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.
Miljöberikning (EE) är en experimentell paradigm som används för att undersöka effekterna av en komplex och utmanande miljö som inte betona djur 1. EE är ett djurstall teknik består av ökad utrymme, fysisk aktivitet och sociala interaktioner, vilket i sin tur ökar sensoriska, kognitiva, motor och social stimulans 2. Igloos, löphjul, tefat hjul, rör labyrinter och andra föremål i boendemiljön främja denna sensoriska kognitiva, sociala och motorisk stimulering genom att främja prospektering och interaktion. Layouten av objekten i inneslutningen ändras regelbundet för att presentera en ny miljö, som mössen tvingas att anpassa sig. Denna strategi ger milda och korta utmaningar som inducerar en fördelaktig, godartad och hälsosam adaptiva svar, som kallas eustress, i motsats till en mer obehaglig, fientlig miljö eller maladaptiv nöd 3,4. Genom att främja eustress och begränsa skadliga nöd, mössvisar en mängd olika gynnsamma fenotyper.
EE är en tillförlitlig experimentell modell med ett brett spektrum av tillämpningar, samtidigt som saknar element som traditionellt tänkt på så stressigt 1. Effekterna av EE på gnagare har studerats i mer än ett halvt sekel. I början av 1960-talet visade studier som kortikala kolinesterashämmare nivåer minskat och subkortikal kolinesterashämmare nivåerna ökade hos råttor som hölls i miljöer med ökad livsrum, ökat antal råttor, och en mängd träleksaker, labyrinter, och plattformar 5,6. Dessutom är EE associerad med många adaptiva förändringar i hjärnan, beteende, och metabolism i möss av olika åldrar och genetiska bakgrunder. Därför är EE en användbar paradigm för ett brett tillämpningsområde experiment som studerar effekterna av miljön på möss. EE effekter kan observeras hos möss så snabbt som en veckas exponering, och kan ses hos djur som gammal som arton månader 7. EE är ofta used i neurovetenskap och neurobehavioral experiment för att studera återhämtning av funktion, inlärning och minne 2. Dessutom har EE betydande inverkan på fenotypen av en mängd toxin kallas och transgena djurmodeller av mänskliga neurologiska sjukdomar inklusive Huntingtons sjukdom, Alzheimers sjukdom, Parkinsons sjukdom, epilepsi, stroke, och mer 2.
Men under årens lopp har det funnits oförenlighet med anrikningen designen gör jämförelser mellan studier från olika laboratorier svårt. Till exempel, var och en av studierna på EE effekter i förhållande till mänskliga neurologiska sjukdomar som anges ovan hade varierande parametrar till anrikning. Studien på Huntingtons sjukdom inrymt 4-6 möss i stora burar (44 x 28 x 12,5 cm 3) som innehåller kartonger, tunnlar, och lakan, samt trä- och plastföremål som byttes varannan dag 8,9. En av de studier som gjorts på Alzheimer &# 8217; s inrymt 20 möss i en större bur (1 m 3) innehållande 2 löphjulen, plaströr, kartonger och bomaterial som ändrades eller omarrangeras vecka 10. Många inställningar av EE har liknande teman som objekt att köra på eller gömmer sig i, men antalet möss per EE bostäder, vardagsrummet, och tiden för att ändra miljön varierar mycket.
De inkonsekventa utformningar av EE har lett till misslyckade replikering av EE effekter. Våra data om cancer och metabolism föreslår tillsammans att kombinationen av stimuleringar som i den följande detaljerade EE bostäder protokoll leda till betydande anti-cancer och anti-fetma effekter 14,15. Men skillnaden mellan EE inställningar som antagits av olika laboratorier kan påverka resultaten av EE, såsom framgår av ett misslyckat försök att återskapa EE effekter på tillväxten av specifika cancertumörer implanterade i möss 11. De olika resultaten kan bero på en mängd olika skäl sträcker from olika tillväxttakten för de tumörcellkulturer till vilken typ av tvättmedel som används för rengöring av bostäder utrustning 11. För att replikera resultat sett i våra experiment, krävs en speciell utformning av anrikning och djurhållning. Följande procedur detaljer EE bostäder som gör det möjligt för andra forskare att framgångsrikt replikera vår effektiva anriknings modell.
De robusta effekter EE på genuttryck i hjärnan, minskad fetma och cancertillväxt hos möss är starkt beroende av forskarens förmåga att upprätthålla den nya miljön och hantera djuren på ett sätt som främjar fysisk aktivitet, social interaktion, och kognitiva utmaningar, men inte nöd djuren. Det finns två viktigaste stegen i förfarandet att komma ihåg. Först kom ihåg att ändra placeringen av leksaker, objekt och burar varje vecka. Även om leksaker och objekt kan vara densamma från föregående vecka, mössen uppfattar miljön som romanen. Ändra leksaker och föremål sig med olika listor varannan vecka. För det andra, kom ihåg att hålla miljön ren. Om den smutsiga strö inte får avlägsnas, kan de ökade kvävehalter vara en stressfaktor för djuren.
