Name: Metoda treningu siły statycznej dla myszy z cukrzycą typu 2 (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-03-29T12:30:00.000+00:00
Duration: 3 min 17 s
Description: Poznaj metodę treningu siły statycznej dla myszy z cukrzycą typu 2. Protokół obejmuje budowę sprzętu do izometrycznego skurczu mięśni oraz analizę szlaków metabolicznych i genetycznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca została wsparta przez drugą partię specjalnych projektów naukowo-badawczych Narodowej Bazy Badań Klinicznych Tradycyjnej Medycyny Chińskiej (JDZX2015127, opartej na Szpitalu Prowincjonalnym Medycyny Chińskiej w Anhui).

Wszystkie eksperymenty na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Komisję ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt Uniwersytetu Medycyny Chińskiej w Nankinie (numer zezwolenia 202209A033). Wybrano zdrowe samce myszy C57BL/6J w stopniu SPF, w wieku 8 tygodni i o masie ciała 20 ± 4 g. Myszy przebywały w 12-godzinnym cyklu światła/ciemności w temperaturze 20-22 °C, przy utrzymywaniu wilgotności względnej na poziomie 45%-50%. Zwierzęta miały swobodny dostęp do pożywienia i wody.
1. Utworzenie modelu mysiego T2DM
<ol>
	<li>Przez pierwszy tydzień karmić myszy standardową dietą, aby umożliwić im adaptację do nowego środowiska w ośrodku utrzymania zwierząt. Po tygodniu wprowadzić dietę wysokotłuszczową (skład diety: 20,0% smalcu, 10,0% sacharozy, 2,5% cholesterolu, 1,0% cholanu, 66,5% standardowej diety) na okres 4 tygodni.</li>
	<li>Z 1Proszę podać tekst źródłowy do przetłumaczenia. piąty dzieńth przez tydzień, wykonuj myszom codzienne zastrzyki doszpikowe z roztworem streptozotocyny w dawce 35 mg/kg przez 3 kolejne dni. Przygotuj 1 ml roztworu streptozotocyny, rozpuszczając 10 mg proszku streptozotocyny w 0,1 M/L buforze cytrynianu sodu. 
	UWAGA: Wtrysk należy przeprowadzić w ciągu 30 min od przygotowania roztworu, a sam roztwór należy chronić przed światłem podczas użytkowania.</li>
	<li>Przeprowadź losowe pomiary glikemii w 5. i 7. dniu po podaniu pierwszej dawki roztworu streptozotocyny. Zwierzęta, u których dwa losowe pomiary poziomu cukru we krwi przekroczyły 16,7 mM/L, uznaje się za udane modele T2DM.</li>
	<li>Interwencję treningową należy rozpocząć w 8. dniu po pierwszym wstrzyknięciu roztworu streptozotocyny.</li>
</ol>
2. Grupowanie i traktowanie myszy
<ol>
	<li>Podziel myszy z T2DM na grupę modelową, grupę treningową oraz grupę metforminową, stosując metodę tabeli liczb losowych, tak aby w każdej grupie znalazło się 6 myszy.</li>
	<li>W grupie modelowej nie przeprowadza się żadnej interwencji.</li>
	<li>Rozetrzyj tabletki z metforminą na proszek i rozpuść w czystej wodzie. Podawaj metforminę grupie metforminowej drogą gavage w dawce 200 mg/kg, raz dziennie, przez 3 tygodnie.</li>
	<li>W grupie treningowej wprowadź 30 min statycznego treningu siłowego, raz dziennie, 5 dni w tygodniu, przez 3 tygodnie. Treningi odbywają się od poniedziałku do piątku w godzinach popołudniowych.</li>
	<li>Losowo przypisz 6 myszy bez T2DM do grupy kontrolnej. Myszy te nie podlegają modelowaniu ani interwencji.</li>
</ol>
3. Wykonanie urządzenia do statycznego treningu siłowego
<ol>
	<li>Przygotować przezroczystą płytkę akrylową o grubości 5 mm i wymiarach 20 cm x 20 cm. Należy użyć przezroczystej płytki, aby móc obserwować trening myszy.</li>
	<li>Przygotować drewniane patyczki o średnicy 3 mm oraz rolkę taśmy o szerokości 1 cm. Za pomocą nożyka do papieru odciąć dwa patyczki o długości 4 cm i cztery patyczki o długości 1 cm.</li>
	<li>Za pomocą taśmy przymocować dwa patyczki o długości 1 cm do końców patyczka o długości 4 cm (Rycina 1A). Krótkie patyczki powinny być przymocowane po tej samej stronie co długi patyczek.</li>
	<li>Położyć przezroczystą płytkę na płaskiej powierzchni i przymocować do niej dwa zestawy krótkich patyczków (1 cm) za pomocą pistoletu z klejem na gorąco. Należy upewnić się, że drewniane patyczki o długości 4 cm nie stykają się z płytką. Należy pozostawić 2 cm odstępu między długim patyczkiem a płytką, aby unieruchomić myszy (Rycina 1B). Dwa długie patyczki powinny być ustawione równolegle w odległości 6 cm od siebie (Rycina 1C).</li>
</ol>
