이 절차는 마우스에서 번역 가능한 프로그레시브 로드 러닝 휠 저항 훈련 모델을 설명합니다. 이 저항 훈련 모델의 주요 장점은 전적으로 자발적이므로 동물의 스트레스와 연구원의 부담을 줄인다는 것입니다.
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이 논문에서
요약
초록
시너지 절제, 전기 자극, 가중 사다리 등반, 그리고 가장 최근에는 가중 썰매 당기기를 포함하여 이전에 개발 된 설치류 저항 기반 운동 모델은 골격근 적응을 유도하는 비대 자극을 제공하는 데 매우 효과적입니다. 이러한 모델은 골격근 연구에 매우 중요한 것으로 입증되었지만 침습적이거나 비자발적이며 노동 집약적입니다. 다행히도 많은 설치류 균주는 달리는 바퀴에 접근 할 수있을 때 자발적으로 장거리를 달립니다. 설치류의 로드 휠 러닝(LWR) 모델은 근육량 증가 및 섬유 비대, 근육 단백질 합성 자극과 같은 인간의 저항 훈련에서 일반적으로 관찰되는 적응을 유도할 수 있습니다. 그러나 적당한 휠 하중을 추가하면 마우스가 먼 거리를 달리는 것을 막지 못하거나 지구력 / 저항 훈련 모델을 더 잘 반영하거나 마우스가 하중 적용 방법으로 인해 거의 완전히 달리기를 중단합니다. 따라서 외부 저항이 적용되고 점진적으로 증가하는 마우스를 위해 새로운 고하중 휠 주행 모델(HLWR)이 개발되어 마우스가 이전에 활용된 것보다 훨씬 더 높은 하중으로 계속 달릴 수 있습니다. 이 새로운 HLWR 모델의 예비 결과는 9 주 훈련 프로토콜 동안 비대 적응을 유도하기에 충분한 자극을 제공한다는 것을 시사합니다. 본 명세서에서는 마우스에서 간단하면서도 저렴한 점진적 저항 기반 운동 훈련 모델을 실행하기 위한 구체적인 절차가 설명된다.
서론
골격근 질량은 성인 인간의 체질량의 약 40 %를 차지합니다. 따라서 평생 동안 골격근을 유지하는 것이 중요합니다. 골격근 질량은 에너지 대사, 심부 체온 유지 및 포도당 항상성1에 필수적인 역할을 합니다. 골격근의 유지는 단백질 합성과 단백질 분해 사이의 균형이지만 이러한 과정을 주도하는 복잡한 분자 메커니즘에 대한 이해에는 여전히 많은 격차가 존재합니다. 근육량의 유지와 성장을 조절하는 분자 메커니즘을 연구하기 위해 인간 피험자의 연구 모델은 기계적 자극이 골격근 질량 조절에 필수적인 역할을하기 때문에 종종 저항 운동 기반 개입을 사용합니다. 인간 피험자 연구는 성공적이었지만 침습적 절차(즉, 근육 생검)에 대한 적응 및 윤리적 문제를 나타내는 데 필요한 시간은 얻을 수 있는 데이터의 양을 제한합니다. 저항 운동에 대한 적응은 포유류 종에 걸쳐 상당히 유비쿼터스이지만, 동물 모델은식이 요법과 운동 요법을 정확하게 제어 할 수있는 이점을 제공하는 동시에 뇌, 간, 심장 및 골격근과 같은 몸 전체의 전체 조직을 수집 할 수 있습니다.
설치류에 사용하기 위해 많은 저항 훈련 모델이 개발되었습니다 : 상승 적 절제2, 전기 자극3....
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프로토콜
이 연구는 애팔래치아 주립 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(#22-05)의 승인을 받았습니다.
1. 동물
- 사내 마우스 콜로니에서 C57BL/6 마우스를 조달합니다.
참고: 연구 시작 시 5-8개월령의 수컷 마우스를 사용했습니다. 일일 달리기 활동은26세에 약 9-10주에 최고조에 달하고 정체됩니다. 이전 연구에 따르면 늙은 쥐 (22-24 개월)도로드 된 휠 러닝27을 수행 할 것입니다. - 철사 뚜껑이 있는 표준 설치류 케이지에 마우스를 개별적으로 수용하고 케이지를 통제된 환경(20:24 h 빛:어두운 주기로 12-12 °C)에 보관하십시오.
- 표준 설치류 차우 와 물을 자유롭게 제공하십시오.
