Summary
Twee oefening paradigma's werden getest op een nieuw ontwikkelde chemisch geïnduceerde menopauze muismodel om de impact van de menopauze op de inspanningscapaciteit en cardiale aanpassing uit te oefenen onderzoeken.
Abstract
Het risico op hart-en vaatziekten (HVZ) verhoogt in post-menopauzale vrouwen, maar toch, de rol van de oefening, als een preventieve maatregel voor HVZ risico bij postmenopauzale vrouwen is niet voldoende bestudeerd. Daarom onderzochten we de impact van vrijwillige kooi-wiel oefening en gedwongen loopband oefening op cardiale aanpassing in de menopauze muizen. De meest gebruikte induceerbare model voor het nabootsen van de menopauze bij vrouwen is het de eierstokken verwijderd (OVX) knaagdieren. De OVX model heeft een paar verschillen van de menopauze bij mensen. In deze studie werd toegediend 4-vinylcyclohexeen diepoxide (VCD) vrouwelijke muizen, die ovarieel falen versnelt als alternatief menopauze om de impacts van lichaamsbeweging bestuderen menopauze muizen. VCD selectief versnelt het verlies van primaire en primordiale follikels resulteert in een endocriene staat die nauw bootst de natuurlijke progressie van pre-tot peri-tot post-menopauze bij de mens. Om het effect van de oefening op oefening te bepalencapaciteit en cardiale aanpassing in-VCD behandelde vrouwelijke muizen werden twee methoden gebruikt. Ten eerste, we blootgesteld een groep van VCD-behandelde en onbehandelde muizen om een vrijwillige kooi wiel. Ten tweede, gebruikten we gedwongen loopband oefening om de inspanningscapaciteit in een aparte groep-VCD behandelde en onbehandelde muizen gemeten als een tolerantie voor intensiteit en uithoudingsvermogen te oefenen bepalen.
Introduction
De natuurlijke menopauze wordt gekenmerkt door de uitputting van ovariële primordiale follikels door atresie, uiteindelijk resulterend in ovariale senescentie. In de Verenigde Staten, zal meer dan 30% van een vrouwen leven worden besteed na de menopauze. In reactie op een afname van ovariële functie kunnen verschillende fysiologische en psychologische gevolgen optreden, waaronder verhoogde adipositas, vasculaire instabiliteit en stemming of slaapstoornissen. Door de toegenomen obesitas / adipositas tegenover premenopauzale tegenhangers 1,2 postmenopauzale vrouwen in het bijzonder meer vatbaar voor metabool syndroom en geassocieerde comorbiditeiten, waaronder cardiovasculaire ziekte (CVD) 3. Bovendien wordt steeds duidelijker dat een succesvolle cardiale revalidatie voor patiënten met CVD omvat regelmatige aërobe oefening, en dat de oefening vermindert de cardiovasculaire morbiditeit en mortaliteit in deze vakken 4,5. Maar toch, hoe inspanningscapaciteit change's tijdens de pre-tot post-menopauze overgang is nog niet goed onderzocht. Belangrijker is dat de rol van de oefening als een preventieve maatregel voor HVZ risico bij postmenopauzale vrouwen blijft opmerkelijk weinig bestudeerd.
De meest gebruikte induceerbare model voor het nabootsen van de menopauze bij vrouwen is het de eierstokken verwijderd (OVX) knaagdieren. Onlangs heeft de beroepsmatige chemische 4-vinylcyclohexeen diepoxide (VCD) aangetoond dat speciaal gericht op kleine primaire en primordiale ovariële follikels door een snellere natuurlijke proces van atresie, uiteindelijk resulterend in eierstokken zonder duidelijke toxiciteit gevonden in andere weefsels 6. De loopsheid van VCD behandelde muizen, die analoog is aan een menselijke menstruele cyclus, houdt binnen 2-3 maanden na voltooiing van VCD injecties, wat resulteert in een geleidelijke vermindering van oestrogeen, het nabootsen van de peri-tot post-menopauzale overgang. Zo kan een follikel-afbrekende, eierstok-intacte dier benadert de natuurlijke menselijkeprogressie door de pre-peri-post-menopauze overgang 7-9. Bovendien biedt een alternatief voor de chirurgische OVX model verminderen complicaties van een operatie, zoals infectie. In deze studie hebben we in dienst-VCD-geïnduceerde menopauze muizen om de effecten van lichaamsbeweging op de cardiale aanpassing in de menopauze muizen te bestuderen.
