Summary
Hoge intensiteit intervaltraining (HIIT) is in opkomst als alternatief voor langere oefening modaliteiten, maar de kortere varianten zijn zelden gemodelleerd in dierstudies korte sessie (≤10 min). Hier beschrijven we een 10 min, 3 dagen per week, bergop loopband HIIT protocol dat verhoogt fysieke prestaties in mannelijke en vrouwelijke ouder muizen.
Abstract
Hoge intensiteit intervaltraining (HIIT) ontpopt zich als een therapeutische benadering te voorkomen, te vertragen of te verzachten van broosheid. In het bijzonder korte sessie HIIT, met regimes die kleiner is dan of gelijk is aan 10 min van bijzonder belang, is zoals verschillende menselijke studies functie routines zo kort zijn als een paar minuten een paar keer per week. Echter, er is een schaarste van dierlijke studies dat de effecten van korte sessie HIIT model. Hier beschrijven we een methodologie voor een individueel op maat en progressieve korte sessie HIIT regime van 10 min 3 dagen per week voor leeftijd muizen met behulp van een loopband geneigd gegeven. Onze methodologie omvat ook protocollen voor de beoordeling van de loopband. Muizen zijn aanvankelijk geacclimatiseerd aan de loopband en daarna gegeven basislijn vlakke en bergop loopband evaluaties. Trainingssessies begint met een opwarmperiode van 3 min, dan drie intervallen van 1 min in een snel tempo, gevolgd door 1 min bij een actief herstel tempo. Na deze intervallen, krijgen de muizen een laatste deel dat op de snelle begint tempo en versnelt voor 1 min. Het protocol HIIT is individueel afgestemd zoals de snelheid en de intensiteit van elke muis worden bepaald op basis van de initiële beoordeling van de anaërobe scores. Bovendien, detailleren wij de voorwaarden voor vergroten of verkleinen van de intensiteit voor individuele muizen afhankelijk van prestaties. Ten slotte wordt intensiteit verhoogd voor alle muizen om de twee weken. We eerder gemeld in de fysieke prestaties van dit protocol verbeterd in leeftijd mannelijke muizen en hier Toon die het verhoogt ook de prestaties van de loopband in leeftijd van vrouwelijke muizen. Voordelen van ons protocol zijn lage administratie tijd (ongeveer 15 min per 6 muizen, 3 dagen per week), strategie voor individualizing voor muizen beter model voorgeschreven oefening, en een modulair ontwerp waarmee de toevoeging of verwijdering van het aantal en de lengte van tussenpozen Titreer oefening voordelen.
Introduction
Regelmatige lichaamsbeweging is effectief in het voorkomen of uitstellen van vele leeftijd-geassocieerde ziekten zoals sarcopenie en broosheid1,2,3,4. Echter, minder dan 15% van deze 65 en ouder voldoen aan aanbevelingen van 150 min een week van matige intensiteit uitoefenen plus sterkte
opleiding5,6. Als het gebrek aan tijd en lange sessies zijn gemeenschappelijke belemmeringen uit te oefenen, hoge intensiteit intervaltraining (HIIT) is in opkomst als alternatief voor traditionele regimes. HIIT beschikt over meerdere korte uitbarstingen van intense activiteit, die worden afgewisseld met korte periodes van actieve recuperatie, en er is een recente belangstelling bij het identificeren van de kortste regimes die nog steeds positieve resultaten opleveren. Dergelijke studies omvatten 3 dag een week regimes met totale sessie tijden van 4 min7, 2-3 min8, 1.5 min9, een enkele min10en zelfs 40 s11.
Evenzo is er wezenlijk belang bij HIIT diermodellen. Een meerderheid van de studies gebruikt muizen12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21 of ratten22,23,24,25 en werden uitgevoerd met behulp van een loopband, hoewel een paar anderen zwemmen gebruikt protocollen26,27 , 28. een meerderheid van deze studies kunt VO2max instellen de eerste intensiteit van de oefening13,14,19,21,24. Bovendien, hoewel een vaak beschreven voordeel van HIIT kortere regimes heeft, geïdentificeerd bijna al deze studies functie regimes die laatste 30 min of langer11,12,13,14 ,15,18,19,21, met uitzondering van één met een iets langer dan 10 min regime20, en een ander met 19 min over drie verschillende intensiteiten16. Om onze kennis zijn er geen gemelde dierlijke studies die onderzoeken een 10 min of minder HIIT regime, of op maat van het regime voor individuele dieren, met uitzondering van onze gepubliceerde studie17 die als de basis voor dit protocol fungeert.
