We beschrijven een methode met behulp van doelgerichte perifere bestraling om vermoeidheid-achtig gedrag in muizen te induceren. De geselecteerde niet-dodelijke bestralingsdosis leidt tot een week lang verlaging van de vrijwillige-wiel draait activiteit.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een muismodel van vermoeidheid geïnduceerd door Peripheral Bestraling
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Kanker gerelateerde vermoeidheid (CRF) is een pijnlijke en dure aandoening die vaak van invloed op patiënten die behandelingen van kanker, waaronder radiotherapie. Hier beschrijven we een methode met behulp van doelgerichte perifere bestraling om vermoeidheid-achtig gedrag in muizen te induceren. Met geschikte afscherming, bestraling richt de onderbuik / bekkengebied van de muis, sparen de hersenen, in een poging om stralingsbehandeling door personen met kanker bekken ontvangen modelleren. Wij leveren een bestralingsdosis die voldoende is om vermoeidheid-achtig gedrag bij muizen, gemeten door vrijwillige wiel draait activiteit (VWRA) induceren, zonder dat duidelijke ziekte. Aangezien wiel draait is een normaal, vrijwillig gedrag bij muizen, moet het gebruik ervan weinig verstorende effect op andere gedragstesten of biologische maatregelen. Derhalve kan wiel draait worden gebruikt als een gangbare uitkomstmaat begrijpen gedrags- en biologische correlaten van vermoeidheid. CRF is een complexe aandoening met frequente comorbiditeiten, en waarschijnlijke oorzaken heeft zowel betrekking op kanker en de verschillende behandelingen. De in dit document beschreven werkwijzen zijn bruikbaar voor het onderzoeken van stralingsgeïnduceerde veranderingen die bijdragen aan de ontwikkeling van CRF en, meer in het algemeen de biologische netwerken die de ontwikkeling en persistentie van een perifeer geactiveerd maar centraal aangestuurde gedrag zoals vermoeidheid kan verklaren staand .
Inleiding
Kanker gerelateerde vermoeidheid (CRF) is een pijnlijke en dure aandoening die vaak van invloed op patiënten die behandelingen van kanker 1. De vermoeidheid is niet evenredig recente activiteiten of verlicht door rust en is geassocieerd met een breed scala van stoornissen met betrekking tot stemming, motivatie, aandacht en cognitie 2. De biologische oorzaken van CRF zijn niet bekend, maar het is in veel gevallen is aangetoond dat zij met ontsteking en cytokine niveaus, in sommige gevallen ook met hemoglobinegehalte en de functie van de verschillende hormonale systemen (zie Saligan et al. 3 voor een herziening van de biologische studies van CRF).
Gecontroleerde studies met diermodellen noodzakelijk om het gedrag en biologie waaraan deze complexe aandoening begrijpen. Terwijl tumor-gerelateerde 4 of chemotherapie-gerelateerde 5, 6 vetigue is onderzocht in diermodellen, kan de etiologie van CRF behandeling-specifiek zijn. Om CRF verband met radiotherapie te onderzoeken, heeft onze groep recent ontwikkelde een muismodel van bestraling geïnduceerde vermoeidheid 7. In tegenstelling tot bestaande CRF modellen met hersenen of totale lichaamsbestraling 8, 9, dit model onderzoekt hoe een verandering in centraal aangestuurde gedrag, zoals vermoeidheid, kan worden geactiveerd door een perifeer gericht bestralingsprocedure.
De hier beschreven procedure is bedoeld om stralingstherapie toegediend aan patiënten met bekken Cancer behulp loden mantel te richten op de onderbuik / bekkengebied bestraling. Echter, door aanpassing van de loden mantel of de plaatsing ten opzichte van proefdieren, deze procedure kan worden aangepast voor bestraling van andere delen van het lichaam te modelleren. Vrijwillige-wiel draait activiteit (VWRA) wordt gebruikt om vermoeidheid-achtige behavio metenr; omdat het vrijwillig en normaal gedrag 10, moet het gelijktijdige gebruik van andere gedrags- en biologische tests mogelijk. Wij hebben gevonden dat perifere bestraling voldoende VWRA in muizen te verminderen zonder dat openlijke ziekte 7. Toekomstige experimenten met dit model zou kunnen onthullen effecten van bestraling op perifere immuunsysteem en andere biologische signalering, evenals de stroomafwaartse veranderingen in het centrale zenuwstelsel die gebreken geassocieerd met CRF produceren.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Ethiek Verklaring: Deze studie werd goedgekeurd door de National Institutes of Health (NIH) Animal Care en gebruik Comite. Alle onderzoekers die deelnemen aan dierlijke behandeling en het meten van de studie uitkomsten werden goed opgeleid door de NIH Bureau van Animal Care en gebruik en de National Heart, Lung, and Blood Institute Murine Phenotyping Core. Alle aspecten van dierproeven, huisvesting en milieu-omstandigheden die in deze studie waren in overeenstemming met de Gids voor de Zorg en gebruik van proefdieren 11.
