העשרה סביבתית לעכברים דורשת התקנה מורכבת ומאתגרת, כמו גם טכניקות גידול וטיפול מקיפות כדי להבטיח השפעות מטבוליות ואנטי סרטניות חזקות בעכברים. פרוטוקול זה מספק נהלים מפורטים לשחזור ההשפעות שהוזכרו לעיל בעכברים.
מאמר שיטה
העשרה סביבתית לעכברים דורשת התקנה מורכבת ומאתגרת, כמו גם טכניקות גידול וטיפול מקיפות כדי להבטיח השפעות מטבוליות ואנטי סרטניות חזקות בעכברים. פרוטוקול זה מספק נהלים מפורטים לשחזור ההשפעות שהוזכרו לעיל בעכברים.
העשרה סביבתית (EE) היא סביבת דיור לעכברים המשפרת את הבריאות הנפשית והפיזית בהשוואה לדיור מעבדה סטנדרטי. המחקרים האחרונים שלנו מראים כי העשרה סביבתית מפחיתה את השומן, מגבירה את הוצאת האנרגיה, מתנגדת להשמנת יתר הנגרמת על ידי דיאטה וגורמת להפוגה ועיכוב סרטן בעכברים. EE מורכב בדרך כלל ממרחב מחיה גדול יותר, מגוון 'צעצועים' לאינטראקציה איתם, גלגלי ריצה, ויכול לכלול מספר שינויים סביבתיים חדשים אחרים. כל זה מטפח מעורבות חברתית מורכבת יותר, גירויים קוגניטיביים ופיזיים. חשוב לציין, מיקום הצעצוע וסוג הצעצוע משתנים באופן קבוע, מה שמעודד את העכברים להסתגל לסביבה חדשה ומשתנה לעתים קרובות. ניתן לתמרן משתנים רבים ב-EE כדי לקדם השפעות בריאותיות בעכברים. לפיכך, קשה לשלוט בגישות אלה ויש לנהל אותן כראוי כדי לשכפל בהצלחה את הפנוטיפים המשויכים. לכן, מטרת הסרטון הזה היא להדגים כיצד EE מוגדר ומתוחזק כראוי כדי להבטיח סביבה מורכבת, מאתגרת ומבוקרת, כך שחוקרים אחרים יוכלו לשחזר בקלות את ההשפעות המגנות של EE מפני השמנת יתר וסרטן.
העשרה סביבתית (EE) היא פרדיגמה ניסויית המשמשת כדי לחקור את ההשפעות של סביבה מורכבת ומאתגרת, שאינו מדגישה את החיות 1. EE הוא טכניקת דיור בעלי חיים מורכבות מהחלל גדל, פעילות גופנית, ואינטראקציות חברתיות, אשר בתורו מגדיל חושי, קוגניטיבית, מוטורי, וגירוי חברתי 2. איגלו, גלגלי ריצה, גלגלי צלחת, מבוכי צינור, ואובייקטים אחרים בסביבת הדיור לטפח קוגניטיבי זה חושי, חברתי, וגירוי מוטורי על ידי קידום חקר ואינטראקציה. הפריסה של האובייקטים בשינויים המתחם באופן קבוע כדי להציג סביבת רומן, שהעכברים נאלצים להסתגל. אסטרטגיה זו מציעה אתגרים קלים וקצרים שגורמים לתגובה מסתגלת מועילה, שפירה, ובריאה, הידוע בשם eustress, בניגוד לסביבה מרתיעה יותר, עוינת או מצוקת הסתגלות 3,4. על ידי קידום eustress והגבלת מצוקה מזיקה, עכבריםלהראות מגוון של פנוטיפים חיוביים.
