פרוטוקול זה מספק שיטה פשוטה להכנת ציוד אימון סטטי לעכברים. המכשיר שומר על התכווצות איזומטרית שרירים של גפיים של עכברים כדי לאמת את השפעת ההתערבות של פעילות גופנית מסורתית על סוכרת מסוג 2 (T2DM) ומספק טיפול גופני חדש לטיפול קליני בסוכרת סוג 2.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
שיטת אימון כוח סטטית לעכברים סוכרתיים מסוג 2
* These authors contributed equally
במאמר זה
סיכום
תקציר
הטיפול בסוכרת מסוג 2 (T2DM) מהווה קושי משמעותי בשיפור בריאות החולה. פעילות גופנית היא אחת ההתערבויות העיקריות עבור סוכרת סוג 2. אימוני כוח סטטיים הם אחת מצורות המפתח של הספורט המסורתי בסין. מחקרים מראים כי אימון כוח סטטי הוא שיטה קלינית יעילה להתערבות T2DM, אך אין מכשיר ניסיוני המתאים לאימון סטטי בעכברים. אחד הקשיים במעבר ממחקר קליני למחקר בסיסי הוא לתכנן מכשירים ניסיוניים מתאימים. על מנת להמשיך ולחקור את מנגנון ההתערבות באימון סטטי בסוכרת סוג 2, מוצגת במאמר זה שיטה פשוטה ליצירת מכשיר אימון סטטי לעכברים. מכשיר זה יש את היתרונות של פעולה פשוטה, חומר זול, היתכנות גבוהה. מחקרים קודמים שנערכו תחת פרוטוקול זה הראו כי אימון סטטי יכול להפחית ביעילות את רמות הגלוקוז בדם ולשפר את תפקוד המיטוכונדריה של תאי שריר השלד בעכברי סוכרת סוג 2. מטרת החדרת מכשיר זה היא לקדם מחקר על מנגנון התרגול המסורתי בהתערבות של סוכרת סוג 2 ולהניח בסיס להתערבות כמותית של פעילות גופנית.
מבוא
סוכרת מסוג 2 (T2DM) היא מחלה כרונית המאופיינת בתנגודת לאינסולין ובתפקוד לקוי של תאי β המהווה איום משמעותי על הבריאות העולמית1. פעילות גופנית היא התערבות חיונית בניהול סוכרת מסוג 2. מחקרים רבים הראו כי שיטות תרגול סיניות מסורתיות, כגון טאי צ'י ובא דואן ג'ין, משפרות באופן משמעותי את רמות הגלוקוז בדם ואת איכות החיים של אנשים עם סוכרת סוג 2,3,4,5. כדי לבצע תנועות אלה, על המאמן לשמור על גוף יציב ותנוחה משותפת לתקופה מסוימת. התנוחה הסטטית נשמרת על ידי ביצוע התכווצויות שרירים סטטיות, המכונה בדרך כלל כוח סטטי6.
