Die Tretmühle Ermüdungstest: Eine einfache, Hochdurchsatz-Assay von Fatigue-ähnliches Verhalten für die Maus

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, das ermüdungsähnliche Verhalten bei Mäusen zu messen, um ein Ermüdungsmodell zu etablieren, und zu prüfen, ob eine Intervention die Ermüdung umkehren kann. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen zur Ermüdung zu beantworten, beispielsweise welche Interventionen zur Verringerung der Ermüdung oder zur Umkehrung von Ermüdungsmodellen beitragen können. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie das ermüdungsähnliche Verhalten sowie anti-ermüdende Interventionen mithilfe eines einzigen Geräts schnell bewerten kann.

Die visuelle Demonstration dieser Methode ist entscheidend. Um diese Aufgabe erfolgreich durchführen zu können, ist es wichtig, das Verhalten der Mäuse zu sehen und zu verstehen. Vor dem Training und Testen der Mäuse sicherstellen, dass das Laufband auf einer ebenen Fläche steht und auf den gewünschten Neigungswinkel eingestellt ist, der üblicherweise 10 Grad beträgt.

Als Nächstes sicherstellen, dass die Frequenz und Intensität des elektrischen Reizes angemessen eingestellt sind, üblicherweise auf zwei Hertz und 1,22 Milliampere. Unter dem Laufband eine Papierunterlage oder ein saugfähiges Pad platzieren, um Kot und Urin aufzufangen. Danach ein Pad über ein Drittel des Laufbandgehäuses legen, das am weitesten vom Schockgitter entfernt ist, um einen abgedunkelten Bereich zu schaffen und die Mäuse zu animieren, in diesem Bereich zu verweilen.

Beginnen Sie nun mit dem Training der Mäuse. Bei ausgeschaltetem Laufband und auf null eingestellter Geschwindigkeit laden Sie die Mäuse, indem Sie sie am Schwanz halten, direkt auf den Laufbandlaufgurt. Nachdem Sie jede Maus platziert haben, schalten Sie umgehend das entsprechende Schockgitter ein.

Zunächst die Mäuse frei erkunden lassen. Die Erkundungszeit beenden, sobald jede Maus mindestens einen Schock erhalten hat oder nach etwa drei Minuten. Danach das Laufband einschalten und die Geschwindigkeit langsam erhöhen, bis es sich mit etwa 1,5 bis 3,0 Metern pro Minute bewegt.

Stellen Sie sicher, dass alle Mäuse loslaufen. Falls eine Maus nicht beginnt zu laufen oder in Richtung des Stromgitters geht, klopfen Sie sie mit der Drahtbürste an oder reizen Sie den Schwanz, um sie zum Laufen auf dem Laufband anzuregen. Erhöhen Sie nun, sobald alle Mäuse laufen, langsam die Geschwindigkeit des Laufbands auf acht Meter pro Minute.

Versuchen Sie sicherzustellen, dass die Mäuse während des ersten Trainingssitzung auf dem Laufband vorwärts laufen, während die Geschwindigkeit erhöht wird. Wenn die Mäuse erkunden und sich dem Schockgitter zuwenden, stoppen Sie die Erhöhung der Laufbandgeschwindigkeit, bis sie wieder mit dem Laufen fortfahren. Starten Sie dann eine Stoppuhr und setzen Sie die Überwachung des Verhaltens fort.

Nach fünf Minuten die Geschwindigkeit auf neun Meter pro Minute erhöhen. Nach sieben Minuten die Geschwindigkeit auf 10 Meter pro Minute erhöhen. Nach 10 Minuten die Trainingssitzung beenden, indem das Laufband angehalten wird.

Lassen Sie die Mäuse den Laufband etwas länger erkunden und bringen Sie sie anschließend in ihren Heimkäfig zurück. Es ist nicht erforderlich, dass alle Mäuse eines Käfigs gleichzeitig laufen, jedoch sollten die Anzahl der Entnahmen aus einem bestimmten Käfig so gering wie möglich gehalten werden. Reinigen Sie zwischen den Sitzungen das Laufband und die Schockgitter mit Alkoholtüchern.

Ersetzen Sie außerdem das Papier oder den absorbierenden Unterleger unter dem Laufband. Am zweiten Trainingstag wiederholen Sie den Prozess des ersten Tages, erhöhen jedoch die Laufbandgeschwindigkeit vor dem Starten der Stoppuhr auf 10 Meter pro Minute. Nach fünf Minuten erhöhen Sie die Laufbandgeschwindigkeit auf 11 Meter pro Minute.

Nach 10 Minuten die Geschwindigkeit auf 12 Meter pro Minute erhöhen und das Laufband laufen lassen, bis 15 Minuten verstrichen sind. Danach den Trainingslauf beenden. Weitere Trainingstage können durchgeführt werden, wenn die Mäuse Schwierigkeiten mit der Aufgabe haben.

