Тренажеры, предназначенные для менее удачливых рыб, облегчают выполнение различных протоколов упражнений с различной интенсивностью, манипулируя скоростью потока воды, достижимой с помощью реотаксиса.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Тренажеры, предназначенные для менее удачливых рыб, облегчают выполнение различных протоколов упражнений с различной интенсивностью, манипулируя скоростью потока воды, достижимой с помощью реотаксиса.
Чтобы всесторонне исследовать влияние физических упражнений на здоровье и болезни, животные модели играют ключевую роль. Рыбки данио, широко используемые позвоночные модельные организмы, предлагают уникальную платформу для таких исследований. Это исследование положило начало разработке экономически эффективного аппарата, предназначенного для исследований упражнений рыбок данио-рерио с использованием легкодоступных материалов. Устройство основано на принципах плавательного туннеля и включает в себя сеть труб и клапанов, соединенных с погружным насосом. Расход воды тщательно контролируется датчиком и регулируется с помощью клапанов. Для оценки эффективности аппарата были реализованы два протокола тренировок: непрерывная тренировка умеренной интенсивности (MICT) и высокоинтенсивная интервальная тренировка (HIIT). Рыбы тренировались коллективно, а их плавательные способности оценивались с помощью теста на выносливость. Оба протокола тренировок привели к улучшению результатов плавания после 30 дней тренировок и вызвали изменения в молекулярном ответе на упражнения по сравнению с контрольной группой, ведущей сидячий образ жизни. Примечательно, что HIIT продемонстрировал более высокую эффективность по сравнению с MICT. Система дрессировки рыбок данио оказалась ценным инструментом для исследований в области физиологии упражнений и еще больше расширяет возможности модели рыбок данио в этой области.
Физические упражнения включают в себя любые движения тела, выполняемые скелетными мышцами, которые приводят к увеличению расхода энергии, при этом упражнения являются структурированным и повторяющимся подмножеством физических упражнений1. Физические упражнения, многофакторная и экономически эффективная деятельность, вовлекающая весь организм, приносят множество преимуществ для здоровья, таких как профилактика метаболического синдрома и саркопении. Следовательно, область физиологии упражнений представляет значительный интерес, поскольку она стремится выяснить, как организм адаптируется к острому стрессу от физических упражнений, хроническому стрессу от физических упражнений и общему влиянию физических упражненийна здоровье.
Проведение исследований физиологии упражнений на людях может быть как дорогостоящим, так и трудоемким из-за сложностей в планировании экспериментов и мониторинге участников3. Поэтому использование животных моделей в лабораторных условиях было настоятельно рекомендовано из-за их генетического и физиологического единообразия. Более того, в контролируемых лабораторных условиях животные, как правило, ведут сидячий образ жизни и регулируют потребление пищи4. Среди животных моделей грызуны были наиболее широко задействованы в исследованиях, связанных сфизическими упражнениями. Тем не менее, данио рерио (Danio rerio; Hamilton, 1822) является дополнительной моделью для мышей и других видов для исследований физических упражнений 5,6,7,8.
В исследованиях рыбок данио физические упражнения могут проводиться с использованием коммерчески доступных или специально построенных плавательных туннелей. Среди коммерчески доступных вариантовнаиболее часто используется тоннель типа Blazka, разработанный компанией Loligo System. 7,9,10. Эта система вызывает принудительное плавание через гребной винт, соединенный с электродвигателем, создавая непрерывный поток воды в туннеле. Эта способность к плаванию коренится в принципе реотаксиса, врожденном поведении рыб, которое заставляет их плыть против водных течений и сохранятьсвое положение. Реотаксис позволяет измерять критическую скорость плавания (Ucrit), представляющую собой максимальную скорость, которую рыба может поддерживать в течение определенного периода времени. Тем не менее, стоит отметить, что это оборудование, хотя и ценно для оценки поведения при плавании и потребления кислорода, имеет значительную стоимость.
Исследователи разработали альтернативные приспособления для упражнений рыбок данио, часто основанные на механизме типа Блашки 10,13,14 или более простых механизмах 8,15,16. Тем не менее, эти методы могут быть ограничены техническими требованиями протокола, включая увеличенную продолжительность, значительные затраты на оборудование и ограничения пропускной способности и точности. Следовательно, основной целью исследования была разработка доступной и удобной для пользователя системы упражнений для рыбок данио-рерио с использованием легкодоступных материалов, обеспечивая новый альтернативный снаряд для физических упражнений у рыб. Вторичной целью было внедрение как аэробных, так и анаэробных режимов упражнений у рыбок данио, что еще больше способствовало использованию модели рыбок данио в качестве стратегии вмешательства в исследования упражнений.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Процедуры получили предварительное одобрение Комитета по этике использования животных Федерального университета Сан-Паулу (CEUA/UNIFESP No 9206260521). В исследовании принимали участие только взрослые самки дикого типа Danio rerio в возрасте 6 месяцев и весом 2,5-3 г. Оборудование и реактивы, необходимые для проведения исследования, перечислены в Таблице материалов.