עם זאת, מנגנון ההתערבות באימוני כוח סטטיים בסוכרת סוג 2 לא הובהר. כדי לענות על שאלה זו, ניסויים בבעלי חיים הם חיוניים. במהלך תרגילים איזומטריים, השרירים מופעלים, לשמור על אורך קבוע, בבטחה להשיג מתח מקסימלי7. בניסויים באימוני כוח סטטיים, חיית הניסוי נדרשת לבצע התכווצויות שרירים איזומטריות ולשמור על מצב זה של כיווץ שרירים. כיצד ליישם אימוני כוח סטטיים על עכברים, חולדות וחיות מעבדה אחרות הפך לבעיה גדולה במחקר. ראשית, בעלי חיים מתקשים לציית לפקודות ומכווצים את שריריהם כנדרש. שנית, קשה לבעל החיים לשמור על עמדה יציבה תחת התנגדות, ולא ניתן להשיג את מטרת התכווצות השרירים האיזומטרית. בעת מתן אפשרות לבעלי חיים להתאמן כנדרש, חשוב לטפל בדאגות הקשורות לרווחת בעלי חיים, כגון הקלה על מתח וחרדה, מזעור כאב ושיפור התנאים הכלליים. פרוטוקול זה מתייחס למודל אימון סטטי עבור חולדות 8,9, וכאן אנו מציגים מכשיר פשוט לאימון סטטי של עכברים. כאשר רגליהם האחוריות של עכברים מורמות, שרירי הבטן שלהם מתכווצים עקב רפלקס הימין, הכפות הקדמיות אוחזות במוט הצולב, ואז הגפיים הקדמיות והאחוריות מתכווצות כנגד כוח הכבידה. העכברים אינם יכולים לזוז לאחר אחיזת המוט הקצר, וכתוצאה מכך השרירים שלהם נמצאים במצב של כיווץ איזומטרי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
כל הניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת נאנג'ינג לרפואה סינית (הרשאה מס' 202209A033). נבחרו עכברי C57BL/6J זכרים בריאים בדרגת SPF, גיל 8 שבועות ומשקל גוף של 20 ± 4 גרם. העכברים שוכנו במחזור אור/חושך של 12 שעות בטמפרטורה של 20-22 מעלות צלזיוס, ונשמרה לחות יחסית של 45%-50%. בעלי החיים אוכלים ושותים בחופשיות.
1. הקמת מודל עכבר של T2DM
- האכילו את העכברים במשך שבוע בתזונה רגילה תחילה ותנו לעכברים להסתגל לסביבה החדשה של מרכז בעלי החיים. לאחר שבוע אחד, לספק דיאטה עתירת שומן (הרכב הדיאטה: 20.0% שומן, 10.0% סוכרוז, 2.5% כולסטרול, 1.0% cholate, 66.5% דיאטה קונבנציונלית) לתקופה של 4 שבועות.
- מהיום הראשון בשבועהחמישי, הזריקו תוך צפקית לעכברים תמיסת סטרפטוזוטוצין במינון של 35 מ"ג/ק"ג בכל יום במשך 3 ימים רצופים. הכינו 1 מ"ל של תמיסת סטרפטוזוטוצין עם 10 מ"ג אבקת סטרפטוזוטוצין, עם מאגר נתרן ציטראט 0.1 מ"ל כממס.
הערה: יש להשלים את ההזרקה תוך 30 דקות לאחר הכנת התמיסה, ויש להרחיק את התמיסה מאור במהלך השימוש. - בדוק באופן אקראי את רמת הגלוקוז בדם ביום 5 וביום 7 לאחר מתן הזריקה הראשונה של תמיסת סטרפטוזוטוצין. בעלי חיים עם שתי רמות סוכר אקראיות גבוהות מ-16.7 mMM/L נחשבים למודלים מוצלחים של סוכרת סוג 2.
- התחל אימון התערבות ביום 8 לאחר הזריקה הראשונה של תמיסת סטרפטוזוטוצין.
2. הקבצה וטיפול בעכברים
- חלקו את עכברי T2DM לקבוצת מודל, קבוצת אימון וקבוצת מטפורמין בשיטת טבלת המספרים האקראיים, עם 6 עכברים בכל קבוצה.
- לא לבצע התערבות עבור קבוצת המודל.
- טוחנים טבליות מטפורמין לאבקה ומתמוססים במים טהורים. תן מטפורמין לקבוצת המטפורמין על ידי gavage במינון של 200 מ"ג / ק"ג, פעם ביום, במשך 3 שבועות.
- תנו לקבוצת האימון לבצע 30 דקות של אימוני כוח סטטיים, פעם ביום, 5 ימים בשבוע, במשך 3 שבועות. האימונים מתקיימים בכל יום שני עד שישי אחר הצהריים.
- הקצו באופן אקראי 6 עכברים שאינם T2DM כקבוצת ביקורת. עכברים אלה אינם עוברים מידול והתערבות.
