يوفر هذا البروتوكول طريقة بسيطة لصنع معدات تدريب ثابتة للفئران. يحافظ الجهاز على تقلص العضلات متساوي القياس لأطراف الفئران للتحقق من تأثير التدخل للتمرين التقليدي على مرض السكري من النوع الثاني (T2DM) ويوفر علاجا جديدا للتمارين للعلاج السريري ل T2DM.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
طريقة تدريب القوة الثابتة للفئران المصابة بالسكري من النوع 2
* These authors contributed equally
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
علاج داء السكري من النوع 2 (T2DM) هو صعوبة كبيرة في تحسين صحة المريض. التمرين هو أحد التدخلات الرئيسية ل T2DM. تدريب القوة الثابتة هو أحد الأشكال الرئيسية للرياضات التقليدية في الصين. تظهر الأبحاث أن تدريب القوة الثابتة هو طريقة سريرية فعالة لتدخل T2DM ، ولكن لا يوجد جهاز تجريبي مناسب للتدريب الثابت في الفئران. تتمثل إحدى الصعوبات في الانتقال من البحث السريري إلى البحث الأساسي في تصميم الأجهزة التجريبية المناسبة. من أجل إجراء مزيد من الدراسة لآلية تدخل التدريب الثابت في T2DM ، تم تقديم طريقة بسيطة لصنع جهاز تدريب ثابت للفئران في هذه الورقة. يتميز هذا الجهاز بمزايا التشغيل البسيط والمواد الرخيصة والجدوى العالية. أظهرت الدراسات السابقة التي أجريت بموجب هذا البروتوكول أن التدريب الثابت يمكن أن يقلل بشكل فعال من مستويات الجلوكوز في الدم ويحسن وظيفة الميتوكوندريا لخلايا العضلات الهيكلية في الفئران T2DM. الغرض من تقديم هذا الجهاز هو تعزيز البحث حول آلية التمرين التقليدي في تدخل T2DM ووضع أساس للتدخل الكمي للتمرين.
المقدمة
داء السكري من النوع 2 (T2DM) هو مرض مزمن يتميز بمقاومة الأنسولين واختلال وظائف الخلايا β التي تشكل تهديدا كبيرا للصحة العالمية1. التمرين هو تدخل حاسم في إدارة مرض السكري من النوع 2. أظهرت العديد من الدراسات أن طرق التمرين الصينية التقليدية ، مثل Tai Chi و Ba Duan Jin ، تحسن بشكل كبير مستويات الجلوكوز في الدم ونوعية الحياة للأفراد المصابين ب T2DM2،3،4،5. لتنفيذ هذه الحركات ، يجب على المدرب الحفاظ على جسم مستقر ووضع مشترك لفترة من الزمن. يتم الحفاظ على الوضع الثابت عن طريق إجراء تقلصات العضلات الثابتة ، والتي يشار إليها عادة باسم القوة الساكنة6.
