Methodenartikel

Kurze Sitzung High Intensity Intervalltraining und Laufband-Beurteilung im Alter Mäuse

DOI:

10.3791/59138

⸱

2. Februar 2019

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1Division of Geriatrics and Palliative Medicine, Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences, University at Buffalo and Research Service, Veterans Affairs Western New York Healthcare System

In diesem Artikel

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kurze Session (≤10 min) hohe Intensität Intervall-Training (HIIT) erweist sich als eine Alternative zu längeren Übung Modalitäten, doch die kürzeren Varianten sind selten in tierexperimentellen Studien modelliert. Hier beschreiben wir eine 10 min, 3 Tage pro Woche, bergauf Laufband HIIT Protokoll verbessert, die körperliche Leistungsfähigkeit in männlich und weiblich im Alter von Mäusen.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

High-Intensity Intervalltraining (HIIT) erweist sich als ein Therapieansatz zu verhindern, verzögern oder Gebrechlichkeit zu verbessern. Vor allem kurze Sitzung HIIT, mit Therapien, die kleiner oder gleich 10 min von besonderem Interesse ist, wie mehrere Studien am Menschen verfügen über Routinen so kurz wie ein paar Minuten ein paar Mal in der Woche. Allerdings gibt es ein Mangel an Untersuchungen an Tieren, die die Auswirkungen der kurzen Session HIIT zu modellieren. Hier beschreiben wir eine Methodik für eine individuell zugeschnittene und progressive kurze Sitzung HIIT Regime von 10 min 3 Tage pro Woche für Mäuse mit einem geneigten Laufband im Alter gegeben. Unsere Methodik umfasst auch Protokolle für Laufband-Bewertung. Mäuse sind zunächst auf das Laufband akklimatisiert und dann Grundlinie flach und bergauf Laufband Bewertungen. Trainingseinheiten beginnen mit 3 min Aufwärmen, dann drei Intervallen von 1 min in einem schnellen Tempo, gefolgt von 1 min bei einer aktiven Erholung Tempo. Im Anschluss an diese Intervalle, die Mäuse erhalten eine abschließende Segment, das beginnt bei der schnellen Tempo und für 1 min beschleunigt. Das HIIT-Protokoll ist individuell zugeschnitten, da die Geschwindigkeit und Intensität für jede Maus basierend auf anaerobe Erstprüfung Partituren bestimmt werden. Darüber hinaus zeigen wir die Bedingungen für die Erhöhung oder Verringerung der Intensität für individuelle Mäuse je nach Leistung. Schließlich wird die Intensität für alle Mäuse alle zwei Wochen erhöht. Wir bereits berichtet in diesem Protokoll verbessert körperliche Leistungsfähigkeit im Alter von männlichen Mäusen und zeigen, dass es auch Laufband in Leistungssteigerungen im Alter von weiblichen Mäusen. Unser Protokoll Vorteile geringen Verwaltungsaufwand (ca. 15 min pro 6 Mäuse, 3 Tage pro Woche), Strategie zur Individualisierung für Mäuse, besseres Modell vorgeschrieben, Übung und eine modulare Bauweise, die für das Hinzufügen oder Entfernen von der Anzahl und Länge der ermöglicht Abständen zu titrieren Übung nutzen.

Einleitung

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Regelmäßige Bewegung ist effektiv bei der Verhinderung oder Verzögerung viele altersassoziierter Erkrankungen wie Sarkopenie und Gebrechlichkeit1,2,3,4. Jedoch weniger als 15 % von jenen 65 und älteren treffen Empfehlungen von 150 min pro Woche moderate Intensität ausüben und Stärke
Training5,6. Da der Mangel an Zeit und langwierige Sitzungen sind gemeinsame Barrieren auszuüben, ist im high-Intensity Intervalltraining (HIIT) als Alternative zu traditionellen Therapien entstehen. HIIT verfügt über mehrere kurze Bursts intensiver Aktivität, die mit kurzen Perioden der aktiven Erholung durchsetzt sind, und wurde vor kurzem Interesse bei der Ermittlung der kürzesten Regimen, die noch vorteilhafte Ergebnisse ergeben. Solche Studien sind 3 Tage eine Woche Therapien mit insgesamt Sitzungszeiten 4 min7, 2-3 min.8, 1,5 min9, ein einzelnes min.10und sogar 40 s11.

