Un modello di ruota da corsa semplice ed economico per l'allenamento di resistenza progressivo nei topi

Questo protocollo consente ai ricercatori di addestrare alla resistenza grandi coorti di topi a un costo molto inferiore rispetto ai modelli che utilizzano attrezzature per ruote da corsa disponibili in commercio. Il vantaggio principale di questo modello di allenamento di resistenza è che è interamente volontario, il che riduce lo stress per gli animali e l'impegno di tempo per il ricercatore. Questo modello può aiutare a comprendere meglio i meccanismi cellulari e molecolari che regolano la massa muscolare in risposta all'allenamento fisico.

In base alla progettazione, questo modello di ruota caricata è relativamente semplice da eseguire. Tuttavia, si raccomanda comunque ai ricercatori di eseguire test pilota nell'esclusivo ambiente di laboratorio per stimare le prestazioni di funzionamento dei topi prima della sperimentazione. A dimostrare questa procedura sarà PJ Koopmans, un assistente di ricerca laureato nel mio laboratorio.

Per impostare l'apparato della ruota di corsa, incollare un singolo magnete con sensore da un grammo alla circonferenza centrale esterna della ruota di corsa e utilizzare questa ruota solo per la prima settimana di acclimatazione della ruota. La corsa della ruota caricata richiede due grammi di carico, quindi incollare due magneti di un grammo fianco a fianco sulla circonferenza esterna della ruota. Un nastro può essere utilizzato per tenere i magneti in posizione fino a quando la colla non si asciuga saldamente.

Con il passare delle settimane, applicare un carico aggiuntivo nelle settimane 3, 4, 5 e 7 posizionando un altro magnete da un grammo sopra uno dei magneti già presenti. Poiché questi magneti aderiscono saldamente l'uno all'altro, non sarà necessaria alcuna colla. La configurazione di funzionamento delle ruote ad alto carico richiede tre set di ruote.

Il primo set di ruote, che è richiesto per la seconda settimana, ha solo un singolo magnete da 2,5 grammi incollato sulla circonferenza esterna della ruota. Il secondo set di ruote, che è richiesto solo per la terza settimana, ha due magneti da 2,5 grammi incollati uno accanto all'altro sulla circonferenza esterna della ruota. Il terzo set di ruote richiesto per quattro settimane e oltre ha tre magneti da 2,5 grammi incollati uno accanto all'altro sulla circonferenza esterna della ruota.

Applicare un carico aggiuntivo per la sesta e l'ottava settimana posizionando un altro magnete da 2,5 grammi sopra uno dei magneti già presenti. Assicurarsi che una batteria nuova sia inserita nel computer della bicicletta prima del montaggio. Quindi assemblare le ruote da corsa utilizzando una gabbia dotata di un computer digitale per biciclette per monitorare il tempo e la distanza percorsa durante l'esercizio.

La velocità media in chilometri all'ora è derivata aritmeticamente. Imposta le dimensioni della ruota durante la programmazione iniziale del computer della bici e calcola la distanza per giro misurando la circonferenza esterna della ruota da corsa. Per garantire che tutti i componenti del computer e del sensore siano contenuti all'interno di una barriera solida all'esterno della gabbia per impedire ai topi di masticare i componenti, utilizzare il coperchio di una scatola di punta della pipetta vuota con un piccolo ritaglio rettangolare per il sensore magnetico della bicicletta e la parte principale della scatola per contenere il computer per biciclette, e filo.

Praticare due fori attraverso gli angoli del coperchio della scatola della punta della pipetta per fissare il sensore magnetico della bici e il supporto della ruota di corsa all'esterno della gabbia e inserire la base della ruota di corsa capovolta attraverso gli spazi vuoti nel coperchio della gabbia ma sopra la superficie solida. Fissare l'interasse e il sensore del computer sulla parte superiore della gabbia con l'hardware. Assicurarsi che il sensore del computer della bicicletta e il coperchio della scatola della punta della pipetta si trovino direttamente sopra il punto in cui si trova il magnete del sensore della ruota e che il magnete del sensore del sensore del computer siano distanziati di non più di un centimetro per consentire la corretta registrazione del movimento della ruota.

Fissare la ruota di corsa appropriata all'interasse prima di posizionare il coperchio sulla gabbia, quindi posizionare saldamente il coperchio sulla gabbia. Con la ruota appesa al coperchio della gabbia, assicurarsi di almeno 2,5 centimetri di spazio dal pavimento della gabbia. Quindi posizionare una quantità minima di materiale per la lettiera nella gabbia per garantire che la ruota giri liberamente ma non venga ostacolata dall'accumulo di lettiera.

Poiché i topi sono una specie notturna, la maggior parte della loro attività naturale in gabbia, compresa la corsa delle ruote, verrà eseguita durante le ore buie del ciclo di luce. Durante l'esperimento, registrare questi dati dal computer della bicicletta a un intervallo costante programmato per garantire un monitoraggio accurato dell'attività. Ospitare individualmente topi sedentari per nove settimane in una gabbia contenente una ruota da corsa bloccata per impedire qualsiasi corsa.

Ridurre il carico per i gruppi di corsa della ruota caricata e delle ruote ad alto carico, se necessario, per garantire che i topi continuino ad allenarsi per l'intero protocollo nove a settimana secondo il programma di carico. Durante lo studio, i topi sono stati assegnati in modo casuale a uno dei tre gruppi di trattamento, vale a dire sedentari, ruota caricata o corsa con ruote ad alto carico, e quindi completato il rispettivo protocollo di nove settimane. Dopo una settimana di acclimatazione, non ci sono state differenze di tempo di gruppo o gruppo per gruppo nella distanza di corsa o nel volume di allenamento.

La massa soleo normalizzata era più grande del 21,4% nel gruppo di corsa delle ruote ad alto carico rispetto al gruppo sedentario, nonostante nessuna differenza nell'area della sezione trasversale delle fibre. Sebbene la massa muscolare plantare e l'area media della sezione trasversale delle fibre non abbiano spostato differenze statisticamente significative, sembra esserci uno spostamento nella proporzione di fibre con un'area della sezione trasversale più ampia nel plantare di ruote ad alto carico rispetto alla corsa sedentaria e caricata della ruota. Non ci sono state differenze significative nella contrazione o nella forza di picco del complesso GPS tra i gruppi misurati da un test di funzionalità muscolare NC2.

È importante assicurarsi che la ruota giri liberamente all'interno della gabbia e che il magnete del sensore della ruota sia vicino al sensore del computer della bicicletta in modo che la rotazione delle ruote non sia ostacolata e il computer della bicicletta registri accuratamente i dati di corsa. Seguendo questa procedura, i ricercatori possono eseguire analisi successive come la funzione contrattile o le tecniche immunoistochimiche per esaminare le varie risposte fisiologiche oltre all'allenamento fisico.