Il tapis roulant fatica di prova: un test semplice, high-throughput di stanchezza simile comportamento per il mouse

Summary

Fatigue is a common, undertreated and frequently poorly-understood symptom in many diseases and disorders. New preclinical assays of fatigue may help to improve current understanding and future treatment of fatigue. To that end, the current protocol provides a novel means of measuring fatigue-like behavior in the mouse.

Abstract

La fatica è un sintomo di primo piano in molte malattie e disturbi e riduce la qualità della vita di molte persone. La mancanza di patogenesi chiara e il fallimento degli interventi in corso per trattare adeguatamente la fatica in tutti i pazienti lascia la necessità di nuove opzioni di trattamento. Nonostante la necessità terapeutica e l'importanza della ricerca preclinica per aiutare a identificare nuovi trattamenti promettenti, alcuni saggi preclinici di stanchezza sono disponibili. Inoltre, il test preclinico più comune utilizzato per valutare il comportamento a fatica simile, ruota in esecuzione volontaria, non è adatto per l'uso con alcuni ceppi di topi, potrebbe non essere sensibili ai farmaci che riducono l'affaticamento, e ha relativamente bassa produttività. L'attuale protocollo descrive un romanzo, non volontaria test preclinico di comportamento a fatica simile, la prova di fatica treadmill, e fornisce la prova della sua efficacia nel rilevare comportamento a fatica simile nei topi trattati con un farmaco chemioterapico noto per provocare affaticamento negli esseri umani e affaticamento comportamento -come in AnimaLS. Il test può essere una utile alternativa alla ruota portante, come comportamento a fatica-like e potenziali interventi possono essere valutati in un maggior numero di topi oltre un periodo di tempo più breve, permettendo così veloce scoperta di nuove opzioni terapeutiche.

Introduction

La fatica colpisce una vasta gamma di persone, in grado di ridurre notevolmente la qualità della vita, e spesso ha una patogenesi poco chiara o sconosciuta. Legata al cancro stanchezza (CRF), per esempio, viene vissuto dalla maggior parte dei pazienti affetti da cancro in fase di trattamento e può persistere a lungo dopo il trattamento del cancro è stata completata e in assenza di cancro rilevabile ^1. Inoltre, la fatica è anche un sintomo di rilievo in numerosi altri disturbi e malattie, tra cui la sindrome da stanchezza cronica, depressione, diabete, e la fibromialgia. Fortunatamente, ci sono interventi non farmacologici che sono in grado di aiutare alcune persone in situazione di affaticamento (ad esempio, l'esercizio fisico può ridurre CRF per alcuni pazienti con carcinoma mammario ^2,3), ma molte persone manca ancora un trattamento efficace. Inoltre, trattamenti farmacologici esistenti per CRF non sono stati trovati per essere sostanzialmente, se non del tutto, efficaci ^4-7.

Nonostante la necessità terapeutica e la mancanza di drug opzioni di trattamento, test preclinici di stanchezza per facilitare la scoperta e lo sviluppo di trattamenti innovativi fatica sono carenti, soprattutto nei modelli animali. Uno dei pochi test preclinici di stanchezza per gli studi sui roditori è l'attività di volontariato ruota in esecuzione (VWRA) ^9-15, in cui i topi o altri roditori hanno accesso gratuito a una ruota in esecuzione e la loro attività gestione quotidiana viene registrata. In molti studi, VWRA è l'unica misura del comportamento a fatica simile, con comportamento a fatica come definita (sia VWRA o il protocollo corrente) come una diminuzione dell'attività fisica misurata nel gruppo sperimentale. Anche se VWRA in grado di fornire una misura longitudinale utile di fatica simile comportamento, si tratta di un test relativamente basso throughput, in esecuzione varia considerevolmente tra i ceppi inbred topo ^16, e richiede soggetti ad essere alloggiati individualmente, che possono causare cambiamenti nel comportamento e test delle prestazioni ^17-19. Altri saggi, come il monitoraggio comportamentale gabbia casa eanalisi, può anche fornire la raccolta di dati continuo e alcuni sistemi può consentire ai soggetti di essere alloggiati in coppia ^20. Questi test hanno utilità, ma possono essere meno sensibili come mezzo di rilevamento comportamento a fatica simili e, come ruota portante, sono anche a basso rendimento.

