Summary

Ein Maus-Modell der Fatigue, induziert durch Peripheral Bestrahlung

Published: March 17, 2017
doi:

Summary

Wir beschreiben ein Verfahren gezielt periphere Bestrahlung mit ermüdungs ​​Verhalten bei Mäusen zu induzieren. Die gewählte nicht-tödliche Strahlungsdosis führt zu einer einwöchigen Reduzierung der freiwilligen Rad laufenden Tätigkeit.

Abstract

Krebs-related fatigue (CRF) ist eine schmerzliche und teure Erkrankung, die häufig Patienten Behandlungen empfangen Krebs betroffen sind, einschließlich Strahlentherapie. Hier beschreiben wir eine Methode gezielt periphere Bestrahlung mit ermüdungs ​​Verhalten bei Mäusen zu induzieren. Bei entsprechender Abschirmung zielt die Bestrahlung der unteren Bauch- / Beckenbereich der Maus, um das Gehirn zu schonen, in dem Bemühen, Strahlenbehandlung von Personen mit Becken-Krebs erhalten zu modellieren. Wir liefern eine Bestrahlungsdosis, die ausreichend ist Müdigkeit artiges Verhalten bei Mäusen zu induzieren, gemessen durch freiwillige Rad laufende Tätigkeit (VWRA), ohne offensichtliche Morbidität verursacht. Da Radfahr eine normale, freiwillige Verhalten bei Mäusen ist, sollte seine Verwendung haben wenig verwirrende Wirkung auf andere Verhaltenstests oder biologische Maßnahmen. Daher kann Radfahr als machbar Ergebnis Maßnahme verwendet werden, um die Verhaltens- und biologischen Korrelate von Müdigkeit zu verstehen. CRF ist ein komplexer Zustand mit häufigen CoMorbiditäten und hat wahrscheinlich Ursachen sowohl für Krebs und seine verschiedenen Behandlungen im Zusammenhang. Die Verfahren in diesem Papier beschrieben sind nützlich für die strahlungsinduzierte Veränderungen zu untersuchen, die für die Entwicklung von CRF und generell dazu beitragen, die biologische Netzwerke zu erforschen, die die Entwicklung und Persistenz einer peripher ausgelöst, sondern zentral getriebene Verhalten wie Müdigkeit erklären kann .

Introduction

Krebs-related fatigue (CRF) ist eine schmerzliche und teure Erkrankung , die häufig Patienten Behandlungen empfangen Krebs betrifft 1. Die Müdigkeit ist weder proportional zur aktuellen Aktivitäten noch durch Ruhe gelindert, und es ist mit einer Vielzahl von Störungen auf die Stimmung, Motivation, Aufmerksamkeit und Kognition 2 im Zusammenhang verbunden. Die biologischen Ursachen von CRF sind unbekannt, obwohl es in vielen Fällen gezeigt wurde , mit einer Entzündung und Cytokinspiegel, in einigen Fällen auch mit Hämoglobinwerte und die Funktion der verschiedenen Hormonsysteme (siehe Saligan et al. 3 für eine Überprüfung der biologischen korrelieren Studien von CRF).

Kontrollierte Studien an Tiermodellen sind notwendig, um das Verhalten und die Biologie mit diesem komplexen Bedingung verbunden zu verstehen. Während tumorbedingten 4 oder im Zusammenhang mit Chemotherapie 5, 6 FettIgue hat in Nagetiermodellen kann die Ätiologie von CRF sein behandlungsspezifische untersucht worden. Um CRF untersuchen im Zusammenhang mit Strahlentherapie, hat unsere Gruppe entwickelte kürzlich ein Mausmodell der Strahlung verursachte Ermüdung 7. Im Gegensatz zu bestehenden CRF – Modelle beteiligt Gehirn oder Ganzkörperbestrahlung 8, 9, erforscht dieses Modell wie eine Veränderung der zentral-driven Verhalten, wie Müdigkeit, kann durch eine peripher-gezielt Bestrahlungsvorgang ausgelöst werden.