Hier beschrijven we een protocol voor HIIT in leeftijd muizen ontworpen model geïndividualiseerd, korte sessie (≤10 min) varianten onlangs gebruikt in menselijke studies7,8,9,10,11. De methode omvat een regime 10 min op een loopband geneigd (25°) met een 3 min opwarmen, en vier 1 min intervallen bij een hoge intensiteit, afgewisseld met drie 1 min actieve recuperatie segmenten. Voordelen van het protocol zijn grotere klinische relevantie als het beschikt over strategieën voor het afstemmen van de intensiteit aan individuele dieren, het instellen van de intensiteit die niet zijn gebaseerd op VO2max, waardoor het vermijden van de behoefte aan metabole loopbanden, en modulaire ontwerp waarbij het aantal intervallen en tijdsinstellingen gemakkelijk instelbaar zijn. Bovendien binnen dit protocol geven we instructies voor twee strategieën voor loopband beoordeling, waaronder plat continu en bergop interval, om te onderzoeken van uithoudingsvermogen. Met behulp van deze methoden, we breiden onze eerdere bevindingen die korte sessie die HIIT functionele capaciteit in leeftijd mannelijke muizen17verhoogd, en nu tonen HIIT verhogingen loopband prestaties in leeftijd vrouwelijke muizen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle studies en experimentele protocollen werden goedgekeurd door en met inachtneming van de richtsnoeren van de Universiteit van Buffalo en VA Western New York Animal Care en gebruik commissies.
1. het uittesten van Setup en algemeen advies
Opmerking: Een totaal van vierentwintig vrouwelijke muizen op een C57BL/6J achtergrond werden gebruikt in dit protocol basisgewicht van 23 maanden van leeftijd. De muizen droeg een voorwaardelijke SIRTloxp-exon4-loxp mutatie29, echter dit was niet geïnduceerd in dit experiment.
- Zorgen ervoor dat muizen permanente id's zoals oormerken, RFID-chips ontvangen, of tatoeages staart.
Opmerking: Het is aanbevolen om ook gebruik te maken van tijdelijke markeringen (bijv. permanente marker ter gelegenheid van de staarten) voor snelle identificatie beoordeling perioden. - Reinig de loopband met 0,25-0,5% bleekwater (v/v) of 70% (v/v) ethanol aan het eind van de dag of ontlasting of urine tussen experimentele proeven te verwijderen. Oplossingen volledig drogen voor het initiëren van een nieuw proces.
Opmerking: Ethanol kan slijtage aan de riem van de loopband verhogen. Het wordt aanbevolen dat de loopband worden gereinigd tussen elke uitvoering als werken met groep-gehuisvest mannelijke muizen om te minimaliseren in het bestrijden van de kooi. Het is raadzaam voor het uitvoeren van evaluaties van de loopband op hetzelfde moment van de dag op elk tijdstip in longitudinale studies30,31,32, en als andere evaluaties worden uitgevoerd, de volgorde hetzelfde moet blijven. De onderzoeker uitvoeren van het experiment moet ook blind voor de benamingen van de groep van de muizen.
2. wildvang muizen op loopband apparatuur
Opmerking: Acclimatisatie van muizen 1 maand vóór de basislijn experimenten te starten.
-
Het programma van de basisopleiding met behulp van de loopband software (v3.4.7) in de handmatige modus (Figuur 1 en tabel 1) instellen.
- De loopband software niet openen. Dan, klik op het bestand en open het experiment.
- Voer de waarden in tabel 1 aangegeven op het tabblad (Figuur 1) van de handleiding onder acclimatisering.
- Voer het sessienummer 1, het aantal actieve kanalen als 1 tot en met 6 afhankelijk van het aantal muizen, het aantal bezoeken aan het raster als 10, en het aantal schokken als 20.
Opmerking: Schok intensiteit voor deze eerste run is ingesteld op niveau 1 (0.46 mA).
- Stel de helling van de loopband op 0° (plat).
- Muizen houden door de staart bij het plaatsen in de loopband en plaats van muizen direct op de riem om te voorkomen dat muizen op de schok-grid starten.
- Gebruik een borstel of tong depressor te houden van muizen uit de buurt van de schok raster wanneer opleiding of beoordeling begint. Verschuiven van muizen om te beginnen lopen om te voorkomen dat onbedoelde schokken.