Er zijn verschillende gevallen dat de associatie tussen oestrogeen en kooiwiel oefening in mannelijke en vrouwelijke knaagdieren 10-13 suggereren. Oestrogeen uitputting door chirurgische OVX vermindert vrijwillige uitoefening activiteit in muizen en ratten 14,15. Twee methoden van de oefening werden gebruikt in deze studie om de inspanningscapaciteit van VCD-geïnduceerde menopauze muizen te testen. Kooi wiel draait wordt algemeen beschouwd als een vorm van vrijwillige oefening in diermodellen en uitgevoerd, vermoedelijk, onder minder stressvolle omstandigheden. Echter, kooi wiel draait is niet indicatief voor de relatieve inspanningscapaciteit van dieren, welke dieren vereist Exercise op veel hogere niveaus. Gedwongen loopband oefening werd gebruikt om de inspanningscapaciteit, gemeten als een tolerantie voor intensiteit en uithoudingsvermogen te oefenen bepalen. Bovendien hebben we eerder aangetoond dat kooiwiel beweging verschaft een stimulans voor cardiale hypertrofie en deze hypertrofische groei sex-afhankelijke 16. Daarom hebben we ook gemeten cardiale aanpassing aan kooiwiel oefening in VCD-geïnduceerde menopauze muizen.
Protocol
Alle experimenten, huisvesting en verzorging van dieren werd uitgevoerd met behulp van protocollen die nageleefd richtlijnen en door het Comite Institutional Animal Care en gebruik bij de Universiteit van Arizona goedgekeurd, en tot 2011 NIH richtlijnen voor de zorg en het gebruik van proefdieren.
1. Behandeling met 4-vinylcyclohexeen diepoxide
- VCD dosering protocol: In een zuurkast, voeg 0,587 ml van VCD naar een schone fles, breng het uiteindelijke volume op 10 ml met sesamolie, en dan meng door voorzichtig, deksel en sluit met Parafilm. Breng de oplossing een dosering flesje, verzegelen met Parafilm en bewaren bij 4 ° C gedurende maximaal 7 dagen. Zorg ervoor dat alle reagentia zijn steriel.
- Gebruik sesamolie als de controle over het voertuig als VCD wordt opgelost in sesamolie. WINKEL VCD (MW = 140,2 g / mol, dichtheid = 1,09 g / ml) bij -20 ° C.
- VCD injectie protocol: Om 2 maanden oud, te wegen en te beheren dagelijkse intraperitoneale injecties van kamertemperatuur VCD in een dosis van 160 mg / kg gedurende 20 opeenvolgende dagen. Injecteer controlemuizen op soortgelijke wijze met de drageroplossing, sesamolie, met een volume van 2,5 ml / kg.
Opmerking: Tijdens de injectie periode, probeer af te wisselen de sites van de injectie om de kans op lokale infectie te verminderen. Gebruik de volgende vergelijking om het benodigde volume voor injectie berekenen: Lichaamsgewicht (g) x kg / 1000 GX 2,5 ml / kg = volume (ml) van de oplossing te injecteren wat resulteert in ongeveer 50 ml / injectie met behulp van een 27 G naald. Vanwege de grootte van de naald lokale anesthetica niet nodig. - Loopsheid monitoring: Na de injectie periode voltooid is, controleren de estrous cycli dagelijks door het verkrijgen van vaginale uitstrijkjes. Bedwingen muizen met behulp van het dorsale gedeelte nekvel methode. Plaats een pipet met 0,2 ml steriele zoutoplossing in de vaginale opening tot een diepte van 0,5 cm. Vermaal zoutoplossing (3x) en plaats 1 druppel op een lege dia. Onmiddellijk te evalueren monsters microscopisch behulp van een standaard licht Microscope bij 100X magnitude.
Opmerking:. Vaginale cytologie is vastbesloten om het verlies van de wielersport te waarborgen en daarom valideren ovarieel falen Figuur 2A illustreert typische vaginale cytologie in de verschillende fasen van de loopsheid bij muizen, namelijk de pro-oestrus, oestrus, metestrus, diestrus 17-19. Tijdens de pro-oestrus, kernhoudende cellen omvatten epitheelcellen (Figuur 2A, pijlen geven kernhoudende cellen); tijdens oestrus worden cellen voornamelijk cornified geschubde epitheelcellen; Metestrus wordt gekenmerkt door een combinatie van celtypen, met een overheersing van leukocyten; Diestrus wordt gedomineerd door leukocyten. Aanpassing van de focal plane kan nodig zijn om cellen en kernen te visualiseren door het monster. Zoals geïllustreerd in figuur 2B, een typische muizen oestrus cyclus is 4-5 dagen. Muizen worden beschouwd acyclische na 15 opeenvolgende dagen in hardnekkige diestrus. Continu toezicht estrous cycli tijdens de gehele duur van de studie perIOD gebrek aan oestrus cycli VCD behandelde muizen bevestigen.
2. Vrijwillige Kooi-wheel Oefening
Inteelt C57BL / 6 en B6C3F1 vrouwelijke muizen, 7 maanden oud, worden blootgesteld aan vrijwillige kooi wiel draait. Huis dieren afzonderlijk in een kooi (47 cm x 26 cm x 14.5 cm) met ongehinderde toegang tot een kooi wiel gedurende 28 dagen.