<img alt="Eksperyment z równowagą statyczną; rozkład sił na drewnianej belce; trójczęściowy schemat z wariantami." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65556/65556fig01.jpg" data-altupdatedat="1788840098000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Montaż i mocowanie patyczków do przezroczystej płyty. (A) Przymocowanie taśmą patyczka o długości 1 cm do obu końców patyczka o długości 4 cm. (B) Użycie kleju na gorąco do połączenia patyczka o długości 1 cm z przezroczystą płytą, przy zachowaniu przerwy o długości 2 cm. (C) Dwa patyczki o długości 4 cm rozmieszczone w odstępie 6 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65556/65556fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.</a>
4. Statyczny trening siłowy u myszy
<ol>
	<li>Odetnij dwa kawałki wełnianej włóczki o długości 15 cm. Używając węzła ślizgowego, przywiąż kawałek włóczki do każdej z górnych kostek myszy (Rysunek 2A). 
	UWAGA: Lina elastyczna nie pozwala na stabilizację postawy myszy, a sznur konopny może przetrzeć kostki myszy, dlatego zastosowano nieelastyczną, ale miękką włóczkę wełnianą.</li>
	<li>Połóż płytę poziomo na stole z patykami skierowanymi do góry. Ostrożnie dociśnij mysz między dwa długie patyki, ustawiając jej głowę i ogon tak, aby znajdowały się w przerwach pod patykami.</li>
	<li>Przeciągnij włóczkę przez otwór na końcu ogona. Następnie wyreguluj włóczkę tak, aby kostki myszy ściśle przylegały do krawędzi patyka.</li>
	<li>Zabeziecz wełnianą włóczkę taśmą (Rysunek 2B). Końcówka włóczki musi zostać unieruchomiona, w przeciwnym razie mysz może wspiąć się po poluzowanej wełnie. Mocno naciągnij wełnę, w przeciwnym razie mysz z łatwością się wyrwie.</li>
	<li>Odwróć przezroczystą płytę. Ustaw dwa pudełka o tej samej wysokości (15-20 cm) po obu stronach przezroczystej płyty. Umieść płytę poziomo na określonej wysokości. Pudełka powinny znajdować się po obu stronach – przy głowie i ogonie myszy. Jeśli wysokość będzie zbyt duża, eksperymentator nie będzie mógł łatwo operować urządzeniem; jeśli będzie zbyt mała, mysz może dotknąć blatu stołu.</li>
	<li>Po odwróceniu płyty mysz wisi do góry nogami. Z powodu odruchu prostowania myszy kurczą brzuch i wyciągają przednie kończyny, aby chwycić tylne kończyny lub patyki. Na tym etapie umieść 20 cm patyk przed myszą i ostrożnie poprowadź go tak, aby mysz chwyciła go przednimi kończynami. Powtarzaj ten proces, aż mysz nabierze wprawy w chwytaniu ruchomego patyka.</li>
	<li>Za pomocą patyka przesuń przednią kończynę myszy w stronę innego, 4 cm patyka znajdującego się na przezroczystej płycie. Stale koryguj kąt nachylenia patyka, aby umożliwić myszom aktywne chwytanie stacjonarnego 4 cm patyka na płycie (Rysunek 2C).</li>
	<li>Powtarzaj poprzedni krok za każdym razem, gdy mysz puści przednią łapę, aż mysz zostanie wyczerpana. Po 30 minutach większość szczurów nie była w stanie unieść górnej części ciała i chwycić patyka przednimi kończynami. 
	UWAGA: Przed rozpoczęciem interwencji konieczny jest tygodniowy trening habituacji myszy. Początkowy czas treningu wynosi 10 minut dziennie, a następnie powinien być zwiększany o 5 minut każdego dnia, aż do osiągnięcia całkowitego czasu 30 minut na dobę.</li>
	<li>Po 30 minutach treningu natychmiast uwolnij mysz i rozwiąż wełnę, aby zapobiec zaczerwienieniu i obrzękowi stóp spowodowanemu długotrwałym wiązaniem.
	<ol>
		<li>Jeśli po treningu na kostkach myszy pojawią się zmiany skórne, należy przerwać trening i zapewnić profesjonalną opiekę weterynaryjną aż do pełnego wyleczenia kostki.</li>
		<li>Niektóre myszy mogą sporadycznie zdołać uwolnić się poprzez intensywne szamotanie się podczas treningu. Myszy szamoczą się, gdy ich tylne nogi nie są stabilnie zamocowane. Aby uniknąć obrażeń podczas takich prób, obserwuj myszy przez cały czas trwania treningu. W przypadku stwierdzenia, że kończyny tylne nie są mocno unieruchomione lub myszy zaczynają się szamotać, poluzuj mysz i zamocuj ją ponownie. 
		UWAGA: Wcześniejsze eksperymenty wykazały, że wieszanie myszy do góry nogami przez 30 min dziennie, 5 dni w tygodniu, nie powoduje przetarcia kostek, pod warunkiem ich terminowego uwalniania10. Myszy mogą nauczyć się i przyzwyczaić do treningu w ciągu 1-3 sesji.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Test siły kończyn myszy, zestaw do wspinania, procedura eksperymentalna, analiza funkcji mięśni." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65556/65556fig02.jpg" data-altupdatedat="1788840098000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2Metoda utrwalania u myszy. (A) Zwiąż górną część kostki za pomocą węzła ślizgowego. (BKoniec sznura przekłada się przez szczelinę i mocno naciąga, a następnie mocuje taśmą.C) Statyczny trening siłowy u myszy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65556/65556fig02large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>