1. Изготовленный на заказ тренажер для рыбок данио-рерио
ПРИМЕЧАНИЕ: Тренажер был изготовлен по индивидуальному заказу. Для получения подробной информации см. Рисунок 1, Дополнительную таблицу 1, Дополнительный файл 1 и Дополнительный файл 2.
2. Работа аппарата
3. Испытание на выносливость
ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе описывается процедура испытания на выносливость для определения максимальной скорости плавания (Umax) рыбок данио.
4. Группы упражнений и порядок действий
ПРИМЕЧАНИЕ: Для создания четких протоколов упражнений важно включить сидячую группу, которая подвергалась воздействию идентичных экспериментальных условий, чтобы сравнить эффекты протоколов упражнений, хотя и без высокоинтенсивных упражнений. Также важно установить Umax, потому что дроби значения Umax необходимы для определения интенсивности протоколов упражнений.
5. Замеры тела
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Тренажер продемонстрировал замечательную эффективность в регулировании скорости потока. Для постепенного увеличения скорости плавания поток воды постепенно увеличивался еженедельно для всех групп, за исключением группы СЭД, которая поддерживалась при постоянной скорости течения 0,06 м/с. Примечательно, что аппарат обеспечил замечательный уровень точности, достигнув регулировки скорости потока до 0,001 м/с. Тем не менее, частота ошибок составляла 30% при низких скоростях, таких как 0,06 м/с. При высоких скоростях, таких к...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этом исследовании была разработана инновационная, экономически эффективная система упражнений, вдохновленная респирометром для плавательного туннеля от Loligo Systems21 и системой лотка22 для всестороннего изучения плавательных способностей рыбок данио. Umax определяли путем систематического увеличения потока воды дискретными стадиями, с увеличением скорости через короткие промежутки времени (20-30 мин) до тех пор, пока рыба не достигала ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Важно уточнить, что нет никаких конкурирующих финансовых интересов, связанных с исследованием, представленным в данной рукописи. Не было установлено никаких финансовых партнерств или аффилированных лиц с организациями или юридическими лицами, которые могли бы потенциально повлиять на результаты этой работы или повлиять на них. Это заявление служит гарантией того, что процесс исследования был прямым и честным, без финансовых конфликтов, влияющих на результаты. Презентация этой работы продиктована искренней страстью к предмету, движимой исключительно любовью к академическим кругам и стремлением к научным знаниям.
Выражаем благодарность доктору Омару Мертинсу за великодушное предоставление доступа в лабораторию для содержания рыб и проведения тестов. Кроме того, выражается благодарность FAPESP, CNPq и CAPES за присуждение стипендий для поддержки этого исследования.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Колено из ХПВХ женское 90-градусное для сантехники | Tigre | 22150260 | 3/4 дюйма |
| 24AWG Wire | Sky Cablo Store | Соединение между компонентами в перфорированной печатной плате (1м) | |
| Акриловая труба | Магазин прозрачного пластика | 41138408 | 3/4-дюймовых |
| Аквариумный погружной аквариум | Aqua Tank | 300 Вт | |
| Труба из ХПВХ Tigre | 10121787 | 3/4-дюймовый | |
| Водяной клапан с внутренней резьбой | Tigre | 27950310 | 3/4-дюймовый |
| Внутренний резьбовой водяной клапан | Tigre | 27940510 | 3/4-дюймовый |
| резистор с отверстием | BXV | 10 kΩ, 0,25 Вт t | |
| Лабораторная опорная стойка с зажимом с 30-дюймовым стержнем | Масие Лабс | RSC0001 | Поддержка горизонтальных труб |
| ЖК-экрана | Eichip | 16 x 2, модель JHD162A | |
| Наружная x Наружная резьба Dupont Jumpers | Chyan | Соединение между arduino и датчиком расхода (30 см) | |
| Перфорированная печатная плата односторонняя | KY WIN ROBOT | 5 x 10 см | |
| Потенциометр | LUSYA | DL-ALPSA01 | 10kΩ |
| Рулон водоблокирующей ленты | One World | 5603131000 | Для предотвращения протечек |
| Силиконовый шланг | Tigre | 14211250 | 2 см внутренний |
| Паяльная станция | QHTITEC | EU/US Заглушка | Ардуиновая система сварки |
| Катушка с проволокой для пайки | BEEYIHF | I001-A001-Set | Система сварки Arduine |
| Резьбовое гнездо с наружной резьбой и без резьбы с внутренней резьбой Фитинг для труб из ХПВХ | TIgre | 35447849 | 3/4-дюймовый |
| Трикейн (MS-222) | Sigma-Aldrich | E10521 | Обезболивающее |
| средство UNO-R3 плата UNO R3 CH340G+MEGA328P Чип 16Mhz | FSXSEMI | для платы разработки Arduino UNO R3 | |
| Фитинг для тройника без резьбы CPVC, внутренняя | 22200267 Tigre | 3/4-дюймовый | |
| Фитинг для труб с внутренней резьбой из ХПВХ | Tigre | 22170260 | 3/4 дюйма |
| Датчик расхода воды модель YF-B5 | Siqma Robotics | SQ8659 | 1-25 л/мин |
| Sunsun | Модель HJ-2041, 3000 л/ч, 65 Вт | ||
| Резервуар для воды | Custom | 30 л |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.