- Apparatuur setup: De kooi wiel apparaat bestaat uit een 11,5 cm diameter wiel met een 5,0 cm breed loopvlak uitgerust met een digitale magnetische teller die wordt geactiveerd door rotatie van het wiel. Vóór elk wiel rijtest, kalibreren de kooi wiel volgens richtlijnen van de fabrikant. Meet de binnendiameter van het loopwiel, het berekenen van de omtrek en voer deze waarde in de digitale teller, echter de wielmaat.
- Bevestig de computer deel van de digitale magnetische teller aan het wiel stand met behulp van tape.
- Sluit de computer poortion van de digitale magnetische teller aan het wiel stand met behulp van tape.
- Bevestig de vrij magneet van de digitale magnetische tegen de centrale balk aan dezelfde kant als de magneet bekabelde de computer opnieuw tapen voldoende om de magneet te beschermen tegen beschadiging kauwen. De magneten worden geplaatst dat elke rotatie van het wiel wordt geregistreerd door de computer zonder inmenging of weerstand tegen rotatie van het wiel te voltooien.
Opmerking: Duct tape is met succes gebruikt om de componenten van de digitale magnetische teller aan het loopwiel hechten. Taping moet voldoende zijn om volledig te bedekken de magneet en voorkomen schade door kauwen door het dier. De magneet moet zo dicht mogelijk bij het wiel zonder beweging belemmeren. Echter, als de installatie dagelijks gecontroleerd op kauwen beschadigingen en zo nodig gerepareerd. - Monteer het wiel om de kooi door te schuiven het wiel te staan door de bovenkant bedrading van het dier kooi. Beveilig het wiel stand aan thij kooi bedrading met bindmiddel clips.
Opmerking: De klem moet op de bovenkant van de bedrading van het dier. Voed de computer gedeelte en eventuele extra kabel door de bedrading van de kooi. Zet de computer en de overtollige kabel buiten het bereik van het dier. Dit kan worden bewerkstelligd door een middelgrote plastic Weeg bovenop de bedrading van de kooi naar de computer en overtollige kabel vasthouden.
- Oefening: Voor een gegeven nest, willekeurig muizen toewijzen aan ofwel de sedentaire controle of oefening regime. Geef alle dieren water en standaard harde knaagdieren ad libitum.
- Handmatig op te nemen dagelijkse waarden voor de afstand liep (km / dag) en de totale tijd besteed lopen (uur / dag), gegeven door de magnetische teller. Neem afstand en tijd waarden binnen dezelfde 1 uur tijdsbestek elke dag voor nauwkeurige en consistente waarden gedurende de 28 dagen duur van de uitoefenperiode. Clear (nul) de magnetische teller na de opname elke dag om ervoor te zorgen nauwkeurige metingen de following dag.
- Bereken de gemiddelde waarden van de afstand en snelheid voor elke groep. Bereken de snelheid op basis van de opgegeven waarden van de afstand en tijd elke dag voor elke muis. De gegevens kunnen als dagelijkse of wekelijkse gemiddelden worden weergegeven voor elk gemeten parameter.
- Tissue oogst: Aan het einde van de specifieke actie periode, euthanaseren uitgeoefend en sedentaire controle dieren binnen 30 min van verwijdering uit kooien door cervicale dislocatie onder ingeademd verdoving. Weeg lichaamsmassa en snel accijnzen harten, skeletspieren en eierstokken.
- Op het moment van weefsel oogst, monteren en vlekken op de verzamelde eierstokken met hemotoxyline en eosine (H &E; figuur 2C). Onder vergroting, tellen en classificeren follikels als primordiale, primaire, secundaire of antral voor ieder-VCD behandelde en controle dieren 20. Een primordiale follikel bevat een kleine primaire oöcyt een enkele laag of afgeplatte squameuze granulosacellen nauw tegen de oöcyt en een basalelamina. Een primaire follikel wordt gedefinieerd door de aanwezigheid van een of meer kubische granulosacellen die zijn gerangschikt in een laag rond de eicel. Een secundaire follikel bevat granulosacellen die meerdere lagen rond de eicel, en een theca vormen. Een antrale follikel wordt gekenmerkt door een holte of "antrum" fluïdum.
- Om het hart te snijden, maak een mediale incisie aan de buikzijde en visualiseer het hart na het openen van het diafragma. Snel accijnzen het hart aan de basis en plaats in koude fosfaat gebufferde zoutoplossing voldoende wash-out resterende ventriculaire bloed. Trim het hart van overtollige weefsel, het geheel wegen hart en snap-vries in vloeibare stikstof.
- Was alle andere uitgesneden weefsels met een gemodificeerde ijskoude fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS), en snap-vries in isopentaan afgekoeld in vloeibare stikstof.
3. Gedwongen tredmolenoefening
- Bij toepassing van een gedwongen oefening paradigma to meten inspanningscapaciteit, gebruik maken van een loopband en als volgt opgezet:
- Een elektrische schok rooster aan de onderkant van de loopband helling. Deze schok gegenereerd dient als een stimulans voor de oefening. De intensiteit en frequentie van de elektrische stimuli worden handmatig bestuurd door de gebruikers. Grids kunnen worden ingeschakeld of individueel uitgeschakeld voor elke baan. Alle verzamelen van gegevens gebeurt met de hand.