Exploring T2DM Exercise Interventions: A Static Training Device for Mice

<ol><li>Zheng, Y., Ley, S. H., Hu, F. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+aetiology+and+epidemiology+of+type+2+diabetes+mellitus+and+its+complications%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Endocrino%22%5BJournal%5D)">Global aetiology and epidemiology of type 2 diabetes mellitus and its complications.</a> Nat Rev Endocrino. 14 (2), 88-98 (2018).</li>
<li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+fitness+qigong+and+tai+chi+on+middle-aged+and+elderly+patients+with+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22Public+Lib+Sci%22%5BJournal%5D)">Effects of fitness qigong and tai chi on middle-aged and elderly patients with type 2 diabetes mellitus.</a> Public Lib Sci. 15 (12), e0243989(2020).</li>
<li>Qin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+tai+chi+on+quality+of+life%2C+body+mass+index%2C+and+waist-hip+ratio+in+patients+with+type+2+diabetes+mellitus%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Endocrino%22%5BJournal%5D)">Effect of tai chi on quality of life, body mass index, and waist-hip ratio in patients with type 2 diabetes mellitus: A systematic review and meta-analysis.</a> Front Endocrino. 11, 543627(2020).</li>
<li>Yang, H., Wu, X., Wang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+conventional+medical+treatment+plus+Qigong+exercise+on+type+2+diabetes+mellitus+in+Chinese+patients%3A+A+Meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Trad+Chinese+Med%22%5BJournal%5D)">Effect of conventional medical treatment plus Qigong exercise on type 2 diabetes mellitus in Chinese patients: A Meta-analysis.</a> J Trad Chinese Med. 38 (2), 167-174 (2018).</li>
<li>Yu, X., Chau, J. P. C., Huo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effectiveness+of+traditional+Chinese+medicine-based+lifestyle+interventions+on+biomedical%2C+psychosocial%2C+and+behavioral+outcomes+in+individuals+with+type+2+diabetes%3A+A+systematic+review+with+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Nurs+Stud%22%5BJournal%5D)">The effectiveness of traditional Chinese medicine-based lifestyle interventions on biomedical, psychosocial, and behavioral outcomes in individuals with type 2 diabetes: A systematic review with meta-analysis.</a> Int J Nurs Stud. 80, 165-180 (2018).</li>
<li>Ağgön, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+dynamic+and+static+strength+training+on+hormonal+activity+in+elite+boxers%5BTitle%5D)+AND+%22Baltic+J+Health+Phys+Activity%22%5BJournal%5D)">Effect of dynamic and static strength training on hormonal activity in elite boxers.</a> Baltic J Health Phys Activity. 12 (3), 1-10 (2020).</li>
<li>Merico, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+combined+endurance+and+resistance+training+in+Amyotrophic+Lateral+Sclerosis%3A+A+pilot%2C+randomized%2C+controlled+study%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Translat+Myo%22%5BJournal%5D)">Effects of combined endurance and resistance training in Amyotrophic Lateral Sclerosis: A pilot, randomized, controlled study.</a> Eur J Translat Myo. 28 (1), 7278(2018).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eight+weeks+of+high-intensity+interval+static+strength+training+improves+skeletal+muscle+atrophy+and+motor+function+in+aged+rats+via+the+PGC-1%CE%B1%2FFNDC5%2FUCP1+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Interven+Aging%22%5BJournal%5D)">Eight weeks of high-intensity interval static strength training improves skeletal muscle atrophy and motor function in aged rats via the PGC-1α/FNDC5/UCP1 pathway.</a> Clin Interven Aging. 16, 811-821 (2021).</li>
<li>Jun, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+model+for+static+massage+training%5BTitle%5D)+AND+%22Massage+Guid%22%5BJournal%5D)">Animal model for static massage training.</a> Massage Guid. (02), 5-6 (2000).</li>
<li>Wei, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanism+by+which+static+exercise+improves+insulin+resistance+in+skeletal+muscle+of+type+2+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+J+Tiss+Eng+Res%22%5BJournal%5D)">Mechanism by which static exercise improves insulin resistance in skeletal muscle of type 2 diabetes.</a> Chinese J Tiss Eng Res. 28 (08), 1271-1276 (2024).</li>
<li>Zhenrui, L., Fang, L., Wu, W., Huang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+static+training+on+upper+limb+motor+ability+in+aged+rats+was+studied+based+on+PGC-1%CE%B1+signal+pathway+RNA+interference%5BTitle%5D)+AND+%22Lishizhen+Medicine+and+Materia+Medica+Research%22%5BJournal%5D)">The effect of static training on upper limb motor ability in aged rats was studied based on PGC-1α signal pathway RNA interference.</a> Lishizhen Medicine and Materia Medica Research. 30 (01), 247-249 (2019).</li>
<li>Lee, S. H., Park, S. Y., Choi, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insulin+resistance%3A+From+mechanisms+to+therapeutic+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Diab+Metab+J%22%5BJournal%5D)">Insulin resistance: From mechanisms to therapeutic strategies.</a> Diab Metab J. 46 (1), 15-37 (2022).</li>
<li>Campos, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+preserves+physical+fitness+during+aging+through+AMPK+and+mitochondrial+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Exercise preserves physical fitness during aging through AMPK and mitochondrial dynamics.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 120 (2), e2204750120(2023).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają nic do ujawnienia.