2. 러닝 휠 장치
- 러닝 휠 설정:
알림: 러닝 휠은 1g 또는 2.5g 하중 자석을 추가하는 것을 제외하고 모든 실행 프로토콜에 대해 유사하게 조립/설정됩니다.- 단일 1g 센서 자석을 주행 휠의 바깥쪽 중간 둘레에 붙입니다(
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결과
이 연구에서, 24마리의 C57BL/6 마우스(이 연구 시작 시 6.3 ± 0.7개월)를 좌식(SED), 로드휠 러닝(LWR; Dungan et al.17에 의해 기술된 PoWeR과 동일) 또는 높은 LWR(HLWR)의 세 가지 치료 그룹 중 하나에 무작위로 할당한 다음, 각각의 9주 프로토콜을 완료했습니다. 적응 주(1주차) 이후에는 달리기 거리 또는 훈련량에 그룹 또는 그룹 x 시간 차이가 없었습니다(그림 5).
그림 5: LWR(녹색으로 채워진 사각형) 및 HLWR(빨간색으로 채워진 삼각.......
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토론
설치류의 기존 저항 운동 모델은 골격근 연구에 매우 귀중한 것으로 입증되었습니다. 그러나 이러한 모델 중 상당수는 침습적, 비자발적 및/또는 시간 및 노동 집약적입니다. LWR은 잘 받아 들여지는 다른 저항 운동 훈련 모델에서 관찰 된 것과 유사한 근육 적응을 유도 할뿐만 아니라 연구자의 최소한의 시간 / 노동 투입으로 동물에게 만성적이고 스트레스가 적은 운동 자극을 제공하는 우수한 모델입니다. 또한 LWR 모델은 연구자의 직접적인 개입을 최소화해야하기 때문에 단기 또는 장기 개입 연구를 위해 전체 마우스 코호트를 동시에 쉽게 운동 훈련시킬 수 있습니다. 그러나 적당한 휠 하중의 적용은 마우스가 먼 거리를 달리는 것을 막지 못하거나 (너무 적은 저항) 마우스는 하중 적용 방법 (너무 많은 저항)으로 인해 거의 완전히 달리기를 중단합니다. Dungan et al. (2019)17 에 의해 개발된 점진적 가중 휠 러닝(PoWeR) LWR 모델은 섬유 비대와 같은 상당한 근육 적응을 산출하지.......
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공개 사항
저자는 공개 할 이해 상충이 없습니다.
감사의 글
이 프로젝트를 지원하기 위해 자금을 제공한 애팔래치아 주립 대학의 대학원 학생회, 학생 연구실 및 건강 및 운동 과학부에 감사드립니다. 또한 동물 연구 시설의 일상적인 운영을 감독 한 Monique Eckerd와 Therin Williams-Frey에게 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1g 디스크 네오디뮴 자석 | 적용 자석 | ND018-6 | 모든 센서 자석 및 휠 로딩 1g 단위에 사용 |
| 2.5g 디스크 네오디뮴 자석 | 적용 자석 | ND022 | 휠 로딩 2.5g 증가에 사용 |
| 8-32 x 1" 스테인레스 스틸 나사 | 아마존 | https://www.amazon.com/gp/product/B07939RS23/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1 | |
| 8-32 윙 너트 | 아마존 | https://www.amazon.com/gp/product/B07YYWW2SB/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&th=1 | |
| 10 &마이크로; L 피펫 팁 상자(비어 있음) | Thermo Scientific | 2140 | 빈 ART 피펫 팁 상자를 사용했지만 비슷한 크기의 상자/트레이로 충분합니다. |
| Extreme Liquid Glue | Loctite | ||
| Laminin 1차 항체 | Novus Biologicals | NB300-144AF647 | AF657과 접합된 1차 항체; 1:200, PBS에서 10% 일반 염소 혈청 |
| 리튬 3 V 배터리 | n/a | CR2032 | 포함 |
| M10(3/16" x 1 1/4") 스테인리스 스틸 펜더 와셔 | Amazon | https://www.amazon.com/gp/product/B00OHUHEU8/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&th=1 | |
| MyoVision: 자동 이미지 정량화 플랫폼 | Wen et al. (2017) | v1.0 | https://www.uky.edu/chs/center-for-muscle-biology/myovision |
| 폴리카보네이트 설치류 케이지(430mm L x 290mm W x 201mm H), 좁은 너비 스테인리스 스틸 유선 바 뚜껑 | 포함 Orchid Scientific | 폴리카보네이트 쥐 케이지 유형 II | https://orchidscientific.com/product/rat-cage/ - 1519974600758-c29bc1c5-6dfa |
| 시그마 스포츠 509 자전거 컴퓨터 | 시그마 스포츠 | 특히 이 모델일 필요는 없지만 거리 및 시간 모니터링 기능이 있어야 합니다. | |
| 사일런트 스피너 러닝 휠(미니 11.4cm) | Kaytee | SKU# 100079369 | https://www.kaytee.com/all-products/small-animal/silent-spinner-wheel |
참고문헌
- Frontera, W. R., Ochala, J. Skeletal muscle: A brief review of structure and function. Calcified Tissue International. 96 (3), 183-195 (2015).
- Goldberg, A. L. Protein synthesis during work-induced growth of skeletal muscle. Journal of Cell Biology.
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