ومع ذلك ، لم يتم توضيح آلية تدخل تدريب القوة الثابتة في T2DM. للإجابة على هذا السؤال ، التجارب على ضرورية. أثناء تمارين متساوي القياس ، يتم تنشيط العضلات ، والحفاظ على طول ثابت ، وتحقيق أقصى قدر من التوتر بأمان7. في التجارب مع تدريب القوة الثابتة ، يطلب من الاختبار إجراء تقلصات العضلات متساوية القياس والحفاظ على هذه الحالة من الانقباض العضلي. أصبحت كيفية تنفيذ تدريب القوة الثابتة على الفئران والجرذان المختبر الأخرى مشكلة كبيرة في البحث. أولا ، تكافح لإطاعة الأوامر وتقلص عضلاتها كما هو مطلوب. ثانيا ، من الصعب على الحفاظ على وضع مستقر تحت المقاومة ، ولا يمكن تحقيق الغرض من تقلص العضلات متساوي القياس. أثناء السماح للحيوانات بالتدريب كما هو مطلوب ، من المهم معالجة المخاوف المتعلقة برعاية ، مثل تخفيف التوتر والقلق وتقليل الألم وتحسين الظروف العامة. يتعلق هذا البروتوكول بنموذج تدريب ثابت للفئران 8,9 ، وهنا نقدم جهازا بسيطا للتدريب الثابت للفئران. عندما يتم رفع الأرجل الخلفية للفئران ، تنقبض عضلات البطن بسبب رد الفعل الصحيح ، وتمسك مقدمة الأقدام بالعارضة المتقاطعة في المقدمة ، ثم تنقبض الأطراف الأمامية والخلفية ضد الجاذبية. لا تستطيع الفئران التحرك بعد الإمساك بالقضيب القصير ، مما يؤدي إلى أن تكون عضلاتها في حالة تقلص متساوي القياس.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تمت الموافقة على جميع التجارب على من قبل لجنة رعاية واستخدام بجامعة نانجينغ للطب الصيني (إذن رقم 202209A033). تم اختيار ذكور الفئران C57BL / 6J السليمة بدرجة SPF ، وعمر 8 أسابيع ، ووزن الجسم 20 ± 4 جم. تم إيواء الفئران في دورة ضوء / مظلمة لمدة 12 ساعة عند درجة حرارة 20-22 درجة مئوية ، وتم الحفاظ على رطوبة نسبية من 45٪ -50٪. تأكل وتشرب بحرية.
1. إنشاء نموذج الماوس من T2DM
- إطعام الفئران لمدة 1 أسبوع على نظام غذائي منتظم أولا والسماح للفئران التكيف مع البيئة الجديدة لمركز. بعد أسبوع واحد ، قم بتوفير نظام غذائي عالي الدهون (تكوين النظام الغذائي: 20.0٪ شحم الخنزير ، 10.0٪ سكروز ، 2.5٪ كوليسترول ، 1.0٪ كولات ، 66.5٪ نظام غذائي تقليدي) لمدة 4 أسابيع.
- مناليوم الأول من الأسبوع الخامس ، حقن الفئران داخل الصفاق بمحلول الستربتوزوتوسين بجرعة 35 مجم / كجم يوميا لمدة 3 أيام متتالية. تحضير 1 مل من محلول الستربتوزوتوسين مع 10 ملغ من مسحوق الستربتوزوتوسين ، مع 0.1 م / لتر من محلول سترات الصوديوم كمذيب.
ملاحظة: يجب إكمال الحقن في غضون 30 دقيقة بعد تحضير المحلول ، ويجب إبقاء المحلول بعيدا عن الضوء أثناء الاستخدام. - اختبار عشوائي الجلوكوز في الدم في اليوم 5 واليوم 7 بعد إعطاء الحقن الأول من محلول الستربتوزوتوسين. تعتبر التي تحتوي على مستويين عشوائيين من السكر في الدم أعلى من 16.7 ملليمتر / لتر نماذج T2DM ناجحة.
- ابدأ تدخل التدريب في اليوم 8 بعد الحقن الأول لمحلول الستربتوزوتوسين.
2. التجميع والعلاج في الفئران
- قسم الفئران T2DM إلى مجموعة نموذجية ومجموعة تدريب ومجموعة ميتفورمين باستخدام طريقة جدول الأرقام العشوائية ، مع 6 فئران في كل مجموعة.
- لا تقم بإجراء أي تدخل لمجموعة الطرازات.
- طحن أقراص الميتفورمين إلى مسحوق وتذوب في الماء النقي. إعطاء الميتفورمين لمجموعة الميتفورمين عن طريق التزويج بجرعة 200 ملغ/كغ، مرة واحدة يوميا، لمدة 3 أسابيع.
- دع مجموعة التدريب تقوم ب 30 دقيقة من تدريب القوة الثابتة ، مرة واحدة يوميا ، 5 أيام في الأسبوع ، لمدة 3 أسابيع. يقام التدريب كل يوم اثنين إلى بعد ظهر الجمعة.