Statyczny trening siłowy może zmniejszyć akumulację tłuszczu, wspomóc utratę wagi i zwiększyć metabolizm8. Ponadto zwiększa ekspresję PGC-1α i biogenezę mitochondriów w komórkach mięśni szkieletowych, co prowadzi do poprawy metabolizmu glukozy u myszy z cukrzycą typu 2, a w konsekwencji do obniżenia poziomu glukozy we krwi11. Aby potwierdzić wpływ i mechanizm treningu statycznego na cukrzycę typu 2, należy opracować odpowiednie urządzenia do przeprowadzania treningu statycznego na zwierzętach doświadczalnych.
Protokół ten wprowadza urządzenie do statycznego treningu u myszy. Wymagany sprzęt, taki jak płyty akrylowe, patyczki, przędza wełniana i pistolety do klejenia na gorąco, jest łatwo dostępny, a metoda produkcji jest prosta i łatwa. Może to skutecznie obniżyć koszt eksperymentu oraz zwiększyć jego wykonalność i powtarzalność. Utrzymanie stałej pozycji myszy podczas treningu może być wyzwaniem podczas projektowania statycznego urządzenia treningowego. W tym protokole stopy myszy można przymocować do przedniej części małego patyczka, napinając miękką wełnę. Odruch prostowania powoduje, że mysz wygina górną część ciała do góry, umożliwiając jej w ten sposób uchwycenie drążka z przodu przednimi łapami. Drążek jest krótki, co ogranicza zakres ruchu dla łap przednich. Po dwóch lub trzech sesjach treningu adaptacyjnego myszy były w stanie utrzymać stabilną postawę. Ze względu na ograniczoną wytrzymałość przednich łap myszy często tracą przyczepność do poprzeczki. Konieczne jest, aby eksperymentatorzy monitorowali myszy przez cały czas, aby pomóc im w chwytaniu poprzeczki przednimi kończynami i zapobieganiu przypadkowym obrażeniom myszy. Dzięki treningowi myszy mogą utrzymać stałą pozycję przez 1-2 minuty na raz, powtarzaną kilka razy, przez około 30 minut po wyczerpaniu. Po wyczerpaniu myszy nie kręciły już brzuchami ani nie podnosiły przednich nóg. Kiedy mysz była prowadzona przez kij, aby chwycić ją przednimi łapami, mysz mogła chwycić, ale jej górna część ciała nie była w stanie obrócić się do góry. Rozwiąż węzeł tak szybko, jak to możliwe po uśpieniu myszy, które mogą skutecznie uniknąć obrzęku kostki i zużycia.
Wstępne eksperymenty wskazują, że po okresie treningu statycznego poziom glukozy we krwi myszy z cukrzycą typu 2 znacznie się obniżył w porównaniu z grupą kontrolną myszy modelowych. Mięśnie szkieletowe są kluczowym składnikiem obwodowego metabolizmu glukozy i są niezbędne do utrzymania homeostazy glukozy we krwi12. Analizy mikroskopii elektronowej wykazały, że w komórkach mięśnia brzuchatego łydki myszy z T2DM wystąpiła poważna degeneracja, podczas gdy stwierdzono, że trening statyczny łagodzi degenerację tkanki mięśniowej. Wyniki te sugerują, że trening statyczny może być zaangażowany w regulację funkcji mięśni szkieletowych. Badania wykazały, że na utrzymanie funkcji mięśni szkieletowych znaczący wpływ ma dynamika mitochondriów13. Zaobserwowaliśmy wyraźne zmniejszenie liczby mitochondriów i brak aktywności mitochondrialnej w komórkach mięśniowych brzuchatego łydki w grupie myszy T2DM w porównaniu z dzikimi myszami i myszami ćwiczącymi statycznie. Odkrycia te sugerują, że trening statyczny może promować funkcję mięśni szkieletowych poprzez poprawę funkcji mitochondriów w komórkach mięśni szkieletowych. Na podstawie powyższych wyników eksperymentalnych można stwierdzić, że trening statyczny może znacznie poprawić metabolizm glukozy i insuliny we krwi u myszy z cukrzycą typu 2. Mechanizm interwencji może być związany z regulacją funkcji mitochondriów mięśni szkieletowych poprzez trening statyczny.
Ten protokół ma pewne ograniczenia. Początkowo istniały trudności w indywidualnym wiązaniu tylnych kończyn myszy przez jedną osobę, ponieważ wymagało to od jednej osoby chwytania tylnych nóg, podczas gdy inna wykonywała wiązanie. Po kilku poprawkach i zwiększeniu umiejętności ze strony eksperymentatora, myszy stały się bardziej przyjazne. Pozwalało to na niezależne wiązanie tylnych nóg. Dodatkowo miękka wełna może zmniejszyć siniaki na kostkach myszy.
Podsumowując, protokół ten zapewnia prostą metodę tworzenia statycznego sprzętu treningowego dla myszy. Podobnie, prosty statyczny sprzęt treningowy dla szczurów można wykonać, zwiększając rozmiar desek i patyków. Urządzenie może utrzymać izometryczny skurcz mięśni kończyn myszy, aby zweryfikować interwencyjny wpływ tradycyjnych chińskich ćwiczeń na cukrzycę typu 2 i zapewnić nową perspektywę klinicznego leczenia cukrzycy typu 2.