- Periodiek te kalibreren de loopband volgens de richtlijnen van de fabrikant.
- Zorg ervoor dat de loopband Controller voorpaneel toggle is ingesteld op "STOP".
- Plaats snelheidssensor op loopband lane1 en stevig vast met moer in positie hieronder weergegeven.
- Met behulp van de draaiknop op het frontpaneel loopband Controller, de snelheid tot 88,7 m / min Stel vervolgens de elektrische prikkel frequentie 2 Hz op loopband Controller voorpaneel.
- Druk op de "ODOMETER RESET"-knop om de kalibratie procedure initialiseren.
- Acclimatisatie: acclimatiseren muizen om de loopband 3-7 dagen voorafgaand aan het experiment dagelijks. Om dit te doen, plaats muizen in de loopband met de riem onbewogen en shock roosters af, maar met de riem motor (lawaai). Verlaat muizen ongestoord gedurende minstens 15 minuten.
- Warming-up: Warm up stappen als volgt gebruikt in dit protocol zijn:
- Plaats elke muis op de loopband. Schakel de schok net en verhogen bandsnelheid tot 4 m / min gedurende 15 minuten.
- Schakel de schok net en bandsnelheid te handhaven op4 m / min bandsnelheid nog eens 10 minuten.
- Fysieke training regimes
- Na opwarming, blijven shock roosters en verhoog bandsnelheid tot 5 m / min gedurende 15 minuten.
- Verschil bandsnelheid 15 m / min gedurende nog eens 15 minuten.
- Na training, transfer muizen terug naar hun kooien.
Opmerking: In deze studie werd de training dagelijks uitgevoerd voor 1 week. - Acute oefening regime: Een acute oefening regime is ontworpen om de korte en lange termijn effecten van extreme inspanningstest bepalen.
- Na opwarming, verhogen bandsnelheid van 5 m / min tot 10, 15, 20, 25 en 30 m / min in 10 minuten intervallen.
Opmerking: Sluit het trainen als muizen niet kunnen lopen of tekenen van vermoeidheid of benauwdheid voortzetten. In onze studie, werden de meeste dieren gestopt bij 25 m / min, en geen enkel dier voorbij de 30 m / min stadium. - Test elke muis drie keer, waardoor 2-3 dagen tussen elke test. Bereken de gemiddelde waarden over alle oefeCise sessies voor elke muis.
- Na opwarming, verhogen bandsnelheid van 5 m / min tot 10, 15, 20, 25 en 30 m / min in 10 minuten intervallen.
- Oefening regime voor endurance: Een duurtraining protocol is ontworpen om muizen te trainen voor een langere blootstelling aan de tredmolenoefening stimulus. Dit type protocol test de capaciteit om de lange-termijn effecten van matige lichaamsbeweging stress te tolereren.
- Begin met de bandsnelheid schetste tijdens de warming-up periode, 4 m / min.
- Geleidelijk verhogen bandsnelheid door 1m/min totdat een definitieve snelheid van 20 m / min wordt bereikt. Totale duur van een typische studieprotocol is 50 minuten.
- Na de oefening regime, transfer muizen terug naar hun kooien.
Opmerking: Het uitvoeren muizen tot uitputting wordt vermeden. Als op enig moment tijdens het experiment een muis tekenen van uitputting, deactiveert de schok rooster en laat de muis om te rusten en te herstellen.
4. Gegevens en statistische analyse
- Huidige resultaten als gemiddelde ± SEM en gebruik 2-way ANOVA (behandelingsgroep en exercise als belangrijkste factoren), gevolgd door een Student-Newman Keuls post hoc-test of een student t-test om te vergelijken verschillen tussen de gemiddelde waarden.
- Bepaal de procentuele verandering in de cardiale massa uitoefening door het vergelijken van de massa van elke uitgeoefend dier naar het gemiddelde cardiale massa van de sedentaire groep. Het verschil in cardiale massa wordt vervolgens uitgedrukt als een percentage verandering van sedentaire dieren van elke betreffende dier. p waarden <0,05 worden als statistisch significant.
Representative Results
Een typische experimentele protocol, zoals gebruikt in deze studie is weergegeven in figuur 1. Na 20 opeenvolgende dagen van VCD behandeling werd vaginale cytologie gebruikt om de aanwezigheid of afwezigheid van cycliciteit in de VCD-geïnjecteerde muizen te bepalen; voertuig geïnjecteerde muizen werden gevolgd. De fase van de oestrus cyclus werd bepaald door het aantal epitheelcellen, verhoornde epitheelcellen en leukocyten in het vaginale uitstrijkje (Figuur 2A). De aanwezigheid van slechts cornified epitheelcellen aangegeven de muis was estrus en derhalve nog fietsen. De loopsheid bij muizen duurt meestal 4 dagen, dus VCD geïnjecteerde dieren werden acyclische na 15 dagen van aanhoudende diestrus, waarbij vaginale cytologie bleek een meerderheid van leukocyten (Figuur 2A) beschouwd. De loopsheid van VCD-behandelde muizen werd onregelmatig, en dan opgehouden binnen 2-3 maanden na de start van VCD injecties (Figuur 2B) (figuur 2C).