EE הוא מודל ניסויי אמין עם מגוון רחב של יישומים, בעת היותו נטול אלמנטים מסורתיים של 1 חשבו מלחיץ כ. ההשפעות של EE במכרסמים נחקרו במשך יותר מחצי מאה. בשנתי ה -1960 מוקדמות מחקרים הראו כי רמות cholinesterase קליפת המוח ירדו ורמות cholinesterase קורטיקליים גדלו בחולדות ששוכנו בסביבות עם שטח מוגבר חיים, מספר גדל של חולדות, ומגוון רחב של צעצועי עץ, מבוכים, ופלטפורמות 5,6. בנוסף, EE קשור עם שינויים רבים מסתגלים במוח, ההתנהגות, וחילוף החומרים בעכברים בגילים שונים ורקע גנטי. לכן, EE הוא פרדיגמה שימושית לטווח רחב של ניסויי חקר ההשפעות של הסביבה על עכברים. יכולות להיות שנצפו תופעות EE בעכברים במהירות חשיפה של שבוע, וניתן לראות בבעלי חיים עתיקים כמו שנה וחצי 7. EE הוא לעתים קרובות used בניסויי מדעי המוח וneurobehavioral ללמוד התאוששות של תפקוד, למידה וזיכרון 2. יתר על כן, יש EE השפעה ניכרת על הפנוטיפ של מגוון רחב של רעלן מושרה ומודלים של בעלי חיים מהונדסים של מחלות נוירולוגיות אנושיות כוללים מחלת הנטינגטון, מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון, אפילפסיה, שבץ, ועוד 2.
עם זאת, במהלך השנים חלה חוסר עקביות בעיצוב ההעשרה עושה השוואות בין מחקרים ממעבדות שונות קשות. לדוגמא, כל אחד מהמחקרים על השפעות EE ביחס למחלות נוירולוגיות אדם הנזכרות לעיל שמשתנה פרמטרים להעשרה. המחקר על מחלת הנטינגטון שוכנו 4-6 עכברים בכלובים גדולים (44 x 28 x 12.5 סנטימטר 3) המכיל קופסות קרטון, מנהרות, וסדינים, כמו גם חפצי עץ ופלסטיק ששונו כל יומיים 8,9. אחד המחקרים שנעשו על אלצהיימר ו# 8217; s שוכנו 20 עכברים בכלוב גדול יותר (1 מ '3) המכיל גלגלי 2 ריצה, צינורות פלסטיק, קופסות קרטון וחומר הקינון ששונו או מחדש שבועי 10. יש הגדרות של EE רבים נושאים דומים כגון אובייקטים לרוץ על או להסתיר ב, עדיין מספר העכברים לדיור EE, אזור המגורים, והתקופה של שינוי הסביבה משתנים הרבה.
העיצובים עקביים של EE הובילו לשכפול כושל של השפעות EE. הנתונים שלנו על סרטן וחילוף חומרים יחד מציעים כי השילוב של גירויים הניתנים בפרוטוקול להוביל דיור EE מפורט הבאים לאנטי-סרטני משמעותיות והשפעות אנטי-השמנת 14,15. עם זאת, ההבדל של הגדרות EE שאומצו על ידי מעבדות שונות עשויים להשפיע על התוצאות של EE, כפי שנראה באחד נכשל ניסיון לשחזר השפעות EE על הצמיחה של גידולי סרטן ספציפיים הושתלו בעכברים 11. התוצאות השונות יכולות להיות בגלל מגוון סיבות, החל הלוך ושובמ 'שיעורי צמיחה שונים של תרביות תאי גידול לסוג של חומר ניקוי המשמש לניקוי ציוד דיור 11. כדי לשכפל את התוצאות ראו בניסויים שלנו, נדרש עיצוב מיוחד של בעלי העשרה ובעלי חיים. ההליך הבא מפרט את דיור EE שיאפשר לחוקרים אחרים לשחזר את מודל ההעשרה היעיל שלנו בהצלחה.
הנהלים המתוארים להלן אושרו על ידי הוועדה המוסדית הטיפול בבעלי חיים והשימוש (IACUC) מאוניברסיטת אוהיו.