Cukrzyca typu 2 (T2DM) jest przewlekłą chorobą charakteryzującą się insulinoopornością i dysfunkcją komórek β, która stanowi poważne zagrożenie dla globalnego zdrowia1. Ćwiczenia są kluczową interwencją w leczeniu cukrzycy typu 2. Liczne badania wykazały, że tradycyjne chińskie metody ćwiczeń, takie jak Tai Chi i Ba Duan Jin, znacznie poprawiają poziom glukozy we krwi i jakość życia osób z T2DM2,3,4,5. Aby wykonać te ruchy, trener musi przez pewien czas utrzymywać stabilną pozycję ciała i stawów. Pozycja statyczna jest utrzymywana przez wykonywanie statycznych skurczów mięśni, które są powszechnie określane jako siła statyczna6.
Jednak mechanizm interwencji treningu siły statycznej w T2DM nie został wyjaśniony. Aby odpowiedzieć na to pytanie, niezbędne są eksperymenty na zwierzętach. Podczas ćwiczeń izometrycznych mięśnie są aktywowane, utrzymują stałą długość i bezpiecznie osiągają maksymalne napięcie7. W doświadczeniach z treningiem siły statycznej badane zwierzę jest zobowiązane do wykonywania izometrycznych skurczów mięśni i utrzymywania tego stanu skurczu mięśni. Jak wdrożyć statyczny trening siły na myszach, szczurach i innych zwierzętach laboratoryjnych, stało się dużym problemem w badaniach. Po pierwsze, zwierzęta mają trudności z wykonywaniem poleceń i napinaniem mięśni zgodnie z wymaganiami. Po drugie, zwierzęciu trudno jest utrzymać stabilną pozycję pod oporem, a cel izometrycznego skurczu mięśni nie może zostać osiągnięty. Pozwalając zwierzętom trenować zgodnie z wymaganiami, ważne jest, aby rozwiązać problemy związane z dobrostanem zwierząt, takie jak łagodzenie stresu i niepokoju, minimalizowanie bólu i poprawa ogólnych warunków. Protokół ten odnosi się do statycznego modelu treningowego dla szczurów8,9, a tutaj wprowadzamy proste urządzenie do statycznego szkolenia myszy. Kiedy tylne nogi myszy są podnoszone, ich mięśnie brzucha kurczą się z powodu odruchu prostowania, przednie łapy chwytają poprzeczkę z przodu, a następnie przednie i tylne kończyny kurczą się wbrew grawitacji. Myszy nie mogą się poruszać po uchwyceniu krótkiego pręta, co powoduje, że ich mięśnie są w stanie skurczu izometrycznego.

<table><tbody><tr><td>Tablice akrylowe</td><td></td><td></td><td>Przezroczyste tablice akrylowe o grubości 5mm. Rozmiar powinien być większy niż 20 cm i razy; Pudełka 20 cm</td></tr><tr><td></td><td>Dwa pudełka o tej samej wysokości (15 ~ 20 cm)</td> ZESTAW ELISA H203-1-2 Instytut Bioinżynierii Nanjing Jiancheng Pistolet do klejenia na gorąco Unikaj dotykania głowicy pistoletu, aby spowodować oparzenia Noże Brak specjalnych wymagań Tabletki metforminy 1396309 nożyczki Sigma <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Brak specjalnych wymagań</td></tr><tr><td>Kije</td><td></td><td></td><td>Kilka drewnianych patyczków o średnicy 3 mm</td></tr><tr><td>Streptozotocyna</td><td></td> Taśma <td>Sigma</td><td>S0130</td></tr><tr><td>Brak</td><td></td><td></td><td>specjalnych wymagań</td></tr><tr><td>Transmisyjny mikroskop elektronowy (TEM)</td><td></td><td>HT7700</td><td>HITACHI&nbsp;</td></tr></tbody></table>