Om het effect van VCD-geïnduceerde ovarieel falen op oefening prestaties te testen hebben we gerandomiseerde 7 maanden oude VCD-en-vehikel behandelde muizen (twee stammen, C57BL / 6 en B6C3F1) om ofwel sedentaire of kooiwiel oefengroepen 4-6 weken na de stopzetting van fietsen (figuur 1). Dagelijkse oefening waarden werden opgetekend voor tijd en afstand voor elk uitgeoefend dier gedurende de 4 weken uitoefenperiode. Wekelijkse gemiddelden van dagelijkse gang waarden voor afstand, tijd en snelheid zijn getoond in figuur 3 van C57BL / 6 muizen behandeld met vehikel of VCD. We hadden geen significante verschillen in de uitoefening prestaties gemeten door de gemiddelde dagelijkse tijd, afstand en snelheid op de kooi wiel tussen VCD-en-drager behandelde groepen in beide C57BL / 6 of B6C3F1 muis zienstam (Figuur 4A). De berekende-wiel draait snelheden geleidelijk toegenomen in de 4 weken lopende periode zoals eerder aangegeven 16, maar waren niet significant verschillend tussen de experimentele groepen. Deze studies wijzen op de gevolgen van de VCD-geïnduceerde ovarieel falen op vrijwillige kooiwiel oefening overstijgt tenminste 2 muisspanningen.
Naar aanleiding van de duur van de vrijwillige kooiwiel oefening protocol, werden lichaam morfometrie geregistreerd en de harten werden snel uitgesneden en gewogen. We hebben eerder aangetoond dat vrijwillige kooiwiel uitoefening induceert een toename van de cardiale massa 16. Hier, tonen wij ook cardiale hypertrofie als reactie op kooiwiel uitoefening gemeten absolute hartgewicht (HW) en HW genormaliseerd naar tibiale lengte (TL) (tabel 1). Het absolute hart massa en HW / TL verhouding waren significant groter in voertuig-en-VCD behandelde muizen in vergelijking met sedentaire tegenhangers. Er waren echter geen meetrable verschillen in cardiale hypertrofie tussen controle en-VCD-geïnduceerde ovarieel falen muizen na vrijwillige kooiwiel oefening.
Vervolgens gebruikten we onvrijwillige (gedwongen) loopband lopen om de inspanningscapaciteit te bepalen. We eerst onderworpen muizen een hoge intensiteit protocol gemiddelde snelheid stapsgewijs verhoogd elke 10 minuten tot uitputting. Gemiddeld is de maximale snelheid van de drager behandelde muizen was 26,7 ± 0,95 m / min en de maximumsnelheid van VCD behandelde muizen was 28 ± 1,4 m / min voor uitputting. We gebruikten lagere intensiteit draait op 20 m / min (ongeveer 80% van de maximale) te testen op uithoudingsvermogen. Zoals weergegeven in figuur 4B, geen significant verschil in hoge of lage intensiteit inspanningscapaciteit werd gevonden tussen voertuig en VCD behandelde groep, wat aangeeft dat-VCD-geïnduceerde ovarieel falen geen effect op de muis inspanningscapaciteit had.
Concluderend menopauze geïnduceerd door VCD behandeling geen effect heeft op vrijwillige of gedwongen r unning capaciteit en de cardiale adaptieve respons te oefenen.
Figuur 1. VCD-administratie en experimentele protocol. Muizen werden toegediend VCD (160 mg / kg) of sesamolie (voertuigbeheersing) vanaf 2 maanden voor 20 opeenvolgende dagen. Na VCD of drager injecties werden oestrische cycli gecontroleerd en cyclicities werden bepaald zoals beschreven onder Werkwijzen. Verlies van ovariële functie opgetreden binnen 60-90 dagen en werd bevestigd door vaginale cytologie. Op 7 maanden oud, werden muizen blootgesteld aan vrijwillige kooiwiel oefening voor 4 weken of onderworpen aan de tredmolenoefening protocol.