1. הכנת מועשרת הסביבה לפני עכברים שיכון
2. שיכון בעלי חיים
3. שמירה על איכות הסביבה והקפדה על העכברים במהלך לימודים
4. תנאי דיור בקרה
EE משפיע ביטוי גורם גדילה, מגביר את הנוירוגנזה והישרדות של תאים במערכת העצבים המרכזית (CNS) 12,13. מחקרים מאוחרים יותר הראו כי טכניקה זו של EE מובילה לדיכוי מדהים של צמיחת הסרטן במודלי סרטן שלושה עכבר כוללים מלנומה B16, סרטן המעי הגס ודק MC38 / + עכבר APC המכיל מוטציה בתאי מין, והוא רגיש מאוד להיווצרות ספונטנית אדנומה ב המעיים 14. התוצאות באיור 2 לאשר דיכוי צמיחת גידול מלנומה B16 הושתל בעכברים שנחשפו לEE במשך 5 שבועות (~ 80% ירידה של מסת גידול). דיכוי צמיחת הסרטן אף נצפה בעכברים כאשר EE יזם לאחר הגידול שהוקם 14. EE הביא עיכוב גדול יותר של צמיחה מלנומה בעכברי השמנת הדיאטה מושרה שומן הגבוה (~ 70% ירידה של מסת גידול) מזה בעכברים במשקל תקין (~ ירידה של 50% ממסת גידול) 14. ind EE uced שינויי חתימה בסמנים הביולוגיים בסרום כוללים ירידה חזקה של לפטין, ירידה של IGF-1, ועלייה של רמות אדיפונקטין 14.
בנוסף, טכניקה זו של EE יורדת השמנה, מגדילה את הוצאות אנרגיה, מובילה להתנגדות נגד השמנה נגרמת דיאטה, וגורמת לבן למתג פנוטיפי שומן חום על ידי הפעלת sympathoneural-adipocyte-ההיפותלמוס ציר 15. הירידה בהשמנה הייתה לראות כבר בשישה ימים נחשפו לEE (איור 3 א ', ב') ואישר שוב בבעלי חיים שנחשפו לEE במשך ארבעה שבועות (איור 3 ג, ד). כמו כן, חשוב לשים לב ש, אחד, אנטי-סרטני וההשפעות אנטי-השמנה קשורה עם EE לא ניתן להסביר על ידי פעילות גופנית לבד, ו, שתי, ניתן לשחזר את השפעות EE ידי ביטוי יתר של גורם נוירוטרופי המופק ממוח (BDNF ) בהיפותלמוס 14,15.
2874fig1.jpg "/>
איור 1: בן הסביבה מועשר להגדיר יש הסביבה המועשרת על שטח של 120 סנטימטרים X 90 סנטימטר וכוללת שני כלובים שונה, גלגלי ריצה, איגלו עם גלגלי צלחת, צינורות פלסטיק, בולי עץ, וצעצועי העשרת פלסטיק אחרים..

איור 2: סביבה מועשרת מפחיתה את צמיחת גידול בעכברי זכרי C57BL / 6 עכברי זכרים ישנים שלושה בשבוע היו בבית א 'א' או כלובי שליטה למשך 5 שבועות לפני חיסון גידול.. משקולות גידול מלנומה B16 בגיל 17 ימים לאחר החיסון של 10 5 תאים לכל תת עור חיה מעל האגף הימני (n = 10 לכל קבוצה. -test t של הסטודנט, * p <0.05).


s / ftp_upload / 52,874 / 52874fig3c.jpg "/> 
איור 3: הסביבה מועשרת יורדת השמנה בC57BL / 6 עכברי זכרים שלושה עכברים ישנים שבוע היו נתונים לEE;. קבוצה אחת במשך 6 ימים, נוסף לארבעה שבועות. (א) שישה ימים בEE ירד משקולות כרית שומן (n = 5 לכל קבוצה. -test T של הסטודנט, * p <0.05). (ב) שישה ימים בEE ירד משקולות כרית שומן ביחס למשקל גוף (n = 5 לכל קבוצה. -test T של הסטודנט, * p <0.05). (ג) ארבעה שבועות בEE ירד משקולות כרית שומן (n = 5 לכל קבוצה. -test T של הסטודנט, * p <0.05). (ד) ארבעה שבועות בEE ירד משקולות כרית שומן ביחס למשקל גוף (n = 5 לכל קבוצה. -test T של הסטודנט, * p <0.05). BAT: רקמת שומן חום, IWAT: מפשעתי רקמת שומן לבנה, EWAT: רקמת שומן לבנה epididymal,RWAT: רקמת שומן לבנה retroperitoneal.