metoda treningu siły statycznej dla myszy z cukrzycą typu 2

Static Strength Training Method for Type 2 Diabetic Mice

Leczenie cukrzycy typu 2 (T2DM) jest główną przeszkodą w poprawie zdrowia pacjenta. Ćwiczenia fizyczne są jedną z głównych interwencji w cukrzycy typu 2. Statyczny trening siłowy jest jedną z kluczowych form tradycyjnych sportów w Chinach. Badania pokazują, że statyczny trening siłowy jest skuteczną metodą kliniczną interwencji w cukrzycy typu 2, ale nie ma eksperymentalnego urządzenia odpowiedniego do treningu statycznego u myszy. Jedną z trudności w przejściu od badań klinicznych do podstawowych jest zaprojektowanie odpowiednich urządzeń eksperymentalnych. W celu dalszego zbadania mechanizmu statycznej interwencji treningowej w cukrzycy typu 2, w artykule przedstawiono prostą metodę tworzenia statycznego urządzenia treningowego dla myszy. To urządzenie ma zalety prostej obsługi, taniego materiału i wysokiej wykonalności. Wcześniejsze badania przeprowadzone zgodnie z tym protokołem wykazały, że trening statyczny może skutecznie obniżyć poziom glukozy we krwi i poprawić funkcję mitochondriów komórek mięśni szkieletowych u myszy z cukrzycą typu 2. Celem wprowadzenia tego urządzenia jest promowanie badań nad mechanizmem tradycyjnego wysiłku fizycznego w interwencji cukrzycy typu 2 oraz stworzenie podstaw dla ilościowej interwencji ćwiczeń.

Zgodnie z powyższym protokołem kończyny tylne myszy są unieruchomione, a kończyny przednie autonomicznie chwytają przednią poprzeczkę. Wąski zakres ruchu utrzymuje mysz w stosunkowo stałej pozycji. Skurcz mięśni myszy można potwierdzić, dotykając mięśni brzucha i nóg. Jest to zgodne z wymogiem stanu izometrycznego skurczu mięśni podczas statycznego treningu siłowego. Trenowanie myszy zgodnie z protokołem, wraz ze zwiększaniem czasu treningu, pomoże zwierzętom przystosować się do ćwiczeń, zmniejszając jednocześnie ich tendencję do walki. Dzięki temu można uniknąć prób ucieczki.
Wpływ na poziom glukozy we krwi i poziom insuliny u myszy z T2DM 
Łącznie 24 myszy C57BL/6J podzielono losowo na grupę kontrolną (n=6) i grupę modelową T2DM (n=18). Myszy z T2DM podzielono następnie losowo na grupę modelową, grupę treningową oraz grupę z metforminą. Grupa kontrolna nie była poddawana modelowaniu ani interwencji, a myszy w grupie modelowej nie otrzymywały żadnej interwencji. Myszy w grupie treningowej poddawano 30-minutowemu statycznemu treningowi siłowemu raz dziennie, 5 dni w tygodniu przez 3 tygodnie. Myszy w grupie z metforminą otrzymywały metforminę w dawce 200 mg/kg raz dziennie przez 3 tygodnie. Wyniki pomiaru glukozy we krwi na czczo (FBG) po 3 tygodniach interwencji przedstawiono na Rysunku 3A. Jak wynika z rysunku, poziomy FBG u myszy z modelu T2DM były znacznie wyższe niż u myszy z grupy kontrolnej. Myszy poddane treningowi statycznemu wykazały znacznie niższe poziomy FBG w porównaniu z grupą modelową, co sugeruje, że trening statyczny jest skuteczny w obniżaniu FBG u myszy z T2DM. Poziomy insuliny w surowicy na czczo (FINS) w grupie modelowej były znacznie niższe niż w grupie kontrolnej, co pokazano na Rysunku 3B. W grupach treningowej i z metforminą poziomy FINS wzrosły w porównaniu z grupą modelową. Na Rysunku 3C widać, że myszy w grupie modelowej miały znacznie wyższy wskaźnik insulinooporności (HOMA-IR) niż myszy w grupie kontrolnej, natomiast HOMA-IR w grupach treningu statycznego i z metforminą był znacznie niższy niż w grupie modelowej, co dowodzi ich skuteczności w łagodzeniu stanu insulinooporności u myszy z T2DM. Wyniki te pokazują, że strategia statycznego treningu siłowego zastosowana w tym programie wykazuje podobne działanie do metforminy w regulacji poziomu glukozy we krwi u myszy z T2DM.
<img alt="Porównanie glukozy na czczo, insuliny i HOMA-IR; wykresy słupkowe; grupy kontrolna, modelowa, treningowa i metforminowa." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65556/65556fig03.jpg" data-altupdatedat="1788840098000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Poziomy cukru we krwi i insuliny. (A) Porównanie poziomów glukozy w krwi na czczo u myszy z T2DM po 3 tygodniach interwencji. * p &lt;0.05 vs. grupa kontrolna, # p &lt;0.05 vs. grupa modelowa. (B) Porównanie poziomów insuliny w surowicy na czczo u myszy z T2DM po 3 tygodniach interwencji. * p &lt;0.05 vs. grupa kontrolna, # p &lt;0.05 vs. grupa modelowa. (C) Porównanie wskaźnika insulinooporności u myszy z T2DM po 3 tygodniach interwencji. * p &lt;0.05 vs. grupa kontrolna, # p &lt;0.05 vs. grupa modelowa. Do analizy statystycznej zastosowano jednoczynnikową analizę wariancji (ANOVA). Dane ilościowe przedstawiono jako średnia ± SEM (n=6). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65556/65556fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Wpływ na mięśnie szkieletowe u myszy z T2DM 
Mięsień brzuchaty łydki myszy zbadano za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. W porównaniu z myszami kontrolnymi, miocyty mięśni szkieletowych myszy z T2DM były zdegenerowane, struktura miofibryli była luźna, a układ sarkomerów nieregularny (Rysunek 4A, B). Po treningu statycznym opisanym w protokole, na Rysunku 4C widoczna jest zwarta struktura włókien miogennych w strukturze mięśnia oraz symetryczny układ lokalnych segmentów mięśniowych. Sugeruje to, że statyczny trening siłowy może regulować morfologię mięśni szkieletowych u myszy z T2DM. Z kolei w mięśniu brzuchatym łydki myszy kontrolnych mitochondria były rozmieszczone lokalnie, z nienaruszonymi błonami, a niektóre z nich były lokalnie podzielone lub zlane (oznaczone czerwonymi strzałkami). Podobnie w mięśniach szkieletowych myszy po statycznym treningu siłowym liczba mitochondriów jest prawidłowa; niektóre z nich są wyraźnie zlane lub podzielone (czerwona strzałka). W przeciwieństwie do tego, w modelu T2DM u myszy liczba mitochondriów jest mniejsza, a ich aktywność niska. (Patrz Rysunek 4) Sugeruje to, że statyczny trening siłowy może wpływać na funkcję i aktywność mitochondriów w komórkach mięśni szkieletowych.
<img alt="Analiza ultrastruktury, obrazy z mikroskopii elektronowej A-C, pokazujące zmienność włókien mięśniowych, widoki powiększone." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65556/65556fig04.jpg" data-altupdatedat="1788840098000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Wpływ treningu statycznego na mięśnie szkieletowe myszy z T2DM. (A) grupa kontrolna; (B) grupa modelowa T2DM; (C) grupa treningu statycznego. M oznacza mitochondria. Białe paski skali reprezentują 50µm, a czerwone paski skali reprezentują 10µm. Dolny obraz jest częściowym powiększeniem górnego obrazu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65556/65556fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>