oad/51083/51083fig2highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/51083/51083fig2.jpg "/>
. Figuur 2-VCD-geïnduceerde ovarieel falen bij muizen A:. Cytologie van een ongekleurde vaginale uitstrijk van een voertuig geïnjecteerde muis aantonen van de vier stadia van de loopsheid: 1) proestrous, voornamelijk bestaande uit een kern epitheelcellen 2) Estrus, gekenmerkt door un -kern vormen cornified cellen; 3) metestrus, bestaande uit een kern epitheelcellen (pijlen), un-genucleëerde verhoornde epitheelcellen (pijlen), en leukocyten; 4) diestrus, voornamelijk bestaande uit leukocyten; en B:. Gemiddelde duur (dagen) van de loopsheid van voertuig-en-VCD geïnjecteerde groepen. Een cyclus wordt gemeten vanaf de eerste dag van de estrus de eerste dag van de volgende menstruatie loops. Vaginale cytologie begon ongeveer 6 weken na het begin van injecties. De estrous cycli van VCD-geïnjecteerde dieren onregelmatig, in vergelijking met het voertuig ingespoten diers en na 12 oestrus cycli, cytologie van VCD geïnjecteerde dieren niet meer aangegeven fietsen C. H & E kleuring eierstokweefsel 8 maanden. Doorsneden gedaan op 5 urn dikte voor-drager behandelde (linker paneel) en VCD behandeld (rechter paneel) muizen bij 20X (bovenste paneel) en 200X (onderste paneel) vergroting. Eierstokweefsel bij 200X vergroting toont een aantal follikels in de auto ten opzichte van VCD-behandelde muizen. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.
Figuur 3. Vrijwillige kooiwiel prestaties in voertuig-of-VCD behandelde C57BL/6J vrouwelijke muizen. Linkerpaneel: Gemiddeld afgelegde afstand (km /dag) voor elke periode van 1 week in de 4 weken durende studie periode Midden Panel:. Gemiddelde looptijd (uur / dag) gedurende elke periode van 1 week in de 4 weken durende studie periode Right Panel:. Gemiddelde rijsnelheid (km / uur) voor elke 1 week periode gedurende de 4 weken durende studie periode. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.
Figuur 4. Vrijwillige kooiwiel en prestatie van de loopband in de auto-en-VCD behandelde muizen. A: (Top Panel) C57BL / 6 gemiddelde afgelegde afstand (km / dag) en tijd besteed aan het wiel (uur / dag) voor iedere 24 uur gedurende de 4 weken durende studie periode. (Bottom Panel) & #160; B6C3F1 gemiddelde afgelegde afstand (km / dag) en tijd besteed aan het wiel (hr / dag) voor iedere 24 uur gedurende de 4 weken durende studie periode B: C57BL / 6 loopband lopen parameters.. Maximale tijd (bovenpaneel) en maximale snelheid (botoom Panel) met behulp van protocollen omschreven in de paragraaf methoden.
Discussion
Beide kooiwiel oefening en de lopende oefening regimes zijn gebruikt in onze vorige studies 16,21,22. Alle dieren worden gehouden in speciale oefenruimtes aan milieu of de menselijke storingen te minimaliseren. Elke verstoring van de dieren 'biologisch ritme kan een aanzienlijke invloed hebben op dieren sportprestaties. Daarom moet de volledige verzorging van dieren, performance monitoring en registratie, en lichaamsbeweging regimes worden gedaan binnen dezelfde dagelijkse tijdsbestek. Onderzoekers moeten ernaar streven om de dieren te voorkomen dat extra stress door het tentoonstellen van voorzorgsmaatregelen, zoals het beperken van de duur van de blootstelling aan stress en die de kooien waar nodig.
Kooiwiel oefening
Bij de voorbereiding van de kooi wiel apparaat, moet het wiel gemakkelijk toegankelijk zijn voor de muis te monteren en af te sluiten. Er moet minimaal beddengoed in de bodem van de kooi om muizen te voorkomen nestelen rond het wiel en belemmeren free wiel beweging. De magnetische sensor is geplaatst op het stationaire gedeelte van het wiel en de magneet bevestigd aan de vrijloop, zodat elke omwenteling van het wiel tellen als muis uitgeoefend. Het opnameapparaat aan de magnetische sensor moet boven de draad deksel van de kooi geplaatst en blootgestelde draden moeten ofwel worden geplakt of buiten bereik gehouden van de muizen, teneinde een barrière tegen kauwen schade bieden. De magneet en magnetische sensor werden ook vastgebonden aan de passende structuren om zowel materiële schade en ongewenste bewegingen te voorkomen. Tijdens de dagelijkse verzameling van gegevens, moeten alle getapete draden nauwlettend worden gecontroleerd om er zeker van de draden blijven intact en retaped als nodig mocht zijn. Omdat het enkele dagen nodig heeft voor muizen om te acclimatiseren aan de nieuwe omgeving en beginnen regelmatig te oefenen, moet gegevensregistratie worden afgestemd op elk individueel dier. Hoewel dieren vaak vele uur besteden aan het wiel meeste lopende s nachts plaatsvindt. Daarom kunnen sommige dieren hig onthullenh prestaties activiteit, zelfs als ze lijken slapend overdag. Bovendien is het niet ongewoon dat sommige dieren beperkte kooi wiel draait exposeert. Typisch kooiwiel activiteit die neerkomt op een gemiddelde van 1 km / dag of minder is het gevolg van willekeurige kooi activiteit niet gepaard met een significante werking stimulus. Daarom dieren waarvan lopende parameters zijn op 1 km / dag of 1 uur / dag of minder moeten in de uiteindelijke data-analyse nonrunners worden uitgesloten.