Ebenso gab es erhebliches Interesse an Tiermodellen HIIT. Ein Großteil der Studien verwendeten Mäuse12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21 oder Ratten22,23,24,25 und wurden mit einem Laufband durchgeführt, obwohl ein paar andere Schwimmen verwendet Protokolle26,27 , 28. ein Großteil dieser Studien verwenden VO2max um die anfängliche Intensität der Übung13,14,19,21,24festzulegen. Zusätzlich, obwohl ein oft beschriebenen Vorteil von HIIT kürzere Therapien hat, identifiziert fast alle diese Studien Feature Therapien die letzten 30 min oder länger11,12,13,14 ,15,18,19,21, mit Ausnahme eines mit einem etwas länger als 10 min Therapie20, und zum anderen mit 19 min. über drei verschiedene Intensitäten16. Unseres Wissens gibt es keine gemeldeten tierexperimentellen Studien, die untersuchen ein 10 min oder weniger HIIT-Therapie oder maßgeschneiderte Therapie für einzelne Tiere, mit Ausnahme unserer veröffentlichten Studie17 , die als Grundlage für dieses Protokoll dient.

Hier beschreiben wir ein Protokoll für HIIT in Alter Mäuse entwickelt, um individualisierte, Modell kurzen Session (≤10 min) Varianten vor kurzem in Humanstudien7,8,9,10,11verwendet. Die Methode beinhaltet eine 10 min Therapie auf ein Laufband geneigt (25°) mit einem 3 min Aufwärmen und vier 1 min Abständen mit hoher Intensität, durchsetzt mit drei 1 min aktive Erholung Segmente. Vorteile des Protokolls sind größere klinischen Relevanz wie freuen Sie sich auf Strategien für die Anpassung der Intensität einzelner Tiere, Intensitäten, die nicht auf VO2max, wodurch die Notwendigkeit für metabolische Laufbänder und modulare Einstellung Design, wobei die Anzahl der Intervalle und Timings leicht verstellbar sind. Darüber hinaus bieten innerhalb dieses Protokolls wir Anleitungen für zwei Strategien für Laufband Bewertung, darunter flach kontinuierliche und bergauf-Intervall, um Ausdauer zu untersuchen. Mit diesen Methoden, wir erweitern unsere bisherigen Erkenntnisse dieser kurzen Session HIIT Funktionsfähigkeit in gealterten männlichen Mäusen17erhöht und jetzt demonstrieren HIIT erhöht Laufband Leistung in gealterten weiblichen Mäusen.

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Protokoll

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Alle Studien und experimentelle Protokolle wurden von und in Übereinstimmung mit den Richtlinien von der University at Buffalo und VA Western New York Animal Care und Nutzung Ausschüsse genehmigt.

(1) experimentieren Sie Setup und allgemeine Hinweise

Hinweis: Insgesamt 24 weiblichen Mäusen auf C57BL/6J Hintergrund dienten in diesem Protokoll ab 23 Monate alt. Die Mäuse eine bedingte SIRTLoxp-exon4-Loxp Mutation29durchgeführt, jedoch wurde dies nicht in diesem Experiment induziert.

  1. Sicherstellen Sie, dass Mäuse dauerhafte IDs wie Ohrmarken, RFID-Chips erhalten oder tail Tätowierungen.
    Hinweis: Es wird empfohlen, auch temporäre Markierungen (z. B. permanent-Marker, Tails zu markieren) zur schnellen Identifizierung während Veranlagungszeiträume verwenden.
  2. Reinigen Sie das Laufband mit 0,25-0,5 % Bleichmittel (V/V) oder 70 % (V/V) Ethanol am Ende des Tages oder Kot oder Urin zwischen experimentellen Studien zu entfernen. Trocknen Sie Lösungen vor der Einleitung eines neuen Verfahrens vollständig.
    Hinweis: Ethanol kann Verschleiß am Laufband Gürtel erhöhen. Es wird empfohlen, dass das Laufband zwischen jedem Lauf gereinigt werden, wenn mit Gruppe untergebracht männliche Mäuse zusammen, um bei der Bekämpfung der Käfig zu minimieren. Es wird empfohlen, zur gleichen Zeit des Tages zu jedem Zeitpunkt in Längsschnittstudien30,31,32Laufband Bewertungen durchführen, und wenn andere Bewertungen durchgeführt werden, die Reihenfolge sollte bleiben die gleichen. Die Ermittler, die Durchführung des Experiments sollte auch blind für die Gruppe Bezeichnungen der Mäuse.