- Nadat elke muis is gezien het programma van de basisopleiding, herhaalt u het programma zoals hierboven met de intensiteit van de schok verhoogd tot niveau 2 (0.59 mA) met ten minste 15 min tussen trainingen.
-
Één tot twee dagen na de initiële opleidingsprogramma beheren de acclimatisatie bergop loopband.
- De loopband software niet openen. Klik vervolgens op het bestand en open vervolgens het experiment.
- Voer de waarden op het tabblad basis zoals aangegeven in tabel 2 onder acclimatisering.
- Ingang onder De detectie van de Shock, het sessienummer als 1, het aantal actieve kanalen als 1 tot en met 6 afhankelijk van het aantal muizen, het aantal bezoeken aan het raster als 10, en het aantal schokken als 20.
- Klik op het tabblad Profiel modus (Figuur 2) en ingang voor stap 1, een start-snelheid van 0 m/min en een einde van 5 m/min met een periode van 5 s.
- Voeg een warming-up stap 2 met een start-snelheid van 5 m/min en einde snelheid van 5 m/min gedurende 30 seconden. Toevoegen van een stap in de overgang die begint op 5 m/min en de snelheid van een einde van 6 m/min voor 5 s.
- Voeg een test snelheid stap die begint met 6 m/min en eindigt op 6 m/min voor 20 s. toevoegen een stap in de overgang die begint op 6 m/min. en eindigt op 5 m/min.
- Toevoegen van een herstel-interval, die begint op 5 m/min en eindigt op 5 m/min voor 20 s (Figuur 2).
- Herhaal stap 2.6.4 test snelheid om stappen te voegen zoals aangegeven in tabel 2 onder acclimatisering.
- Twee weken voorafgaand aan de beoordeling van de basislijn, blijven acclimatisatie doordat twee loopband plat aërobe capaciteit evaluaties zoals beschreven in sectie 3, gegeven op opeenvolgende dagen.
- Één tot twee dagen na de tweede training van uithoudingsvermogen, bieden twee loopband bergop anaerobe capaciteit evaluaties zoals beschreven in sectie 4, op dezelfde dag met een minimum van 30 minuten tussen trainingen gegeven.
3. platte continu loopband beoordeling
- Maak een loopband-programma zoals beschreven in stap 2.1, met behulp van waarden die zijn aangegeven in tabel 1 beoordeeld. Stel onder Schok detectie, het sessienummer als 1, het aantal actieve kanalen als 1 tot en met 6 afhankelijk van het aantal muizen, het aantal bezoeken aan het raster als 10, en het aantal schokken als 20.
- De muizen gedurende het hele proces volgen en muizen verwijderen uit het instrument dat de criteria van het eindpunt te bereiken.
Opmerking: Deze stap is om te voorkomen dat muizen per ongeluk aanraken van het raster van de schok van naburige muizen en gevolgen voor gegevens. Parameters onder meer de totale tijd op de gordel, de afgelegde afstand en de schokken naar verhouding van de bezoeken. Het is aanbevolen om twee evaluaties op elk tijdstip, gescheiden door ten minste één dag tussen evaluaties uitvoeren.
4. bergop Interval loopband beoordeling
- Maak een loopband-programma zoals beschreven in stap 2.6, met behulp van waarden die zijn aangegeven in tabel 2 beoordeeld. Stel onder Schok detectie, het sessienummer als 1, het aantal actieve kanalen als 1 tot en met 6 afhankelijk van het aantal muizen, het aantal bezoeken aan het raster als 5 en het aantal schokken als 10.
- Stel het interval-veld in het programma van de loopband naar 0,5.
Opmerking: Dit zorgt voor gegevenspunten worden verzameld elke seconde in plaats van elke minuut, die helpt bij het identificeren van de snelheid bij eindpunt voor elke muis. Het programma zal automatisch stoppen na de etappe van 50 m/min als gevolg van beperkingen van de software. Parameters onder meer de tijd op de gordel, de afgelegde afstand en de testsnelheid van de laatste met succes voltooide fase vóór het eindpunt. De laatstgenoemde wordt gebruikt voor het bepalen van de intensiteit van de basislijn voor de HIIT regime beschreven in stap 5. Het is raadzaam voor het uitvoeren van twee evaluaties per tijdstip, gescheiden door ten minste 30 min.
