenbar toxicitet i andra vävnader 6. Östrogencykeln för VCD-behandlade möss, som är analog med en mänsklig menstruationscykel upphör inom 2-3 månader efter slutförandet av VCD-injektioner, vilket i sin tur resulterar i en gradvis tillbakadragande av östrogen, som imiterar den peri-till post-menopausal övergång. Sålunda kan ett follikelstimulerande TÖMMA, äggstock-intakt djur nära ansluter det naturliga humanaprogression genom pre-att peri-till postmenopausala övergång 7-9. Dessutom ger det en icke-kirurgisk alternativ till OVX-modellen minskar komplikationer efter operation, till exempel infektion. I denna studie använde vi VCD-inducerad menopaus möss för att undersöka effekterna av träning på hjärt-anpassning i klimakteriet möss.
Det finns flera exempel som tyder på att sambandet mellan östrogen och bur hjul träning hos gnagare av båda könen 10-13. Östrogen utarmning av kirurgisk OVX minskar frivillig övning aktivitet hos möss och råttor 14,15. Två metoder för övningen användes i denna studie för att testa fysisk kapacitet för VCD-inducerade menopausala möss. Cage hjul kör betraktas allmänt som en typ av frivillig övning i djurmodeller och utfört, förmodligen, under mindre stressande förhållanden. Men är inte ett tecken på den relativa fysisk kapacitet av djur, vilket kräver djuren att exerci bur hjul igångSE på mycket högre nivåer. Tvångs löpband motion användes för att bestämma fysisk kapacitet, mätt som en tolerans för att utöva intensitet och uthållighet. Dessutom har vi tidigare visat att buren hjul motion ger en stimulans för hjärthypertrofi och detta hypertrofisk tillväxten är könsberoende 16. Därför mätte vi också hjärt anpassning till buren hjul övning i VCD-inducerade menopausala möss.
Både bur hjul motion och löpband kör motion regimer har använts i våra tidigare studier 16,21,22. Alla djur hålls i särskilda rum motion för att minimera miljö-och mänskliga störningar. Varje störning av djurens biologiska rytm kan påtagligt påverka djurens motion prestanda. Därför bör hela djurvård, övervakning och registrering prestanda och motion regimer ske inom samma dagliga tidsram. Utredarna bör sträva efter att undvika extra stress för djuren genom att ställa ut försiktighetsåtgärder såsom att begränsa varaktigheten av spänningsexponering och täcker burarna när det är lämpligt.
Cage wheel motion
Vid utarbetandet av buren hjulet apparaten, ska hjulet vara lättillgänglig för musen för att montera och avsluta. Det bör minimala strö i botten av buren för att hindra möss från att bygga bo runt hjulet och hindra freke hjulrörelser. Den magnetiska sensorn placerades på den stationära delen av hjulet och magneten är fäst vid den fria hjulet, för att räkna varje rotation av hjulet som musen utnyttjas. Inspelningen enhet ansluten till den magnetiska sensorn ska placeras ovanför tråd locket på buren, och alla utsatta ledningar måste antingen tejpas eller förvaras utom räckhåll från mössen, för att ge en barriär mot att tugga skador. Magneten och magnetiska sensorn också tejpade till lämpliga strukturer för att förebygga både skador och oönskade rörelser. Under insamling dagliga uppgifter måste alla tejpade kablar noggrant kontrolleras för att försäkra ledningarna förblir intakta och bör vara retaped behov. Eftersom det kan ta flera dagar för möss att acklimatisera sig till den nya miljön och börja träna regelbundet, bör uppgifter inspelning skräddarsys för varje enskilt djur. Även djur har en tendens att spendera många timmar på hjulet, de flesta av driften sker på natten. Därför kan vissa djur avslöja HIGh prestanda aktivitet även om de verkar vilande under dagtid. Dessutom är det inte ovanligt att vissa djur kommer att uppvisa begränsad bur hjulet körs. Normalt är bur hjul verksamhet som uppgår till i genomsnitt 1 km / dag eller mindre ett resultat av slump bur aktivitet och inte förknippas med någon betydande rinnande stimulans. Därför bör djur vars löpning parametrar är på 1 km / dag eller 1 tim / dag eller mindre uteslutas i de slutliga dataanalys nonrunners.
