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.
Miljøberigelse (EE) er en eksperimentel paradigme bruges til at udforske virkningerne af et komplekst og udfordrende miljø, der ikke understrege dyrene 1. EE er et dyr boliger teknik består af øget rum, fysisk aktivitet og sociale interaktioner, hvilket igen øger sensoriske, kognitive, motoriske og sociale stimulation 2. Igloer, der kører hjul, underkop hjul, rør labyrinter og andre objekter i huset miljø fremme denne sensoriske kognitive, sociale, og motor stimulation ved at fremme udforskning og interaktion. Layoutet af objekterne i ændringerne kabinet regelmæssigt at forelægge et nyt miljø, som musene er tvunget til at tilpasse sig. Denne strategi giver milde og kortvarige udfordringer, der inducerer en gavnlig, godartet, og sund adaptiv reaktion, kendt som eustress, i modsætning til en mere aversiv, fjendtligt miljø eller utilpasset distress 3,4. Ved at fremme eustress og begrænse skadelig nød, musviser en række gunstige fænotyper.
EE er en pålidelig eksperimentel model med en bred vifte af applikationer, og samtidig være blottet for elementer, der traditionelt opfattes som stressende 1. Virkningerne af EE på gnavere er blevet undersøgt i mere end et halvt århundrede. I begyndelsen af 1960'erne viste undersøgelser, at kortikale cholinesterase niveauer faldt og subkortikale cholinesterase niveauer steg i rotter, der blev anbragt i miljøer med øget beboelsesrum, øget antal rotter, og en række af trælegetøj, labyrinter, og platforme 5,6. Desuden er EE forbundet med mange adaptive ændringer i hjernen, adfærd og metabolisme hos mus med forskellig alder og genetiske baggrunde. Derfor EE er et nyttigt paradigme for en bred vifte af eksperimenter undersøgelse af virkningerne af miljøet på mus. EE effekter kan observeres i mus så hurtigt som en uges eksponering, og kan ses i dyr som gammel som atten måneder 7. EE er ofte used i neurovidenskab og neurobehavioral eksperimenter til at studere genvinding af funktion, indlæring og hukommelse 2. Desuden EE har betydelig indvirkning på fænotypen af en række toksin induceret og transgene dyremodeller for humane neurologiske sygdomme, herunder Huntingtons sygdom, Alzheimers sygdom, Parkinsons sygdom, epilepsi, slagtilfælde, og mere 2.
Men i årenes løb har der været uoverensstemmelse med berigelse design gør sammenligninger mellem undersøgelser fra forskellige laboratorier vanskelig. For eksempel havde de enkelte undersøgelser af EE virkninger i forhold til menneskers neurologiske sygdomme, der er nævnt ovenfor, varierende parametre til berigelse. Undersøgelsen om Huntingtons sygdom opstaldet 4-6 mus i store bure (44 x 28 x 12,5 cm 3), der indeholder papkasser, tunneler, og plader, samt træ og plast objekter, der blev ændret hver to dage 8,9. En af de undersøgelser udført på Alzheimers &# 8217 s husede 20 mus i en større bur (1 m 3), der indeholder 2 kører hjul, plastrør, papkasser og redemateriale, der blev ændret eller omarrangeret ugentlig 10. Mange opsætninger af EE har lignende temaer som objekter til at køre på eller skjule i, men antallet af mus pr EE boliger, den levende område, og den periode for at ændre miljøet varierer meget.
De inkonsistente design af EE har ført til mislykkedes replikation af EE effekter. Vore data vedrørende kræft og metabolisme sammen tyder på, at kombinationen af stimulationer tilvejebragt i den følgende detaljerede EE boliger protokol føre til signifikant anti-cancer og anti-fedme virkninger 14,15. Men forskellen på EE-indstillinger, der er vedtaget af forskellige laboratorier kunne påvirke resultaterne af EE, som det ses i et mislykket forsøg på at reproducere EE virkninger på væksten af specifikke kræftsvulster implanteret i mus 11. De forskellige resultater kan skyldes en række årsager spænder from forskellige vækstrater for tumor cellekulturer til den type rengøringsmiddel til rengøring boliger udstyr 11. For at gentage resultaterne set i vore forsøg, er en særlig udformning af berigelse og dyrehold påkrævet. Følgende procedure beskriver EE boliger, der vil give andre forskere med succes replikere vores effektive berigelse model.
De robuste virkninger af EE på genekspression i hjernen, nedsat fedme og kræft vækst hos mus stærkt afhængige forskerens evne til at opretholde den nye miljø og håndtere dyrene på en måde, der fremmer fysisk aktivitet, social interaktion, og kognitive udfordringer, men alligevel ikke nød dyrene. Der er to vigtigste proceduremæssige skridt til at huske. Først skal du huske at ændre placeringen af legetøj, genstande og bure hver uge. Selvom legetøj og genstande kan være den samme fra den foregående uge, musene opfatter miljøet som roman. Skift legetøj og objekter selv med forskellige dem hver anden uge. For det andet, så husk at holde miljøet rent. Hvis snavset strøelse ikke får fjernet, kan den øgede kvælstof niveauer være en stressfaktor for dyrene.
