Descriviamo un metodo che utilizza irraggiamento periferico mirati per indurre comportamento a fatica, come nei topi. La dose di irradiazione non letale selezionati porta ad una riduzione di una settimana in attività di ruote in esecuzione volontaria.
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Articolo metodologico
Un modello murino di fatica indotta da irradiazione Peripheral
In questo articolo
Sommario
Abstract
affaticamento cancro-correlata (CRF) è una condizione dolorosa e costosa, che spesso colpisce i pazienti che ricevono trattamenti contro il cancro, tra cui la radioterapia. Qui si descrive un metodo che utilizza irraggiamento periferico mirati per indurre comportamento a fatica, come nei topi. Con adeguata schermatura, l'irraggiamento si rivolge la regione inferiore addominale / pelvica del mouse, risparmiando il cervello, nel tentativo di modellare il trattamento di radiazione ricevuta dagli individui con tumori pelvici. Forniamo una dose di irradiazione che è sufficiente per indurre comportamento a fatica, come nei topi, misurati con l'attività ruota corsa volontaria (VWRA), senza provocare evidenti morbilità. Dal momento che ruota in esecuzione è un normale, comportamento volontario nei topi, il suo uso dovrebbe avere scarso effetto di confusione su altri test comportamentali o misure biologiche. Quindi, ruota in esecuzione può essere usato come misura di esito realizzabile nella comprensione dei correlati comportamentali e biologiche di fatica. CRF è una condizione complessa con frequenti comorbidità, e probabilmente ha cause legate sia al cancro e dei suoi vari trattamenti. I metodi descritti in questo documento sono utili per studiare variazioni indotte da radiazioni che contribuiscono allo sviluppo di CRF e, più in generale, per esplorare le reti biologiche che possono spiegare lo sviluppo e la persistenza di un comportamento perifericamente-triggered ma centralmente guidato come affaticamento .
Introduzione
Affaticamento cancro-correlata (CRF) è una condizione dolorosa e costosa, che spesso colpisce i pazienti che ricevono trattamenti contro il cancro 1. La fatica non è né proporzionale alla recente attività né alleviato dal riposo, ed è associata ad una vasta gamma di disturbi legati allo stato d'animo, la motivazione, l'attenzione e la cognizione 2. Le cause biologiche di CRF sono sconosciute, anche se è stato dimostrato in molti casi correlati con livelli di infiammazione e citochine, in alcuni casi con livelli di emoglobina e la funzione dei vari sistemi ormonali (vedi Saligan et al. 3 per una revisione della biologica studi di CRF).
Studi controllati su modelli animali sono necessari per capire il comportamento e la biologia associata a questa condizione complessa. Mentre tumore legati 4 o chemioterapia connessi 5, 6 grassoIgue è stato studiato in modelli di roditori, l'eziologia della CRF può essere specifico trattamento. Per indagare CRF relative a radioterapia, il nostro gruppo ha recentemente sviluppato un modello murino di irradiazione stanchezza indotta 7. A differenza dei modelli CRF esistenti che coinvolgono il cervello o irradiazione corporea totale 8, 9, questo modello esplora come un cambiamento nel comportamento in posizione centrale-driven, come la fatica, può essere attivato da una procedura di irradiazione perifericamente mirati.
La procedura descritta qui è stato progettato per modellare radioterapia somministrata a pazienti con tumore pelvico, utilizzando schermatura di piombo per indirizzare la regione addominale inferiore / pelvica con irradiazione. Tuttavia, modificando la schermatura di piombo o la sua posizione rispetto agli animali da esperimento, questa procedura potrebbe essere adattato per modellare irradiazione di altre parti del corpo. Volontario attività ruota corsa (VWRA) viene utilizzato per misurare la fatica behavio simileR; perché è un comportamento volontario e normale 10, dovrebbe consentire l'uso concomitante di altri test comportamentali e biologici. Abbiamo scoperto che l'irradiazione periferica è sufficiente a ridurre VWRA nei topi senza causare morbilità palese 7. Esperimenti futuri con questo modello possono aiutare a rivelare effetti dell'irradiazione periferico sul segnale biologico immunitario e altri, così come i cambiamenti a valle del sistema nervoso centrale che può produrre deficit associati CRF.