(2) akklimatisieren Mäuse auf Laufband Apparat

Hinweis: Akklimatisierung von Mäusen 1 Monat vor dem geplanten Experimente zu initiieren.

  1. Richten Sie die Erstausbildung-Programm mit der Laufband-Software (v3.4.7) im manuellen Modus (Abbildung 1 und Tabelle 1).
    1. Öffnen Sie die Laufband-Software. Dann klicken Sie auf die Datei und öffnen Sie das Experiment.
    2. Geben Sie auf der Registerkarte Manual (Abbildung 1) unter Akklimatisierungin Tabelle 1 angegebenen Werte.
    3. Geben Sie die Sitzungsnummer als 1, die Anzahl der aktiven Kanäle als 1 bis 6 je nach die Anzahl der Mäuse, die Anzahl der Besuche an das Netz als 10 und die Anzahl der Schocks wie 20.
      Hinweis: Schock-Intensität für diesen ersten Lauf befindet sich auf Ebene 1 (0.46 mA).
  2. Die Neigung des Laufbandes auf 0° (flach) einstellen.
  3. Halten Sie Mäuse am Schwanz zu, wenn Sie in das Laufband legen und stellen Sie Mäuse direkt auf das Band zu vermeiden, Mäuse auf dem Schock-Raster ab.
  4. Benutzen Sie eine Bürste oder Zunge Depressor Mäuse fern vom Schock-Netz zu halten, beim training oder Bewertung beginnt. Schubs Mäuse um geschaltet, um unbeabsichtigte Stöße zu vermeiden.
  5. Nach jedem Mausklick das erste Trainingsprogramm gegeben ist, wiederholen Sie das Programm wie oben beschrieben mit der Schock-Intensität stieg auf Stufe 2 (0,59 mA) mit mindestens 15 Minuten zwischen Schulungen.
  6. Ein bis zwei Tage nach dem ersten Trainingsprogramm verwalten die bergauf Laufband Akklimatisation.
    1. Öffnen Sie die Laufband-Software. Klicken Sie auf die Datei und öffnen Sie dann das Experiment.
    2. Geben Sie die Werte auf der Registerkarte " Grundeinstellungen ", wie in Tabelle 2 unter Akklimatisierunggezeigt.
    3. Unter Schock-Erkennung, geben Sie die Sitzungsnummer als 1, die Anzahl der aktiven Kanäle als 1 bis 6 je nach die Anzahl der Mäuse, die Anzahl der Besuche an das Netz als 10 und die Anzahl der Schocks wie 20.
    4. Klicken Sie auf die Registerkarte " Profil-Modus " (Abbildung 2) und für Schritt 1 geben Sie eine Startgeschwindigkeit von 0 m/min und einer End-Geschwindigkeit von 5 m/min mit einer Frist von 5 s.
      1. Fügen Sie ein Warm up Schritt 2 mit einer Startgeschwindigkeit von 5 m/min und Ende Geschwindigkeit von 5 m/min für 30 Sekunden. Fügen Sie einen Übergang-Schritt, die beginnt bei 5 m/min und einer End-Geschwindigkeit von 6 m/min für 5 s.
      2. Fügen Sie eine Test-Fahrstufe, die bei 6 m/min beginnt und endet um 6 m/min für 20 S. Add einen Übergangs-Schritt, der bei 6 m/min beginnt und endet bei 5 m/min.
      3. Fügen Sie eine Recovery-Intervall, das beginnt bei 5 m/min und endet bei 5 m/min für 20 s (Abbildung 2).
    5. Wiederholen Sie Schritt 2.6.4 Test Fahrstufen hinzufügen, wie in Tabelle 2 unter Akklimatisierung angegeben.
  7. Zwei Wochen vor der Grundlinie Bewertungen weiter Akklimatisation durch die Bereitstellung von zwei flache aerobe Kapazität Laufband Bewertungen wie in Abschnitt 3 beschrieben an aufeinander folgenden Tagen gegeben.
  8. Bieten Sie ein bis zwei Tage nach der zweiten Ausdauertraining zwei Laufband bergauf anaerobe Kapazität Bewertungen wie in Abschnitt 4 beschrieben am selben Tag mit einem Minimum von 30 min zwischen Schulungen gegeben.