ההשפעות חזקות של EE על ביטוי גנים במוח, ירידה בהשמנה וצמיחת הסרטן בעכברים תלויות במידה רבה ביכולתו של החוקר כדי לשמור על הסביבה החדשנית ולטפל בבעלי החיים באופן שמקדם פעילות גופנית, אינטראקציה חברתית, ואתגרים קוגניטיביים, עדיין לא מצוקת בעלי החיים. ישנם שני שלבים פרוצדורליים החשובים ביותר לזכור. ראשית, זכור לשנות את המיקום של צעצועים, חפצים, וכלובים בכל שבוע. למרות הצעצועים וחפצים עשויים להיות זהים מהשבוע הקודם, העכברים תופסים את הסביבה כרומן. לשנות את הצעצועים וחפצים עצמם עם אלה שונים בכל שבוע אחר. שנית, זכור לשמור על הסביבה נקייה. אם המצעים המלוכלכים לא מקבלים שהוסרו, רמות החנקן מוגברות עשויות להיות לחץ לבעלי החיים.
בנוסף, ישנן טכניקות רבות ללב בפרוטוקול EE זה. השימוש בצעצועים ושונים שונים או ייחודייםעיצובים של מבוכי צינור פלסטיק מעודד. הסביבה יכולה להיות מאתגרת אבל לא צריך להוות איום על בריאותם של בעלי החיים. יתר על כן, להיזהר מצעצועים שהם לא מתפקדים, כי הצעצועים לא מתפקדים להגביר את הסיכון של גפיים עכבר להיתפס, או עלול להיות רעיל לבעלי החיים אם נצרכו על ידי לעיסה על זה. קבוע אחת לEE הוא השימוש בשלושה גלגלי צלחת על גבי איגלו, מוחרם לפינה או צד של בן על ידי 2-3 יומנים. התקנה זו של ריצת צלחות מאחורי היומנים כבר היום בכל מחקרי ההעשרה שלנו. במונחים של השימוש ומיקום של חפצים האחרים, התיאור של הפריסה לעיל היא הדפסה כחולה יסוד של התקנת EE. וריאציה של ההתקנה עם מסגרת זו יסוד של צינורות פלסטיק, פועל גלגלים, פועל צלחות, כלובים ויומנים צריכים לספק סביבת רומן מספיק כדי לשחזר את התוצאות המדווחות.
אם עבודה עם בעלי חיים מהונדסים שיש להם סוכרת או מטבולים אחריםמחלות, לשים לב לצריכת מזון ומים כדי להבטיח שבעלי החיים לא נגמרו אוכל ומים. אם יש לי בעלי החיים סוכרת, הם להשתין יותר, כך המצעים של דיור EE ייתכן שיהיו הצורך לבדוק מקום וניקו בתדירות גבוהה יותר. המקומות בדיור EE שצריכים מצעים הוסרו לרוב הם הפינות. זכור להתאים את הגלגלים וצעצועים אחרים, כך שהם יכולים להיות בשימוש על ידי בעלי החיים. בעלי החיים הם מסוגלים להריץ גלגלי צלחת למצעים ודפיקות גלגלי דריסה. אם בעלי החיים צעירים, 3-5 שבועות של גיל, הם עלולים לחפור מתחת לכלובים בEE ולהסתיר יחד תחת שם, משאירים את חוקר מושג לגבי איפה בעלי החיים. בעת הסרת מצעים מלוכלכים, החלפת צעצועים, או ניקוי כלובים, הוא הציע לשים את החיות בכלוב סטנדרטי נקי כדי לא להדגיש אותם תוך התאמת סביבתם. קל יותר לקבל את כל בעלי החיים בכלוב אחד, אם יש להם פחות מקומות להתחבא בenvironment. לכן, הסרת צעצועים לפני sequestering בעלי החיים בכלוב הופכת את התהליך לקל יותר. יתר על כן, אין מקום יותר מ 5-6 חיות בכלוב סטנדרטי אחת בזמן ההמתנה לניקוי או התאמת סביבת EE. בעלי החיים ממין זכר בEE יכולים להיות אגרסיביים במיוחד כאשר EE הוא יזם בבגרות. לכן, חשוב לשמור על הסביבה לכל בעלי חיים פצועים או מתים.
