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.
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Methodenartikel
Ein Maus-Modell der Fatigue, induziert durch Peripheral Bestrahlung
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
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 .
Einleitung
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.
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Protokoll
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 und Verwendung von Labortieren 11.
1. Gehäuse und Versuchstiere
HINWEIS: Haus männlichen C57BL / 6 - Mäuse (rund fünf Wochen alt bei der Ankunft) individuell während des gesamten Experiments und bieten freien Zugang zu Nahrung und Wasser. Alle Käfige sind auf einem 12:12 Stunden Hell-Dunkel-Zyklus mit der Lichtphase beginnt um 6 Uhr morgens und Dunkelphase um 6 Uhr gehalten.
- Identifizieren Sie die Mäuse und ordnen sie den einzelnen Standard ventilated Mäusekäfige. Lassen Sie 24 Stunden nach der Identifizierungsverfahren für die Wiederherstellung.
HINWEIS: Schwanz Tätowierung wird als Mittel zur Identifizierung empfohlen, um die Möglichkeit auszuschließen, dass eine Ohrmarke in einem Laufrad verfangen könnten. Tattoo eine Nummer auf dem Schwanz jeder Maus, mit der Nummer auf dem Schwanz Anpassung der Zahl geschrieben auf dem Käfig des Maus. - Lassen Sie Mäuse in ihre Käfige für mindestens drei Tage zu akklimatisieren, jede Maus sanft für einen Zeitraum von drei Minuten pro Tag Handhabung.
2. Laufrad Akklimatisierung und Baseline
- Einzuführen, um die Mäuse zu einzelnen VWRA Käfige, die jeweils mit einem Laufrad für kontinuierliche Aufzeichnung auf einen elektronischen Zähler verbunden ausgestattet.
HINWEIS: Alle Rad-Zähler auf einen Computer über eine einzige USB-Schnittstelle anschließen (siehe Materialliste). Die Computersoftware berechnet die Anzahl der Radumdrehungen, zurückgelegte Strecke, und die Durchschnittsgeschwindigkeit über jeden vorgesehenen Zeitintervall des spezifizierten Gesamt duration. Sobald die Aufzeichnung stoppt, werden die Daten automatisch sowohl als Text und als Tabellen gespeichert. - Die Speicherung von VWRA durch die Computer-Software-Schnittstelle. Stellen Sie die Aufnahmeintervalle bis zu einer Stunde und die Dauer von mindestens fünf Tagen. Weiterhin VWRA Aufnahme mindestens fünf Tage.
HINWEIS: Am Ende von Schritt 2.2 alle Mäuse eine relativ konsistente Menge der täglichen Radfahr Aktivität erreichen sollte. Wenn nicht, dann identifizieren und keine Ausreißer auszuschließen. - Stoppen Sie VWRA durch die Software-Schnittstelle der Aufnahme und gibt die Mäuse auf ihre Standardkäfigen in Schritt 1.1 beschrieben (Käfige ohne Räder ausgeführt wird).
- Randomize Mäuse entweder in schein-bestrahlten Kontroll oder bestrahlten Gruppen.
3. Die Bestrahlung
Hinweis: Führen Sie die folgenden Schritte für alle Mäuse in beiden Gruppen, einmal pro Tag für drei aufeinander folgenden Tagen. Behandeln Sie Mäuse in der gleichen jeden Tag um.
- Anästhesieren jeder Maus durch intraperitoneale Injektion vona Ketamin (100 mg / kg) und Xylazin (10 mg / kg) -Mischung.
- Bestätigen Anästhesie mit einer Zehe Prise und verwenden Salbe auf die Augen Trockenheit während der Narkose zu verhindern.
- Übertragen Sie die narkotisierten Maus in eine Bleiabschirmung Gerät. Ordnen Sie die Maus in die Abschirmung, so dass nur die untere Bauch- / Beckenbereich ausgesetzt ist.
HINWEIS: Die Abschirmung von zwei Blei besteht "Boxen" , mit einem schmalen offenen Raum zwischen dem die Strahlenexposition zu einem kleinen, Zielregion der Maus ermöglicht (siehe Abbildung 1). - Verwenden Sie medizinische Band die Unterseite der Maus den Schwanz in Position innerhalb der Abschirmung zu sichern.
