פרוטוקול לעכברי שיכון בסביבה מועשרת

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

1. ניקוי ותחזוקה של מכשירים.
   1. הפעל בן העשרה הגדול (120 סנטימטרים X 90 סנטימטרים X 76 סנטימטרים) באמצעות שטיפת כלוב. פרוטוקול לשטוף כלוב מתקן בעלי החיים אופייני כולל 5 עד 6 מחזורי כביסה, עם המחזור האחרון הגיע 82 מעלות צלזיוס. כל הכביסה צריכה לקחת כ -40 דקות. אוויר יבש לפח.
      1. אם בן הגדול העשרה, וכל מכשירי דיור אחרים, לא ניתן לשלוח באמצעות שטיפת כלוב, לאחר מכן לרסס ולנגב את החלק הפנימי של בן עם חומרי חיטוי sporicidal הבאים הוראות היצרן. נגב את הסל במגבת ספוגה במים ברז נייר או 30% אתנול ויבש במגבת נייר כדי להיפטר מריח מכל חומר החיטוי הקודם.
   2. יציקה שימושצינורות טיק, איגלו עם גלגלי סוג הצלחת, וצעצועים כמו לול-אחרים פלסטיק שונים בEE. לשטוף צעצועים אלה באמצעות שטיפת כלוב. אם אין לך גישה לצעד מעקב לשטוף כלוב 1.1.1.1.
   3. השתמש גלגלי ריצת המתכת בEE. לשטוף גלגלים באמצעות שטיפת כלוב. אם הצבע על הגלגלים מתחיל לדעוך, כך שהגלגל הופך רועש כאשר בעלי החיים לרוץ על זה, תחול וזלין קטן סכום שבו הגלגל ואקסל להתחבר.
   4. השתמש בולי עץ בEE. נקה את היומנים על ידי הסרת כל מצעים או פסולת אחרת ביד. אז לעקר את היומנים ידי המעוקר על מחזור מחזור או טקסטיל יבש, אשר מגיע לטמפרטורה של 121 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות.
   5. השתמש כלובים בין הממדים של 29 סנטימטרים X 18 סנטימטרים X 12.5 סנטימטר וסנטימטר 30.5 x 19 סנטימטרים X 14 סנטימטרים להחזיק חוט האכלה ושתיית rack.Cut חור לפחות 5 סנטימטרים קוטר מחוץ לחלק הקדמי-התחתון של הכלוב ל עכברים ללכת פנימה והחוצה מEE. לנקות כלובי האכלה אלה באמצעות שטיפת כלוב.
2. הגדרת הסביבה
   1. יוצקים מצעי בעלי חיים במעבדה קלח תירס ¼ אינץ 'לפח ההעשרה הגדול. מכסה את כל שטח הרצפה של בן עד לעומק של 2-2.5 סנטימטר עם מצעים.
   2. מניחים שניים או שלושה יומנים בפינה אחת של בן. יומני מקום בפינה כדי לעקל על שטח של כ 1,225 סנטימטר ^2. באזור מוחרם על ידי היומנים, למקם את שלושה איגלו עם גלגלי צלחת על גבי. ודא הגלגלים לא לגעת בקירות של בן, היומנים, או אחד את השני, כך שיש מספיק מקום לגלגלים להסתובב באופן חופשי.
   3. חתיכה יחד צינורות הפלסטיק, כך שזרועות מרובות סניף מ- חתיכת חיבור centeral. מניחים צינור זה באמצע בן.
   4. בשתי פינות של בן, למקם את כלוב האכלה אחת בכל מלא באותה המיטה כמו הסל, והחור בחלק הקדמי של כלוב ההאכלה צריך להיות מול לכיוון מרכז בן. על גבי כלובי האכלה אלה חוט מזון ומים נקיצריך להיות ממוקם להחזיק מזון ומים. אל תניח את המכסה על הכלוב. לשים אוכל ומים בחוטי הכלוב.
   5. הנח שלושה גלגלי מתכת לפח, אם כי לא כל האחד ליד שני. שלושה סוגים שונים של גלגלים הם גלגל אחד 11.5 סנטימטר, גלגל 20.5 סנטימטר אחד, וגלגל סנטימטרים 28 אחד. אז למקם את הצעצועים כמו לול-4-5 יותר פלסטיק או מנהרות לאורך בן ההעשרה.
   6. לכסות את הסל עם נייר סינון מיקרו מבודד. השתמש קליפים קלסר קליפ נייר הסינון לסל.
   7. החידוש חשוב EE. שימוש בהגדרה זו כמסגרת EE ולהשתנות המיקום של כלובים האמורים, חפצים, וצעצועים ליצירת סביבה חדשה לבעלי החיים.

2. שיכון בעלי חיים

1. להתרבות בעלי חיים לניסויים במעבדת דיור קבוע ולא EE. לחלופין, להעמיד את בעלי החיים בEE מוקדם ככל 21 ימים של גיל על גמילה. בעלי החיים גנוטיפ ואגרוף / תג אוזן לפני דיור EE.
2. בעת ביצועבעלי חיים לפח ההעשרה מכלוב סטנדרטי, למקם את הכלוב בסל בצד השני שלה, כך שבעלי החיים יכולים לנוע בחופשיות מהכלוב הסטנדרטי לסל ההעשרה. אל תאפשר חומרי הקינון שיועברו לפח ההעשרה.
3. בית 10-20 חיות מאותו הגיל, המין, והמתח גנטי בEE.