Das hier beschriebene Verfahren ist so konzipiert, Bestrahlungstherapie an Patienten mit Krebs verabreicht Becken zu modellieren, Bleiabschirmung mit der unteren Bauch / Beckenbereich mit einer Bestrahlung abzuzielen. Jedoch durch die Bleiabschirmung oder seine Anordnung relativ zu Versuchstieren Modifizierung könnte dieses Verfahren die Bestrahlung der anderen Teile des Körpers zu modellieren angepasst werden. Freiwillige Rad-Laufaktivität (VWRA) wird verwendet, um ermüdungs ​​wie behavio messenr; weil es sich um ein freiwilliges und normales Verhalten ist 10, sollte es die gleichzeitige Verwendung anderer Verhaltens- und biologischen Tests ermöglichen. Wir haben festgestellt , dass periphere Bestrahlung ausreichend ist VWRA bei Mäusen zu reduzieren , ohne offenkundige Morbidität 7 verursacht. Zukünftige Experimente mit diesem Modell helfen Auswirkungen der peripheren Bestrahlung auf das Immunsystem und andere biologische Signalgebung sowie die nachgelagerten Veränderungen im zentralen Nervensystem kann sich herausstellen, dass Defizite im Zusammenhang mit CRF produzieren kann.

Protocol

Ethik-Erklärung: Diese Studie wurde von der National Institutes of Health (NIH) Animal Care und Use Committee genehmigt wurde. Alle Ermittler an die Behandlung der Tiere und die Messung der Studie Ergebnisse wurden entsprechend geschult durch die NIH Office of Animal Care und Verwenden und dem National Heart, Lung, and Blood Institute Murine Phänotypisierung Kern nehmen. Alle Aspekte von Tierversuchen, Wohnen und Umweltbedingungen in dieser Studie verwendet wurden , in Übereinstimmung mit der Führung für die Pflege…

Representative Results

Drei Chargen von Mäusen wurden durch das Protokoll laufen oben beschrieben. Es gab insgesamt 16 Schein und 20 bestrahlten (2400 cGy, 3 x 800 cGy / Tag) Mäusen. Nach drei aufeinander folgenden Tagen der Bestrahlung zeigten die bestrahlten Gruppe VWRA signifikant reduziert im Vergleich zu den schein (gemischte ANOVA mit wiederholten Messungen: Haupteffekt der Bestrahlungsbehandlung, F 1,13 = 19,233, p <0,001). Der Effekt war signifikant für die ersten sieben Tage nach der …

Discussion

Wir haben ein Protokoll durch gezielte Bestrahlung peripheren beschrieben, ohne verwirrende Morbidität oder Mortalität eine Reduktion von VWRA in Mäusen zu induzieren. Wichtig ist, dass eine einfache Schutzvorrichtung erlaubt Bestrahlung in diesem Protokoll konsequent eine gewünschte Region, zur Beschränkung der Bestrahlungen erhalten von Patienten mit Becken-Krebs nachahmt. Im Gegensatz zu bestehenden CRF – Modelle beteiligt Gehirn oder Ganzkörperbestrahlung 8, <sup class="xref"…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Autoren möchten sich Michele Allen von der National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) der National Institutes of Health (NIH) für großzügig teilen ihre Expertise in der Maus-Phänotypisierung Methoden und für ihre laufende technische Unterstützung, sowie für danken Timothy Jagd des NHLBI uns helfen, die Schutzvorrichtung zu entwickeln. Diese Studie wird von der Abteilung für Interne Forschung des Nationalen Instituts für Pflegeforschung des NIH, und ein Teil der Validierung Studie unterstützt durch einen Zuschuss von der Oncology Nursing Society Foundation unterstützt.

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

  1. Minton, O., et al. Cancer-related fatigue and its impact on functioning. Cancer. 119, 2124-2130 (2013).
  2. Bower, J. E. Cancer-related fatigue–mechanisms, risk factors, and treatments. Nat Rev Clin Oncol. 11 (10), 597-609 (2014).
  3. Saligan, L. N., et al. The biology of cancer-related fatigue: a review of the literature. Support Care Cancer. 23 (8), 2461-2478 (2015).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Renner, M., et al. A murine model of peripheral irradiation-induced fatigue. Behav Brain Res. 307, 218-226 (2016).
  8. 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).
  9. York, J. M., et al. The biobehavioral and neuroimmune impact of low-dose ionizing radiation. Brain Behav Immun. 26 (2), 218-227 (2012).
  10. Meijer, J. H., Robbers, Y. Wheel running in the wild. Proc Biol Sci. 281 (1786), (2014).
  11. . . The Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Knab, A. M., et al. Repeatability of exercise behaviors in mice. Physiol Behav. 98 (4), 433-440 (2009).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Perhach, J. L., Barry, H. Stress responses of rats to acute body or neck restraint. Physiol Behav. 5 (4), 443-448 (1970).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).

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Wolff, B. S., Renner, M. A., Springer, D. A., Saligan, L. N. A Mouse Model of Fatigue Induced by Peripheral Irradiation. J. Vis. Exp. (121), e55145, doi:10.3791/55145 (2017).

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