短いセッション高強度インターバル トレーニングと高齢マウスにおけるトレッドミルの評価
2019年2月2日
ショート セッション (≤10 分) 高強度インターバル トレーニング (HIIT) 長く運動療法に代わるものとして浮上しているけれどもより短いバリアントは、ほとんど動物実験でモデル化します。ここでは、3 日、週、上り坂トレッドミル HIIT プロトコル男性は身体能力を強化し、女性高齢マウス 10 分を述べる.
私たちの目標は、年齢を重なるにつれて健康のスパンを高めることでした。病気に直面しても。高強度インターバルトレーニング(HIIT)は、パフォーマンス向上を実現するという大きな約束をますます示しています。
この手法の主な利点は、週に数回投与される短いセッションでパフォーマンスの大幅な向上が生成されるということです。このフレームワークは、高強度インターバルトレーニングが老化に及ぼす影響を探ります。エージングに伴い、物理的なパフォーマンスの変動が増加します。
私たちの方法の重要な側面は、プロトコルの強度を個別に調整できることです。本研究の重要な目標は、ヒト短セッションHIITプロトコルの開発または変更である。それは臨床研究のためのテンプレートを提供しています。
この手順のデモンストレーションは、当研究室の研究員であるYonas Redaeです。この手順では、C57-BL6Jのバックグラウンド上の24匹の雌マウスが23ヶ月齢から観察された。マウスが、耳タグ、RFIDチップ、テールタトゥーなどの永続的な識別子を受け取るようにします。
1日の終わりに0.25〜0.5%の漂白剤、または70%エタノールでトレッドミルを洗浄します。または実験的なトレイルの間に便や尿を除去する。新しい試験を開始する前に、トレッドミルを完全に乾燥させます。
トレッドミルソフトウェアを使用して、初期トレーニングプログラムを手動モードでセットアップします。トレッドミルソフトウェアを開きます。次に、ファイルをクリックし、実験を開き、手動タブに移動します。
そこで、順応の下の表1に示された値を入力します。セッション番号を 1 として入力します。アクティブチャネルの数は、マウスの数に応じて1〜6の間です。
グリッドへの訪問数は 10 です。そして、ショックの数は20です。トレッドミルの傾きをゼロ度に設定します。
トレッドミルに入れるときには、マウスを尻尾に押し付けなさい。そして、ショックグリッド上でマウスを開始しないように、ベルト上に直接マウスを置きます。トレーニングや評価が始まるときにマウスをショックグリッドから遠ざけるために、ブラシまたは舌の抑圧器を使用してください。
意図しない衝撃を避けるためにマウスを動かして走り始める。各マウスに初期トレーニングプログラムが与えられたら、前と同じプログラムを繰り返します。衝撃強度は、トレーニングの間にレベル2と少なくとも15分に増加しました。
最初のトレーニングプログラムの1〜2日後に上り坂のトレッドミル順応を管理します。トレッドミルソフトウェアを開きます。次に、ファイルをクリックして実験を開きます。
基本タブで値を入力します。衝撃検出の下で、セッション番号を 1 として入力します。アクティブチャネルの数は、マウスの数に応じて1〜6の間です。
グリッドへの訪問数は 10 です。そして、ショックの数は20として。ここで、プロファイルモードタブをクリックし、ステップ1の入力のために、毎分ゼロメートルの開始速度と5秒の期間で毎分5メートルの終了速度を入力します。
1 分間に 5 メートルの開始速度と 30 秒間の終了速度を 1 分あたり 5 メートルのウォームアップ ステップ 2 を追加します。1 分あたり 5 メートルから開始し、5 秒間毎分 6 メートルで終了する移行ステップを追加します。次に、1 分間に 6 メートルから始まり、1 分あたり 6 メートルで 20 秒間終了するテスト速度ステップを追加します。
1 分あたり 6 メートルから始まり、1 分あたり 5 メートルで終了する移行手順を追加します。最後に、1 分あたり 5 メートルから始まり、20 秒間毎分 5 メートルで終了する回復間隔を追加します。これらの手順を繰り返して、表 2 に示されている順応のテスト ステップを追加します。
フラットな連続トレッドミル評価の場合は、評価の対象表1に示された値を使用する前と同様にトレッドミルプログラムを作成します。試験を通してマウスを監視し、エンドポイント基準に達した器具からマウスを取り除きます。上り坂間隔トレッドミル評価の場合は、評価の対象表2に示された値を使用する前と同様にトレッドミルプログラムを作成します。
衝撃検出の下で、セッション番号を 1 に設定します。マウスの数に応じて、1と6としてのアクティブチャネルの数。グリッドへの訪問回数を 5、ショックの回数を 10 として指定します。
トレッドミルプログラムの間隔フィールドを 0.5 に設定します。高強度インターバルトレーニングの短いセッションを実行するには、最初にトレッドミルを上り坂に25度に設定し、プラスチックカバーを取り外します。各マウスの強度を決定します。
最後に正常に完了したステージの速度を使用して、強度グループと対応するベース、スプリント、およびダッシュを見つけます。トレッドミルソフトウェアを開き、ファイルをクリックして新しいプログラムを作成します。プロファイル モード タブをクリックします。
ステップ 1 の場合は、開始速度を 1 分あたり 0 メートル、終了速度を 5 秒の間隔で対応する基本速度に等しく入力します。ウォームアップステップ2を追加し、基本速度で開始速度を、エンドスピードを基本速度で180秒間追加します。次に、3 つの間隔を入力し、それぞれが基本からスプリントに 5 秒間移行するステップを持ちます。
60秒間のスプリント速度でのステップ。スプリントからベースに 5 秒を超える移行ステップ。そして、60秒間の基本速度での回復間隔のためのステップ。
ベースからスプリントの速度を 5 秒にわたって移行するステップを追加します。そして、スプリントから60秒以上のダッシュスピードに行く最後のステップ。セッションの間に少なくとも1日の休息を取って、週に3日運動を行います。