Ten protokół zapewnia prostą metodę tworzenia statycznego sprzętu treningowego dla myszy. Urządzenie utrzymuje izometryczny skurcz mięśni kończyn myszy, aby zweryfikować interwencyjny wpływ tradycyjnych ćwiczeń na cukrzycę typu 2 (T2DM) i zapewnia nową terapię ruchową w klinicznym leczeniu cukrzycy typu 2.

Metoda treningu siły statycznej dla myszy z cukrzycą typu 2

The treatment of type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a major difficulty in improving patient health. Exercise is one of the main interventions for T2DM. ...

Terapia ruchowa jest uznawana za ważny środek leczenia cukrzycy na całym świecie. W poprzednich badaniach klinicznych potwierdziliśmy, że tradycyjne chińskie ćwiczenia mogą skutecznie łagodzić objawy cukrzycy typu drugiego u pacjentów. Dlatego zaprojektowaliśmy to badanie, aby spróbować dowiedzieć się, jak działają tradycyjne ćwiczenia.Aby zbadać wpływ ćwiczeń na cukrzycę i uzyskać więcej informacji, w naszych badaniach używamy technik takich jak mieszanka metaboliczna i mieszanka transkrypcyjna. Mechanizmy molekularne wpływające na cukrzycę typu drugiego są bardzo złożone, obejmują kilka szlaków genetycznych, metabolicznych i zapalnych. Wyzwaniem jest jednak zidentyfikowanie i wybranie określonej ścieżki leczenia choroby w najlepszy możliwy sposób bez wywoływania skutków ubocznych.Na początek umieść na płaskiej powierzchni przezroczystą tablicę akrylową o grubości pięciu milimetrów o wymiarach 20 na 20 centymetrów. Za pomocą zwiniętej taśmy przymocuj jednocentymetrowy kij do każdego końca czterocentymetrowego drewnianego patyczka. Za pomocą pistoletu do klejenia na gorąco przymocuj dwa zestawy połączonych patyczków do przezroczystej płyty, ustawiając je równolegle w odległości sześciu centymetrów.Aby przygotować mysz do treningu, zawiąż i wsuń węzeł na kawałek wełnianej przędzy o długości 15 centymetrów na każdej z górnych kostek. Połóż planszę poziomo na stole patykami do góry i delikatnie wciśnij mysz między dwa długie drążki, wyrównując jej głowę i ogon z przerwami pod spodem. Przełóż przędzę przez szczelinę na końcu ogona i dopasuj ją tak, aby ściśle przylegała do kostek myszy przylegających do krawędzi kija.Następnie za pomocą taśmy dokładnie zabezpiecz wełnę i przędzę. Umieść dwa pudełka o równej wysokości i odwróć przezroczystą planszę między nimi, aby zawiesić mysz nad ziemią. Umieść 20-centymetrowy patyk przed myszą i pozwól myszy chwycić go przednimi kończynami poprzez odruch pisania.Po tym, jak mysz chwyci 20-centymetrowy drążek, wyreguluj kąt drążka, aby umożliwić przeniesienie przedniej kończyny myszy z 20-centymetrowego drążka na kolejny czterocentymetrowy drążek. Po 30 minutach treningu natychmiast zwolnij mysz i rozplątaj wełnę, aby zapobiec zaczerwienieniu i obrzękowi stóp. Transmisyjna mikroskopia elektronowa mięśni szkieletowych cukrzycy typu drugiego lub myszy modelowych T2DM wykazała zwyrodnienie miocytów, luźne miofibryle i nieregularne ułożenie sarkomerów, podczas gdy myszy wytrenowane w ćwiczeniach statycznych T2DM wykazywały napięte włókna miogenne i symetryczne ułożenie lokalnych segmentów mięśni.