5. korte sessie High Intensity Interval Training
- Stel de loopband bergop (25°) en verwijder het plastic klepje.
- Het bepalen van de intensiteit van elke muis. Gebruik van de snelheid van de laatste met succes voltooide fase (stap 4.5) en vinden de Fractie van de intensiteit en de bijbehorende Base, de Sprint, en de Dash -snelheden met behulp van tabel 3.
-
Open de loopband software en klik op bestand maken van een nieuw programma.
- Klik op het tabblad Profiel modus en voor stap 1, het invoeren van een start-snelheid van 0 m/min en een einde snelheid zoals aangegeven onder Base snelheid zoals aangegeven in tabel 3 met een periode van 5 s.
- Toevoegen van een warming-up stap 2 met een snelheid van de start bij Base snelheid en einde bij Base snelheid voor 180 s.
- Ingang 3 intervallen, elk met 1) een stap in de overgang die van Base naar Sprint voor 5 gaat s, 2) een stap bij Sprint snelheid voor de jaren ' 60, 3) een stap in de overgang die vanuit "sprint" naar Base meer dan 5 gaat s, en 4) een stap voor een herstel-interval op < C15 > Base snelheid voor 60 s.
- Toevoegen van een stap in de overgang die van Base naar Sprint snelheid meer dan 5 gaat s en een laatste stap die van Sprint naar Dash gaat bepaalde maximumsnelheid van meer dan 60 s.
Opmerking: Programma's kunnen worden opgeslagen, bewerkt en opnieuw geladen.
- Doe oefening drie dagen per week met ten minste een dag van rust tussen sessies (dat wil zeggen, maandag, woensdag, vrijdag).
- Herschrijven oefenprogramma's te verhogen van Base, Sprinten Dash snelheden 1 m/min om de twee weken.
Opmerking: Geen elektrische schokken worden gegeven tijdens de training. - Motiveren van muizen uit te voeren met behulp van een make-up borstel (aanbevolen) of de tong depressor licht motiveren muizen die in de buurt van of op de grid van de schok vallen. Als een muis niet opnieuw in 5 reageert s, dan 10 s, en probeer het vervolgens opnieuw elke 30 s of tijdens een interval herstel tot het einde van de sessie.
Opmerking: kunt u overwegen muizen verwijderen uit de studie die doen niet lopen op de loopband bij elke intensiteit of nu niet kunnen voltooien van de eerste drie intervallen op de intensiteit gedefinieerd voor de laagste intensiteit groep (tabel 3) - Verplaatsen van muizen die niet kunnen gemotiveerd om te voltooien van de eerste drie intervallen in twee opeenvolgende trainingssessies worden tot lagere intensiteit groepen (tabel 3).
- Verplaatsen van muizen die geen motivatie in twee opeenvolgende trainingssessies aan hogere intensiteit groepen (tabel 3 vereisen).
- Neem controle van de sedentaire muizen in kooien plaats naast de loopband loopt. Als alternatief, sedentaire besturingselementen kunnen worden geplaatst in de doorgangen van een niet-bewegende loopband voor 10 min.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Een totaal van vijfentwintig-vrouwelijke muizen werden gefokt en veroudering in huis. De C57BL/6J achtergrond muizen droeg een SIRT1loxp-exon4-loxp mutatie29; echter, deze voorwaardelijke knock-out werd niet geïnduceerd en daarom alle muizen tentoongesteld volledige lengte Sirtuin1 (gegevens niet worden weergegeven). Op 24 maanden oud, muizen werden beoordeeld op loopband uithoudingsvermogen en sprint bergop capaciteit vóór en na de toediening van twee maanden van oefening HIIT (n = 14), of resterende kooi zittend (n = 11). Onze gegevens Toon alle 14 muizen in de HIIT groep verhoogde loopband tijd op band in vergelijking tot en met 7 van 11 van de SED muizen (figuur 4A, gepaarde T-toets p < 0,0001 voor HIIT en p < 0.14 voor SED). In totaal HIIT muizen tentoongesteld grotere verbetering tijdig op riem op basis van de betere van de twee proeven (HIIT: 18.2 ± 10,5 min tot 31,8 ± 13.7 min, delta 13.6 ± 7,5 min versus SED: 19.9 ± 10.0 min tot 25.3 ± 7,3 min, delta 5.3 ± 11.4 min, ongepaarde student T-test p < 0.0391).