- قم بتعيين 6 فئران غير T2DM بشكل عشوائي كمجموعة تحكم. هذه الفئران لا تخضع للنمذجة والتدخل.
3. تصنيع جهاز تدريب القوة الثابتة
- قم بإعداد لوح أكريليك شفاف بسمك 5 مم بأبعاد 20 سم × 20 سم. استخدم لوحة شفافة لمراقبة تدريب الفئران.
- احصل على عصي خشبية بقطر 3 مم ولفافة من الشريط بعرض 1 سم. استخدم قاطع الورق لقص اثنين من العصي بطول 4 سم وأربعة أعواد بطول 1 سم.
- قم بتوصيل عصوين ، يبلغ طول كل منهما 1 سم ، بأطراف عصا بطول 4 سم باستخدام شريط (الشكل 1 أ). يجب تثبيت العصي القصيرة على نفس جانب العصا الطويلة.
- ضع اللوح الشفاف على سطح مستو وقم بتوصيل مجموعتين من العصي القصيرة 1 سم باللوحة باستخدام مسدس الغراء الساخن. تأكد من أن العصي الخشبية مقاس 4 سم لا تتلامس مع اللوح. اترك فجوة 2 سم بين العصا الطويلة واللوح لتثبيت الفئران في مكانها (الشكل 1 ب). دع العصي الطويلة تكون محاذاة ومتوازية ، بمسافة 6 سم بينهما (الشكل 1C).
الشكل 1: قم بتجميع العصي وتثبيتها على اللوحة الشفافة. (أ) ألصق العصا التي طولها ١ سم بطرفي العصا التي يبلغ طولها ٤ سم. (ب) استخدم مادة لاصقة تذوب بالحرارة لتوصيل العصا التي يبلغ طولها 1 سم واللوح الشفاف ، وطول الفجوة 2 سم. (ج) عصوان 4 سم متباعدتان 6 سم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
4. تدريب القوة الثابتة في الفئران
- قطع قطعتين من خيوط الصوف بطول 15 سم. استخدم عقدة منزلقة لربط قطعة من الخيوط الصوفية على كل من الكاحل العلوي للفأر (الشكل 2 أ).
ملاحظة: لا يمكن للحبل المرن إصلاح وضعية الفئران ، وسوف يرتدي حبل القنب كاحلي الفئران ، لذلك يتم اختيار خيوط صوفية غير مرنة ولكن ناعمة هنا. - ضع اللوحة أفقيا على الطاولة مع رفع العصي. اضغط على الماوس بعناية بين عصوين طويلتين ، وضع رأسه وذيله لمحاذاة الفجوات الموجودة أسفل العصي.
- مرر الغزل عبر الفجوة الموجودة في نهاية الذيل. بعد ذلك ، اضبط الخيط حتى يتناسب كاحلي الماوس بشكل مريح مع حافة العصا.
- قم بتأمين الخيوط الصوفية بشريط (الشكل 2 ب). يجب تأمين نهاية الخيوط الصوفية وإلا فإن الماوس سوف يتسلق الصوف الساقط. اسحب الصوف بإحكام قدر الإمكان وإلا فإن الماوس سوف يتحرر بسهولة.
- اعكس اللوحة الشفافة. احصل على صندوقين من نفس الارتفاع (15-20 سم) على طرفي اللوحة الشفافة. ضع اللوحة أفقيا على ارتفاع معين. يقع الصندوق في طرفي رأس الفأر وذيله. إذا كان مرتفعا جدا ، فلن يتمكن المجرب من التعامل معه بسهولة ؛ إذا كان منخفضا جدا ، فقد يلمس الماوس سطح الطاولة.
- بمجرد قلب اللوحة ، يتدلى الماوس رأسا على عقب. بسبب رد الفعل الصحيح ، تقوم الفئران بتجعيد بطنها وتمديد أطرافها الأمامية للإمساك بأطرافها الخلفية أو العصي. في هذه المرحلة ، ضع عصا 20 سم أمام الماوس ووجهها بعناية للإمساك بالعصا بأطرافها الأمامية. كرر العملية حتى يصبح الماوس بارعا في الإمساك بعصا الهاتف المحمول.