3. ייצור מכשיר אימון כוח סטטי
- מכינים לוח אקרילי שקוף בעובי 5 מ"מ במידות 20X20 ס"מ. השתמשו בלוח שקוף כדי לצפות באילוף העכברים.
- קבל מקלות עץ בקוטר של 3 מ"מ וגליל סרט ברוחב של 1 ס"מ. השתמש בחותך נייר כדי לחתוך שני מקלות באורך 4 ס"מ וארבעה מקלות באורך 1 ס"מ.
- חברו שני מקלות, כל אחד באורך של 1 ס"מ, לקצוות של מקל באורך של 4 ס"מ באמצעות סרט הדבקה (איור 1A). המקלות הקצרים צריכים להיות קבועים באותו צד כמו המקל הארוך.
- הניחו את הלוח השקוף על משטח ישר והצמידו לצלחת שני סטים של מקלות קצרים בקוטר 1 ס"מ באמצעות אקדח דבק חם. ודאו שמקלות העץ בקוטר 4 ס"מ אינם באים במגע עם הלוח. אפשרו רווח של 2 ס"מ בין המקל הארוך לבין הלוח כדי להחזיק את העכברים במקומם (איור 1B). הניחו לשני המקלות הארוכים להיות מיושרים ומקבילים, עם מרחק של 6 ס"מ ביניהם (איור 1C).
איור 1: הרכיבו והדקו את המקלות ללוח השקוף. (A) הדביקו את המקל בקוטר 1 ס"מ לשני הקצוות של המקל בקוטר 4 ס"מ. (B) השתמשו בדבק מותך חם כדי לחבר את המקל באורך 1 ס"מ ואת הלוח השקוף, ואורך המרווח הוא 2 ס"מ. (C) שני מקלות בקוטר 4 ס"מ במרווחים של 6 ס"מ זה מזה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
4. אימוני כוח סטטיים בעכברים
- חותכים שתי חתיכות חוט צמר באורך 15 ס"מ. השתמשו בפתק כדי לקשור פיסת חוט צמר על כל אחד מהקרסול העליון של העכבר (איור 2A).
הערה: חבל אלסטי אינו יכול לתקן את תנוחת העכברים, וחבל קנבוס ילבש את הקרסוליים של עכברים, כך שנבחר כאן חוט צמר קשיח אך רך. - הניחו את הלוח בצורה אופקית על השולחן עם מקלות למעלה. לחץ על העכבר בזהירות בין שני מקלות ארוכים, מיקום ראשו וזנבו כדי ליישר עם הרווחים מתחת למקלות.
- מעבירים את החוט דרך הרווח בקצה הזנב. לאחר מכן, כוונן את החוט עד שקרסולי העכבר יתאימו היטב לקצה המקל.
- הדקו את חוט הצמר בעזרת נייר דבק (איור 2B). קצה חוט הצמר צריך להיות מאובטח אחרת, העכבר יטפס על הצמר שנפל. משוך את הצמר חזק ככל האפשר או העכבר ישתחרר בקלות.
- הפוך את הלוח השקוף. קבלו 2 קופסאות באותו גובה (15-20 ס"מ גובה) משני צדי הלוח השקוף. מקם את הלוח אופקית בגובה מסוים. הקופסה ממוקמת בשני קצות ראשו וזנבו של העכבר. אם הוא גבוה מדי, הנסיין לא יוכל להתמודד עם זה בקלות; אם הוא נמוך מדי, העכבר עלול לגעת בראש השולחן.
- ברגע שהלוח מתהפך, העכבר נתקע הפוך. בשל רפלקס הימין, עכברים מסלסלים את בטנם ומרחיבים את גפיהם הקדמיות כדי לתפוס את גפיהם האחוריות או מקלות. בשלב זה, הניחו מקל בקוטר 20 ס"מ לפני העכבר והנחו אותו בזהירות לאחוז במקל בגפיו הקדמיות. חזור על התהליך עד שהעכבר יהיה מיומן באחיזת המקל הנייד.