1. Huisvesting en Proefdieren
LET OP: Huis mannelijke C57BL / 6 muizen (ongeveer vijf weken oud bij aankomst) individueel gedurende het experiment en bieden ad libitum toegang tot voedsel en water. Alle kooien worden op een 12:12 uur licht-donker cyclus gehouden met de lichte fase begint om 06:00 en donker fase bij 18:00.
- Identificeer de muizen en aan afzonderlijke standaard ventilerend muis kooien. Laat 24 uur na de identificatie procedure voor herstel.
LET OP: Tail tattoo wordt aanbevolen als een middel tot identificatie op de mogelijkheid dat een oormerk kan komen te zitten in een loopwiel te elimineren. Tatoeëren een nummer op de staart van elke muis, waarbij het aantal op de staart overeenkomende aantal geschreven kooi muis. - Sta muizen te wennen aan hun kooien ten minste drie dagen, stapelaars elke muis voorzichtig gedurende drie minuten per dag.
2. loopwiel Acclimatisering en Baseline
- Introduceren de muizen individuele VWRA kooien, elk voorzien van een loopwiel aangesloten op een elektronische teller voor continu opnemen.
LET OP: Alle wielen tellers aan te sluiten op een computer via een enkele USB-interface (zie Materials List). De computer software berekent het aantal wielomwentelingen, de afgelegde afstand en de gemiddelde snelheid over elke aangewezen tijdsinterval van het opgegeven totale DUURn. Zodra de opname stopt, worden de gegevens automatisch opgeslagen zowel als tekst en als spreadsheets. - Initiëren opname van VWRA via de computer software-interface. Stel de opname-intervallen tot een uur en de duur van ten minste vijf dagen. Continue opname VWRA gedurende ten minste vijf dagen.
OPMERKING: Aan het einde van stap 2.2 moeten alle muizen een relatief constante hoeveelheid dagelijks wiel loopactiviteit bereiken. Zo niet, dan identificeren, zijn exclusief eventuele uitschieters. - Stop VWRA opnemen via de software-interface, en de terugkeer van de muizen om hun standaard kooien in stap 1.1 is beschreven (kooien zonder loopwielen).
- Willekeurig muizen in een van beide sham-bestraalde control of bestraalde groepen.
3. Bestraling
Opmerking: Voer de volgende stappen voor alle muizen in beide groepen, eenmaal per dag gedurende drie opeenvolgende dagen. Behandel muizen in dezelfde volgorde per dag.
- Verdoven elke muis door intraperitoneale injectie vaneen ketamine (100 mg / kg) en xylazine (10 mg / kg) mengsel.
- Bevestigen anesthesie met een teen knijpen en gebruik zalf op de ogen te voorkomen droogheid terwijl onder verdoving.
- Breng de verdoofde muis in een voorsprong afscherming apparaat. Regelen van de muis in de afscherming zodat alleen de onderbuik / bekkengebied wordt blootgesteld.
OPMERKING: De afscherming bestaat uit twee lood "dozen" met een smalle open ruimte daartussen waarmee stralingsblootstelling een kleine doelgebied van de muis (zie figuur 1). - Gebruik medische tape aan de basis van de staart van de muis vast te zetten in de afscherming.
OPMERKING: Stap 3.4 is optioneel, maar dit kan ervoor zorgen dat de positie van de muis verandert niet tijdens de volgende stap. - Het transporteren afscherminrichting in de stralingapparaat, zodat het dier positie binnen de afscherming gehandhaafd.
- Als de muis is in de bestraling groep, leveren 800 cGy bij een dose snelheid van ongeveer 110 cGy / min. Als de muis in de sham-bestraling controlegroep, laat de muis in de inactieve stralingapparaat de equivalente tijd.
