Een muismodel van vermoeidheid geïnduceerd door Peripheral Bestraling
Summary
We beschrijven een methode met behulp van doelgerichte perifere bestraling om vermoeidheid-achtig gedrag in muizen te induceren. De geselecteerde niet-dodelijke bestralingsdosis leidt tot een week lang verlaging van de vrijwillige-wiel draait activiteit.
Abstract
Kanker gerelateerde vermoeidheid (CRF) is een pijnlijke en dure aandoening die vaak van invloed op patiënten die behandelingen van kanker, waaronder radiotherapie. Hier beschrijven we een methode met behulp van doelgerichte perifere bestraling om vermoeidheid-achtig gedrag in muizen te induceren. Met geschikte afscherming, bestraling richt de onderbuik / bekkengebied van de muis, sparen de hersenen, in een poging om stralingsbehandeling door personen met kanker bekken ontvangen modelleren. Wij leveren een bestralingsdosis die voldoende is om vermoeidheid-achtig gedrag bij muizen, gemeten door vrijwillige wiel draait activiteit (VWRA) induceren, zonder dat duidelijke ziekte. Aangezien wiel draait is een normaal, vrijwillig gedrag bij muizen, moet het gebruik ervan weinig verstorende effect op andere gedragstesten of biologische maatregelen. Derhalve kan wiel draait worden gebruikt als een gangbare uitkomstmaat begrijpen gedrags- en biologische correlaten van vermoeidheid. CRF is een complexe aandoening met frequente comorbiditeiten, en waarschijnlijke oorzaken heeft zowel betrekking op kanker en de verschillende behandelingen. De in dit document beschreven werkwijzen zijn bruikbaar voor het onderzoeken van stralingsgeïnduceerde veranderingen die bijdragen aan de ontwikkeling van CRF en, meer in het algemeen de biologische netwerken die de ontwikkeling en persistentie van een perifeer geactiveerd maar centraal aangestuurde gedrag zoals vermoeidheid kan verklaren staand .
Introduction
Kanker gerelateerde vermoeidheid (CRF) is een pijnlijke en dure aandoening die vaak van invloed op patiënten die behandelingen van kanker 1. De vermoeidheid is niet evenredig recente activiteiten of verlicht door rust en is geassocieerd met een breed scala van stoornissen met betrekking tot stemming, motivatie, aandacht en cognitie 2. De biologische oorzaken van CRF zijn niet bekend, maar het is in veel gevallen is aangetoond dat zij met ontsteking en cytokine niveaus, in sommige gevallen ook met hemoglobinegehalte en de functie van de verschillende hormonale systemen (zie Saligan et al. 3 voor een herziening van de biologische studies van CRF).
Gecontroleerde studies met diermodellen noodzakelijk om het gedrag en biologie waaraan deze complexe aandoening begrijpen. Terwijl tumor-gerelateerde 4 of chemotherapie-gerelateerde 5, 6 vetigue is onderzocht in diermodellen, kan de etiologie van CRF behandeling-specifiek zijn. Om CRF verband met radiotherapie te onderzoeken, heeft onze groep recent ontwikkelde een muismodel van bestraling geïnduceerde vermoeidheid 7. In tegenstelling tot bestaande CRF modellen met hersenen of totale lichaamsbestraling 8, 9, dit model onderzoekt hoe een verandering in centraal aangestuurde gedrag, zoals vermoeidheid, kan worden geactiveerd door een perifeer gericht bestralingsprocedure.
De hier beschreven procedure is bedoeld om stralingstherapie toegediend aan patiënten met bekken Cancer behulp loden mantel te richten op de onderbuik / bekkengebied bestraling. Echter, door aanpassing van de loden mantel of de plaatsing ten opzichte van proefdieren, deze procedure kan worden aangepast voor bestraling van andere delen van het lichaam te modelleren. Vrijwillige-wiel draait activiteit (VWRA) wordt gebruikt om vermoeidheid-achtige behavio metenr; omdat het vrijwillig en normaal gedrag 10, moet het gelijktijdige gebruik van andere gedrags- en biologische tests mogelijk. Wij hebben gevonden dat perifere bestraling voldoende VWRA in muizen te verminderen zonder dat openlijke ziekte 7. Toekomstige experimenten met dit model zou kunnen onthullen effecten van bestraling op perifere immuunsysteem en andere biologische signalering, evenals de stroomafwaartse veranderingen in het centrale zenuwstelsel die gebreken geassocieerd met CRF produceren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wij hebben een protocol via gerichte perifere bestraling tot een vermindering van VWRA in muizen induceert zonder verstorende morbiditeit en mortaliteit beschreven. Belangrijk is dat een eenvoudige afscherming apparaat kunt bestraling in dit protocol om een gewenste regio consequent richten, het nabootsen van de bestralingen bij patiënten met het bekken kanker ontvangen. In tegenstelling tot bestaande CRF modellen met hersenen of totale lichaamsbestraling 8, 9,…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen graag Michele Allen van de National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) van de National Institutes of Health (NIH) bedanken voor grootmoedig haar deskundigheid te delen in muizen fenotypering methoden en voor haar voortdurende technische bijstand, alsmede voor Timothy Hunt van NHLBI voor uw hulp bij de ontwikkeling van de afscherming apparaat. Dit onderzoek wordt ondersteund door de afdeling Intramurale Onderzoek van het National Institute of Nursing Research van de NIH, en een deel van de validatie proces wordt ondersteund door een subsidie van de Oncology Nursing Society Foundation.
