Prosty i niedrogi model koła do jazdy do progresywnego treningu oporowego u myszy

Protokół ten pozwala naukowcom trenować oporowo duże kohorty myszy przy znacznie niższych kosztach w porównaniu z modelami wykorzystującymi dostępny na rynku sprzęt do biegania. Główną zaletą tego modelu treningu oporowego jest to, że jest on całkowicie dobrowolny, co zmniejsza stres u zwierząt i zaangażowanie czasowe badacza. Model ten może pomóc w lepszym zrozumieniu mechanizmów komórkowych i molekularnych, które regulują masę mięśniową w odpowiedzi na trening.

Z założenia ten obciążony model do biegania po kołach jest stosunkowo prosty do wykonania. Jednak nadal zaleca się, aby naukowcy przeprowadzili testy pilotażowe w unikalnych warunkach laboratoryjnych w celu oszacowania wydajności biegowej myszy przed eksperymentami. Tę procedurę zademonstruje PJ Koopmans, asystentka naukowa w moim laboratorium.

Aby ustawić urządzenie do jazdy na kole, przyklej pojedynczy jednogramowy magnes czujnikowy do zewnętrznego środkowego obwodu koła bieżnego i używaj tego koła tylko przez pierwszy tydzień aklimatyzacji koła. Jazda z załadowanym kołem wymaga dwóch gramów obciążenia, dlatego przyklej dwa magnesy o wadze jednego grama obok siebie na zewnętrznym obwodzie koła. Do przytrzymania magnesów na miejscu można użyć taśmy, aż klej mocno wyschnie.

W miarę upływu tygodni zastosuj dodatkowe obciążenie w tygodniach 3, 4, 5 i 7, umieszczając kolejny magnes o wadze jednego grama na każdym już obecnym magnesie. Ponieważ magnesy te mocno przylegają do siebie, klej nie będzie wymagany. Konfiguracja do jazdy z wysoko obciążonymi kołami wymaga trzech zestawów kół.

Pierwszy zestaw kół, który jest wymagany w drugim tygodniu, ma pojedynczy magnes o wadze 2,5 grama przyklejony do zewnętrznego obwodu koła. Drugi zestaw kół, który jest wymagany tylko w trzecim tygodniu, ma dwa 2,5-gramowe magnesy przyklejone obok siebie na zewnętrznym obwodzie koła. Trzeci zestaw kół wymagany przez cztery tygodnie i dłużej ma trzy 2,5-gramowe magnesy przyklejone obok siebie na zewnętrznym obwodzie koła.

Zastosuj dodatkowe obciążenie w szóstym i ósmym tygodniu, umieszczając kolejny 2.5-gramowy magnes na jednym z już obecnych magnesów. Upewnij się, że nowa bateria została włożona do komputera rowerowego przed montażem. Następnie zmontuj koła do biegania za pomocą klatki wyposażonej w cyfrowy komputer rowerowy, aby monitorować czas i dystans przebyty podczas ćwiczeń.

Średnia prędkość w kilometrach na godzinę jest uzyskiwana arytmetycznie. Ustaw rozmiar koła podczas początkowego programowania komputera rowerowego i oblicz odległość na obrót, mierząc zewnętrzny obwód koła jezdnego. Aby upewnić się, że wszystkie elementy komputera i czujnika znajdują się w solidnej barierze na zewnątrz klatki, aby zapobiec gryzieniu elementów przez myszy, wykorzystaj pokrywę pustego pudełka na końcówki do pipet z małym prostokątnym wycięciem na magnetyczny czujnik rowerowy i główną część pudełka do przechowywania komputera rowerowego, i drutu.

Wywierć dwa otwory w rogach pokrywy pojemnika na końcówki do pipet, aby zamocować magnetyczny czujnik rowerowy i stojak na koło jezdne na miejscu na zewnątrz klatki, a następnie włóż podstawę koła jezdnego do góry nogami przez szczeliny w pokrywie klatki, ale na twardej powierzchni. Przymocuj podstawę osi i czujnik komputerowy do górnej części klatki za pomocą sprzętu. Upewnij się, że czujnik komputera rowerowego i pokrywa pojemnika na końcówki do pipet znajdują się bezpośrednio nad miejscem, w którym znajduje się magnes czujnika koła, oraz że magnes czujnika i czujnik komputerowy są oddalone od siebie nie więcej niż jeden centymetr, aby umożliwić prawidłowe rejestrowanie ruchu koła.

Przymocuj odpowiednie koło jezdne do podstawy osi przed umieszczeniem pokrywy na klatce, a następnie bezpiecznie umieść pokrywę na klatce. Gdy koło zwisa z pokrywy klatki, zapewnij co najmniej 2.5 centymetra odstępu od podłogi klatki. Następnie umieść minimalną ilość ściółki w klatce, aby upewnić się, że koło obraca się swobodnie, ale nie jest utrudnione przez nagromadzenie ściółki.

Ponieważ myszy są gatunkiem nocnym, większość ich naturalnej aktywności w klatce, w tym bieganie po kołach, będzie wykonywana w ciemnych godzinach cyklu światła. Podczas eksperymentu zapisuj te dane z komputera rowerowego w stałych odstępach czasu, zaplanowanych, aby zapewnić dokładne monitorowanie aktywności. Pojedynczo trzymaj myszy prowadzące siedzący tryb życia przez dziewięć tygodni w klatce zawierającej zablokowane koło do biegania, aby zapobiec bieganiu.

W razie potrzeby zmniejsz obciążenie dla grup biegających z załadowanymi kołami i grup biegowych z wysokimi obciążeniami, aby zapewnić, że myszy będą kontynuować ćwiczenia przez cały protokół dziewięciu razy w tygodniu, zgodnie z harmonogramem ładowania. Podczas badania myszy zostały losowo przydzielone do jednej z trzech grup leczenia, a mianowicie siedzącego trybu życia, biegania na kołach z obciążeniem lub biegania na kołach z dużym obciążeniem, a następnie ukończyły odpowiedni dziewięciotygodniowy protokół. Po tygodniu aklimatyzacji nie było różnic w czasie biegu lub objętości treningu.

Znormalizowana masa mięśnia płaszczkowatego była o 21,4% większa w grupie biegającej z dużą prędkością niż w grupie prowadzącej siedzący tryb życia, pomimo braku różnicy w polu przekroju poprzecznego włókien. Chociaż masa mięśniowa podeszwy i średnia powierzchnia przekroju poprzecznego włókien nie wyparły statystycznie istotnych różnic, wydaje się, że występuje przesunięcie w proporcji włókien o większym polu przekroju poprzecznego w podeszwie podczas biegania na kołach z dużym obciążeniem w porównaniu z siedzącym trybem życia i obciążonym bieganiem po kołach. Nie stwierdzono istotnych różnic w drganiu lub sile szczytowej kompleksu GPS między grupami, mierzonych za pomocą testu funkcji mięśni NC2.

Ważne jest, aby upewnić się, że koło obraca się swobodnie w klatce i aby magnes czujnika koła znajdował się blisko czujnika komputera rowerowego, aby obrót koła był niezakłócony, a komputer rowerowy dokładnie rejestrował dane dotyczące biegu. Po tej procedurze naukowcy mogą przeprowadzić kolejne analizy, takie jak funkcja skurczu lub techniki immunohistochemiczne, aby zbadać różne reakcje fizjologiczne w dalszej części treningu fizycznego.