Summary
الدورة القصيرة (دي وان زيرو دقيقة) عالية الكثافة الفاصلة التدريب (HIIT) أخذ في الظهور كبديل لطرائق ممارسة أطول، ولكن نادراً ما يتم على غرار متغيرات أقصر في الدراسات الحيوانية. هنا، يمكننا وصف دقيقة 10، 3 أيام في الأسبوع، وبروتوكول HIIT شاقة حلقة مفرغة التي تعزز الأداء الجسدي في الذكور والإناث الذين تتراوح أعمارهم بين الفئران.
Abstract
عالية الكثافة الفاصلة التدريب (HIIT) تبرز كنهج علاجية لمنع أو تأخير أو التخفيف من هشاشة. وبخاصة دورة قصيرة HIIT، مع أنظمة أقل من أو تساوي 10 دقيقة باهتمام خاص حيث تتميز الدراسات البشرية عدة إجراءات قصيرة بقدر بضع دقائق عدة مرات في أسبوع. ومع ذلك، هناك ندرة في الدراسات الحيوانية أن نموذج آثار الدورة قصيرة HIIT. وهنا يصف لنا منهجية لنظام HIIT دورة قصيرة مصممة على حدة والتدريجي من 10 دقيقة تعطي 3 أيام أسبوع للذين تتراوح أعمارهم بين الفئران باستخدام مطحنة يميل. لدينا منهجية تشمل أيضا بروتوكولات لتقييم حلقة مفرغة. الفئران في البداية أقلمة إلى حلقة مفرغة وثم تعطي الأساس مسطحة وتقييمات شاقة حلقة مفرغة. الدورات العملية تبدأ احماء 3 دقيقة، ثم ثلاث فترات من 1 دقيقة على نحو سريع الوتيرة، تليها 1 دقيقة في حدوث انتعاش نشط خطي. عقب هذه الفواصل الزمنية، يتم إعطاء الفئران قطعة نهائي الذي يبدأ سرعة وتيرة وتسارع لمدة 1 دقيقة. بروتوكول HIIT فردية مصممة كما تحدد بسرعة وكثافة لكل الماوس استناداً إلى نتائج تقييم اللاهوائية الأولية. بالإضافة إلى ذلك، نحن بالتفصيل الشروط اللازمة لزيادة أو تقليل الكثافة للفئران الفردية اعتماداً على الأداء. وأخيراً، هو زيادة كثافة للفئران كل مرة كل أسبوعين. ذكرت سابقا في هذا البروتوكول تعزيز الأداء البدني في الفئران الذكور الذين تتراوح أعمارهم بين وهنا عاماً إظهار يزيد أيضا من الأداء حلقة مفرغة في الفئران الإناث. وتشمل المزايا لدينا بروتوكول وقت الإدارة منخفضة (حوالي 15 دقيقة لكل 6 الفئران، 3 أيام في الأسبوع)، استراتيجية لإضفاء الطابع الشخصي للفئران لأفضل نموذج المنصوص عليها ممارسة، وتصميم نمطي الذي يسمح لإضافة أو إزالة عدد وطول الفواصل تيتراتي فوائد ممارسة.
Introduction
ممارسة العادية فعالة في منع أو تأخير العديد من الأمراض المرتبطة بالسن مثل ساركوبينيا وهشاشة1،2،،من34. ومع ذلك، أقل من 15 في المائة من تلك التوصيات تلبية 65 وكبار السن من 150 دقيقة أسبوعيا متوسط الشدة ممارسة بالإضافة إلى قوة
التدريب5،6. نظراً لقلة الوقت وجلسات مطولة الحواجز المشتركة لممارسة، هو الظهور عالية الكثافة الفاصلة التدريب (HIIT) كبديل للأنظمة التقليدية. HIIT يضم عدة رشقات نارية قصيرة من النشاط المكثف الذي يتم تتخللها فترات قصيرة من الانتعاش النشط، وكان هناك اهتمام الأخيرة في تحديد الأنظمة العلاجية الأقصر التي لا تزال تحقق نتائج مفيدة. وتشمل هذه الدراسات يوم 3 من الأنظمة العلاجية أسبوع يضم أوقات الدورة إجمالي 4 دقيقة7،8من 2-3 دقيقة، دقيقة 1.59، دقيقة واحدة10وحتى 40 s11.
وبالمثل، كان هناك اهتمام كبير في نماذج حيوانية HIIT. استخدمت أغلبية دراسات الفئران12،13،،من1415،16،17،،من1819،20، 21 أو الفئران22،،من2324،25 وأجريت باستخدام حلقة مفرغة، على الرغم من أن بضعة بلدان أخرى تستخدم سباحة بروتوكولات26،27 , 28-أغلبية هذه الدراسات استخدام فو2كحد أقصى لتعيين كثافة الأولية لممارسة13،،من1419،،من2124. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن ميزة غالباً ما توصف ل HIIT هو وجود أنظمة أقصر، تقريبا جميع هذه حددت الدراسات ميزة نظم هذا الأخير 30 دقيقة أو أطول11،،من1213،14 ،15،18،،من1921، مع استثناء واحد مع أطول قليلاً من 10 دقيقة نظام20، وآخر مع 19 دقيقة عبر ثلاث مختلفة 16من الشدة. على حد علمنا، لا توجد عنها الحيوانية دراسات دراسة دقيقة 10 أو أقل نظام HIIT، أو تكييف النظام للحيوانات الفردية، باستثناء لدينا دراسة نشرت17 أن يخدم كأساس لهذا البروتوكول.