基本、スプリント、およびダッシュ速度を 2 週間ごとに 1 メートルずつ上げるために、エクササイズ プログラムを書き換えます。マウスをメイクアップブラシ、または舌下圧器を使用して実行する動機付けは、ショックグリッドの近くまたは上に落ちるマウスを軽く奨励します。マウスが応答しない場合は、5 秒後に 10 秒後に再試行し、30 秒ごとに再試行するか、または回復間隔中にセッションが終了するまで再試行します。
複数のマウスではモチベーションを上げることは難しい場合があります。ブラシは2本必要な場合があります。さらに、管理者は、テストを適切に調整するために苦労または優れているマウスを特定する必要があります。
2回連続の運動セッションで最初の3つの間隔を完了するために動機付けできないマウスを低強度グループに移動します。2回連続運動セッションでモチベーションを必要としないマウスを、より高い強度グループに移動します。24ヶ月齢で、マウスはトレッドミルの持久力のためにアクセスされた。
そして、HIIT運動または残りのケージ座りっぱなしの2ヶ月の投与の前後に上り坂のスプリント容量。データは、HIIT群のすべての14匹のマウスが、座りっぱなしマウスの11匹のうち7匹と比較して、ベルト上のトレッドミル時間を増加させたことを示している。合計で、HIITマウスは、2つの試験の良さに基づいて、ベルト上の時間のより大きな改善を示す。
さらに、14匹のHIITマウスのうち12匹が最大速度を上げ、11匹の座りっぱなしマウスのうち8匹が減少したため、上り坂のトレッドミル容量の増加が検出されました。HIITマウスはまた、2つの試験の良いに基づいて、座りっぱなしマウスと比較して最大速度の大きな改善を実証した。衝撃耐性は、マウスの2つのグループ間で類似していた。
HIITプログラムを書き換えて、2週間ごとに強度を高めてください。プログラム ファイルをコピーおよび変更すると、これらの手順を簡単に行うことができます。さらに、この方法は、解糖代謝、ホスホクレアチンの利用、乳酸運動薬などの嫌気性パラメータを含めることによって強化され、運動が好気性および嫌気性呼吸にどのように影響するかを確認します。
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概要
この研究は、短時間の高強度インターバルトレーニング（HIIT）プロトコルが加齢マウスの身体能力に与える影響を調査します。このプロトコルは週3回、10分間のセッションで構成され、加齢被験者の健康寿命とパフォーマンスを向上させることを目的としています。
主要な研究構成要素
科学分野
- 神経科学
- 運動生理学
- 老化
背景
- 高強度インターバルトレーニング（HIIT）は、その効率性により注目を集めています。
- 短時間の運動セッションは高齢者にとってより実行可能かもしれません。
- 老化に対するHIITの影響を研究するための動物モデルが必要です。
- 身体能力の変動性は年齢とともに増加します。
研究の目的
- 加齢マウスの身体能力に対するHIITの影響を探る。
- 動物研究における短時間のHIITプロトコルの実現可能性を評価する。
- 運動による健康寿命の向上を理解することに貢献する。
使用された方法
- 10分間の上り坂トレッドミルHIITセッション。
- 週3回実施。
- 加齢したオスとメスのマウスが対象。
- 介入後のパフォーマンス指標を評価。
主要な結果
- 加齢マウスの身体能力向上が観察されました。
- HIITプロトコルは性別の両方で効果的でした。
- 短時間のセッションで顕著なパフォーマンス向上が得られました。
- 高齢者にとっての潜在的な影響。
結論
- 短時間のHIITセッションは加齢マウスの身体能力を向上させることができます。
- HIITは高齢者の運動戦略として有効である可能性があります。
- 長期的な影響を探るためのさらなる研究が必要です。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Short session high intensity interval training (HIIT) protocols in aged mice provide a scalable, individualized model for evaluating exercise-driven interventions targeting frailty and age-related decline. This methodology enables precise quantification of physical performance and adaptive capacity, supporting translational research on therapeutic strategies for aging populations. The approach offers a modular, reproducible framework for preclinical studies seeking to bridge mechanistic insights with human exercise paradigms.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of exercise-induced physiological pathways relevant to aging and frailty.
- Supports functional validation of candidate targets modulating physical performance in aged systems.
- Facilitates mechanistic de-risking by isolating exercise effects in a controlled, individualized animal model.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible treadmill assessment for quantifying baseline and post-intervention performance.