Bovendien ontdekt we grotere toename in bergop loopband capaciteit 12 van 14 HIIT muizen toegenomen maximumsnelheid terwijl we waargenomen daling van 8 van de 11 SED muizen (figuur 4B, gepaarde T-toets p < 0.0022 voor HIIT en p < 0,85 voor SED). HIIT muizen ook blijk gegeven van grotere verbetering van maximale snelheid in vergelijking met SED muizen op basis van de betere van de twee proeven (HIIT: 14.6 ± 4,3 m/min tot 17,6 ± 5,5 m/min, delta 3.0 ± 3,0 m/min versus SED: 16.9 ± 3,8 m/min tot 16,5 ± 5.0 m/min delta 0,5 ± 5,0 m/min, ongepaarde student T-test p = 0.0441). Shock tolerantie was vergelijkbaar tussen de twee groepen muizen (Shock op raster bezoek verhouding basislijn - SED: 1.2 ± 0,1 versus HIIT: 1.4 ± 0.4, p = 0.24; eindpunt - SED: 1.2 ± 0,4 versus HIIT: 1,3 ± 0.4, p = 0,46).
Figuur 1: loopband de parameters van de handmatige modus van de software voor loopband uithoudingsvermogen beoordeling. De loopband software handmatige modus maakt aanpassing voor protocollen waarbij continu riem versnelling. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2: loopband software profiel modus programma-parameters voor de beoordeling van de sprint bergop. De loopband profiel softwaremodus, gebruikt in combinatie met de opties op het tabblad van de handmatige modus (Figuur 1), staat de capaciteit toe om te maken van protocollen met aangepaste snelheid intervallen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 3: High Intensity Interval Training regime schematische. Base, Sprint en Dash snelheden zijn aangegeven in tabel 3. Snelheden verhogen met 1 m/min om de twee weken. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 4. Effecten van HIIT op loopband prestaties in leeftijd muizen. Twintig - vier maanden oude vrouwelijke muizen kregen HIIT (n= 14) of bleef sedentaire (SED, n= 11) voor 2 maanden. Loopband uithoudingsvermogen (A) evalueerden vóór en na de interventie van de oefening als een best of twee proeven gegeven op opeenvolgende dagen op een vlakke loopband. Bergop sprint capaciteit (B) werd beoordeeld als de beste van de twee proeven met niet minder dan 30 min van rust op een loopband geneigd (25 °) beheerd. Lijnen geven aan individuele muizen. B basislijn en E eindpunt, *** geven een p-waarde < 0.001 en *** geeft p < 0,0001 zoals bepaald door een gepaarde student T-test vergelijken binnen groep wijzigen tussen de basislijn- en eindpunt. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Tabel 1: Programma-parameters voor loopband uithoudingsvermogen acclimatisatie en beoordeling.
| Programma parameter | Acclimatisering | Beoordeling |
| Interval | 1 | 0,5 |
| Duur | 5 | 90 |
| Profiel-modus inschakelen | Niet-gecontroleerde | Niet-gecontroleerde |
| Accel stap | 1,0 m/min | 1 m/min |
| Accel Int | 60 seconden | 120 seconden |
| Max snelheid | 10 m/min | 35 m/min |
| S_speed | 5 m/min | 5 m/min |
| Schok Rep snelheid | 1 hz | 1 hz |
| Intensiteit van de schok | 1 en 2 | 3 |
Tabel 2: Programma-parameters voor de sprint bergop acclimatisatie en beoordeling.
| Programma parameter | Acclimatisering | Beoordeling |
| Interval | 0,5 | 0,5 |
| Duur | 10 | 90 |
| Profiel-modus inschakelen | Gecontroleerd | Gecontroleerd |
| Accel stap | N/B | N/B |
| Accel Int | N/B | N/B |
| Max snelheid | 15 m/min | 35 m/min |
| S_speed | 5 m/min | 5 m/min |
| Schok Rep snelheid | 1 hz | 1 hz |
| Intensiteit van de schok | 2 | 3 |
| Profiel modus (verwijs naar figuren 1 en 2 instellen van de programmaparameters) | ||
| Test intervallen | 8, 10, 10, 10 m/min | 6, 8, 10, 11, 12... 51, 52 m/min |
Tabel 3: De benamingen van de intensiteit van HIIT oefenen muizen.