هنا، نحن وصف بروتوكول ل HIIT في الفئران الذين تتراوح أعمارهم بين تصميم لنموذج فردية، دورة قصيرة (دي وان زيرو دقيقة) المتغيرات المستخدمة مؤخرا في الدراسات الإنسانية7،،من89،،من1011. يتضمن الأسلوب نظام 10 دقيقة على مطحنة ميلا (25 درجة مئوية) مع 3 دقيقة الاحماء، وأربع فترات 1 دقيقة بكثافة عالية، تتخللها ثلاثة أجزاء الانتعاش النشط 1 دقيقة. وتشمل مزايا البروتوكول أهمية سريرية أكبر كما يمتاز باستراتيجيات للخياطة كثافة للحيوانات الفردية، ووضع الشدة التي لا تستند إلى مقطع صوتي2كحد أقصى، وبالتالي تجنب الحاجة إلى المطاحن الأيضية، ووحدات تصميم بموجبه عدد الفواصل الزمنية والتوقيت وقابلة للتعديل بسهولة. بالإضافة إلى ذلك، ضمن هذا البروتوكول ونحن توفير إرشادات لاستراتيجيتين لتقييم حلقة مفرغة، والتي تشمل الفاصل شقة مستمرة وشاقة، لدراسة القدرة على التحمل. باستخدام هذه الأساليب، ونحن تمديد موجوداتنا السابقة أن الدورة قصيرة HIIT زيادة القدرة الوظيفية في الفئران الذكور الذين تتراوح أعمارهم بين17، والآن تثبت HIIT الأداء المطحنة الزيادات في الفئران الإناث الذين تتراوح أعمارهم بين.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وافق جميع الدراسات والبروتوكولات التجريبية، وامتثالا للمبادئ التوجيهية التي وضعتها الجامعة في بافالو وخامساً غرب نيويورك رعاية الحيوان واستخدام اللجان.
1-تجربة الإعداد والمشورة العامة
ملاحظة: واستخدمت مجموعة الأربعة والعشرين الفئران الإناث على خلفية C57BL/6J في هذا البروتوكول بدءاً من 23 شهرا عمر. الفئران التي سرتلوكسب-exon4-لوكسب طفرة شرطي29، ولكن هذا لا حملت في هذه التجربة.
- ضمان أن الفئران تتلقى معرفات الدائمة مثل العلامات الإذن، ورقائق RFID، أو ذيل الوشم.
ملاحظة: من المستحسن أيضا استخدام علامات مؤقتة (مثل علامة دائمة وضع علامة على ذيول) لتحديد سريع خلال فترات التقييم. - تنظيف المطحنة مع 0.25-0.5% التبييض (v/v) أو الإيثانول 70% (v/v) في نهاية اليوم أو لإزالة البراز أو البول بين التجارب الاختبارية. حلول جافة تماما قبل الشروع في محاكمة جديدة.
ملاحظة: قد تزيد من الإيثانول ارتداء حزام حلقة مفرغة. من المستحسن أن يتم تنظيف حلقة مفرغة بين كل تشغيل إذا كان يعمل مع فريق يضم الفئران الذكور بغية التقليل إلى أدنى حد في قفص القتال. من المستحسن القيام بتقييمات المطحنة اليوم عند كل نقطة الوقت في الدراسات الطولية30،،من3132وفي الوقت نفسه، وإذا كانت تنفذ عمليات التقييم الأخرى، الأمر ينبغي أن يظل نفس. كما ينبغي أن المحقق بتشغيل التجربة العمياء لتسميات مجموعة من الفئران.
2-تتأقلم الفئران إلى جهاز المطحنة
ملاحظة: بدء تأقلم الفئران 1 شهر قبل التجارب الأساس.
-
قم بإعداد برنامج التدريب الأولى على استخدام البرمجيات المطحنة (v3.4.7) في الوضع اليدوي (الشكل 1 والجدول 1).
- قم بفتح البرنامج حلقة مفرغة. ثم، انقر على الملف وفتح التجربة.
- إدخال القيم المبينة في الجدول 1 في علامة التبويب الدليل تحت التأقلم(الشكل 1).
- إدخال رقم الدورة ك 1 وعدد القنوات النشطة ك 1 إلى 6 اعتماداً على عدد الفئران، وعدد الزيارات إلى الشبكة ك 10 والعدد من الصدمات ك 20.
ملاحظة: يتم تعيين شدة الصدمة لهذا التشغيل الأولية على المستوى 1 (0.46 mA).
- تعيين ميل المطحنة 0° (مسطحة).
- عقد الفئران من ذيله عند وضع في حلقة مفرغة ومكان الفئران مباشرة على الحزام تجنب بدء الفئران على الشبكة صدمة.
- استخدام فرشاة أو خافضة اللسان لإبقاء الفئران بعيداً عن الشبكة صدمة عندما يبدأ التدريب أو التقييم. دفع الفئران بدء تشغيل لتجنب الصدمات غير مقصودة.
- بعد أن يتم إعطاء كل الماوس برنامج التدريب الأولى، كرر البرنامج كما هو وارد أعلاه مع شدة الصدمة ارتفع إلى مستوى 2 (0.59 mA) مع 15 دقيقة على الأقل بين الدورات التدريبية.
-
يوم أو يومين بعد برنامج التدريب الأولى على إدارة تأقلم شاقة حلقة مفرغة.
- قم بفتح البرنامج حلقة مفرغة. ثم انقر فوق الملف، ثم قم بفتح هذه التجربة.
- إدخال القيم في علامة التبويب الأساسية كما هو مبين في الجدول 2 تحت التأقلم.