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Protocollo
Etica Dichiarazione: Questo studio è stato approvato dal National Institutes of Health (NIH) cura degli animali e del Comitato uso. Tutti i ricercatori che partecipano al trattamento degli animali e la misurazione dei risultati dello studio sono stati adeguatamente formati dall'Ufficio NIH di cura degli animali e uso e il National Heart, Lung, and Blood Institute murino Fenotipizzazione core. Tutti gli aspetti della sperimentazione animale, gli alloggi, e le condizioni ambientali utilizzati in questo studio erano in conformità con la guida per la cura e l'uso di animali da laboratorio 11.
1. L'alloggio e animali da esperimento
NOTA: Casa maschi C57BL / 6 topi (circa cinque settimane all'arrivo) individualmente durante l'esperimento e fornire ad libitum l'accesso al cibo e all'acqua. Tutte le gabbie sono tenuti al ciclo luce-buio 12:12 h con la fase di luce che inizia alle 6 del mattino e la fase di buio alle 6 del pomeriggio.
- Identificare i topi e assegnarli a singoli ventilare seriegabbie d mouse. Consentire 24 ore dopo la procedura di identificazione per il recupero.
NOTA: il tatuaggio di coda è raccomandato come un mezzo di identificazione per eliminare la possibilità che un marchio auricolare potrebbe rimanere intrappolati in una ruota in esecuzione. Tatuaggio un numero sulla coda di ciascun topo, con il numero sulla coda corrispondente al numero scritto sulla gabbia del mouse. - Consentire topi si adatti alla loro gabbie per almeno tre giorni, manipolazione ogni mouse delicatamente per un periodo di tre minuti al giorno.
2. L'esecuzione della rotella acclimatazione e Baseline
- Introdurre i topi alle singole gabbie VWRA, ciascuna dotata di una ruota in esecuzione collegato ad un contatore elettronico per la registrazione continua.
NOTA: Tutti i contatori delle ruote connettersi a un computer tramite una sola interfaccia USB (vedere elenco dei materiali). Il software calcola il numero di giri delle ruote, la distanza percorsa e la velocità media di ciascun intervallo di tempo designato della duratio totale specificaton. Una volta che la registrazione si interrompe, i dati vengono automaticamente salvati sia come testo e fogli di calcolo. - Avviare la registrazione del VWRA attraverso l'interfaccia software per computer. Impostare intervalli di registrazione a un'ora e la durata di almeno cinque giorni. Continuare la registrazione VWRA per almeno cinque giorni.
NOTA: Al termine della fase 2.2, tutti i topi dovrebbero raggiungere una quantità relativamente consistente di attività ruota gestione quotidiana. In caso contrario, quindi identificare ed escludere eventuali valori anomali. - Interrompere la registrazione VWRA tramite l'interfaccia software, e restituire il mouse per loro gabbie standard descritti al punto 1.1 (gabbie senza correre ruote).
- Randomize topi in nessuna delle due controllo sham-irradiati o gruppi irradiati.
3. L'irradiazione
Nota: eseguire i seguenti passaggi per tutti i mouse in entrambi i gruppi, una volta al giorno per tre giorni consecutivi. Trattare topi nello stesso ordine ogni giorno.
- Anestetizzare ogni topo mediante iniezione intraperitoneale diun ketamina (100 mg / kg) e xilazina (10 mg / kg) della miscela.
- Confermare l'anestesia con un pizzico punta e usare pomata sugli occhi per prevenire la secchezza mentre sotto anestesia.
- Trasferire il mouse anestetizzato in un dispositivo di schermatura di piombo. Disporre il mouse nella schermatura in modo che solo la regione pelvica / addominale inferiore è esposta.
NOTA: La schermatura è composta da due lead "scatole", con uno spazio aperto stretto tra che permette l'esposizione alle radiazioni ad una piccola regione di destinazione del mouse (vedi Figura 1). - Utilizzare nastro medico per fissare la base della coda del mouse nella posizione all'interno della schermatura.
NOTA: Passo 3.4 è facoltativo, ma in questo modo può contribuire a garantire che la posizione del mouse non cambia durante il passo successivo. - Trasportare il dispositivo di schermatura nel irradiatore, assicurando che la posizione degli animali all'interno della schermatura viene mantenuta.
- Se il mouse è nel gruppo irradiazione, consegnare 800 cGy a dose velocità di circa 110 cGy / min. Se il mouse è nel gruppo di controllo sham-irradiazione, lasciare il mouse nella irradiatore inattivo per il tempo equivalente.
NOTA: le impostazioni ottimali irradiatore dipendono dal particolare dispositivo. Il rateo di dose di 110 cGy / min fornita da una fonte Cesio 137 è il rateo di dose centrale del irradiatore usato qui. Il tempo di esposizione è stata regolata a raggiungere la dose totale desiderata di 800 cGy. - Rimuovere il mouse dalla irradiatore e schermatura, e poi tornare alla sua gabbia originale, standard di cui al punto 1.1.