| Intensiteit groep | Basislijn bergop Sprint Score | Eerste oefening snelheden | ||
| Base | Sprint | Dash | ||
| 0 | < 8 m / min | 5 m/min | 7 m/min | 10 m/min |
| 1 | 8-16 m/min | 5 m/min | 10 m/min | 15 m/min |
| 2 | 17-25 m/min | 8 m/min | 13 m/min | 18 m/min |
| 3 | > 25 m/min | 11 m/min | 16 m/min | 21 m/min |
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Voordelen van korte sessies zijn een belangrijk aspect van hoge intensiteit intervaltraining die wetenschappelijk vangt en algemeen belang. Echter, dierlijke studies onderzoeken zelden HIIT regimes die 10 min of minder. Hier beschrijven we een protocol voor een 10 min korte sessie HIIT bergop loopband oefeningsregime dat loopband prestaties in leeftijd vrouwelijke muizen verbeterd en die wij eerder hebben getoond om fysieke prestaties in leeftijd mannelijke muizen17te verhogen. Een sterkte van ons protocol is dat naast het protocol wordt slechts 10 minuten in lengte, het ontwerp modulaire zodanig is dat het aantal intervallen kan worden toegevoegd of verwijderd om te maken van de protocollen die zelfs één min in lengte zijn. Bovendien kan de lengte van de intervallen verstrekken van meerdere strategieën om Titreer oefening en evalueren de effecten worden gewijzigd.
Een ander sterk punt van dit protocol is dat we ook een systeem om te stemmen op de oefeningsregime aan de fysieke mogelijkheden van individuele muizen, die aan onze kennis slechts één andere studie33 afgezien van ons verslag in leeftijd mannelijke muizen17 heeft gebruikt. Hoewel individueel afstemmen van een oefening interventie variabiliteit in de experimentele design introduceert, is een belangrijk voordeel van deze methode dat het beter het beheer van voorgeschreven oefening in menselijke klinische instellingen modellen. Voorts dieren doen niet trainen bij intensiteiten die te makkelijk of moeilijk zijn, die zouden kunnen worden een belangrijke factor in experimenten waar de dierenpopulatie opstellingen diversiteit in capaciteit van oefening (d.w.z. tijdens veroudering). Een ander voordeel van deze methode is dat het niet nodig het gebruik van metabole loopbanden bepalen de trainingsintensiteit is afgestemd op de prestaties van het dier, een concept dat verder wordt onderzocht door Picoli et al.34VO2max.
Dit protocol bevat twee evaluaties voor loopband prestaties, in de vorm van een langzaam versnellende platte loopbandtest en een geneigd oplopende interval loopbandtest, respectievelijk. Er zijn meerdere protocollen die zijn gepubliceerd voor de bepaling van de continue loopband prestaties in muizen met behulp van loopbanden16,34,35, met inbegrip van een JoVE artikel36. Meerdere parameters verschillen over deze studies en de literatuur, waaronder: hellingshoek (meestal 0° of 5° voor het testen van uithoudingsvermogen), shock intensiteit (variërend van 0,25-1.12 mA), en regels voor het definiëren van uitputting. Het werd ook opgemerkt dat 5 opeenvolgende schokken vaak gebruikt werden om te definiëren van uitputting in meerdere studies. Alhoewel deze strategie leiden uitputting van de meer dan de regels die we hebben gebruikt in onze studie en dit protocol tot kan, wordt in dit systeem ook aanvaardt dat alle muizen hebben soortgelijke pijn drempels, die mag niet waar zijn afhankelijk van de experimentele omstandigheden. Onze definitie van uitputting van 10 bezoeken of 20 totale schokken biedt een kader om te beoordelen of er verschillende pijn drempels zijn. Uiteindelijk, er zijn voordelen en nadelen aan het besluit voor het definiëren van het eindpunt en de strategieën moeten worden beste afgestemd op de doelstellingen van de studie. Bovendien, zijn sommige loopband beoordeling protocollen voor muizen ontworpen zonder het gebruik van schokken als een stimulans37. Hoewel er voordelen aan deze aanpak37, omvatten sommige nadelen te overwegen het gebruik van een bepaling van uitputting dat is subjectief en de potentiële moeilijkheid van het beoordelen van meerdere muizen tegelijk.