- تحت صدمة الكشف، إدخال رقم الدورة ك 1 وعدد القنوات النشطة ك 1 إلى 6 اعتماداً على عدد الفئران، وعدد الزيارات إلى الشبكة ك 10 والعدد من الصدمات ك 20.
- انقر فوق علامة التبويب وضع الشخصية (الشكل 2)، والمدخلات للخطوة 1، 0 م/دقيقة بسرعة بدء ونهاية بسرعة 5 م/دقيقة مع فترة من 5 s.
- إضافة الاحماء في الخطوة 2 مع سرعة بدء سرعة 5 م/دقيقة ونهاية 5 م/دقيقة لمدة 30 ثانية. إضافة خطوة انتقال التي تبدأ في 5 م/دقيقة ونهاية بسرعة 6 م/دقيقة 5 ثانية.
- إضافة خطوة اختبار سرعة الذي يبدأ في 6 م/دقيقة وينتهي عند 6 م/دقيقة لإضافة س. 20 خطوة انتقال الذي يبدأ في 6 م/دقيقة وينتهي عند 5 م/دقيقة.
- إضافة فاصل انتعاش الذي يبدأ في 5 م/دقيقة وينتهي عند 5 م/دقيقة 20 ثانية (الشكل 2).
- كرر الخطوة 2.6.4 إضافة خطوات اختبار السرعة كما هو مبين في الجدول 2 تحت التأقلم.
- تستمر أسبوعين قبل تقييمات خط الأساس، تأقلم بتوفير تقييمات القدرات الهوائية شقة المطحنة اثنين كما هو موضح في القسم 3، نظراً لأيام متتالية.
- تقدم يوم أو يومين بعد تدريب التحمل الثانية، هما تقييم القدرات اللاهوائية شاقة حلقة مفرغة كما هو موضح في القسم 4، تعطي في اليوم نفسه مع حد أدنى من 30 دقيقة بين الدورات التدريبية.
3-تقييم المطحنة المستمرة مسطح
- إنشاء برنامج حلقة مفرغة كما هو موضح في الخطوة 2، 1، تستخدم القيم المشار إليها في الجدول 1 تحت التقييم. تحت صدمة الكشف، بتعيين عدد الدورة 1 والعدد من القنوات النشطة ك 1 إلى 6 اعتماداً على عدد الفئران، وعدد الزيارات إلى الشبكة ك 10 والعدد من الصدمات ك 20.
- مراقبة الفئران طوال المحاكمة وإزالة الفئران من الصك الذي يصل إلى معايير نقطة النهاية.
ملاحظة: هذه الخطوة لتجنب الفئران دون قصد لمس الشبكة صدمة المجاورة الفئران والتي تؤثر على البيانات. تتضمن معلمات الوقت الإجمالي في الحزام، والمسافة، والصدمات بنسبة الزيارات. من المستحسن القيام بتقييمات اثنين في كل نقطة من الزمن، مفصولة بيوم واحد على الأقل بين التقييمات.
4-شاقة الفاصل الزمني المطحنة التقييم
- إنشاء برنامج حلقة مفرغة كما هو موضح في الخطوة 2، 6، باستخدام القيم المبينة في الجدول 2 تحت التقييم. تحت صدمة الكشف، بتعيين عدد الدورة 1 والعدد من القنوات النشطة ك 1 إلى 6 اعتماداً على عدد الفئران، وعدد الزيارات إلى الشبكة ك 5 والعدد من الصدمات ك 10.
- تعيين حقل الفاصل الزمني في البرنامج حلقة مفرغة إلى 0.5.
ملاحظة: وهذا يسمح لنقاط البيانات التي يتعين جمعها كل ثانية بدلاً من كل دقيقة، مما يساعد في تحديد السرعة عند نقطة النهاية لكل الماوس. سيتم تلقائياً بإيقاف البرنامج بعد مرحلة 50 م/دقيقة بسبب قيود البرمجيات. تتضمن معلمات الوقت على الحزام والمسافة وسرعة اختبار المرحلة الأخيرة أنجزت بنجاح قبل نقطة النهاية. يستخدم هذا الأخير لتحديد كثافة الأساس لنظام HIIT هو موضح في الخطوة 5. من المستحسن القيام بتقييمات اثنين لكل نقطة الوقت، مفصولة عن 30 دقيقة على الأقل.
5-قصيرة الدورة "عالية الكثافة الفاصلة التدريب"
- تعيين المطحنة شاقة (25 درجة مئوية) وإزالة الغطاء من البلاستيك.
- تحديد الكثافة لكل الماوس. استخدام سرعة أنجزت بنجاح المرحلة الأخيرة (الخطوة 4، 5) والعثور على مجموعة كثافة والمقابلة قاعدة، و السباق، و اندفاعه بسرعة باستخدام الجدول 3.
-
فتح برنامج حلقة مفرغة، وانقر فوق الملف إنشاء برنامج جديد.
- انقر فوق علامة التبويب وضع الشخصية والخطوة 1، إدخال بسرعة ابدأ 0 م/دقيقة وعلى سرعة إنهاء كما هو مبين تحت قاعدة السرعة كما هو مبين في الجدول 3 بمدة 5 ق.
- إضافة الاحماء في الخطوة 2 مع سرعة بدء في قاعدة السرعة وسرعة إنهاء سرعة قاعدة ل 180 s.
- إدخال 3 فترات كل مع 1) خطوة انتقالية أن يذهب من قاعدة العدو 5 ق، 2) خطوة في سباق السرعة ل 60s، 3) خطوة انتقالية أن يذهب من "العدو" إلى قاعدة أكثر من 5 s، و 4) خطوة لفترة استرداد في < c15 > قاعدة السرعة عن 60 ثانية.