static-strength-training-method-for-type-2-diabetic-mice

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Deficyty siły mięśniowej występują w wielu stanach klinicznych, takich jak choroba neuronu ruchowego. Opisane tutaj testy odwróconego sita oraz podnoszenia ciężarów mierzą siłę u myszy niemal wyłącznie, przy minimalnym wpływie czynników takich jak koordynacja.

Pomiar siły myszy

Opisano mysi model przezskórnej elektrycznej stymulacji nerwowo-mięśniowej (NMES), bezpiecznej i niedrogiej metody klinicznej, zastosowany do mięśni przedziału przedniego. Model ten ma tę zaletę, że wykorzystuje zmodyfikowane, powszechnie dostępne urządzenie kliniczne w celu wywołania ukierunkowanych i specyficznych skurczów mięśni u myszy.

Mysi model treningu mięśniowego za pomocą neuromuskularnej stymulacji elektrycznej

Pokazano metodę oceny wytrzymałości wysiłkowej u myszy laboratoryjnych bez użycia siatki uderzeniowej. Metoda ta jest humanitarnym udoskonaleniem, które może zmniejszyć zakłócający wpływ stresu na parametry eksperymentalne.

Ocena wytrzymałości wysiłkowej myszy bez użycia siatki uderzeniowej: alternatywa dla ćwiczeń wymuszonych

Wpływ krótkotrwałego treningu oporowego na osoby starsze został zbadany poprzez jednoczesne użycie kilku metod. W porównaniu z grupą kontrolną zaobserwowano wiele ulepszeń, w tym w zakresie wydolności tlenowej mięśni, tolerancji glukozy, siły, mocy i jakości mięśni (tj. białka zaangażowanego w sygnalizację komórkową i skład włókien mięśniowych).

Poprawa siły, mocy, wydolności tlenowej mięśni i tolerancji glukozy poprzez krótkoterminowy progresywny trening siłowy wśród osób starszych

Obecny protokół opisuje trening i testowanie oporu za pomocą statycznych i dynamicznych drabin w modelach zwierzęcych.

Wszechstronność protokołów treningu oporowego i oceny z wykorzystaniem drabin statycznych i dynamicznych w modelach zwierzęcych

Ta procedura opisuje tłumaczalny model treningu oporu z progresywnym kołem do biegania u myszy. Podstawową zaletą tego modelu treningu oporowego jest to, że jest on całkowicie dobrowolny, co zmniejsza stres dla zwierząt i obciążenie badacza.

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

Obecny protokół opisuje unikalną technikę zwaną treningiem oporowym dostosowanym do dawki (DART), która może być włączona do precyzyjnych badań rehabilitacyjnych przeprowadzanych na małych zwierzętach, takich jak myszy.

Trening oporowy dostosowany do dawki u myszy ze zmniejszonym ryzykiem uszkodzenia mięśni

Ten protokół przedstawia metodę wywoływania kardiomiopatii cukrzycowej poprzez połączenie diety wysokotłuszczowej i wstrzykiwania streptozotocyny. Podejście to ma na celu zapewnienie wiarygodnych ram dla badań naukowych nad kardiomiopatią cukrzycową oraz zbadanie potencjalnych możliwości zastosowań leczenia klinicznego.

Modelowanie i ocena modelu mysiej kardiomiopatii cukrzycowej

Tutaj prezentujemy protokół do stworzenia mysiego modelu kardiomiopatii cukrzycowej oraz mysie urządzenie do mocowania elektroakupunktury do stosowania elektroakupunktury u myszy, które może łagodniej utrwalać myszy podczas leczenia.

Wytwarzanie urządzenia do mocowania elektroakupunktury myszy do wstępnego leczenia elektroakupunktury w modelu myszy z kardiomiopatią cukrzycową

To badanie wprowadza urządzenie do masażu brzucha dla myszy, które naśladuje masaż manualny, jednocześnie minimalizując stres i uszkodzenia tkanek. Urządzenie znacznie obniża poziom glukozy we krwi, poprawia metabolizm lipidów i zwiększa wrażliwość na insulinę u myszy z cukrzycą typu 2, oferując obiecujące, nieinwazyjne podejście terapeutyczne o potencjale klinicznym.

Fiksacja i metoda operacyjna masażu brzucha u myszy z cukrzycą typu 2

Poznaj metodę treningu siły statycznej dla myszy z cukrzycą typu 2. Protokół obejmuje budowę sprzętu do izometrycznego skurczu mięśni oraz analizę szlaków metabolicznych i genetycznych.

Metoda treningu siły statycznej dla myszy z cukrzycą typu 2

Przeglądaj więcej filmów