Nach der Schulung sollte mindestens ein ganzer Ruhetag vor dem Ermüdungstest eingelegt werden. Ein Abstand von bis zu sieben Tagen ist ohne erneute Schulung möglich. In diesem Test wird ermüdungsähnliches Verhalten definiert als das Verweilen von fünf aufeinanderfolgenden Sekunden in der Ermüdungszone.

Die korrekte Technik zum Entfernen der Mäuse besteht darin, nahe der Schwanzwurzel zuzugreifen und die Tiere unverzüglich vom Laufband zu heben. Die Ermüdungszone umfasst den Bereich des Laufbandgurts innerhalb einer Körperlänge zum Schockgitter sowie das Gitter selbst. Vor dem Test sollten Markierungen an der Ober- oder Seite der Laufbahn des Laufbands angebracht werden, um die Ermüdungszone abzugrenzen.

Als Nächstes stellen Sie die Laufbandgeschwindigkeit auf 12 Meter pro Minute ein, starten Sie das Laufband jedoch noch nicht. Stellen Sie außerdem sicher, dass die Schockgitter ausgeschaltet sind. Platzieren Sie nun die Mäuse einzeln in ihre jeweiligen Spuren und schalten Sie unmittelbar nach dem Einsetzen jeder Maus das entsprechende Schockgitter ein.

Um den Test zu beginnen, starten Sie gleichzeitig das Laufband und eine Stoppuhr. Erhöhen Sie die Laufbandgeschwindigkeit wie angegeben. Dieser Zeitplan basiert auf Tests mit weiblichen C57 Black 6-Mäusen und muss möglicherweise angepasst werden, um Mäuse mit unterschiedlichen Fähigkeiten berücksichtigen zu können.

Beobachten Sie alle Mäuse während des gesamten Tests sorgfältig, greifen Sie jedoch nicht ein, um Mäuse zu helfen oder anzutreiben, die die Ermüdungszone betreten. Verwenden Sie weder die Drahtbürste noch die Schwanzklopf-Technik. Greifen Sie erst dann ein, wenn eine Maus fünf aufeinanderfolgende Sekunden lang in der Ermüdungszone verharrt.

Wenn dies eintritt, entfernen Sie die Maus unverzüglich vom Laufband und notieren Sie die Laufdauer und die zurückgelegte Strecke. Es ist entscheidend, dass der Versuchsleiter alle Mäuse auf dem Laufband sorgfältig beobachtet und jene Mäuse umgehend entfernt, die fünf Sekunden lang ununterbrochen in der Ermüdungszone verweilt haben. Sobald sich keine Mäuse mehr auf dem Laufband befinden, bereiten Sie den nächsten Durchlauf vor.

Mäuse wurden fünf Tage lang trainiert und anschließend wurde über einen Zeitraum von fünf Tagen 5-Fluorouracil verabreicht, um Ermüdung hervorzurufen. Dieser Wirkstoff ist dafür bekannt, bei Menschen Ermüdung und bei Mäusen ermüdungsähnliches Verhalten auszulösen. Im Test zur Bewertung der körperlichen Leistungsfähigkeit, bei dem durch Kitzeln des Schwanzes und Luftstöße die Mäuse während der Untersuchung motiviert werden, zeigte sich kein Unterschied zwischen den Gruppen.

Am folgenden Tag hingegen wurden die Mäuse mit dem Laufband-Ermüdungstest untersucht. Dieser Test zeigte einen signifikanten Unterschied in der während der Prüfung gelaufenen Distanz zwischen den mit Chemotherapie behandelten und den Kontrollmäusen auf. Um zu überprüfen, ob der Laufband-Ermüdungstest ermüdungsähnliches Verhalten misst, wurde in einem separaten Experiment das freiwillige Laufradlaufen der Maus über fünf Tage hinweg während der Behandlung mit 5-Fluorouracil und für eine zusätzliche Nacht nach dem letzten Behandlungstag erfasst.

Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt. In einem anderen Experiment konnte der Laufband-Ermüdungstest ebenfalls ermüdungsähnliches Verhalten bei Mäusen nachweisen, die zwei Wochen lang einmal wöchentlich mit einer anderen Dosis 5-Fluorouracil behandelt worden waren. Bei unbehandelten Mäusen, die regelmäßig getestet wurden, nahm die Bereitschaft zum Laufen bei wiederholten Tests ab.

Diese Daten legen nahe, dass die Durchführung mit diesem Protokoll auf einen einzigen Test beschränkt werden sollte, um eine hohe Rate nicht konformer Mäuse zu vermeiden. Während des Durchführens dieses Verfahrens ist es wichtig, die Mäuse während des Trainings und der Tests sorgfältig zu beobachten. Ein Eingreifen sollte erst dann erfolgen, wenn das Kriterium für Ermüdung erfüllt ist.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man mithilfe dieses Protokolls ein ermüdungsähnliches Verhalten bei Mäusen misst, wie sich Mäuse auf dem Laufband verhalten und wie man Mäuse schnell vom Laufband entfernt.