Afhankelijk van de specifieke toepassing van een individuele studie en stammen van muizen betrokken zijn, kan de lengte van de oefening worden gewijzigd. Onze eerdere studie toonde aan dat beide muizenstammen betrokken, de gemiddelde-wiel rijsnelheden en de duur van inspanning op het kooiwiel geleidelijk in de tijd en vlakten van 4 weken.
Kooiwiel lopen is een soort vrijwillig oefening in diermodellen, dat in het algemeen genomen onder minder zware omstandigheden wordt uitgevoerd. Unlike loopband oefening waarbij bepaalde parameters kunnen worden ingesteld, alle uitgevoerd in de test kooi is vrijwillig en gemakkelijk beïnvloed door milieu-of gedragsproblemen cues. Daarom zijn vergelijkingen van verschillende experimentele instellingen meestal vermeden tenzij grote experimentele groepen cijfers. Andere potentiële gebieden van onderzoek die kunnen profiteren van deze vorm van oefening paradigma zijn studies die gedragsreacties te nemen met fysiologische gevolgen, zoals de cognitieve neurowetenschappen. Voor studies met behulp van de vrijwillige kooiwiel paradigma, de meest kritische stappen zijn kooi zetten en monitoring van de bewegingsactiviteiten.
Tredmolenoefening
Acclimatisering stappen nodig om dieren te bereiden op de loopband inspanningsprotocol. Afhankelijk van het specifieke doel van de individuele studie, kan de duur van de acclimatisering periode variëren. In deze studie, een periode van een week werd gekozen om dieren acclimaten op de loopband apparatuur en motorgeluid in de kooi, opwarmen periodes zijn een belangrijke stap van de oefening training regime. Net als bij menselijke tegenhangers, moet de muizen worden opgewarmd voordat je in elke intensieve lichaamsbeweging regimes om letsel en mogelijke data artefacten te voorkomen. In deze studie, begonnen we de riem tegen de laagst mogelijke snelheid (4 m / min) met de schok roosters uitgeschakeld gedurende 15 minuten. Alle muizen betrokken begonnen aan en uit de band lopen. De schok roosters werden vervolgens ingeschakeld en de bandsnelheid gehandhaafd op 4 m / min. Om te voorkomen dat overbelasting van de muizen, zetten we de elektrische schok op een milde niveau (1 Hz). Binnen enkele dagen, alle muizen aangepast aan de loopband.
De duur van werking alsmede de versnelling kan worden aangepast aan elke proefopzet. Een aanbevolen aanloopversnelling is 1 m / min. De loopband rijstroken van muizen tekenen van uitputting moeten onmiddellijk worden uitgeschakeld. Typisch tekenen van uitputting tentoongesteld door mice op de loopband zijn:
- Voortdurende blootstelling aan de schok net voor> 5-10 sec,
- Verlies van het runnen van de capaciteit resulteert in shock blootstelling raster> 5x tijdens een oefening regime, en
- Verlies van het runnen van de capaciteit resulteert in shock blootstelling rooster> 2 sec minstens 3x tijdens een oefening regime.
De bovengenoemde waarden worden hoofdzakelijk gebruikt als richtlijnen voor specifieke experiment. Deze parameters moeten worden bepaald voor elke oefening protocol als het varieert van muizenstam naar muizenstam, experiment om te experimenteren, en onderzoeker naar onderzoeker.
In tegenstelling tot kooiwiel oefening moeten loopband studies meerdere malen worden herhaald om de effecten van milieu-en biologische factoren op de loopprestatie elimineren. Het is niet ongewoon om schommelingen te zien in het runnen van de prestaties tussen de tests, zelfs voor hetzelfde dier. Aangezien elke oefening regime blootlegt lopen muizen om een streZB een geschikte rust interval tussen proeven noodzakelijk. In onze ervaring, 2-3 dagen rustperiode tussen elke test was voldoende voor muizen te herstellen.
Als menselijke loopband oefening, wordt de snelheid voor het uithoudingsvermogen te oefenen beste bepaald door de hartslag of bloed zuurstof saturatie, een technisch huzarenstukje met de muis studies. De meest kritische fase van de loopband studies is de bepaling van de uitputting, die meestal varieert tussen individuele muizen, en werd ingesteld als 80% maximale snelheid. In onze eigen ervaring van de opname van de resultaten kunnen aanzienlijk verschillen tussen individuele onderzoekers, aangezien de criteria voor uitputting zijn meestal subjectief. Zo is de consequente toepassing van dezelfde criteria tijdens de opname is van cruciaal belang.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd ondersteund door NIH-subsidie (HL 098256), door een nationaal en Mentored Research Science Development Award (K01 AR052840) en Independent Scientist Award (K02 HL105799) van de NIH gegund aan JP Konhilas en het Interdisciplinair Training Grant in Cardiovasculaire Wetenschappen (HL007249 ). Steun werd ontvangen van de Sarver Heart Center aan de Universiteit van Arizona en van de Steven M. Gootter Foundation.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 4-Vinylcyclohexene diepoxide (VCD) | Sigma | V-3630 | |
| 11.5 cm Diameter wheel with a 5.0 cm wide running surface | Petsmart | model 6208 | |
| Digital magnetic counter | Sigma Sport | model BC 600 | |
| Treadmill exercise | Columbus Instruments | model 1055SDRM |
References
- Lindheim, S. R., et al. Comparison of estimates of insulin sensitivity in pre- and postmenopausal women using the insulin tolerance test and the frequently sampled intravenous glucose tolerance test. J. Soc. Gynecol. Invest. 1, 150-154 (1994).