Materials
| C57BL/6 Mice | Charles River | Strain code 027 (http://www.criver.com/products-services/basic-research/find-a-model/c57bl-6n-mouse) | |
| Ketamine HCl | Putney | 100 mg/ml stock solution | |
| Xylazine HCl | Lloyd Laboratories | 100 mg/ml stock solution | |
| Rodent Tattoo System | AIMS | ATS-3 | http://animalid.com/lab-animal-identification-systems/ats-3-general-rodent-tattoo-system |
| Lead Shielding Apparatus | (custom made) | One-inch thick lead shielding arranged as two boxes with a one-inch thick gap between them for targeted irradiation | |
| Plexiglass shielding container | (custom made) | Plexiglass container filled with styrofoam. Styrofoam cutouts hold the lead shielding in place. | |
| GammaCell 40 Exactor | Best Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_gamma40.html | |
| RAD Disk Ultra | Best Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_rad.html | |
| Mouse Single Activity Wheel Chamber | Lafayette Instrument Company | #80820 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=980 |
| Activity Wheel Counter for Computer Monitoring | Lafayette Instrument Company | #86061 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1052 |
| Modular Cable for Wheel Counters | Lafayette Instrument Company | #86051-7 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1046 |
| USB Computer Interface for Activity Wheel Counters | Lafayette Instrument Company | #86056A | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1047 |
| Activity Wheel Monitor Software | Lafayette Instrument Company | #86065 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1053 |
Referências
- Minton, O., et al. Cancer-related fatigue and its impact on functioning. Cancer. 119, 2124-2130 (2013).
- Bower, J. E. Cancer-related fatigue–mechanisms, risk factors, and treatments. Nat Rev Clin Oncol. 11 (10), 597-609 (2014).
- Saligan, L. N., et al. The biology of cancer-related fatigue: a review of the literature. Support Care Cancer. 23 (8), 2461-2478 (2015).
- Norden, D. M., et al. Tumor growth increases neuroinflammation, fatigue and depressive-like behavior prior to alterations in muscle function. Brain Behav Immun. 43, 76-85 (2015).
- Ray, M. A., Trammell, R. A., Verhulst, S., Ran, S., Toth, L. A. Development of a mouse model for assessing fatigue during chemotherapy. Comp Med. 61 (2), 119-130 (2011).
- Zombeck, J. A., Fey, E. G., Lyng, G. D., Sonis, S. T. A clinically translatable mouse model for chemotherapy-related fatigue. Comp Med. 63 (6), 491-497 (2013).
- Renner, M., et al. A murine model of peripheral irradiation-induced fatigue. Behav Brain Res. 307, 218-226 (2016).
- Van der Meeren, A., Lebaron-Jacobs, L. Behavioural consequences of an 8 Gy total body irradiation in mice: Regulation by interleukin-4. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 79 (2), 140-143 (2001).
- York, J. M., et al. The biobehavioral and neuroimmune impact of low-dose ionizing radiation. Brain Behav Immun. 26 (2), 218-227 (2012).
- Meijer, J. H., Robbers, Y. Wheel running in the wild. Proc Biol Sci. 281 (1786), (2014).
- . . The Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).
- Heredia, L., Torrente, M., Domingo, J. L., Colomina, M. T. Individual housing and handling procedures modify anxiety levels of Tg2576 mice assessed in the zero maze test. Physiol Behav. 107 (2), 187-191 (2012).
- Varty, G. B., Paulus, M. P., Braff, D. L., Geyer, M. A. Environmental enrichment and isolation rearing in the rat: effects on locomotor behavior and startle response plasticity. Biol Psychiatry. 47 (10), 864-873 (2000).
- Pham, T. M., Brene, S., Baumans, V. Behavioral assessment of intermittent wheel running and individual housing in mice in the laboratory. J Appl Anim Welf Sci. 8 (3), 157-173 (2005).
- Knab, A. M., et al. Repeatability of exercise behaviors in mice. Physiol Behav. 98 (4), 433-440 (2009).
- Novak, C. M., Burghardt, P. R., Levine, J. A. The use of a running wheel to measure activity in rodents: relationship to energy balance, general activity, and reward. Neurosci Biobehav Rev. 36 (3), 1001-1014 (2012).
- Mineur, Y. S., Belzung, C., Crusio, W. E. Effects of unpredictable chronic mild stress on anxiety and depression-like behavior in mice. Behav Brain Res. 175 (1), 43-50 (2006).
- Perhach, J. L., Barry, H. Stress responses of rats to acute body or neck restraint. Physiol Behav. 5 (4), 443-448 (1970).
- Iwakawa, M., et al. Different radiation susceptibility among five strains of mice detected by a skin reaction. J Radiat Res. 44 (1), 7-13 (2003).
- Travis, E. L., Peters, L. J., McNeill, J., Thames, H. D., Karolis, C. Effect of dose-rate on total body irradiation: lethality and pathologic findings. Radiother Oncol. 4 (4), 341-351 (1985).
- Duran-Struuck, R., Dysko, R. C. Principles of bone marrow transplantation (BMT): providing optimal veterinary and husbandry care to irradiated mice in BMT studies. J Am Assoc Lab Anim Sci. 48 (1), 11-22 (2009).
- Duran-Struuck, R., et al. Differential susceptibility of C57BL/6NCr and B6.Cg-Ptprca mice to commensal bacteria after whole body irradiation in translational bone marrow transplant studies. J Transl Med. 6, 10 (2008).