HINWEIS: Schritt 3.4 ist optional, aber so kann dabei helfen, sicherzustellen, dass die Position der Maus nicht während des folgenden Schritt nicht ändert. - Transport der Abschirmvorrichtung in die Bestrahlungsvorrichtung, um sicherzustellen, dass das Tier Position innerhalb der Abschirmung gehalten wird.
- Wenn die Maus in der Bestrahlungsgruppe ist, liefern 800 cGy an einem dose Rate von etwa 110 cGy / min. Wenn die Maus in der Sham-Bestrahlung Kontrollgruppe ist, lassen Sie die Maus in der inaktiven Beleuchter für die äquivalente Zeit.
HINWEIS: Die optimale Bestrahlungs Einstellungen auf dem jeweiligen Gerät ab. Die Dosisleistung von 110 cGy / min von einer 137 Cesium Quelle geliefert ist die zentrale Dosisrate des Bestrahlungs hier verwendet. Die Belichtungszeit wurde angepasst, um die gewünschte Gesamtdosis von 800 cGy zu erreichen. - Entfernen Sie die Maus aus der Bestrahlungsvorrichtung und Abschirmung, und dann wieder in seine ursprüngliche, Standardkäfig erwähnt in Schritt 1.1.
- Kontinuierlich die Maus überwachen, bis es ausreichend, das Bewusstsein zu halten Brustlage wiedergewonnen hat.
4. Strahleninduzierte Fatigue Mess
- Am Tag nach der Beendigung von drei aufeinanderfolgenden Tagen nach der Bestrahlung, übertragen die Mäuse auf ihre individuellen VWRA Käfige in Schritt 2.1 beschrieben.
- Nehmen Sie VWRA, wie in Schritt 2.2 beschrieben hier außer den AufzeichnungseinstelltasteDauer um mehr als 15 Tage. Am Ende der 15 Tage, manuell stoppen VWRA durch die Software-Schnittstelle aufnehmen.
HINWEIS: Die Daten von jeder Aufzeichnungsperiode werden automatisch als Tabellen gespeichert werden, von denen jeder die Drehung, Distanz und Geschwindigkeitsmessungen für alle Tiere (Spalten) und in allen Abständen (Zeilen) während der gesamten Dauer der Aufzeichnung. Am Ende des Experiments gibt es zwei von der Aufnahme-Software erzeugten Tabellen: eine für die Vorbestrahlung VWRA, und eine für die post-Bestrahlung VWRA.
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Ergebnisse
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 Bes...
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Diskussion
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, 9,
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Offenlegungen
Diese Forschung wurde von der Abteilung für Interne Forschung, Nationales Institut für Pflegeforschung, National Institutes of Health.
Danksagungen
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.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| C57BL/6 Mäuse | Charles River | Stamm Code 027 (http://www.criver.com/products-services/basic-research/find-a-model/c57bl-6n-mouse) | |
| Ketamin HCl | Putney | 100 mg/ml Stammlösung | |
| Xylazin HCl | Lloyd Laboratories | 100 mg/ml Stammlösung | |
| Nagetier-Tattoo-System | AIMS | ATS-3 | http://animalid.com/lab-animal-identification-systems/ats-3-general-rodent-tattoo-system |
| Bleiabschirmgerät | (Sonderanfertigung) | Ein Zoll dicke Bleiabschirmung, die in zwei Kästen mit einem ein Zoll dicken Spalt zwischen ihnen angeordnet ist, um eine gezielte Bestrahlung zu ermöglichen | |
| Styroporausschnitte halten die Bleiabschirmung an Ort und Stelle. | |||
| GammaCell 40 Exactor | Beste Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_gamma40.html | |
| RAD Disk Ultra | Beste Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_rad.html | |
| Maus Single Activity Wheel Chamber | Lafayette Instrument Company | #80820 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=980 |
| Activity Wheel Counter für Computerüberwachung | Lafayette Instrument Company | #86061 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1052 |
| modulares Kabel für Radzähler | Lafayette Instrument Company | #86051-7 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1046 |
| USB-Computerschnittstelle für Aktivitätsradzähler | 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 |
Referenzen
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- Saligan, L. N., et al. The biology of cancer-related fatigue: a review of the literature. Support Care Cancer. 23 (8), 2461-2478 (2015).
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