- إضافة خطوة انتقالية أن يذهب من قاعدة لسرعة السباق أكثر من 5 s وخطوة أخيرة أن يذهب من السباق اندفاعه بسرعة ما يزيد على 60 ثانية.
ملاحظة: يمكن حفظ البرامج وتعديل وإعادة شحنها.
- تؤدي ممارسة ثلاثة أيام في الأسبوع بيوم واحد على الأقل من الراحة بين الدورات (أي، الاثنين، الأربعاء، الجمعة).
- إعادة كتابة برامج التدريب لزيادة قاعدة، و السباق، و اندفاعه بسرعة 1 م/دقيقة كل أسبوعين.
ملاحظة: يتم إعطاء لا صدمات كهربائية أثناء الممارسة. - تحفيز الفئران لتشغيل باستخدام فرشاة ماكياج (مستحسن) أو خافضة اللسان لتحفيز الفئران التي تقع بالقرب أو في الشبكة صدمة طفيفة. إذا كان ماوس لا يستجيب إعادة المحاولة في 5 s، ثم s 10، وثم إعادة المحاولة كل 30 s أو خلال فترة انتعاش حتى نهاية الدورة.
ملاحظة: النظر في إزالة الفئران من الدراسة التي لم تقم بتشغيل في حلقة مفرغة في أي كثافة أو غير قادر على إكمال الفترات الثلاث الأولى في كثافة المعرفة لمجموعة أقل كثافة (الجدول 3) - نقل الفئران التي لا يمكن أن يكون الدافع لإكمال الفترات الثلاث الأولى في دورتين متتاليتين ممارسة لخفض كثافة المجموعات (الجدول 3).
- نقل الفئران التي لا تتطلب الدافع في دورتين متتاليتين ممارسة لأعلى كثافة المجموعات (الجدول 3).
- أن الفئران التحكم المستقرة في مكان الأقفاص بجوار المطحنة أثناء تشغيله. وبدلاً من ذلك، يمكن وضع الضوابط المستقرة في الممرات من حلقة مفرغة غير المتحركة لمدة 10 دقائق.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
ولدت ما مجموعة خمسة وعشرون الفئران الإناث وأعمارهم في البيت. قامت الفئران الخلفية C57BL/6J SIRT1لوكسب-exon4-لوكسب طفرة29؛ بيد أن هذا الشرطي بالضربة القاضية لم حملت ولجميع الفئران أظهرت كامل طول Sirtuin1 (البيانات لا تظهر). في 24 شهرا عمر، قيمت الفئران للتحمل المطحنة وقدرة العدو شاقة قبل وبعد شهرين من ممارسة HIIT (n = 14)، أو قفص الباقية الآبدة (n = 11). تظهر البيانات لدينا جميع الفئران 14 في HIIT تجميع الوقت المطحنة زيادة على الحزام بالمقارنة مع 7 11 الفئران SED (الشكل 4A، إقران اختبار T للطالب ف < 0.0001 ل HIIT وف < 0.14 ل SED). في HIIT مجموع الفئران أظهرت تحسنا أكبر في الوقت المناسب على حزام استناداً إلى الأفضل من هاتين التجربتين (HIIT: 18.2 ± دقيقة 10.5 إلى 31.8 ± 13.7 دقيقة، دلتا 13.6 ± 7.5 دقيقة مقابل SED: ± 19.9 10.0 دقيقة إلى 25.3 ± 7.3 دقيقة، دلتا 5.3 ± 11.4 دقيقة، اختبار T مزاوج الطالب ف < 0.0391).
بالإضافة إلى ذلك، أننا نكتشف زيادة أكبر في قدرة المطحنة شاقة 12 من 14 HIIT الفئران زيادة السرعة القصوى حين لاحظنا انخفاض 8 11 SED الفئران (الشكل 4 باء، إقران اختبار T للطالب ف < 0.0022 عن HIIT وف < 0.85 ل SED). HIIT الفئران أظهرت أيضا تحسنا أكبر في السرعة القصوى مقارنة بالفئران SED استناداً إلى الأفضل من هاتين التجربتين (HIIT: 14.6 ± 4.3 م/دقيقة إلى 17.6 ± 5.5 م/دقيقة، ± دلتا 3.0 3.0 m/min مقابل SED: 16.9 ± 3.8 متر/دقيقة إلى 16.5 ± 5.0 م/دقيقة ، دلتا 0.5 ± 5.0 م/دقيقة، ف مزاوج الطالب الاختبار T = 0.0441). كان التسامح صدمة مماثلة بين المجموعتين من الفئران (صدمة للشبكة بزيارة نسبة الأساس-SED: 1.2 ± 0.1 مقابل HIIT: ± 0.4 1.4، ف = 0.24؛ نقطة النهاية-SED: 1.2 ± 0.4 مقابل HIIT: 1.3 ± 0.4، ف = 0.46).