Anderen hebben daarnaast werk en macht gebruikt als parameters voor het beschrijven van de loopband prestaties35,38,39. De snelheid van de gordel en acceleratie zijn ook divers vertegenwoordigd in de literatuur. Zoals de meeste protocollen functie steeds sneller, zal het resultaat opleveren een combinatie van aerobe en anaerobe capaciteit in de muis, met langzamere protocollen bieden meer focus op de aërobe component. Daarom ontwierpen wij onze bergop loopbandtest met interval om meer nadruk op de anaërobe component17. Om dit te bereiken, biedt ons protocol korte test intervallen met actief herstel tussen de proeven, waardoor muizen om hogere snelheden en dus grotere anaërobe gebruik ten opzichte van onze beoordeling van plat continu loopband uithoudingsvermogen te bereiken. We hebben voor ons protocol gebruikt een actieve herstelperiode van 20 s tussen intervallen, de helft van de tijd voor heroxygenatie van spierweefsel in menselijk weefsel40. Nochtans, merken wij op een beperking van deze methode is dat de specifieke gevolgen voor anaërobe metabolisme nog worden opgehelderd moeten, en met inbegrip van een onderzoek van anaërobe parameters zoals glycolytic metabolisme, phosphocreatine gebruik en kinetiek van de lactaat Deze methode zou versterken. Bovendien zou deze methode ook de nieuwe studies die de gevolgen onderzoeken van het wijzigen van toneel en actieve rust duur, helling en snelheid van de verschillende stappen versterken.
De methodologie beschreven in dit protocol, met inbegrip van de twee loopband-evaluaties, zijn ontworpen voor oudere dieren in het bijzonder, en als zodanig omvat meer tijd voor acclimatisering van muizen de protocollen. Juiste acclimatisering is een cruciale stap om experimentele design om ervoor te zorgen eindpunten als gevolg van uitputting en niet onvoldoende leren door de muis. Onjuiste acclimatisering dreigt herkenbaar in longitudinale studies - echter nog belangrijker is, kan niet worden opgemerkt in afmeting studies. Hoewel, kortere acclimatisering protocollen mogelijk voor jongere cohorten, in onze ervaring oudere muizen vereisen meer acclimatisatie en een gepubliceerde protocol voor oefening training in leeftijd ratten ingewijden acclimatisering 1 maand voorafgaande met 10 totale dagen gegeven voor loopband acclimatisatie41. Echter, wij zijn het eens met Castro et al. dat buitensporige acclimatisering verstrekken mogelijk van invloed op de werking van en de gevolgen voor de muizen-35 en zijn aanbeveling van 3 tot 10 dagen totaal35, waarvoor onze acclimatisatie protocol in overeenstemming met deze is aanbevelingen. Oudere dieren vertonen bovendien, ook grotere diversiteit in oefening prestaties en om deze reden dat we twee proeven per tijdstip van beoordeling omvatten. Jongere dieren weer groter homogeniteit in prestaties en een enkel proces kan dus voldoende. Bovendien, de diversiteit van leeftijd dieren kan directe transversale vergelijkingen van een interventie moeilijk te interpreteren, en meer succes kan worden bereikt door het vergelijken van de verandering van de basislijn, zoals ook is gebeurd in de analyse van de leeftijd vrouwelijke muizen. Ook geven we aan als een waarschuwing dat wij niet onze korte sessie HIIT protocol in jongere muizen getest hebben, waar is het mogelijk dat een plafond effect op prestaties kan maskeren de voordelen van onze korte sessie HIIT protocol. Het protocol was ook alleen gebruikt in de C57BL/6J muis stam, en daarom het effect van deze oefening bij andere stammen van de muis moet nog worden opgehelderd. Bovendien is de C57BL6/J-muizen gebruikt in dit experiment uitgevoerd een SIRT1loxp-exon4-loxp mutatie29, die was niet veroorzaakte. Deze muizen waren ouder in huis vanaf de geboorte; Er waren echter onvoldoende nummers beschikbaar op 24 maanden oud voor het aandrijven van 4 groepen. We daarom het experiment gericht op slechts HIIT en sedentaire groepen. Wij stellen vast dat zowel de huidige cohort van leeftijd vrouwelijke muizen en onze eerder gepubliceerde cohort van leeftijd mannelijke muizen17 zowel in de fysieke prestaties met behulp van dit korte sessie HIIT protocol verbeterd.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Wij willen bedanken de dierenverzorgers personeel aan de Universiteit van Buffalo dier laboratorium dier faciliteit. Dit onderzoek werd gesteund door een veteraan zaken revalidatie onderzoek en ontwikkeling Grant RX001066 en de Indian Trail Foundation.
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).