- השתמש במקל כדי להזיז את הגפה הקדמית של העכבר למקל נוסף של 4 ס"מ על הלוח השקוף. התאימו כל הזמן את זווית המקל כדי לאפשר לעכברים לאחוז באופן פעיל במקל הנייח בקוטר 4 ס"מ שעל הלוח (איור 2C).
- חזור על השלב הקודם כאשר העכבר משחרר את הכף הקדמית עד למיצוי העכבר. לאחר 30 דקות, רוב החולדות לא היו מסוגלות להרים את פלג גופן העליון ולאחוז במקל בגפיהן הקדמיות.
הערה: לפני יישום ההתערבות, יש צורך בשבוע של אימון התרגלות על עכברים. משך האימון הראשוני הוא 10 דקות ביום, אשר לאחר מכן יש להגדיל על ידי 5 דקות בכל יום עד להגיע סך של 30 דקות ביום. - לאחר 30 דקות של אימון, שחררו מיד את העכבר והתירו את הסבך של הצמר כדי למנוע רגליים אדומות ונפוחות הנגרמות כתוצאה מקשירה ממושכת.
- אם מופיעים נגעים בעור על הקרסול של העכברים לאחר האימון, הפסיקו לאמן את העכברים ופנו לטיפול וטרינרי מקצועי עד שהקרסול בריא.
- חלק מהעכברים מצליחים מדי פעם להשתחרר באמצעות מאבק אינטנסיבי במהלך האימון. העכברים נאבקים כאשר רגליהם האחוריות לא היו מקובעות היטב. כדי להימנע מפציעה עקב מאבק, צפו בעכברים לאורך כל האימון. כאשר נמצא כי הגפיים האחוריות אינן מקובעות היטב או שהעכברים מתחילים להיאבק, שחררו את העכברים וקבעו מחדש.
הערה: ניסויים קודמים הראו כי תליית עכברים הפוכה במשך 30 דקות ביום, 5 ימים בשבוע, אינה גורמת לשחיקת הקרסול, בתנאי שהם משוחררים בבוא הזמן10. עכברים יכולים ללמוד ולהתרגל לאימון ב 1-3 מפגשים.
איור 2: שיטת קיבוע בעכבר. (A) קשרו את החלק העליון של הקרסול עם חלק. (B) קצה החבל מועבר דרך הרווח ונמשך בחוזקה, ואז מאובטח בנייר דבק. (C) אימוני כוח סטטיים בעכברים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
בעקבות הפרוטוקול לעיל, הגפיים האחוריות של העכבר קבועות, והגפיים הקדמיות תופסות באופן אוטונומי את המוט הקדמי. טווח התנועה הצר שומר על העכבר במצב קבוע יחסית. השרירים של עכברים ניתן לאשר להתכווץ על ידי נגיעה בשרירי הבטן והרגליים שלהם. הדבר עולה בקנה אחד עם הצורך במצב של כיווץ שרירים איזומטרי באימוני כוח סטטיים. אילוף עכברים על פי הפרוטוקול, עם העלייה בזמני האימונים, יסייע לעכברים להסתגל לאילוף תוך הפחתת הרצון שלהם להיאבק. ניתן להימנע ממאבק לברוח.
השפעות על רמת הגלוקוז והאינסולין בדם בעכבר...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
אימוני כוח סטטיים יכולים להפחית את הצטברות השומן, לסייע לירידה במשקל ולהגביר את חילוף החומרים8. בנוסף, הוא משפר את הביטוי של PGC-1α וביוגנזה מיטוכונדריאלית בתאי שרירי השלד, מה שמוביל לשיפור חילוף החומרים של גלוקוז בעכברים עם סוכרת מסוג 2 וכתוצאה מכך לירידה ברמות הגלוקוז בדם11. כדי לאשר את ההשפעה והמנגנון של אימון סטטי על T2DM, יש לפתח מכשירים מתאימים לביצוע אימון סטטי על חיות ניסוי.
פרוטוקול זה מציג מכשיר לאימון סטטי בעכברים. הציוד הנדרש, כגון לו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
המחברים מצהירים שאין להם מה לחשוף.