رقم 1: حلقة مفرغة البرمجيات معلمات الوضع اليدوي لتقييم القدرة على التحمل المطحنة. يسمح وضع دليل البرمجيات المطحنة التكيف للبروتوكولات التي تنطوي على التعجيل بحزام المستمر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: حلقة مفرغة البرمجيات الشخصية وضع معلمات البرنامج لتقييم سباق شاقة. في وضع الشخصية البرمجيات المطحنة، تستخدم بالاقتران مع الخيارات الموجودة في علامة التبويب الوضع اليدوي (الشكل 1)، يسمح القدرة على إنشاء بروتوكولات مع فواصل سرعة مخصصة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 3: نظام "التدريب الفاصل الزمني لكثافة" عالية التخطيطي. قاعدة، والسباق، واندفاعه بسرعة وترد في الجدول 3. زيادة سرعة 1 م/دقيقة كل أسبوعين. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4. آثار HIIT على الأداء حلقة مفرغة في الفئران الذين تتراوح أعمارهم بين. العشرون-أربعة أشهر أعطيت الفئران الإناث HIIT (n= 14) أو ظل المستقرة (SED، n= 11) لمدة شهرين. وقيمت المطحنة التحمل (A) قبل وبعد التدخل ممارسة كأفضل محاكمتين في أيام متتالية في حلقة مفرغة مسطحة. وكان تقييم قدرة سبرينت شاقة (ب) كأفضل محاكمتين تدار مع لا يقل عن 30 دقيقة من الراحة في حلقة مفرغة ميلا (25 درجة مئوية). تدل الخطوط الفردية الفئران. ب الأساس والإلكتروني هو نقطة النهاية، * * * تشير قيمة p < 0.001 و * * * يشير إلى ف < 0.0001 حسبما يقرره الطالب إقران اختبار T مقارنة داخل مجموعة التغيير بين خط الأساس ونقطة النهاية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الجدول 1: معلمات البرنامج لتأقلم التحمل المطحنة والتقييم.
| المعلمة البرنامج | التأقلم | التقييم |
| الفاصل الزمني | 1 | 0.5 |
| المدة | 5 | 90 |
| تمكين وضع الشخصية | غير محدد | غير محدد |
| الخطوة أكسل | 1.0 م/دقيقة | 1 م/دقيقة |
| Int أكسل | 60 ثانية | 120 ثانية |
| أقصى سرعة | 10 م/دقيقة | 35 م/دقيقة |
| S_speed | 5 م/دقيقة | 5 م/دقيقة |
| معدل مندوب صدمة | 1 هرتز | 1 هرتز |
| شدة الصدمة | 1 ثم 2 | 3 |
الجدول 2: معلمات البرنامج لتأقلم سبرينت شاقة والتقييم.
| المعلمة البرنامج | التأقلم | التقييم |
| الفاصل الزمني | 0.5 | 0.5 |
| المدة | 10 | 90 |
| تمكين وضع الشخصية | فحص | فحص |
| الخطوة أكسل | N/A | N/A |
| Int أكسل | N/A | N/A |
| أقصى سرعة | 15 م/دقيقة | 35 م/دقيقة |
| S_speed | 5 م/دقيقة | 5 م/دقيقة |
| معدل مندوب صدمة | 1 هرتز | 1 هرتز |
| شدة الصدمة | 2 | 3 |
| وضع الشخصية (انظر الأرقام 1 و 2 لإعداد معلمات البرنامج) | ||
| فترات الاختبار | 8، 10، 10، 10 م/دقيقة | 6، 8، 10، 11، 12... 51، 52 م/دقيقة |
الجدول 3: كثافة التسميات ل HIIT ممارسة الفئران.
| مجموعة كثافة | نقاط الأساس سباق شاقة | الممارسة الأولية بسرعة | ||
| قاعدة | السباق | داش | ||
| 0 | < 8 م/دقيقة | 5 م/دقيقة | 7 م/دقيقة | 10 م/دقيقة |
| 1 | 8-16 م/دقيقة | 5 م/دقيقة | 10 م/دقيقة | 15 م/دقيقة |
| 2 | 17-25 م/دقيقة | 8 م/دقيقة | 13 م/دقيقة | 18 م/دقيقة |
| 3 | > 25 م/دقيقة | 11 م/دقيقة | 16 م/دقيقة | 21 م/دقيقة |
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
فوائد من دورات قصيرة هي أحد جوانب رئيسية لارتفاع كثافة فترة التدريب الذي يلتقط العلمية والمصلحة العامة. غير أن الدراسات الحيوانية التحقيق نادراً ما HIIT الأنظمة العلاجية التي 10 دقيقة أو أقل. هنا، يمكننا وصف بروتوكول 10 دقيقة دورة قصيرة HIIT شاقة حلقة مفرغة ممارسة نظام التي تعزز الأداء حلقة مفرغة في الفئران الإناث الذين تتراوح أعمارهم بين، والذي أظهرنا سابقا لزيادة الأداء الجسدي في الفئران الذكور الذين تتراوح أعمارهم بين17. قوة لدينا بروتوكول هو بالإضافة إلى البروتوكول حاليا سوى 10 دقيقة في الطول، التصميم وحدات مثل أن عدد الفواصل الزمنية يمكن إضافتها أو إزالتها لجعل البروتوكولات حتى دقيقة واحدة في الطول. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تعديل طول فترات تقديم استراتيجيات متعددة ممارسة تيتراتي وتقييم الآثار.
قوة أخرى من هذا البروتوكول هو أن ندرج نظام تكييف نظام ممارسة إلى القدرات المادية للفئران الفردية، التي تستخدم فقط واحدة أخرى دراسة33 وبصرف النظر عن تقريرنا في الفئران الذكور الذين تتراوح أعمارهم بين17 إلى معرفتنا. على الرغم من أن فردياً للخياطة تدخل ممارسة يدخل تقلب التصميم التجريبي، ميزة هامة لهذا الأسلوب من أفضل نماذج إدارة عملية المحدد في إعدادات السريرية البشرية. وعلاوة على ذلك، لا تدريب الحيوانات في الشدة التي سهلة أو صعبة جداً، الذي يمكن أن يكون عاملاً هاما في التجارب التي يظهر فيها السكان الحيوانية التنوع في القدرة على ممارسة الرياضة (أي أثناء الشيخوخة). واحد ميزة أخرى لهذه المنهجية هو أنها لا تتطلب استخدام المطاحن الأيضية لتحديد مقطع صوتي2كحد أقصى كما يتناسب مع شدة ممارسة أداء الحيوان، ومفهوم الذي هو مزيد من الدراسة قبل بيكولي et al.34.
