Un modello murino di fatica indotta da irradiazione Peripheral

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.

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.

1. 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.
2. 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

1. 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.
2. 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.
3. 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).
4. 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.

1. Anestetizzare ogni topo mediante iniezione intraperitoneale diun ketamina (100 mg / kg) e xilazina (10 mg / kg) della miscela.
2. Confermare l'anestesia con un pizzico punta e usare pomata sugli occhi per prevenire la secchezza mentre sotto anestesia.
3. 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).
4. 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.
5. Trasportare il dispositivo di schermatura nel irradiatore, assicurando che la posizione degli animali all'interno della schermatura viene mantenuta.
6. 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.
7. Rimuovere il mouse dalla irradiatore e schermatura, e poi tornare alla sua gabbia originale, standard di cui al punto 1.1.
8. Monitorare costantemente il mouse fino a quando non ha ripreso conoscenza sufficiente a mantenere decubito sternale.

4. Misura fatica indotta da radiazioni

1. Il giorno dopo il completamento di tre giorni successivi di irradiazione, trasferire i topi ai loro gabbie individuali VWRA descritte nel punto 2.1.
2. 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.

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'irraggiamento (effetti principali semplici, p <0,05 con correzione Bonferroni), con il minor distanza media VWRA verificano il terzo giorno dopo la radiazione (Figura 2A). Nei giorni 25 e 26, non ci sono dati sono stati raccolti a causa di altri test comportamentali.

La Figura 2B mostra la distribuzione della variazione VWRA da prima a dopo l'irraggiamento. Mentre la maggior parte dei topi testati hanno mostrato sintomi di fatica-like (a i riduzionen ruota l'attività in esecuzione), c'era un piccolo numero di topi che hanno mostrato piccolo cambiamento o addirittura un aumento VWRA (Figura 2B, la trama inferiore). A causa di questa variabilità, gli esperimenti con le piccole dimensioni del campione potrebbero non cogliere comportamento a fatica simile.

Figura 1: Piombo schermatura Apparatus. La schermatura, che è stato sviluppato in-house, è assemblata come due scatole identiche. I topi sono posti solo loro regione pelvica esposta nello spazio tra le scatole di piombo. (A) Una fotografia della schermatura nel suo contenitore. Le scatole di piombo sono circondate da polistirene espanso per tenerli in posizione, che è circondata dal contenitore di diametro plexiglass 10,5 pollici che è stato progettato per l'irradiatore. (B) Schema della schermatura di piombo. La schermatura di piombo è costituito da blocchi di spessore 1 pollice di piombo arspaziato come due scatole. Ogni scatola è composta da quattro pezzi: i pezzi superiore e inferiore sono 4,25 "x 3" x 1 ", mentre le parti laterali sono ~ 0.5" x 3 "x 1". Quando assemblato, le dimensioni esterne di ogni scatola sono 4.25 "x 3" x 3 ", e c'è un 1" divario tra loro. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2: tutti i giorni volontario Esecuzione della rotella Distanza. (A) distanza totale media gestito da topi ogni giorno (n = 16 di controllo, 20 irradiato). I topi sono stati irradiati nei giorni 14, 15 e 16. Nei giorni 25 e 26, non sono stati raccolti dati a causa di altri test comportamentali. Le barre di errore indicano l'errore standard della media. * P <0,05. (B) istogrammi della variazione VWRA, qui definito come la media del tgiorni hree immediatamente prima irradiazione (giorni 11 - 13) meno la media dei tre giorni immediatamente dopo la radiazione (giorni 17 - 19). I numeri positivi indicano una riduzione VWRA. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Questa ricerca è stata sostenuta dalla Divisione di Intramural Research, Istituto Nazionale di ricerca infermieristica, National Institutes of Health.