- Dubnov-Raz, G., Pines, A., Berry, E. M. Diet and lifestyle in managing postmenopausal obesity. Climacteric. 10 Suppl 2, 38-41 (2007).
- Grundy, S. M. Metabolic syndrome: connecting and reconciling cardiovascular and diabetes worlds. J. Am. Coll. Cardiol. 47, 1093-1100 (2006).
- Sharma, S., Firoozi, S., McKenna, W. J. Value of exercise testing in assessing clinical state and prognosis in hypertrophic cardiomyopathy. Cardiol. Rev. 9, 70-76 (2001).
- Guyatt, G. H., Devereaux, P. J. A review of heart failure treatment. Mt. Sinai. J. Med. 71, 47-54 (2004).
- Mayer, L. P., et al. Long-term effects of ovarian follicular depletion in rats by 4-vinylcyclohexene diepoxide. Reprod. Toxicol. 16, 775-781 (2002).
- Mayer, L. P., Devine, P. J., Dyer, C. A., Hoyer, P. B. The follicle-deplete mouse ovary produces androgen. Biol. Reprod. 71, 130-138 (2004).
- Lohff, J. C., Christian, P. J., Marion, S. L., Hoyer, P. B. Effect of duration of dosing on onset of ovarian failure in a chemical-induced mouse model of perimenopause. Menopause. 13, 482-488 (2006).
- Wright, L. E., et al. Comparison of skeletal effects of ovariectomy versus chemically induced ovarian failure in mice. J. Bone Miner Res. 23, 1296-1303 (2008).
- Ogawa, S., Chan, J., Gustafsson, J. A., Korach, K. S., Pfaff, D. W. Estrogen increases locomotor activity in mice through estrogen receptor alpha: specificity for the type of activity. Endocrinology. 144, 230-239 (2003).
- Roy, E. J., Wade, G. N. Role of estrogens in androgen-induced spontaneous activity in male rats. J. Comp. Physiol. Psychol. 89, 573-579 (1975).
- Fahrbach, S. E., Meisel, R. L., Pfaff, D. W. Preoptic implants of estradiol increase wheel running but not the open field activity of female rats. Physiol. Behav. 35, 985-992 (1985).
- Morgan, M. A., Pfaff, D. W. Effects of estrogen on activity and fear-related behaviors in mice. Horm. Behav. 40, 472-482 (2001).
- Gorzek, J. F., et al. Estradiol and tamoxifen reverse ovariectomy-induced physical inactivity in mice. Med. Sci. Sports Exerc. 39, 248-256 (2007).
- Kadi, F., et al. The effects of physical activity and estrogen treatment on rat fast and slow skeletal muscles following ovariectomy. J. Muscle Res. Cell Motil. 23, 335-339 (2002).
- Konhilas, J. P., et al. Sex modifies exercise and cardiac adaptation in mice. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 287, 2768-2776 (2004).
- Caligioni, C. S. Assessing reproductive status/stages in mice. Curr. Protoc. Neurosci. 4, (2009).
- Goldman, J. M., Murr, A. S., Cooper, R. L. The rodent estrous cycle: characterization of vaginal cytology and its utility in toxicological studies. Birth Defects Res. B. Reprod. Toxicol. 80, 84-97 (2007).
- McLean, A. C., Valenzuela, N., Fai, S., Bennett, S. A. Performing vaginal lavage, crystal violet staining, and vaginal cytological evaluation for mouse estrous cycle staging identification. J. Vis. Exp. , (2012).
- McKee, L. A., et al. Sexually dimorphic myofilament function and cardiac troponin I phosphospecies distribution in hypertrophic cardiomyopathy mice. Arch. Biochem. Biophys. 535, 39-48 (2013).
- Konhilas, J. P., et al. Exercise can prevent and reverse the severity of hypertrophic cardiomyopathy. Circ. Res. 98, 540-548 (2006).
- Perez, N. J., Chen, H., Regan, J. A., Emert, A., Constantopoulos, E., Lynn, M., Konhilas, J. P. The impact of chemically-induced ovarian failure on voluntary cage wheel exercise and cardiac adaptation in mice. Compar. Med. In press, (2013).