- استخدم العصا لتحريك الطرف الأمامي للماوس إلى عصا أخرى مقاس 4 سم على اللوحة الشفافة. اضبط زاوية العصا باستمرار لتمكين الفئران من الإمساك بنشاط بالعصا الثابتة مقاس 4 سم على اللوحة (الشكل 2 ج).
- كرر الخطوة السابقة حيث يطلق الماوس المخلب الأمامي حتى يتم استنفاد الماوس. بعد 30 دقيقة ، لم تتمكن معظم الفئران من رفع الجزء العلوي من الجسم والإمساك بالعصا بأطرافها الأمامية.
ملاحظة: قبل تنفيذ التدخل ، من الضروري إجراء أسبوع من التدريب على التعود على الفئران. مدة التدريب الأولية هي 10 دقائق في اليوم ، والتي يجب زيادتها بعد ذلك بمقدار 5 دقائق كل يوم حتى تصل إلى إجمالي 30 دقيقة في اليوم. - بعد 30 دقيقة من التدريب ، حرر الماوس على الفور وفك تشابك الصوف لمنع احمرار القدمين وتورمها الناجم عن الربط لفترات طويلة.
- إذا ظهرت آفات جلدية على كاحل الفئران بعد التدريب ، فتوقف عن تدريب الفئران واطلب الرعاية المهنية البيطرية حتى يصبح الكاحل بصحة جيدة.
- قد تتمكن بعض الفئران أحيانا من تحرير نفسها من خلال صراع شديد أثناء التدريب. تكافح الفئران عندما لم تكن أرجلها الخلفية ثابتة بإحكام. لتجنب الإصابة بسبب النضال ، راقب الفئران طوال التدريب. عندما يتبين أن الأطراف الخلفية ليست ثابتة بإحكام أو تبدأ الفئران في النضال ، قم بفك الفئران وإعادة إصلاحها.
ملاحظة: أظهرت التجارب السابقة أن تعليق الفئران رأسا على عقب لمدة 30 دقيقة في اليوم ، 5 أيام في الأسبوع ، لا يسبب تآكل الكاحل ، بشرط تحريرها في الوقت المناسب10. يمكن للفئران التعلم والتعود على التدريب في 1-3 جلسات.
الشكل 2: طريقة التثبيت بالماوس. (أ) اربط الجزء العلوي من الكاحل بعقدة منزلقة. (ب) يمرر طرف الحبل عبر الفجوة ويشد بإحكام، ثم يثبت بشريط لاصق. ج: تدريب القوة الساكنة في الفئران. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
باتباع البروتوكول أعلاه ، يتم إصلاح الأطراف الخلفية للماوس ، وتمسك الأطراف الأمامية بشكل مستقل بالشريط الأمامي. يحافظ النطاق الضيق للحركة على الماوس في وضع ثابت نسبيا. يمكن تأكيد تقلص عضلات الفئران عن طريق لمس عضلات البطن والساقين. هذا يتوافق مع الحاجة إلى حالة تقلص العضلات متساوي القياس في تدريب القوة الثابتة. تدريب الفئران وفقا للبروتوكول ، مع زيادة أوقات التدريب ، سيساعد الفئران على التكيف مع التدريب مع تقليل رغبتها في النضال. يمكن تجنب النضال من أجل الهروب.
التأثيرات على مستوى الجل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
يمكن أن يقلل تدريب القوة الثابتة من تراكم الدهون ، ويساعد على إنقاص الوزن ، وزيادة التمثيل الغذائي8. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يعزز التعبير عن PGC-1α والتكوين الحيوي للميتوكوندريا في خلايا العضلات والهيكل العظمي ، مما يؤدي إلى تحسين استقلاب الجلوكوز في الفئران المصابة بداء السكري من النوع 2 وبالتالي انخفاض مستويات الجلوكوز في الدم11. لتأكيد تأثير وآلية التدريب الثابت على T2DM ، يجب تطوير الأجهزة المناسبة لأداء التدريب الثابت على التجارب.