- Monitorare costantemente il mouse fino a quando non ha ripreso conoscenza sufficiente a mantenere decubito sternale.
4. Misura fatica indotta da radiazioni
- Il giorno dopo il completamento di tre giorni successivi di irradiazione, trasferire i topi ai loro gabbie individuali VWRA descritte nel punto 2.1.
- Record VWRA, come descritto al punto 2.2, tranne qui impostando la registrazionedurata a più di 15 giorni. Al termine dei 15 giorni, interrompere manualmente VWRA registrazione tramite l'interfaccia software.
NOTA: I dati di ciascun periodo di registrazione vengono automaticamente salvati come fogli di calcolo, ognuno dei quali comprende le rotazione, la distanza e le misurazioni di velocità per tutti gli animali (colonne) e in tutti gli intervalli (righe) per tutta la durata della registrazione. Alla fine dell'esperimento, ci sono due fogli generati dal software di registrazione: uno per il VWRA pre-irradiazione, e uno per il VWRA post-irradiazione.
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Risultati
Tre gruppi di topi sono stati eseguiti con il protocollo descritto sopra. Ci sono stati un totale di 16 sham e 20 irradiate (2.400 cGy, 3 x 800 / giorno cGy) topi. Dopo tre giorni consecutivi di irradiazione, il gruppo irradiato ha mostrato significativamente ridotto rispetto al VWRA farsa (misti misure ripetute ANOVA: effetto principale del trattamento di irradiazione, F 1,13 = 19,233, p <0.001). L'effetto è significativo per i primi sette giorni dopo l'irraggiamen...
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Discussione
Abbiamo descritto un protocollo mediante irradiazione periferico mirati per indurre una riduzione di VWRA in topi senza confondere morbilità o mortalità. È importante sottolineare che un semplice dispositivo di schermatura permette di irradiazione in questo protocollo per indirizzare una regione desiderata in modo coerente, imitando i trattamenti di radiazione ricevuta dai pazienti con cancro pelvico. A differenza dei modelli CRF esistenti che coinvolgono il cervello o irradiazione corporea totale
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Dichiarazioni
Questa ricerca è stata sostenuta dalla Divisione di Intramural Research, Istituto Nazionale di ricerca infermieristica, National Institutes of Health.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare Michele Allen del National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) dei National Institutes of Health (NIH) per la condivisione di generosamente la sua esperienza nei metodi di fenotipizzazione murine e per la sua assistenza tecnica in corso, così come per Timothy Hunt di NHLBI per aiutare a sviluppare il dispositivo di schermatura. Questo studio è sostenuto dalla Divisione di Intramural Research del National Institute of Nursing Research del NIH, e una parte del processo di validazione è supportata da una sovvenzione della Oncology Nursing Society Foundation.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| C57BL/6 Topi | Charles River | Ceppo codice 027 (http://www.criver.com/products-services/basic-research/find-a-model/c57bl-6n-mouse) | |
| Ketamina HCl | Putney | 100 mg/mL soluzione madre | |
| Xilazina HCl | Lloyd Laboratories | 100 mg/mL soluzione madre | |
| Sistema di tatuaggi per roditori | AIMS | ATS-3 | http://animalid.com/lab-animal-identification-systems/ats-3-general-rodent-tattoo-system |
| Apparecchio di schermatura in piombo | (su misura) | Schermatura in piombo spessa un pollice disposta come due scatole con uno spazio spesso un pollice tra di loro per un'irradiazione mirata | |
| Contenitore di schermatura in plexiglass | (su misura) | Contenitore in plexiglass riempito di polistirolo. I ritagli di polistirolo tengono in posizione la schermatura in piombo. | |
| GammaCell 40 Exactor | Best Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_gamma40.html | |
| RAD Disk Ultra | Best Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_rad.html | |
| Mouse Single Activity Wheel Chamber | Lafayette Instrument Company | #80820 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=980 |
| Activity Wheel Counter per Monitoraggio del computer | Lafayette Instrument Company | #86061 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1052 |
| Cavo modulare per contatori di ruote | Lafayette Instrument Company | #86051-7 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1046 |
| Interfaccia computer USB per contatori di ruote di attività | Lafayette Instrument Company | #86056A | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1047 |
| Activity Wheel Monitor Software | Lafayette Instrument Company | #86065 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1053 |
Riferimenti
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