Dessutom finns det många tekniker för att notera i detta EE protokoll. Användningen av olika eller unika leksaker och olikamotiv av plastslang labyrinter uppmuntras. Miljön kan vara utmanande men bör inte utgöra ett hot mot djurens hälsa. Dessutom, akta dig för leksaker som är dysfunktionell, eftersom dysfunktionella leksaker ökar risken för armar och ben mus fastnar, eller kan vara giftigt för djuren om de konsumeras genom att tugga på det. En konstant EE är användningen av tre tefat hjul ovanpå igloos, sekvestrerade till ett hörn eller på sidan av facket med 2-3 stockar. Denna inställning att köra tefat bakom stockarna har funnits i alla våra studier anriknings. I termer av användning och placering av de andra objekten, ovan är beskrivningen av layouten en grundläggande blå utskrift av EE installationen. Variation av installationen med denna grundläggande ramen för plaströr, löphjul, kör tefat, burar och loggar bör ge en tillräcklig ny miljö för att återge de rapporterade resultaten.
Om man arbetar med transgena djur som har diabetes eller andra metaboliskasjukdomar, ägna stor uppmärksamhet åt mat och vattenförbrukning för att säkerställa att djuren inte får slut på mat och vatten. Om djuren har diabetes, kommer de att kissa mer, så strö av EE huset kan behöva plats kontrolleras och rengöras oftare. Platserna i EE huset som behöver strö avlägsnas oftast är hörnen. Kom ihåg att justera hjulen och andra leksaker, så att de kan användas av djuren. Djuren är kapabel att köra tefat hjul i sängkläder och knackar löphjul över. Om djuren är unga, 3 till 5 veckors ålder, kan de gräva under burarna i EE och gömma samman under det, lämnar forskaren clueless om var djuren är. När du tar bort nedsmutsade sängkläder, byte av leksaker, eller rengör burar, föreslås det att sätta djuren i en ren standard bur så att inte stressa dem när du justerar sin omgivning. Det är lättare att få alla djuren i en bur om de har färre ställen att gömma sig i ENVironment. Därför, ta bort leksaker före binda djuren i en bur gör processen enklare. Dessutom, inte placera mer än 5-6 djur i en enda standard bur i väntan för rengöring eller anpassa sin EE miljö. De handjur i EE kan vara aggressiv i synnerhet när EE initieras i vuxenlivet. Därför är det viktigt att observera miljön för alla sårade eller döda djur.
Dessutom typiska antalet djur som vi hus i EE för denna stora storleken på behållaren är 10-20 möss. Antalet djur andra forskare använder för EE varierar, med hjälp av cirka 10 eller mindre möss, och storleken på buren eller bin skall beaktas vid beräkningen av antalet djur som hus i EE. Med alltför många djur i en levande miljö kan leda till aggression hos hanmöss. Mössen vi har inrymt i EE har varit C57BL / 6 bakgrunder. Möss av andra stammar kan vara mer eller mindre aggressiva, eller mer benägna att hälsofrågor idenna EE inställning. Detta bör beaktas vid fastställandet av djurhållning plan för mössen och berikad miljö.
Fyra veckor EE bostäder är tillräcklig för att inducera minskning av fetma, droppe leptin nivå, och hämning av B16 melanom tillväxt. Längre EE kan leda till starkare effekter på metabolism och cancer hämning. Om möss genomgår kirurgiska ingrepp under eller före exponering för EE, kan de hållas med suturer intakta. Huruvida djur svarar bra på just detta EE installation med kirurgiska häftklamrar eller katetrar intakta har inte studerats. Dessutom är vi för närvarande undersöker hur denna EE påverkar livslängden eller healthspan av äldre djur. Preliminära data tyder på att kvinnliga C57BL / 6-möss, 10 månaders ålder, svara på EE på samma sätt som unga möss. En begränsning av EE huset är tillmötesgående en så stor bin i djuranläggning utrymme, och företrädesvis i ett könsspecifika rum. Således framtida studier på effjekt av EE i mindre skala, samt att hitta leksaker som är lätta att rengöra, tåla rengöring hög temperatur och är säkra att djurens hälsa, kommer att förbättra tillämpningar av EE i metabola och cancerforskning.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av NIH bidrag CA163640, CA166590 och AG041250 till LC.
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 |