هذا البروتوكول يتضمن تقييمين للأداء حلقة مفرغة، في شكل اختبار مطحنة شقة تعجيل ببطء وإجراء اختبار الفاصل زمني تزايد مطحنة يميل، على التوالي. وهناك العديد من البروتوكولات التي تم نشرها لتحديد الأداء المطحنة المستمرة في الفئران باستخدام المطاحن16،،من3435، بما في ذلك من جوف المادة36. معلمات متعددة تختلف عبر هذه الدراسات والمؤلفات، بما في ذلك: الميل (عادة ما تكون 0° أو 5 º لاختبار التحمل)، صدمة كثافة (تتراوح بين 0.25-1.12 mA)، وقواعد لتحديد استنفاد. وقد لوحظ أيضا أن صدمات متتالية 5 كانت الشائع استخدامها لتعريف استنفاد عبر دراسات متعددة. على الرغم من أن هذه الاستراتيجية قد حمل استنفاد أكبر من القواعد وقد استخدمنا في دراستنا وهذا البروتوكول، يفترض هذا النظام أيضا جميع الفئران قد مماثلة عتبات الألم، الذي قد لا يكون صحيحاً تبعاً للظروف التجريبية. تعريفنا لاستنفاد 10 زيارات أو الصدمات إجمالي 20 إطارا لتقييم ما إذا كانت توجد عتبات الألم مختلفة. وفي نهاية المطاف، هناك مزايا وعيوب لكل من الاستراتيجيات وقرار لتحديد نقطة النهاية ينبغي مواءمة أفضل مع أهداف الدراسة. بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم بعض بروتوكولات التقييم حلقة مفرغة للفئران دون استخدام الصدمات ك حافز37. على الرغم من أن هناك مزايا لهذا النهج37، تتضمن بعض العيوب النظر في استخدام تصميم لاستنفاد ذاتي والصعوبة المحتملة لتقييم الفئران متعددة في وقت واحد.
بالإضافة إلى ذلك، الآخرين قد استخدمت العمل والسلطة كمعلمات لوصف المطحنة الأداء35،،من3839. يتم تمثيل سرعة الحزام ومعدل التسارع أيضا امرأتين في الأدب. إذ أن معظم البروتوكولات ميزة زيادة السرعة، سيحقق النتيجة مزيج قدرات الهوائية واللاهوائية في الماوس، مع أبطأ بروتوكولات توفير مزيد من التركيز على العنصر الهوائي. ولذلك قمنا بتصميم الاختبار الفاصل الزمني المطحنة شاقة لتوفير قدر أكبر من التركيز على العنصر اللاهوائية17. ولتحقيق ذلك، يتميز لدينا بروتوكول فترات اختبار قصير مع الانتعاش النشط بين الاختبارات، مما يسمح للفئران لتحقيق سرعات أعلى واستخدام اللاهوائية وبالتالي زيادة نسبة إلى تقييمنا التحمل المطحنة شقة المستمر. لدينا بروتوكول استخدمنا فترة استرداد نشطة من 20 ثانية بين الفواصل، نصف الوقت ريوكسيجينيشن أنسجة العضلات في الأنسجة البشرية40. بيد أننا نلاحظ أن حد من هذا الأسلوب أن آثار محددة على الأيض اللاهوائي لم يتم توضيحها، بما في ذلك دراسة لمعلمات اللاهوائية مثل الأيض جليكوليتيك واستخدام فوسفوكريتيني وحركية لاكتات وسيعزز هذا الأسلوب. وباﻹضافة إلى ذلك، ستعزز الدراسات الجديدة أن التحقيق آثار تغيير المرحلة وفترات الراحة النشطة، والميل وزيادة سرعة مختلفة أيضا هذا الأسلوب.
المنهجية المبينة في هذا البروتوكول، بما في ذلك التقييمات المطحنة اثنين، مصممة لكبار السن الحيوانات وبخاصة، وعلى هذا النحو يتضمن وقت أكبر للتأقلم فئران للبروتوكولات. التأقلم السليم خطوة حاسمة للتصميم التجريبي لضمان نقاط النهاية سبب استنفاد وعدم كفاية التعلم عن طريق الماوس. التأقلم غير لائق من المحتمل الظاهر في الدراسات الطولية-حتى الآن، الأهم من ذلك، قد لا يكون لاحظت في الدراسات كروسسيكتيونال. على الرغم من ذلك، قد تكون أقصر التأقلم البروتوكولات الممكنة للافواج الشابة، تتطلب الفئران الأكبر سنا في تجربتنا التأقلم أكبر وبروتوكول منشورة لممارسة التدريب في سن الفئران يبدأ التأقلم قبل شهر واحد مع مجموع 10 أيام نظراً حلقة مفرغة تأقلم41. ومع ذلك، ونحن نتفق مع كاسترو وآخرون أن توفير التأقلم المفرطة قد تؤثر على سلوك وتأثيرات على الفئران35 وتوصيته من 3 إلى 10 أيام إجمالي35، الذي بروتوكول تأقلم لدينا تمشيا مع هذه توصيات. وعلاوة على ذلك، يحمل الحيوانات الأكبر سنا أيضا قدر أكبر من التنوع في ممارسة الأداء ولهذا السبب نقوم بتضمين تجربتين كل نقطة وقت التقييم. عرض الحيوانات الأصغر سنا أكبر من التجانس في الأداء وذلك محاكمة واحدة قد تكون كافية. وعلاوة على ذلك، تنوع الحيوانات المسنين قد يجعل من الصعب على تفسير مقارنات مستعرضة مباشرة للتدخل، ويمكن تحقيق المزيد من النجاح عن طريق مقارنة التغيير من الأساس كما حدث في تحليل الفئران الإناث الذين تتراوح أعمارهم بين. كما تبين لنا كتحذير التي اختبرناها لا دورتنا قصيرة بروتوكول HIIT في الفئران الأصغر سنا، حيث أنه من الممكن تأثير الحد أقصى في الأداء قد تخفي فوائد دورتنا قصيرة بروتوكول HIIT. كما تم استخدام البروتوكول فقط في سلالة الماوس C57BL/6J، وذلك يبقى أثر هذه الممارسة في سلالات الماوس الأخرى توضيح. بالإضافة إلى ذلك، قام C57BL6/ياء الفئران المستخدمة في هذه التجربة SIRT1لوكسب-exon4-لوكسب طفرة29، أن كان فعل لا. تتراوح هذه الفئران في البيت من الولادة؛ ومع ذلك، لم الأرقام غير كافية متوفرة في 24 شهرا عمر إلى السلطة 4 مجموعات. ولذلك نحن ركزت التجربة على مجرد HIIT والجماعات المستقرة. ونلاحظ أن الفوج الحالي للفئران الإناث الذين تتراوح أعمارهم بين ولدينا فوج المنشورة سابقا من الفئران الذكور الذين تتراوح أعمارهم بين17 كلا تحسن في الأداء البدني باستخدام هذا البروتوكول HIIT دورة قصيرة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