(3) flach kontinuierliche Laufband Bewertung

  1. Erstellen Sie ein Laufband-Programm, wie unter Punkt 2.1, mit Werten angegeben in Tabelle 1 unter Bewertungbeschrieben. Legen Sie unter Schock-Erkennungdie Session-Nummer 1, die Anzahl der aktiven Kanäle als 1 bis 6 je nach die Anzahl der Mäuse, die Anzahl der Besuche an das Netz als 10 und die Anzahl der Schocks wie 20.
  2. Überwachen Sie die Mäuse in der gesamten Studie zu und entfernen Sie Mäuse das Instrument, das die Endpunkt-Kriterien zu erreichen.
    Hinweis: Dieser Schritt soll Mäuse versehentlich berühren das Schock-Raster der benachbarten Mäusen und die Auswirkungen auf Daten zu verhindern. Parameter enthalten, wie lange am Gürtel, die zurückgelegte Strecke und die Erschütterungen Besuche-Verhältnis. Es wird empfohlen, zwei Assessments auf jeden Zeitpunkt, getrennt durch mindestens einen Tag zwischen Bewertungen durchzuführen.

(4) bergauf Intervall Laufband Bewertung

  1. Erstellen Sie ein Laufband-Programm, wie unter Punkt 2.6, mit in Tabelle 2 unter Bewertungangegebenen Werte beschrieben. Legen Sie unter Schock-Erkennungdie Session-Nummer 1, die Anzahl der aktiven Kanäle als 1 bis 6 je nach die Anzahl der Mäuse, die Anzahl der Besuche an das Netz als 5 und die Anzahl der Schocks als 10.
  2. Legen Sie das Intervall-Feld in das Laufband Programm auf 0,5.
    Hinweis: Dies ermöglicht für Datenpunkte gesammelt werden jede Sekunde statt jede Minute, die hilft bei der Ermittlung der Geschwindigkeit am Endpunkt für jede Maus. Das Programm stoppt automatisch nach 50 m/min. Bühne Software bedingt. Parametern zählen die Zeit am Gürtel, die zurückgelegte Strecke und die Geschwindigkeit der letzten erfolgreich abgeschlossenen Phase vor dem Endpunkt. Letzteres dient zur Bestimmung der Intensität der Basislinie für die HIIT-Therapie in Schritt 5 beschrieben. Es wird empfohlen, zwei Assessments pro Zeitpunkt, durch mindestens 30 min getrennt durchzuführen.

5. kurze Session High Intensity Interval Training

  1. Legen Sie das Laufband bergauf (25°) und die Kunststoffabdeckung.
  2. Bestimmen Sie die Intensität für jede Maus. Verwenden Sie die Geschwindigkeit der letzten erfolgreich abgeschlossenen Phase (Schritt 4.5) und finden Sie Intensität Gruppe und entsprechenden Basis, Sprintund Dash -Geschwindigkeiten mit der Tabelle 3zu.
  3. Öffnen Sie die Laufband-Software, und klicken Sie auf Datei, um ein neues Programm zu erstellen.
    1. Klicken Sie auf die Registerkarte " Profil-Modus " und für Schritt 1, geben Sie eine Startgeschwindigkeit von 0 m/min und einer End-Geschwindigkeit wie unter Basis Geschwindigkeit angegeben, wie in Tabelle 3 mit einer Frist von 5 s.
    2. Fügen Sie ein Warm up Schritt 2 mit einer Startgeschwindigkeit auf Basis und Ende Geschwindigkeit Geschwindigkeit Basis für 180 s.
    3. Eingang 3 Intervalle mit (1) ein Übergang Schritt, der von Base an Sprint für 5 geht s, (2) ein Schritt beim Sprint Geschwindigkeit für 60 s, (3) ein Übergang Schritt, der von "Sprint" an Base über 5 geht s und (4) ein Schritt für eine Wiederherstellung das Intervall < C15 > Basis Geschwindigkeit für 60 s.
    4. Fügen Sie einen Übergang-Schritt, die von Base an SPR . Geschwindigkeit über 5 geht s und letzter Schritt, die von Sprint Strich geht Geschwindigkeit über 60 s.
      Hinweis: Programme können gespeichert, geändert und neu geladen werden.
  4. Übung dreimal pro Woche mit mindestens einen Tag Pause zwischen den Sitzungen (d. h., Montag, Mittwoch, Freitag).
  5. Rewrite Übungsprogramme, Base, Sprintund Dash zu erhöhen Geschwindigkeit 1 m/min alle zwei Wochen.
    Hinweis: Keine Elektroschocks werden während des Trainings gegeben.
  6. Motivieren Sie Mäuse zu laufen mit einem Make-up Pinsel (empfohlen) oder Zunge Depressor leicht Mäuse zu motivieren, die in der Nähe oder auf dem Schock-Raster fallen. Maus reagiert nicht wiederholen in 5 s, dann 10 s und dann wiederholen alle 30 s oder während einer Wiederherstellung Intervall bis zum Ende der Sitzung.
    Hinweis: sollten Sie entfernen Mäuse aus der Studie, die nicht laufen auf dem Laufband mit einer Intensität oder sind nicht die ersten drei Intervalle bei der Intensität der niedrigsten Intensität-Gruppe (Tabelle 3) definiert abschließen
  7. Bewegen Sie die Mäuse, die motiviert sind, die ersten drei Intervalle in zwei aufeinander folgenden Trainingseinheiten zu niedrigeren Intensität Gruppen (Tabelle 3) abgeschlossen werden können.
  8. Verschieben Sie die Mäuse, die keine Motivation in zwei aufeinander folgenden Trainingseinheiten zu höheren Intensität Gruppen (Tabelle 3).
  9. Nehmen Sie sitzende Kontrollmäusen in Käfigen Platz neben dem Laufband, wie es läuft. Alternativ können sitzende Kontrollen in den Gassen von einem unbeweglichen Laufband für 10 min platziert werden.