OPMERKING: Optimale stralingapparaat instellingen afhangen van het specifieke apparaat. De dosis van 110 cGy / min geleverd vanuit een 137 Cesium bron is de centrale dosering van het stralingapparaat hier gebruikt. De belichtingstijd werd aangepast aan de gewenste totale dosis van 800 cGy bereiken. - Verwijder de muis uit de stralingapparaat en afscherming, en dan terug naar zijn oorspronkelijke, standaard kooi in stap 1.1 genoemd.
- Permanent toezicht op de muis totdat het voldoende bewustzijn heeft herwonnen om borstligging handhaven.
4.-straling veroorzaakte Vermoeidheid Measurement
- Op de dag na voltooiing van drie opeenvolgende dagen van bestraling overdracht van de muizen om hun individuele kooien VWRA in stap 2.1 beschreven.
- VWRA opnemen, zoals beschreven in stap 2.2, maar hier instellen van het opnamekanaalduur tot meer dan 15 dagen. Na afloop van de 15 dagen, handmatig afsluiten VWRA opgenomen via de software-interface.
NB: De gegevens van elk opnameperiode worden automatisch opgeslagen als spreadsheets, waarvan elk de rotatie, afstand en snelheidsmetingen voor alle dieren (kolommen) en op alle tijdstippen (rijen) gedurende de duur van de opname. Na afloop van het experiment, zijn er twee spreadsheets gegenereerd door de opname software: een voor de pre-bestraling VWRA, en één voor de post-bestraling VWRA.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Drie batches muizen werden uitgevoerd door de hierboven beschreven protocol. Er waren in totaal 16 sham en 20 bestraald (2400 cGy, 3 x 800 cGy / dag) muizen. Na drie opeenvolgende dagen van bestraling vertoonden de bestraalde groep aanzienlijk verminderd VWRA vergeleken met placebo (gemengde herhaalde metingen ANOVA: hoofdeffect van bestralingsbehandeling, 1,13 F = 19,233, p <0,001). Het effect was significant voor de eerste zeven dagen na bestraling (eenvoudige hoofdeffect...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Wij hebben een protocol via gerichte perifere bestraling tot een vermindering van VWRA in muizen induceert zonder verstorende morbiditeit en mortaliteit beschreven. Belangrijk is dat een eenvoudige afscherming apparaat kunt bestraling in dit protocol om een gewenste regio consequent richten, het nabootsen van de bestralingen bij patiënten met het bekken kanker ontvangen. In tegenstelling tot bestaande CRF modellen met hersenen of totale lichaamsbestraling 8, 9,
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Dit onderzoek werd gesteund door de Afdeling Intramurale Research, National Institute of Nursing Research, National Institutes of Health.
Dankbetuigingen
De auteurs willen graag Michele Allen van de National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) van de National Institutes of Health (NIH) bedanken voor grootmoedig haar deskundigheid te delen in muizen fenotypering methoden en voor haar voortdurende technische bijstand, alsmede voor Timothy Hunt van NHLBI voor uw hulp bij de ontwikkeling van de afscherming apparaat. Dit onderzoek wordt ondersteund door de afdeling Intramurale Onderzoek van het National Institute of Nursing Research van de NIH, en een deel van de validatie proces wordt ondersteund door een subsidie van de Oncology Nursing Society Foundation.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| C57BL/6 Muizen | Charles River | Stamcode 027 (http://www.criver.com/products-services/basic-research/find-a-model/c57bl-6n-mouse) | |
| Ketamine HCl | Putney | 100 mg/mL stockoplossing | |
| Xylazine HCl | Lloyd Laboratories | 100 mg/mL stockoplossing | |
| Rodent Tattoo System | AIMS | ATS-3 | http://animalid.com/lab-animal-identification-systems/ats-3-general-rodent-tattoo-system |
| Loodschermingsapparaat | (op maat gemaakt) | Een centimeter dikke loodscherming gerangschikt als twee dozen met een centimeter dikke opening ertussen voor gerichte bestraling | |
| Plexiglas beschermingscontainer | (op maat gemaakt) | Plexiglas container gevuld met piepschuim. Piepschuim uitgesneden houdt de loodscherming op zijn plaats. | |
| GammaCell 40 Exactor | Best Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_gamma40.html | |
| RAD Disk Ultra | Best Theratronics | http://www.theratronics.ca/product_rad.html | |
| Muis Single Activity Wheel Kamer | Lafayette Instrument Company | #80820 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=980 |
| Activiteitswielteller voor Computer Monitoring | Lafayette Instrument Company | #86061 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1052 |
| Modulaire Kabel voor Wieltellers | Lafayette Instrument Company | #86051-7 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1046 |
| USB Computer Interface voor Activiteitswieltellers | Lafayette Instrument Company | #86056A | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1047 |
| Activiteitswiel Monitor Software | Lafayette Instrument Company | #86065 | http://www.lafayetteneuroscience.com/product_detail.asp?itemid=1053 |
Referenties
- Minton, O., et al. Cancer-related fatigue and its impact on functioning. Cancer. 119, Suppl 11. 2124-2130 (2013).