ونود أن نشكر موظفي الرعاية الحيوانية في الجامعة في "بوفالو الحيوانات المختبرية الحيوان مرفق". كان يدعمها هذا البحث بحث إصلاح الشؤون المخضرم والتنمية منحة RX001066 ومؤسسة درب الهندي.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Exer-3/6 Open Treadmill w/ Shock, Detection, auto-calibration and PC Interface/Software | Columbus Instruments | 1055-SDRM | The Columbus Instruments 3/6 treadmill allow up to 6 mice or 3 rats simultaneously. The device comes with controllers to allow manual control of treadmill belt speed and shock intensity, or connections to a computer and software to run and control these elements. |
| Bleach | Varies | Varies | 0.25-0.5% Bleach solution (V/V) is used to clean the treadmill belt between sessions |
| Ethanol | Varies | Varies | 70% ethanol solution (V/V) can alternatively be used to clean treadmill belt between runs and sesions. |
| Make-up Brush (large) | Varies | Varies | A make-up brush provides a soft surface and ample length to motivate mice to continue exercise. |
References
- Cameron, I. D., et al. A multifactorial interdisciplinary intervention reduces frailty in older people: randomized trial. BMC Medicine. 11 (65), (2013).
- Manas, A., et al. Reallocating Accelerometer-Assessed Sedentary Time to Light or Moderate- to Vigorous-Intensity Physical Activity Reduces Frailty Levels in Older Adults: An Isotemporal Substitution Approach in the TSHA Study. Journal of the American Medical Directors Association. 19 (185), (2018).
- Rogers, N. T., et al. Physical activity and trajectories of frailty among older adults: Evidence from the English Longitudinal Study of Ageing. PLoS One. 12, e0170878 (2013).
- Yamada, M., Arai, H., Sonoda, T., Aoyama, T. Community-based exercise program is cost-effective by preventing care and disability in Japanese frail older adults. Journal of the American Medical Directors Association. 13, 507-511 (2012).
- de Rezende, L. F., Rey-Lopez, J. P., Matsudo, V. K., do Carmo Luiz, O. Sedentary behavior and health outcomes among older adults: a systematic review. BMC Public Health. 14 (333), (2014).
- Wullems, J. A., Verschueren, S. M., Degens, H., Morse, C. I., Onambele, G. L. A review of the assessment and prevalence of sedentarism in older adults, its physiology/health impact and non-exercise mobility counter-measures. Biogerontology. 17, 547-565 (2016).
- Tjonna, A. E., et al. Low- and high-volume of intensive endurance training significantly improves maximal oxygen uptake after 10-weeks of training in healthy men. PLoS One. 8, e65382 (2013).
- Burgomaster, K. A., et al. Similar metabolic adaptations during exercise after low volume sprint interval and traditional endurance training in humans. Journal of Physiology. 586, 151-160 (2008).
- Cavar, M., et al. Effects of 6 Weeks of Different High-Intensity Interval and Moderate Continuous Training on Aerobic and Anaerobic Performance. Journal of Strength and Conditioning Research. , (2018).
- Gillen, J. B., et al. Twelve Weeks of Sprint Interval Training Improves Indices of Cardiometabolic Health Similar to Traditional Endurance Training despite a Five-Fold Lower Exercise Volume and Time Commitment. PLoS One. 11, e0154075 (2016).
- Metcalfe, R. S., Babraj, J. A., Fawkner, S. G., Vollaard, N. B. Towards the minimal amount of exercise for improving metabolic health: beneficial effects of reduced-exertion high-intensity interval training. European Journal of Applied Physiology. 112, 2767-2775 (2012).
- Belmonte, L. A. O., et al. Effects of Different Parameters of Continuous Training and High-Intensity Interval Training in the Chronic Phase of a Mouse Model of Complex Regional Pain Syndrome Type I. The Journal of Pain. , (2018).
- Chavanelle, V., et al. Effects of high-intensity interval training and moderate-intensity continuous training on glycaemic control and skeletal muscle mitochondrial function in db/db mice. Scientific Reports. 7 (204), (2017).