Beroende på de specifika syften en individuell studieplan och stammar av möss som är inblandade, kan längden på övningen modifieras. Vår tidigare studie visade att både musstammar inblandade, den genomsnittliga hjulgående hastigheter och varaktigheten av motion på buren hjulet ökade gradvis över tiden och planade av 4 veckor.
Cage hjul kör är en typ av frivillig träning i djurmodeller, som i allmänhet tas som utförs under mindre stressande förhållanden. Unlike löpband motion där vissa parametrar kan förinställas, alla kör i test buren är frivillig och påverkas lätt av miljö-eller beteendemässiga signaler. Därför är jämförelser mellan olika experimentella inställningar normalt undvikas såvida inte stora experimentella grupper nummer används. Andra potentiella forskningsområden som kan dra nytta av denna typ av träning paradigm finns studier som innehåller beteendemässiga reaktioner med fysiologiska konsekvenser såsom kognitiv neurovetenskap. För studier som använder den frivilliga bur hjulet paradigm, de mest kritiska stegen är bur inrättas och övervakning av motionsaktiviteter.
Löpband motion
Acklimatisering åtgärder är nödvändiga för att förbereda djuren för löpband motion-protokollet. Beroende på det specifika syftet med den individuella studie, kan varaktigheten för den acklimatiseringsperiod variera. I denna studie var en period av en vecka valt att tillåta att djur acclimåt till löpbandet apparater och motorljud i buren, värma upp perioder är ett viktigt steg i träning regim. Liknar mänskliga motsvarigheter, måste mössen värmas upp innan de fick in några intensiva motion regimer för att undvika skador och eventuella uppgifter artefakter. I denna studie började vi bandet på lägsta möjliga hastighet (4 m / min) med stöt galler avstängd i 15 min. Alla möss inblandade började köra på och av bältet. Stöt galler sedan påslagen och bandhastigheten hålls vid 4 m / min. För att undvika överbelastas mössen, vi ställer in elstötar vid en mild nivå (1 Hz). Inom några dagar, alla möss anpassad att löpbandet.
Varaktigheten av driften samt accelerationen kan också skräddarsys för varje experimentell design. Ett rekommenderat utgångs acceleration är en m / min. Löpbandet gränderna i möss visar tecken på utmattning måste stängas omedelbart. Typiskt tecken på utmattning ut av milce på löpbandet är som följer:
De värden som anges ovan är att i första hand användas som riktlinjer för ett specifikt experiment. Dessa parametrar måste bestämmas för varje övningsprotokoll som det varierar från mus-stam till mus-stam, experiment till experiment, och utredare till utredare.
Till skillnad bur hjul motion, måste löpband studier upprepas flera gånger för att eliminera effekterna av miljömässiga och biologiska faktorer på driftsprestanda. Det är inte ovanligt att se variationer i driftsprestanda mellan tester även för samma djur. Eftersom varje övning regimen utsätter kör möss till en stress, en lämplig vila intervall mellan proven är nödvändig. Enligt vår erfarenhet, 2-3 dagar viloperiod mellan varje test var tillräckligt för möss att återhämta sig.
Liksom den mänskliga löpband motion, är hastigheten för uthållighetsträning bäst bestäms av hjärtfrekvens eller blod syremättnad, en tekniskt svår bedrift med mus studier. Det mest kritiska steget i löpband studier är bestämning av utmattning, vilket vanligtvis varierar mellan individuella möss och fastställdes till 80% maximal hastighet. I vår egen erfarenhet inspelningen av resultat kan avsevärt skilja sig mellan enskilda forskare, eftersom kriterierna för utmattning är mestadels subjektiv. Således är en konsekvent tillämpning av samma kriterier under inspelningen kritisk.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av NIH bidrag (HL 098.256), genom en nationell och mentor Research Science Development Award (K01 AR052840) och Independent Scientist Award (K02 HL105799) från NIH delas JP Konhilas och tvärvetenskaplig utbildning Grant i Cardiovascular Sciences (HL007249 ). Stöd fått från Sarver Heart Center vid University of Arizona och från 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 |