תודות
עבודה זו נתמכה על ידי האצווה השנייה של פרויקטי מחקר מדעיים מיוחדים של בסיס המחקר הקליני הלאומי לרפואה סינית מסורתית (JDZX2015127, המבוסס על בית החולים המחוזי Anhui לרפואה סינית).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אקריליק | לוחות אקריליק שקופים בעובי 5 מ"מ. הגודל צריך להיות גדול מ-20 ס"מ ופעמים; | ||
| קופסאות | שתי קופסאות באותו גובה (15 ~ 20 ס"מ) | ||
| ELISA KIT | H203-1-2 | נאנג'ינג ג'יאנצ'נג מכון ביו-הנדסה | |
| אקדח | נמס הימנע מלגעת בראש האקדח כדי לגרום לכוויות | ||
| סכינים | אין דרישה מיוחדת | ||
| טבליות מטפורמין | 1396309 | סיגמא | |
| אין דרישה מיוחדת | |||
| מקלות | מקלות עץ בקוטר 3 מ"מ | ||
| סטרפטוזוטוצין | S0130 | סיגמא | |
| טייפ | אין דרישה מיוחדת | ||
| מיקרוסקופ אלקטרונים שידור (TEM) | HT7700 | HITACHI |
מקורות
- Zheng, Y., Ley, S. H., Hu, F. B. Global aetiology and epidemiology of type 2 diabetes mellitus and its complications. Nat Rev Endocrino. 14 (2), 88-98 (2018).
- Li, X., et al. Effects of fitness qigong and tai chi on middle-aged and elderly patients with type 2 diabetes mellitus. Public Lib Sci. 15 (12), e0243989(2020).
- Qin, J., et al. Effect of tai chi on quality of life, body mass index, and waist-hip ratio in patients with type 2 diabetes mellitus: A systematic review and meta-analysis. Front Endocrino. 11, 543627(2020).
- Yang, H., Wu, X., Wang, M. Effect of conventional medical treatment plus Qigong exercise on type 2 diabetes mellitus in Chinese patients: A Meta-analysis. J Trad Chinese Med. 38 (2), 167-174 (2018).
- Yu, X., Chau, J. P. C., Huo, L. The effectiveness of traditional Chinese medicine-based lifestyle interventions on biomedical, psychosocial, and behavioral outcomes in individuals with type 2 diabetes: A systematic review with meta-analysis. Int J Nurs Stud. 80, 165-180 (2018).
- Ağgön, E., et al. Effect of dynamic and static strength training on hormonal activity in elite boxers. Baltic J Health Phys Activity. 12 (3), 1-10 (2020).
- Merico, A., et al. Effects of combined endurance and resistance training in Amyotrophic Lateral Sclerosis: A pilot, randomized, controlled study. Eur J Translat Myo. 28 (1), 7278(2018).
- Liu, Y., et al. Eight weeks of high-intensity interval static strength training improves skeletal muscle atrophy and motor function in aged rats via the PGC-1α/FNDC5/UCP1 pathway. Clin Interven Aging. 16, 811-821 (2021).
- Jun, X., et al. Animal model for static massage training. Massage Guid. (02), 5-6 (2000).
- Wei, J., et al. Mechanism by which static exercise improves insulin resistance in skeletal muscle of type 2 diabetes. Chinese J Tiss Eng Res. 28 (08), 1271-1276 (2024).
- Zhenrui, L., Fang, L., Wu, W., Huang, J. The effect of static training on upper limb motor ability in aged rats was studied based on PGC-1α signal pathway RNA interference. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research. 30 (01), 247-249 (2019).
- Lee, S. H., Park, S. Y., Choi, C. S. Insulin resistance: From mechanisms to therapeutic strategies. Diab Metab J. 46 (1), 15-37 (2022).
- Campos, J. C., et al. Exercise preserves physical fitness during aging through AMPK and mitochondrial dynamics. Proc Natl Acad Sci U S A. 120 (2), e2204750120(2023).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