- de Oliveira Sa, G., et al. High-intensity interval training has beneficial effects on cardiac remodeling through local renin-angiotensin system modulation in mice fed high-fat or high-fructose diets. Life Sciences. 189, 8-17 (2017).
- Marcinko, K., et al. High intensity interval training improves liver and adipose tissue insulin sensitivity. Molecular Metabolism. 4, 903-915 (2015).
- Niel, R., et al. A new model of short acceleration-based training improves exercise performance in old mice. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. 27, 1576-1587 (2017).
- Seldeen, K. L., et al. High Intensity Interval Training (HIIT) improves physical performance and frailty in aged mice. The Journals of Gerontology Series A Biological Sciences. 73 (4), 429-437 (2017).
- Tuazon, M. A., McConnell, T. R., Wilson, G. J., Anthony, T. G., Henderson, G. C. Intensity-dependent and sex-specific alterations in hepatic triglyceride metabolism in mice following acute exercise. Journal of Applied Physiology. 118, 61-70 (2015).
- Wang, N., Liu, Y., Ma, Y., Wen, D. High-intensity interval versus moderate-intensity continuous training: Superior metabolic benefits in diet-induced obesity mice. Life Sciences. 191, 122-131 (2017).
- Wilson, R. A., Deasy, W., Stathis, C. G., Hayes, A., Cooke, M. B. Intermittent Fasting with or without Exercise Prevents Weight Gain and Improves Lipids in Diet-Induced Obese Mice. Nutrients. 10, (2018).
- Hafstad, A. D., et al. High intensity interval training alters substrate utilization and reduces oxygen consumption in the heart. Journal of Applied Physiology. 111, 1235-1241 (2011).
- Brown, M. B., et al. High-intensity interval training, but not continuous training, reverses right ventricular hypertrophy and dysfunction in a rat model of pulmonary hypertension. American Journal of Physiology Regulatory. Integrative and Comparative Physiology. 312, R197-R210 (2017).
- Hoshino, D., Yoshida, Y., Kitaoka, Y., Hatta, H., Bonen, A. High-intensity interval training increases intrinsic rates of mitochondrial fatty acid oxidation in rat red and white skeletal muscle. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism. 38, 326-333 (2013).
- Rahimi, M., et al. The effect of high intensity interval training on cardioprotection against ischemia-reperfusion injury in wistar rats. EXCLI Journal. 14, 237-246 (2015).
- Songstad, N. T., et al. Effects of High Intensity Interval Training on Pregnant Rats, and the Placenta, Heart and Liver of Their Fetuses. PLoS One. 10, e0143095 (2015).
- Motta, V. F., Aguila, M. B., Mandarim-De-Lacerda, C. A. High-intensity interval training (swimming) significantly improves the adverse metabolism and comorbidities in diet-induced obese mice. The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness. 56 (5), 655-663 (2015).
- Pimenta, M., et al. High-intensity interval training beneficial effects on body mass, blood pressure, and oxidative stress in diet-induced obesity in ovariectomized mice. Life Sciences. , 75-82 (2015).
- Vieira, J. M., et al. Caffeine prevents changes in muscle caused by high-intensity interval training. Biomedicine and Pharmacotherapy. 89, 116-123 (2017).
- Price, N. L., et al. SIRT1 is required for AMPK activation and the beneficial effects of resveratrol on mitochondrial function. Cell Metabolism. 15, 675-690 (2012).
- Bains, R. S., et al. Assessing mouse behaviour throughout the light/dark cycle using automated in-cage analysis tools. Journal of Neuroscience Methods. 300, 37-47 (2018).
- Hanell, A., Marklund, N. Structured evaluation of rodent behavioral tests used in drug discovery research. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (252), (2014).
- Hopkins, M. E., Bucci, D. J. Interpreting the effects of exercise on fear conditioning: the influence of time of day. Behavioral Neuroscience. 124, 868-872 (2010).
- Hollinski, R., et al. Young and healthy C57BL/6 J mice performing sprint interval training reveal gender- and site-specific changes to the cortical bone. Scientific Reports. 8, 1529 (2018).
- Picoli, C. C., et al. Peak Velocity as an Alternative Method for Training Prescription in Mice. Frontiers in Physiology. 9 (42), (2018).
- Castro, B., Kuang, S. Evaluation of Muscle Performance in Mice by Treadmill Exhaustion Test and Whole-limb Grip Strength Assay. Bio-protocol. 7, (2017).
- Dougherty, J. P., Springer, D. A., Gershengorn, M. C. The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse. Journal of Visualized Experiments. , 111 (2016).
- Conner, J. D., Wolden-Hanson, T., Quinn, L. S. Assessment of murine exercise endurance without the use of a shock grid: an alternative to forced exercise. Journal of Visualized Experiments. 90, e51846 (2014).
- Aguiar, A. S., Speck, A. E., Amaral, I. M., Canas, P. M., Cunha, R. A. The exercise sex gap and the impact of the estrous cycle on exercise performance in mice. Scientific Reports. 8, 10742 (2018).
- Barbato, J. C., et al. Spectrum of aerobic endurance running performance in eleven inbred strains of rats. Journal of Applied Physiology. 85, 530-536 (1998).
- Nagasawa, T. Slower recovery rate of muscle oxygenation after sprint exercise in long-distance runners compared with that in sprinters and healthy controls. Journal of Strength and Conditioning Research. 27, 3360-3366 (2013).
- Arnold, J. C., Salvatore, M. F. Getting to compliance in forced exercise in rodents: a critical standard to evaluate exercise impact in aging-related disorders and disease. Journal of Visualized Experiments. (90), (2014).