يقدم هذا ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
يعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
تم دعم هذا العمل من قبل الدفعة الثانية من مشاريع البحث العلمي الخاصة للقاعدة الوطنية للبحوث السريرية للطب الصيني التقليدي (JDZX2015127 ، استنادا إلى مستشفى مقاطعة آنهوي للطب الصيني).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| الاكريليك | ألواح أكريليك شفافة بسماكة 5 مم. يجب أن يكون الحجم أكبر من 20 سم & مرات ؛ صناديق 20 سم | ||
| صندوقان من نفس الارتفاع (15 ~ 20 سم) | |||
| لا توجد متطلبات خاصة | |||
| العصي عدة | عصي خشبية بقطر 3 مم | ||
| Streptozotocin | S0130 | Sigma | |
| Tape | لا توجد متطلبات خاصة | ||
| مجهر إلكتروني ناقل الحركة (TEM) | HT7700 | HITACHI & nbsp ؛ |
المراجع
- Zheng, Y., Ley, S. H., Hu, F. B. Global aetiology and epidemiology of type 2 diabetes mellitus and its complications. Nat Rev Endocrino. 14 (2), 88-98 (2018).
- Li, X., et al. Effects of fitness qigong and tai chi on middle-aged and elderly patients with type 2 diabetes mellitus. Public Lib Sci. 15 (12), e0243989(2020).
- Qin, J., et al. Effect of tai chi on quality of life, body mass index, and waist-hip ratio in patients with type 2 diabetes mellitus: A systematic review and meta-analysis. Front Endocrino. 11, 543627(2020).
- Yang, H., Wu, X., Wang, M. Effect of conventional medical treatment plus Qigong exercise on type 2 diabetes mellitus in Chinese patients: A Meta-analysis. J Trad Chinese Med. 38 (2), 167-174 (2018).
- Yu, X., Chau, J. P. C., Huo, L. The effectiveness of traditional Chinese medicine-based lifestyle interventions on biomedical, psychosocial, and behavioral outcomes in individuals with type 2 diabetes: A systematic review with meta-analysis. Int J Nurs Stud. 80, 165-180 (2018).
- Ağgön, E., et al. Effect of dynamic and static strength training on hormonal activity in elite boxers. Baltic J Health Phys Activity. 12 (3), 1-10 (2020).
- Merico, A., et al. Effects of combined endurance and resistance training in Amyotrophic Lateral Sclerosis: A pilot, randomized, controlled study. Eur J Translat Myo. 28 (1), 7278(2018).
- Liu, Y., et al. Eight weeks of high-intensity interval static strength training improves skeletal muscle atrophy and motor function in aged rats via the PGC-1α/FNDC5/UCP1 pathway. Clin Interven Aging. 16, 811-821 (2021).
- Jun, X., et al. Animal model for static massage training. Massage Guid. (02), 5-6 (2000).
- Wei, J., et al. Mechanism by which static exercise improves insulin resistance in skeletal muscle of type 2 diabetes. Chinese J Tiss Eng Res. 28 (08), 1271-1276 (2024).
- Zhenrui, L., Fang, L., Wu, W., Huang, J. The effect of static training on upper limb motor ability in aged rats was studied based on PGC-1α signal pathway RNA interference. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research. 30 (01), 247-249 (2019).
- Lee, S. H., Park, S. Y., Choi, C. S. Insulin resistance: From mechanisms to therapeutic strategies. Diab Metab J. 46 (1), 15-37 (2022).
- Campos, J. C., et al. Exercise preserves physical fitness during aging through AMPK and mitochondrial dynamics. Proc Natl Acad Sci U S A. 120 (2), e2204750120(2023).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