- Bower, J. E. Cancer-related fatigue--mechanisms, risk factors, and treatments. Nat Rev Clin Oncol. 11 (10), 597-609 (2014).
- Saligan, L. N., et al. The biology of cancer-related fatigue: a review of the literature. Support Care Cancer. 23 (8), 2461-2478 (2015).
- Norden, D. M., et al. Tumor growth increases neuroinflammation, fatigue and depressive-like behavior prior to alterations in muscle function. Brain Behav Immun. 43, 76-85 (2015).
- Ray, M. A., Trammell, R. A., Verhulst, S., Ran, S., Toth, L. A. Development of a mouse model for assessing fatigue during chemotherapy. Comp Med. 61 (2), 119-130 (2011).
- Zombeck, J. A., Fey, E. G., Lyng, G. D., Sonis, S. T. A clinically translatable mouse model for chemotherapy-related fatigue. Comp Med. 63 (6), 491-497 (2013).
- Renner, M., et al. A murine model of peripheral irradiation-induced fatigue. Behav Brain Res. 307, 218-226 (2016).
- Van der Meeren, A., Lebaron-Jacobs, L. Behavioural consequences of an 8 Gy total body irradiation in mice: Regulation by interleukin-4. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 79 (2), 140-143 (2001).
- York, J. M., et al. The biobehavioral and neuroimmune impact of low-dose ionizing radiation. Brain Behav Immun. 26 (2), 218-227 (2012).
- Meijer, J. H., Robbers, Y. Wheel running in the wild. Proc Biol Sci. 281 (1786), (2014).
- The Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , 8th Edition, National Research Council of the National Academies. (2011).
- Heredia, L., Torrente, M., Domingo, J. L., Colomina, M. T. Individual housing and handling procedures modify anxiety levels of Tg2576 mice assessed in the zero maze test. Physiol Behav. 107 (2), 187-191 (2012).
- Varty, G. B., Paulus, M. P., Braff, D. L., Geyer, M. A. Environmental enrichment and isolation rearing in the rat: effects on locomotor behavior and startle response plasticity. Biol Psychiatry. 47 (10), 864-873 (2000).
- Pham, T. M., Brene, S., Baumans, V. Behavioral assessment of intermittent wheel running and individual housing in mice in the laboratory. J Appl Anim Welf Sci. 8 (3), 157-173 (2005).
- Knab, A. M., et al. Repeatability of exercise behaviors in mice. Physiol Behav. 98 (4), 433-440 (2009).
- Novak, C. M., Burghardt, P. R., Levine, J. A. The use of a running wheel to measure activity in rodents: relationship to energy balance, general activity, and reward. Neurosci Biobehav Rev. 36 (3), 1001-1014 (2012).
- Mineur, Y. S., Belzung, C., Crusio, W. E. Effects of unpredictable chronic mild stress on anxiety and depression-like behavior in mice. Behav Brain Res. 175 (1), 43-50 (2006).
- Perhach, J. L. Jr, Barry, H. 3rd Stress responses of rats to acute body or neck restraint. Physiol Behav. 5 (4), 443-448 (1970).
- Iwakawa, M., et al. Different radiation susceptibility among five strains of mice detected by a skin reaction. J Radiat Res. 44 (1), 7-13 (2003).
- Travis, E. L., Peters, L. J., McNeill, J., Thames, H. D. Jr, Karolis, C. Effect of dose-rate on total body irradiation: lethality and pathologic findings. Radiother Oncol. 4 (4), 341-351 (1985).
- Duran-Struuck, R., Dysko, R. C. Principles of bone marrow transplantation (BMT): providing optimal veterinary and husbandry care to irradiated mice in BMT studies. J Am Assoc Lab Anim Sci. 48 (1), 11-22 (2009).
- Duran-Struuck, R., et al. Differential susceptibility of C57BL/6NCr and B6.Cg-Ptprca mice to commensal bacteria after whole body irradiation in translational bone marrow transplant studies. J Transl Med. 6, 10(2008).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