3. שמירה על איכות הסביבה והקפדה על העכברים במהלך לימודים

1. יומי
   1. בשקט לבחון את בעלי החיים לסימני מחלה או מצוקה. אם יש צורך, בעדינות לטפל בחיות כדי לבדוק עוד מצבים בריאותיים. תצפיות שיא לא נורמליות ולהתייעץ טכנאי בריאות או צוות וטרינר אם התנאים מציג בעלי החיים שדורשים הסרת מהניסוי.
   2. לספק טיפול מקומי במשחה אנטי-ביוטיים משולשים לפצעים קטנים או גלדים. אם בעל חיים צריך להיות הוסרו בשל מחלה או פציעה כרונית, להסיר את החיה מהניסוי להמתת חסד. אם בעלי חייםעומד בקריטריונים להסרת מוקדמים לועדת הפיקוח של בעלי החיים מחקר הטיפול או הווטרינר, לא לחזור חיות בחזרה לEE.
2. פעמיים בשבוע
   1. בדוק את רמות הזנה ומים. ודא כי הזנה ומים יימשכו 3-4 הימים הבאים. לסדר את גלגלי ריצה וצעצועי העשרה, כך שהם פרושים וניתן להשתמש בם על ידי עכברים. החלף כל כי הם מלוכלכים מדי.
3. שבועי
   1. להחליף בקבוקי מים עם בקבוקי מים נקיים. סידור מחדש של מכשירי העשרה באופן שלהלן הגדרתו בסעיף 1.2. עדיין הוא שונה מההגדרה של השבוע הקודם.
      הערה: אם ניסוי דורש בעלי החיים שיש להסירו מהסביבה המועשרת לפעילות (הקלטת משקל גוף, לקיחת דם, בדיקת התנהגות, וכו ') עדיף לארגן מחדש את הסביבה תוך החיות מסל ההעשרה.
   2. לנקות את כלובי ההאכלה בEE ביד או לשלוח אותו באמצעות שטיפת כלובכמפורט בסעיף 1.1.5. החלף את מדפי החוט שמחזיקים את המזון ומים עם מדפי תיל נקיים גם כן.
   3. בצע את ההוראות בסעיף 2.2. בעת ביצוע בעלי החיים בחזרה בהעשרה. ספוט לבדוק את שאר בן העשרה הגדול והנקי, במידת צורך, על ידי גורף את חול מלוכלך ומתפשט למטה מצעים נקיים חדשים.
4. דו-שבועי
   1. בעת ביצוע בעלי השבועיים, לנקות את הצעצועים ביד או לשלוח באמצעות שטיפת כלוב כמפורט בסעיף 1.1.2. במידת הצורך, להניח את העכברים בכלוב מייקר מבודד סטנדרטי לזמן הנדרש כדי לנקות.
5. חודשי
   1. נקה את רוב הפסולת על ידי הזזת צעצועי העשרה והאכלת כלובים וגורפים את הלכלוך. החלף עם המלטה טרי. ודא שיש אינץ 'של מצעים אחד בכל תחומי הכלוב. במידת הצורך, להניח את העכברים בכלוב מייקר מבודד סטנדרטי לזמן הנדרש כדי לנקות.
6. כל שלושהחודשים (או בסוף הניסוי)
   1. הסר את כל המצעים וצעצועים ולנקות ולחטא את סל ההעשרה כפי שתואר בסעיף 1.1.1. אם הניסוי נמשך, להחליף עם מצעים חדשים, האכלת כלובים, מבחר של צעצועים ולאחר מכן להחזיר את העכברים לסל.
7. לחטא את כל סל ההעשרה בתדירות גבוהה יותר מאשר אחת לשלושה חודשים אם נדרש על ידי מוסד המחקר שבו שוכן EE. אם זה הכרחי ועוד מיכל העשרה גדול זמין, להגדיר את מיכל העשרה נוסף כמפורט בסעיף 1.2. ולהעביר את בעלי החיים למכל החדש, בעוד הקודם הוא להיות ניקה.

4. תנאי דיור בקרה

1. בעלי חיים בית בקבוצת הביקורת בכלובי מיקרו מבודד של ממדים 30.5 סנטימטרים X 19 סנטימטרים X 14 סנטימטר. כולל מדף תיל בכלוב להחזקת מזון ובקבוק מים, אם הכלוב לא מחובר למערכת השקיה אוטומטית.
2. לספק את אותו מצע קלח תירס בכלוב השליטה כהוא בEE. לספק 4 סנטימטרים X 4 סנטימטר nestlet לעכברים כדי להפוך את קן מ.
3. להחליף ו / או לנקות את הכלובים, האכלת חוטים, מזון ומים פעם בשבוע. נקי כלובים ומדפי תיל באמצעות שטיפת כלוב או כמפורט בסעיף 1.1.1.1. לנקות את הכלובים לעתים קרובות יותר אם בעלי חיים משתין בתדירות גבוהה יותר או אם דליפות המים שתייה על המצעים.
4. לפקח על בריאותם של בעלי החיים בדיור בקרה יומי. הבטח לי בעלי החיים שפע של מזון ומים.
5. בית 3 ~ 5 עכברים מאותו המין בכלוב עכבר רגיל. אל תספק כל צעצוע, צינור, או לול בכלוב.
6. טכנאי בריאות והמעבדה מתקן טיפול בבעלי חיים במעבדה מוסדיים עשויים לספק לבעלי שליטת עכברים אלה.
7. לשמור על חיות בשעתי אור 12 / מחזור כהה הוא לעכברים בEE.

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.

המחברים מצהירים שום ניגוד עניינים.