Summary

周辺照射による疲労のマウスモデル

Published: March 17, 2017
doi:

Summary

我々は、マウスでの疲労のような挙動を誘発することを目標と周辺照射を使用する方法について説明します。選択された非致死照射線量は、自発的ホイールランニング活動の一週間の削減につながります。

Abstract

がん関連疲労(CRF)は、しばしば放射線療法を含む癌治療を受けている患者に影響を与える悲惨な、高価な状態です。ここでは、マウスでの疲労のような挙動を誘発することを目標と周辺照射を使用する方法について説明します。適切なシールドでは、照射は、骨盤の癌を有する個人が受けた放射線治療をモデル化するための努力で、脳を温存、マウスの下腹部/骨盤領域を対象としています。私たちは、明らかな病的状態を引き起こすことなく、自発的ホイールランニング活動(VWRA)により測定したマウスにおける疲労のような挙動を誘導するのに十分な照射線量を提供します。車輪走行がマウスにおいて正常な、自発的な行動であるため、その使用は、他の行動試験または生物学的な対策にはほとんど交絡効果を持っている必要があります。したがって、車輪走行疲労の挙動および生物学的相関を理解するで実現可能な結果の尺度として使用することができます。 CRFは頻繁に共同で複雑な状態であります罹患率、およびおそらく両方癌およびその種々の処理に関連した原因があります。このホワイトペーパーで説明する方法は、疲労のような末梢性トリガーが、集中駆動型行動の開発と持続性を説明することができる生物学的ネットワークを探索するために、より一般的に、CRFの発展に貢献し、放射線誘発性の変化を調査するために有用です。

Introduction

がん関連疲労(CRF)は、しばしば癌治療1を受けている患者に影響を与える悲惨な、高価な状態です。疲労は、最近の活性に比例も残りによって軽減でもない、それは気分、意欲、関心、および認知2に関連する擾乱の多種多様に関連付けられています。ヘモグロビンレベルおよび種々のホルモン系の機能である場合においても、炎症およびサイトカインのレベルと相関することが多くの場合に示されているがCRFの生物学的な原因は、不明である(参照Saligan 3生物学のレビューのためにCRFの研究)。

動物モデルを用いて制御の研究では、この複雑な条件に関連付けられた動作と生物学を理解するために必要です。一方、腫瘍関連4または化学療法に関連した5、6脂肪igueは齧歯類モデルで研究されている、CRFの病因は、治療特異的であってもよいです。放射線療法に関連するCRFを調べるために、我々のグループは最近、照射疲労7のマウスモデルを開発しました。脳または全身照射8,9含む既存のCRFモデルとは対照的に、このモデルは、中央駆動型の挙動の変化は、疲労のような、末梢標的照射手順によってトリガすることができる方法を探ります。

ここで説明する手順は、照射による下腹部/骨盤領域を標的とするために、鉛の遮蔽を使用して、骨盤のがん患者に投与、放射線療法をモデル化するために設計されています。しかし、鉛遮蔽または実験動物へのその配置を相対的に変更することによって、この手順は、身体の他の部分の照射をモデル化するために適合させることができます。自主ホイールランニング活動(VWRA)は疲労のようなbehavioを測定するために使用されますR;それが自発的かつ正常な動作10だから、それは他の行動と生物学的試験の同時使用を可能にしなければなりません。我々は、末梢照射明白な病的状態7を引き起こすことなくマウスにおけるVWRAを低減するのに十分であることを見出しました。このモデルを用いた将来の実験は、免疫および他の生物学的シグナル伝達に対する末梢照射だけでなく、CRFに関連した赤字を生み出すことができる中枢神経系の下流の変化の影響を明らかに役立つことがあります。

Protocol

倫理に関する声明:この研究は、米国立衛生研究所(NIH)動物実験委員会によって承認されました。動物の取り扱いと研究成果の測定に参加するすべての研究者が適切に動物管理使用のNIH事務所と国立心肺血液研究所マウス表現型コアによって訓練されました。本研究で用いたすべての動物実験の側面、住宅、環境条件は実験動物の管理と使用11用のガイドを遵守していま?…

Representative Results

マウスの3つのバッチは、上記のプロトコルを介して実行されました。 16偽および照射20(2400 cGyで、3×800センチグレイ/日)マウスの合計がありました。照射の3日連続の後、照射群が有意に偽に比べVWRAの低下を示した(混合反復測定ANOVA:照射処理、F 1,13 = 19.233、p <0.001の主な効果)。効果は最低の平均VWRA距離は放射線( 図2A)の後、三日目に?…

Discussion

我々は、罹患率または死亡率を混乱することなく、マウスにおけるVWRAの減少を誘導するためにターゲット周辺照射を使用してプロトコルを記載しています。重要なことは、単純な遮蔽装置は、骨盤がん患者によって受信された放射線治療を模倣し、一貫して所望の領域を標的とするために、このプロトコルで照射することができます。脳または全身照射8,9<…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者らは、寛大にマウス表現型解析方法で彼女の専門知識を共有するため、彼女の継続的な技術支援のため、ならびにための国立心臓、肺、および国立衛生研究所の血液研究所(NHLBI)(NIH)のミケーレ・アレンに感謝したいと思います私たちは、遮蔽装置を開発助けるためNHLBIのティモシー・ハント。この研究は、NIHの看護研究の国立研究所の学内研究部門によってサポートされており、検証試験の一部は社会財団看護オンコロジーからの助成金によってサポートされています。

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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Citar este artigo
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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