Derudover er der mange teknikker til at bemærke i denne EE protokol. Anvendelsen af forskellige eller enestående legetøj og forskelligedesign af plastrør labyrinter er fremmes. Miljøet kan være udfordrende, men bør ikke udgøre en trussel for dyrenes helbred. Desuden pas på legetøj, der er dårligt fungerende, fordi de dysfunktionelle legetøj øge risikoen for mus lemmer blive fanget, eller kan være giftige for dyrene, hvis de indtages ved at tygge på det. En konstant til EE er brugen af tre underkop hjul på toppen af igloer, sekvestreret til et hjørne eller på siden af skraldespanden med 2-3 logs. Denne opsætning for at køre underkopper bag logs har været til stede i alle vores berigelse studier. Med hensyn til anvendelsen og placeringen af de andre objekter, beskrivelsen af layoutet ovenfor er et grundlæggende blå print af EE setup. Variation af opsætningen med denne grundlæggende rammer for plastslanger, løb hjul, der kører underkopper, bure og logfiler bør give en tilstrækkelig roman miljø til at reproducere de rapporterede resultater.
Hvis du arbejder med transgene dyr, der har diabetes eller andre metaboliskesygdomme, være meget opmærksomme på forbruget mad og vand for at sikre, at dyrene ikke løber tør for mad og vand. Hvis dyrene har diabetes, vil de urinere mere, så strøelse af EE boliger kan være nødvendigt at stedet kontrolleres og renses oftere. De steder i EE boliger, der har brug strøelse fjernes oftest er hjørnerne. Husk at justere hjulene og andet legetøj, så de kan bruges af dyrene. Dyrene er i stand til at køre underkop hjul i strøelse og banker kører hjul derover. Hvis dyrene er unge, 3 til 5 uger gamle, kan de grave under burene i EE og skjule sammen under der, forlader forskeren clueless om, hvor dyrene er. Ved fjernelse snavset strøelse, der erstatter legetøj, eller rengøring bure, foreslås det at sætte dyrene på en ren standard bur for ikke at understrege dem ud, mens justere deres miljø. Det er lettere at få alle dyrene i et bur, hvis de har færre steder at gemme i environment. Derfor fjerner legetøj før sekvestrering dyrene i et bur gør processen lettere. Desuden skal du ikke placere mere end 5-6 dyr i en enkelt standard bur, mens man venter til rengøring eller justering deres EE miljø. De handyr i EE kan være aggressive, især når EE initieres i voksenalderen. Derfor er det vigtigt at overholde miljøet for eventuelle sårede eller døde dyr.
Derudover typiske antal dyr vi hus i EE for dette store størrelse af beholderen er 10-20 mus. Antallet af dyr andre forskere bruger til EE varierer, ved hjælp af omkring 10 eller færre mus, og størrelsen af buret eller bin bør tages i betragtning ved bestemmelse af antallet af dyr til hus i EE. Have for mange dyr i et levende miljø kan føre til aggression i hanmus. Musene vi har til huse i EE har været af C57BL / 6-baggrunde. Mus andre stammer kan være mere eller mindre aggressiv, eller mere udsat for sundhedsproblemer idenne EE opsætning. Dette bør tages i betragtning ved fastsættelsen af dyrehold plan for mus og det berigede miljø.
Fire uger EE boliger er tilstrækkelig til at inducere fald i adipositas, dråbe leptin niveau, og inhibering af B16 melanom vækst. Længere EE kan føre til stærkere virkning på stofskiftet og kræft hæmning. Hvis mus undergår kirurgiske procedurer under eller før udsættelse for EE, kan de være anbragt med suturer intakte. Hvorvidt dyr reagerer godt på denne særlige EE setup med kirurgiske hæfteklammer eller katetre intakte er ikke undersøgt. Desuden er vi i øjeblikket undersøger, hvordan denne særlige EE påvirker levetid eller healthspan af gamle dyr. Foreløbige data tyder på, at C57BL / 6-mus, 10 måneder gamle, svare EE lighed med unge mus. En begrænsning af EE boliger er imødekommende sådan en stor placering i dyr facilitet plads, og fortrinsvis i en køn specifikke rum. Således fremtidige undersøgelser af effects af EE på en mindre skala, samt finde legetøj, der er let at rengøre, udholde rengøring høj temperatur og er sikre på dyr sundhed, vil forbedre anvendelser af EE i metaboliske og kræftforskning.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af NIH tilskud CA163640, CA166590 og AG041250 til 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 |