In contrasto con VWRA, test del mouse tapis roulant non si basano su attività di volontariato e può essere completato in un breve lasso di tempo, permettendo un throughput più elevato. In confronto a VWRA, questi test impiegano motivatori esterni. In particolare, vi è generalmente una griglia metallica elettrificata situato nella parte posteriore del nastro mobile per fornire topi con una scossa elettrica dovrebbero cessare di funzionare. In aggiunta a questa griglia di shock, i topi possono essere motivati ​​a correre sul tapis roulant con molti altri metodi, tra cui incitamento, colpendo, o toccarli con mano, pennello, o un altro strumento e dirigendo brevi sbuffi di aria a loro. Invece di stanchezza, i test del mouse tapis roulant sono spesso utilizzati per misurare aerobica e / o anaerobic capacità di esercizio ^21-25. I topi sono motivati ​​a correre fino a quando non sono in grado di o non vogliono continuare a correre sul tapis roulant come un mezzo per sfuggire ulteriori scosse elettriche. Test quindi termina quando i topi si incontrano il criterio di esaurimento. In questi protocolli, al fine di garantire che i topi raggiungere la vera stanchezza fisiologica, il criterio di esaurimento è spesso definito come spendere cinque secondi continui recante sulla parte superiore della griglia di shock e non riuscendo a continuare l'esecuzione di fronte a stimoli avversi ripetuti. Così, comportamento a fatica, come può essere mascherato nei test tipici tapis roulant a causa della natura forte avversione della motivazione esterna e il criterio per porre fine al test. È interessante notare, e in contrasto con molti altri studi che utilizzano tapis roulant roditori, una recente pubblicazione descrive un'altra versione di un test tapis roulant di fatica, che è stato utilizzato come parte di un esame degli effetti dello stress sociale nei topi ^26. Anche se il metodo utilizzato da questo gruppo marcatamente differiva dal cuprotocollo rrent (vale a dire, hanno impiegato un tapis roulant a corsia unica e richiesto 10 secondi di scossa elettrica come criterio per porre fine la loro prova), il loro studio mette in evidenza l'utilità e l'interesse per lo sviluppo di un test di fatica semplice rapido utilizzare il tapis roulant mouse.

La fatica è probabile che sia rilevabile con mezzi diversi dalla ruota in esecuzione e alterazioni nei comportamenti di routine. CRF rende i pazienti si sentono esausti da una minore quantità di affaticamento muscolare, come determinato da analisi elettromiografica, rispetto alle persone senza CRF ^27. Inoltre, ridotta motivazione è stato notato e si misura con diverse scale di misura la fatica umana ^28,29. Così, un utile test preclinico di comportamento a fatica, come dovrebbe distinguere tra topi sani e affaticato, sulla base di una misura diversa capacità fisiologica e non deve far dimenticare diminuzioni di motivazione. Per raggiungere questo fine, evitando limitazioni di VWRA e altri saggi, i wa metodo attuales sviluppata adattando il test del mouse treadmill. Questo metodo utilizza una griglia di shock come unica motivazione esterna per rendere i topi correre sul tapis roulant. I topi imparano presto che la griglia fornisce uno stimolo repulsivo e tempestivamente allontanarsi da esso, quando sono immessi sul tapis roulant e mantenere una certa distanza da essa durante l'esecuzione.

Quando i topi affaticamento, passano sempre più tempo verso il retro del tapis roulant invece di mantenere velocità verso l'estremità anteriore. Pertanto, il criterio di fine prova in questo protocollo è passare cinque secondi continui nella zona affaticamento designato (cioè, la parte posteriore del tapis roulant, che vanno da circa una lunghezza del corpo dalla griglia shock, compreso, la griglia shock). Questo sfrutta la natura avversione della griglia senza la necessità di topi per ricevere molti o qualsiasi scosse effettive dopo l'allenamento. Consentendo topi per completare test utilizzando il criterio di corrente anziché esaurimento (come sopra definito),Questo metodo fornisce un mezzo per utilizzare il tapis roulant per misurare comportamento a fatica simile piuttosto che il suo massimo (o quasi massimale) funzionalità fisiologica. Così, questo metodo può fornire un semplice, saggio ad alta prestazione del comportamento a fatica simile nei topi e può servire sia come misura indipendente o complementare ad altri test di comportamento a fatica simile.

Protocol

Questa procedura è stata approvata dal National Institute of Diabetes e Digestiva e Malattie renali cura degli animali e del Comitato Usa. 1. Preparazione Per consentire una rapida identificazione di ogni mouse prima della prova, tatuare le code di tutti i topi per essere addestrati e testati con segni di riconoscimento. NOTA: Questo passaggio è facoltativo. pennarello indelebile o altri metodi di identificazione possono essere utilizzati come alternativa al tatuaggio. </…

Representative Results

Questo protocollo permette di comportamento a fatica come da misurare nei topi utilizzando un tapis roulant. I dati presentati in questa sezione sono stati ottenuti attraverso la formazione e la sperimentazione 3 distinti gruppi di topi utilizzando il protocollo corrente (escluso Figura 1A e 1C). Per indurre stanchezza, 5-fluorouracile (5-FU), un farmaco chemioterapico citotossico noti per causare affaticamento negli esseri umani 30 e comporta…

Discussion

L'attuale protocollo descrive come utilizzare un tapis roulant mouse per misurare il comportamento a fatica simile. Questo metodo presenta diversi vantaggi rispetto VWRA, un test preclinico comune del comportamento a fatica simile. VWRA richiede che i topi scelgono di interagire con il dispositivo di prova. Come risultato, alcuni ceppi inbred di topi raramente interagiscono con la ruota ¹⁶ e corrono così poco che può essere difficile o impossibile identificare una diminuzione stanchezza indotta in attiv…

Materials

Exer 3/6 Animal Treadmill	Columbus Instruments	1050-RM Exer-3/6
Stopwatch	Daigger	EF24490M
Wire brush	Fisher Scientific	03-572-5
Compressed air	Dust-Off	FALDSXLPW
Absorbent pads	Daigger	EF2175CX
Butcher paper	Newell Paper Company	4620510
Alcohol (70%)	Fisher Scientific	BP82011