בנוסף, המספר הטיפוסי של בעלי חיים אנו בבית א 'א' לגודל גדול זה של מיכל הוא 10-20 עכברים. מספר בעלי החיים חוקרים אחרים להשתמש לEE להשתנות, באמצעות כ -10 או פחות עכברים, ואת הגודל של הכלוב או סל צריך להילקח בחשבון בעת קביעת מספרם של בעלי החיים לבית בEE. יש בעלי חיים רבים מדי בסביבת חיים יכול להוביל לתוקפנות בעכברי זכרים. העכברים ששוכנו בEE היו של C57BL / 6 רקע. עכברים של זנים אחרים עשויים להיות פחות או יותר אגרסיווי, או יותר נוטים לבעיות בריאות בהתקנת EE זה. זה צריך להילקח בחשבון בקביעת תכנית הגידול לעכברים והסביבה המועשרת.
ארבעה שבועות דיור EE הוא מספיק כדי לגרום ירידה של השמנה, ירידה של רמת הלפטין, ועיכוב של צמיחה מלנומה B16. עוד EE יכול להוביל להשפעות חזקות יותר על חילוף חומרים ועיכוב הסרטן. אם עכברים לעבור ניתוחים במהלך או לפני החשיפה לEE, הם עשויים להיות שוכנו עם תפרים בשלמותה. אם לא בעלי חיים מגיבים היטב להגדרת EE המסוימת הזה עם סיכות או צנתרים שלמים לא נחקר כירורגית. יתר על כן, אנו חוקרים כעת כיצד EE מסוים זה משפיע על תוחלת החיים של בעלי חיים או healthspan גילאים. נתונים ראשוניים מצביעים על כך שC57BL נקבה / 6 עכברים, 10 חודשים של גיל, להגיב לEE בדומה לעכברים צעירים. מגבלה אחת של דיור EE היא אדיב בן כה גדול בחלל מתקן בעלי חיים, ומעדיף בחדר ספציפי מגדר. מחקרים עתידיים על כך EFFרישומם של EE בקנה מידה קטנה יותר, כמו גם צעצועי מציאת, כי הם קלים לניקוי, לסבול ניקוי בטמפרטורה גבוה ובטוחים לבריאות בעלי החיים, ישפרו את היישומים של EE בחילוף חומרים וחקר הסרטן.
המחברים מצהירים שום ניגוד עניינים.
עבודה זו נתמכה על ידי NIH מענקי CA163640, CA166590, וAG041250 לLC.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| פח העשרה גדול (120 ס"מ על 90 ס"מ על 76 ס"מ) | בהתאמה אישית. | בהתאמה אישית. | עשוי מפוליפרופילן. שולי הפח בעובי 1.5 ס"מ. |
| חלופה לפח העשרה גדול (120 ס"מ x 110 ס"מ x 76 ס"מ) | 155202 תעשייתי גלובלי | במידת הצורך, פח זה פועל כחלופה לזה שלמעלה. | |
| Habitrail מיני צינורות | Habitrail | 62720; 62705; 62725; 62715; 62054-איגלו | |
| פלסטיק עם גלגלי צלוחית | Bio Serv | K3327; K3250-גלגלי | |
| ריצה מתכתיים | סופר פט | 61392; 61394; 61396-מקלות | |
| כרסום עץ מנזניטה, | Bio Serv | W0016 | |
| Serv | K3322-Mouse | ||
| שנכנסים לפח ה-EE הגדול. | Lab Products Inc | 10027 כלוב עכבר | |
| Klenz 180 חומר ניקוי לשטיפת כלוב אלקליין, כלוב Klenz 250 חומר ניקוי חומצי | Steris Life Sciences | 1K1802; 1K2502 | חומרי ניקוי אלה משמשים בשטיפת הכלוב לצעצועים, פחי העשרה גדולים וכלובים. |
| Sporklenz | Steris Life Sciences | 6526Q8 | קוטל נבגים/חומר חיטוי חלופי לשטיפת צעצועים, פחים וכלובים בשטיפת כלובים. |
| מצעי Bed-O-Cobs 1/4 אינץ' | The Andersons, Inc. | מצעי קלחי תירס 4B בקוטר 1/4 אינץ'. | |
| Nestlets עבור עכברי בקרה | Ancare | ריבועי כותנה |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה