Un modelo de rueda de correr simple y económico para el entrenamiento de resistencia progresiva en ratones

Este protocolo permite a los investigadores entrenar a grandes cohortes de ratones a un costo mucho menor en comparación con los modelos que utilizan equipos de ruedas disponibles comercialmente. La principal ventaja de este modelo de entrenamiento de resistencia es que es totalmente voluntario, lo que reduce el estrés para los animales y el compromiso de tiempo para el investigador. Este modelo puede ayudar a comprender mejor los mecanismos celulares y moleculares que regulan la masa muscular en respuesta al entrenamiento físico.

Por diseño, este modelo de rodaje de rueda cargado es relativamente simple de ejecutar. Sin embargo, todavía se recomienda que los investigadores realicen pruebas piloto en el entorno de laboratorio único para estimar el rendimiento de funcionamiento de los ratones antes de la experimentación. Demostrando este procedimiento estará PJ Koopmans, un asistente de investigación graduado en mi laboratorio.

Para configurar el aparato de la rueda de rodadura, pegue un solo imán sensor de un gramo a la circunferencia media exterior de la rueda de rodadura y use esta rueda solo durante la primera semana de aclimatación de la rueda. El funcionamiento de la rueda cargada requiere dos gramos de carga, por lo tanto, pegue dos imanes de un gramo uno al lado del otro en la circunferencia exterior de la rueda. Se puede usar una cinta para mantener los imanes en su lugar hasta que el pegamento se seque firmemente.

A medida que pasan las semanas, aplique carga adicional en las semanas 3, 4, 5 y 7 colocando otro imán de un gramo encima de cualquiera de los imanes ya presentes. Como estos imanes se adhieren firmemente entre sí, no se requerirá pegamento. La configuración de funcionamiento de ruedas de alta carga requiere tres juegos de ruedas.

El primer juego de ruedas, que se requiere para la segunda semana, solo tiene un solo imán de 2,5 gramos pegado a la circunferencia exterior de la rueda. El segundo juego de ruedas, que se requiere solo para la tercera semana, tiene dos imanes de 2,5 gramos pegados uno al lado del otro en la circunferencia exterior de la rueda. El tercer juego de ruedas requerido para cuatro semanas y más allá tiene tres imanes de 2,5 gramos pegados uno al lado del otro en la circunferencia exterior de la rueda.

Aplique carga adicional durante las semanas seis y ocho colocando otro imán de 2,5 gramos encima de cualquiera de los imanes ya presentes. Asegúrese de que se inserte una batería nueva en el ciclocomputador antes del montaje. Luego ensamble las ruedas para correr usando una jaula equipada con una computadora digital para bicicletas para monitorear el tiempo y la distancia recorrida durante el ejercicio.

La velocidad media en kilómetros por hora se deriva aritméticamente. Ajuste el tamaño de la rueda durante la programación inicial del ciclocomputador y calcule la distancia por revolución midiendo la circunferencia exterior de la rueda de rodadura. Para asegurarse de que todos los componentes de la computadora y del sensor estén contenidos dentro de una barrera sólida fuera de la jaula para evitar que los ratones mastiquen los componentes, utilice la tapa de una caja de punta de pipeta vacía con un pequeño recorte rectangular para el sensor magnético de la bicicleta y la parte principal de la caja para sostener la computadora para bicicletas, y alambre.

Perfore dos orificios a través de las esquinas de la tapa de la caja de la punta de pipeta para asegurar el sensor magnético de la bicicleta y el soporte de la rueda en su lugar en el exterior de la jaula e inserte la base de la rueda boca abajo a través de los huecos en la tapa de la jaula pero en la parte superior de la superficie sólida. Asegure la distancia entre ejes y el sensor de la computadora a la parte superior de la jaula con hardware. Asegúrese de que el sensor del ordenador de la bicicleta y la tapa de la caja de la punta de la pipeta estén directamente encima de donde se encuentra el imán del sensor de la rueda y de que el imán del sensor y el sensor del ordenador estén separados entre un centímetro para permitir el registro adecuado del movimiento de la rueda.

Fije la rueda de rodadura adecuada a la distancia entre ejes antes de colocar la tapa en la jaula y, a continuación, coloque la tapa firmemente en la jaula. Con la rueda colgando de la tapa de la jaula, asegúrese de al menos 2,5 centímetros de espacio libre desde el piso de la jaula. Luego coloque una cantidad mínima de material de cama en la jaula para asegurarse de que la rueda gire libremente pero no se vea obstaculizada por la acumulación de ropa de cama.

Como los ratones son una especie nocturna, la mayor parte de su actividad natural en jaulas, incluido el funcionamiento de la rueda, se realizará durante las horas oscuras del ciclo de luz. Durante el experimento, registre estos datos de la computadora de la bicicleta en un intervalo constante programado para garantizar un monitoreo preciso de la actividad. Aloje individualmente ratones sedentarios durante nueve semanas en una jaula que contiene una rueda de correr bloqueada para evitar correr.

Reduzca la carga para los grupos de carrera de ruedas cargadas y de rueda de carga alta si es necesario para garantizar que los ratones continúen haciendo ejercicio durante todo el protocolo de nueve a la semana según el programa de carga. Durante el estudio, los ratones fueron asignados aleatoriamente a uno de los tres grupos de tratamiento, a saber, sedentarios, carrera de rueda cargada o carrera de rueda de carga alta, y luego completaron su respectivo protocolo de nueve semanas. Después de la semana de aclimatación, no hubo diferencias de grupo o grupo por tiempo en la distancia de carrera o el volumen de entrenamiento.

La masa normalizada del sóleo fue un 21,4% mayor en el grupo de carrera de rueda de alta carga que en el grupo sedentario a pesar de que no hubo diferencias en el área de la sección transversal de la fibra. Aunque la masa muscular plantaris y el área transversal promedio de fibra no desplazaron las diferencias estadísticamente significativas, parece haber un cambio en la proporción de fibras con un área de sección transversal más grande en el plantaris de carrera de rueda de alta carga en comparación con la carrera de rueda sedentaria y cargada. No hubo diferencias significativas en la contracción o la fuerza máxima del complejo GPS entre los grupos, medida por una prueba de función muscular NC2.

Es importante asegurarse de que la rueda gire libremente dentro de la jaula y que el imán del sensor de la rueda esté cerca del sensor de la computadora de la bicicleta para que la rotación de la rueda no se vea obstaculizada y la computadora de la bicicleta registre con precisión los datos de carrera. Después de este procedimiento, los investigadores pueden realizar análisis posteriores, como la función contráctil o las técnicas inmunohistoquímicas para examinar las diversas respuestas fisiológicas posteriores al entrenamiento físico.