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Ergebnisse

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Insgesamt 25 weiblichen Mäusen wurden gezüchtet und im Alter im eigenen Haus. Die Mäuse C57BL/6J Hintergrund trug ein SIRT1Loxp-exon4-Loxp Mutation29; aber diese bedingte Ko wurde nicht induziert und daher alle Mäuse ausgestellt Sirtuin1 in vollen Länge (Daten nicht gezeigt). Im Alter von 24 Monaten wurden Mäuse für Laufband Ausdauer und bergauf Sprintkapazität vor und nach der Verabreichung von zwei Monaten nach HIIT Training bewertet (n = 14),...

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Diskussion

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Vorteile von kurzen Sitzungen sind ein wichtiger Aspekt von hoher Intensität Intervall-Training, das wissenschaftlich erfasst und öffentlichem Interesse. Tierexperimentelle Studien untersuchen jedoch selten HIIT Regimen, die 10 min sind oder weniger. Hier beschreiben wir ein Protokoll für ein 10 min kurzen Session HIIT bergauf Laufband Übung Regime, die Leistungssteigerung Laufband in gealterten weiblichen Mäusen und das wir zuvor haben gezeigt, dass körperliche Leistungssteigerung in männliche Mäuse im Alter von

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wir möchten das Tier Pflegepersonal an der University at Buffalo Tier Tier Laboreinrichtung danken. Diese Forschung wurde von einem Veteran Affairs Rehabilitation Research und Development Grant RX001066 und Indian Trail Foundation unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Exer-3/6 Offenes Laufband mit Schock, Erkennung, Autokalibrierung und PC-Schnittstelle/SoftwareColumbus Instruments1055-SDRMDas Columbus Instruments 3/6 Laufband ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb von bis zu 6 Mäusen oder 3 Ratten.
Das Gerät wird mit Controllern geliefert, die eine manuelle Steuerung der Bandgeschwindigkeit und der Stoßintensität des Laufbandes ermöglichen, oder mit Verbindungen zu einem Computer und einer Software, um diese Elemente auszuführen und zu steuern.
Bleichevariiert0,25-0,5 % Bleichlösung (V/V) wird verwendet, um das Laufbandband zwischen den Sitzungen zu reinigen
EthanolvariiertVariiert 70 % Ethanollösung (V/V) kann alternativ verwendet werden, um das Laufbandband zwischen Läufen und Sitzungen zu reinigen.
Make-up-Pinsel (groß)VariiertVariiertEin Make-up-Pinsel sorgt für eine weiche Oberfläche und ausreichend Länge, um Mäuse zum weiteren Training zu motivieren.

Referenzen

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High Intensity Interval TrainingTreadmill AssessmentAged MiceExercise ProtocolIndividualized TrainingTreadmill AcclimatizationUphill TreadmillExercise IntensityPhysical PerformanceTreadmill Endurance

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