Метод статической силовой тренировки для мышей с диабетом 2 типа
Summary
Этот протокол обеспечивает простой метод изготовления статического тренировочного оборудования для мышей. Устройство поддерживает изометрическое сокращение мышц конечностей мышей, чтобы проверить влияние традиционных физических упражнений на сахарный диабет 2 типа (СД2) и обеспечивает новую терапию физическими упражнениями для клинического лечения СД2.
Abstract
Лечение сахарного диабета 2 типа (СД2) является одной из основных трудностей в улучшении здоровья пациента. Физические упражнения являются одним из основных вмешательств при СД2. Статические силовые тренировки являются одной из ключевых форм традиционных видов спорта в Китае. Исследования показывают, что статическая силовая тренировка является эффективным клиническим методом вмешательства при СД2, но экспериментального устройства, подходящего для статической тренировки на мышах, не существует. Одной из трудностей при переходе от клинических к фундаментальным исследованиям является разработка соответствующих экспериментальных устройств. С целью дальнейшего изучения механизма статического обучающего вмешательства при СД2 в данной работе представлен простой метод создания статического обучающего устройства для мышей. Это устройство обладает такими преимуществами, как простота в эксплуатации, дешевый материал и высокая практичность. Предыдущие исследования, проведенные в рамках этого протокола, показали, что статические тренировки могут эффективно снижать уровень глюкозы в крови и улучшать митохондриальную функцию клеток скелетных мышц у мышей с СД2. Цель внедрения этого устройства состоит в том, чтобы способствовать исследованию механизма традиционных физических упражнений при СД2 и заложить основу для количественного вмешательства физических упражнений.
Introduction
Сахарный диабет 2 типа (СД2) — хроническое заболевание, характеризующееся инсулинорезистентностью и дисфункцией β-клеток, которое представляет собой значительную угрозу для глобального здравоохранения1. Физические упражнения являются важным вмешательством в лечение диабета 2 типа. Многочисленные исследования показали, что традиционные китайские методы физических упражнений, такие как тайцзицюань и ба дуань цзинь, значительно улучшают уровень глюкозы в крови и качество жизни у людей с СД2 2,3,4,5. Чтобы выполнить эти движения, тренер должен поддерживать устойчивое положение тела и суставов в течение определенного периода времени. Статическое положение поддерживается за счет выполнения статических сокращений мышц, которые обычно называют статической силой6.
Однако механизм вмешательства в статическую силовую тренировку при СД2 не был выяснен. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимы эксперименты на животных. Во время изометрических упражнений мышцы активизируются, поддерживают постоянную длину и безопасно достигают максимального напряжения7. В экспериментах со статической силовой тренировкой от испытуемого животного требуется выполнение изометрических мышечных сокращений и поддержание этого состояния мышечного сокращения. Как проводить статические силовые тренировки на мышах, крысах и других лабораторных животных, стало большой проблемой в исследованиях. Во-первых, животные изо всех сил пытаются подчиняться командам и сокращать мышцы по мере необходимости. Во-вторых, животному трудно сохранять устойчивое положение при сопротивлении, а цель изометрического сокращения мышц не может быть достигнута. Позволяя животным тренироваться по мере необходимости, важно решать проблемы, связанные с благополучием животных, такие как снятие стресса и беспокойства, минимизация боли и улучшение общих условий. Этот протокол относится к модели статической тренировки крыс 8,9, и здесь мы представляем простое устройство для статической тренировки мышей. Когда задние лапы мышей подняты, их мышцы живота сокращаются за счет выпрямляющего рефлекса, передние лапы захватывают перекладину спереди, а затем передние и задние конечности сокращаются против силы тяжести. Мыши не могут двигаться после захвата короткой перекладины, в результате чего их мышцы находятся в состоянии изометрического сокращения.
Protocol
Representative Results
Discussion
Статические силовые тренировки могут уменьшить накопление жира, помочь похудеть и ускорить метаболизм8. Кроме того, он усиливает экспрессию PGC-1α и митохондриальный биогенез в клетках скелетных мышц, что приводит к улучшению метаболизма глюкозы у мышей с сахарным диабетом …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана вторым пакетом специальных научно-исследовательских проектов Национальной клинической исследовательской базы традиционной китайской медицины (JDZX2015127, на базе Больницы китайской медицины провинции Аньхой).
Materials
| Acrylic boards | Transparent acrylic boards with 5mm thickness. The size should be larger than 20cm×20cm | ||
| Boxes | Two boxes of the same height (15~20cm) | ||
| ELISA KIT | H203-1-2 | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | |
| Hot melt glue gun | Avoid touching the gun head to cause burns | ||
| Knives | No special requirement | ||
| Metformin tablets | 1396309 | Sigma | |
| scissors | No special requirement | ||
| Sticks | Several wooden sticks with a diameter of 3mm | ||
| Streptozotocin | S0130 | Sigma | |
| Tape | No special requirement | ||
| Transmission Electron Microscope (TEM) | HT7700 | HITACHI |
References
- Zheng, Y., Ley, S. H., Hu, F. B. Global aetiology and epidemiology of type 2 diabetes mellitus and its complications. Nat Rev Endocrino. 14 (2), 88-98 (2018).
- Li, X., et al. Effects of fitness qigong and tai chi on middle-aged and elderly patients with type 2 diabetes mellitus. Public Lib Sci. 15 (12), e0243989 (2020).
- Qin, J., et al. Effect of tai chi on quality of life, body mass index, and waist-hip ratio in patients with type 2 diabetes mellitus: A systematic review and meta-analysis. Front Endocrino. 11, 543627 (2020).
- Yang, H., Wu, X., Wang, M. Effect of conventional medical treatment plus Qigong exercise on type 2 diabetes mellitus in Chinese patients: A Meta-analysis. J Trad Chinese Med. 38 (2), 167-174 (2018).
- Yu, X., Chau, J. P. C., Huo, L. The effectiveness of traditional Chinese medicine-based lifestyle interventions on biomedical, psychosocial, and behavioral outcomes in individuals with type 2 diabetes: A systematic review with meta-analysis. Int J Nurs Stud. 80, 165-180 (2018).
- Ağgön, E., et al. Effect of dynamic and static strength training on hormonal activity in elite boxers. Baltic J Health Phys Activity. 12 (3), 1-10 (2020).
- Merico, A., et al. Effects of combined endurance and resistance training in Amyotrophic Lateral Sclerosis: A pilot, randomized, controlled study. Eur J Translat Myo. 28 (1), 7278 (2018).
- Liu, Y., et al. Eight weeks of high-intensity interval static strength training improves skeletal muscle atrophy and motor function in aged rats via the PGC-1α/FNDC5/UCP1 pathway. Clin Interven Aging. 16, 811-821 (2021).
- Jun, X., et al. Animal model for static massage training. Massage Guid. (02), 5-6 (2000).
- Wei, J., et al. Mechanism by which static exercise improves insulin resistance in skeletal muscle of type 2 diabetes. Chinese J Tiss Eng Res. 28 (08), 1271-1276 (2024).
- Zhenrui, L., Fang, L., Wu, W., Huang, J. The effect of static training on upper limb motor ability in aged rats was studied based on PGC-1α signal pathway RNA interference. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research. 30 (01), 247-249 (2019).
- Lee, S. H., Park, S. Y., Choi, C. S. Insulin resistance: From mechanisms to therapeutic strategies. Diab Metab J. 46 (1), 15-37 (2022).
- Campos, J. C., et al. Exercise preserves physical fitness during aging through AMPK and mitochondrial dynamics. Proc Natl Acad Sci U S A. 120 (2), e2204750120 (2023).