- Allows for individualized protocol adjustment, enhancing assay sensitivity and translational relevance.
- Generates quantitative outputs (e.g., treadmill time, maximal speed) suitable for comparative analysis across cohorts.
Translational & Preclinical Research
- Models human-relevant HIIT regimens, supporting alignment with clinical exercise protocols.
- Enables longitudinal tracking of intervention effects, informing risk-adjusted advancement decisions.
- Supports the development of translational biomarkers linked to physical function and resilience in aging.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol integrates into the preclinical discovery continuum, from early hypothesis testing to translational validation of exercise-based interventions for aging.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven evaluation of exercise-responsive pathways and candidate targets.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative treadmill performance metrics for intervention assessment.
- Analytics: Enables statistical comparison of individualized and group-level outcomes, informing go/no-go decisions.
- Translational Research: Bridges preclinical findings with human exercise paradigms through modular protocol design.
- Enterprise Reuse: Offers a flexible, scalable platform adaptable to diverse aging and frailty research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in exercise-driven target validation and mechanistic studies.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and throughput for preclinical exercise assessments.
- Strategic Value: Informs portfolio prioritization by enabling robust, risk-adjusted evaluation of aging interventions.
- Portfolio Impact: Supports data-driven advancement and triage of therapeutic candidates targeting age-related decline.
Implementation Considerations
- Requires expertise in animal handling, treadmill operation, and individualized protocol adjustment.
- Needs access to programmable treadmill systems and performance tracking software.
- Demands rigorous cross-team standardization for data comparability and reproducibility.
- Adaptable to various mouse strains and age groups with protocol modifications as needed.
- Limitations include the need for manual motivation and monitoring, impacting scalability for large cohorts.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:56
Acclimatizing Mice to Treadmill Apparatus
4:19
Flat Continuous Treadmill Assessment and Uphill Interval Treadmill Assessment
5:07
Short Session High Intensity Interval Training
7:44
Results: Impacts of HIIT on Treadmill Performance in Aged Mice
8:44
Conclusion
