Bu protokol, fareler için statik eğitim ekipmanı yapmak için basit bir yöntem sağlar. Cihaz, geleneksel egzersizin tip 2 diyabet (T2DM) üzerindeki müdahale etkisini doğrulamak için farelerin uzuvlarının kas izometrik kasılmasını korur ve T2DM'nin klinik tedavisi için yeni egzersiz tedavisi sağlar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Tip 2 Diyabetik Fareler için Statik Kuvvet Antrenmanı Yöntemi
* These authors contributed equally
Bu makalede
Özet
Özet
Tip 2 diabetes mellitus (T2DM) tedavisi, hasta sağlığının iyileştirilmesinde büyük bir zorluktur. Egzersiz, T2DM için ana müdahalelerden biridir. Statik kuvvet antrenmanı, Çin'deki geleneksel sporların temel biçimlerinden biridir. Araştırmalar, statik kuvvet antrenmanının T2DM müdahalesi için etkili bir klinik yöntem olduğunu göstermektedir, ancak farelerde statik antrenman için uygun deneysel bir cihaz yoktur. Klinik araştırmadan temel araştırmaya geçmenin zorluklarından biri de uygun deney cihazları tasarlamaktır. T2DM'de statik eğitim müdahalesinin mekanizmasını daha fazla incelemek için, bu yazıda fareler için statik bir eğitim cihazı yapmak için basit bir yöntem tanıtılmaktadır. Bu cihaz, basit kullanım, ucuz malzeme ve yüksek fizibilite avantajlarına sahiptir. Bu protokol kapsamında yürütülen önceki çalışmalar, statik eğitimin T2DM farelerinde kan şekeri seviyelerini etkili bir şekilde azaltabileceğini ve iskelet kası hücrelerinin mitokondriyal fonksiyonunu iyileştirebileceğini göstermiştir. Bu cihazın tanıtılmasının amacı, T2DM müdahalesinde geleneksel egzersiz mekanizması üzerine araştırmaları teşvik etmek ve egzersizin kantitatif müdahalesi için bir temel oluşturmaktır.
Giriş
Tip 2 diabetes mellitus (T2DM), küresel sağlık için önemli bir tehdit olan insülin direnci ve β hücre disfonksiyonu ile karakterize kronik bir hastalıktır1. Egzersiz, tip 2 diyabetin yönetiminde çok önemli bir müdahaledir. Çok sayıda çalışma, Tai Chi ve Ba Duan Jin gibi geleneksel Çin egzersiz yöntemlerinin, T2DM 2,3,4,5'li bireyler için kan şekeri düzeylerini ve yaşam kalitesini önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Bu hareketleri gerçekleştirmek için, eğitmen bir süre sabit bir vücut ve eklem pozisyonunu korumalıdır. Statik pozisyon, genellikle statik kuvvet6 olarak adlandırılan statik kas kasılmaları gerçekleştirilerek sürdürülür.
Bununla birlikte, T2DM'de statik kuvvet antrenmanı müdahalesinin mekanizması açıklığa kavuşturulmamıştır. Bu soruyu cevaplamak için hayvan deneyleri şarttır. İzometrik egzersizler sırasında kaslar aktive edilir, sabit bir uzunluk korunur ve güvenli bir şekilde maksimum gerginlik elde edilir7. Statik kuvvet antrenmanı ile yapılan deneylerde, test hayvanının izometrik kas kasılmaları gerçekleştirmesi ve bu kas kasılması durumunu sürdürmesi gerekir. Fareler, sıçanlar ve diğer laboratuvar hayvanları üzerinde statik kuvvet eğitiminin nasıl uygulanacağı araştırmalarda büyük bir sorun haline geldi. İlk olarak, hayvanlar komutlara uymak ve kaslarını gerektiği gibi kasmak için mücadele ederler. İkincisi, hayvanın direnç altında sabit bir pozisyonda kalması zordur ve izometrik kas kasılmasının amacına ulaşılamaz. Hayvanların gerektiği gibi eğitilmesine izin verirken, stres ve kaygıyı azaltmak, ağrıyı en aza indirmek ve genel koşulları iyileştirmek gibi hayvan refahı ile ilgili endişeleri ele almak önemlidir. Bu protokol, sıçanlar 8,9 için statik bir eğitim modeli ile ilgilidir ve burada farelerin statik eğitimi için basit bir cihaz tanıtıyoruz. Farelerin arka bacakları kaldırıldığında, karın kasları doğrultma refleksi nedeniyle kasılır, ön ayaklar öndeki çapraz çubuğu kavrar ve ardından ön ve arka uzuvlar yerçekimine karşı kasılır. Fareler kısa çubuğu kavradıktan sonra hareket edemezler, bu da kaslarının izometrik kasılma durumunda olmasına neden olur.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Tüm hayvan deneyleri, Nanjing Çin Tıbbı Üniversitesi Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylanmıştır (izin no. 202209A033). SPF dereceli, 8 haftalık ve vücut ağırlığı 20 ± 4 g olan sağlıklı erkek C57BL / 6J fareler seçildi. Fareler, 20-22 ° C'lik bir sıcaklıkta 12 saatlik bir aydınlık / karanlık döngüsüne yerleştirildi ve% 45 -% 50'lik bir bağıl nem korundu. Hayvanlar serbestçe yiyip içerler.
1. T2DM'nin bir fare modelinin kurulması
- Fareleri önce 1 hafta boyunca düzenli bir diyetle besleyin ve farelerin hayvan merkezinin yeni ortamına adapte olmasına izin verin. 1 hafta sonra, 4 haftalık bir süre boyunca yüksek yağlı bir diyet sağlayın (diyet bileşimi:% 20.0 domuz yağı,% 10.0 sükroz,% 2.5 kolesterol,% 1.0 kolat,% 66.5 geleneksel diyet).
- 5. haftanın 1. gününden itibaren, farelere art arda 3 gün boyunca her gün 35 mg / kg'lık bir dozda intraperitoneal olarak streptozotosin çözeltisi enjekte edin. Çözücü olarak 0.1 M / L sodyum sitrat tamponu ile 10 mg streptozotosin tozu ile 1 mL streptozotosin çözeltisi hazırlayın.
NOT: Solüsyon hazırlandıktan sonra 30 dakika içinde enjeksiyon tamamlanmalı ve kullanım sırasında solüsyon ışıktan uzak tutulmalıdır. - İlk streptozotosin çözeltisi enjeksiyonu uygulandıktan sonra 5. ve 7. günlerde kan şekerini rastgele test edin. İki rastgele kan şekeri seviyesi 16.7 mM / L'den yüksek olan hayvanlar başarılı T2DM modelleri olarak kabul edilir.
- Streptozotosin çözeltisinin ilk enjeksiyonundan sonra 8. günde eğitim müdahalesine başlayın.
2. Farelerde gruplama ve tedavi
- T2DM farelerini, her grupta 6 fare olacak şekilde rastgele sayı tablosu yöntemini kullanarak bir model grubuna, eğitim grubuna ve metformin grubuna bölün.
- Model grubu için hiçbir müdahale gerçekleştirmeyin.
- Metformin tabletlerini toz haline getirin ve saf suda çözün. Metformin grubuna 3 hafta boyunca günde bir kez 200 mg / kg'lık bir dozda gavaj yoluyla metformin verin.
- Antrenman grubunun 3 hafta boyunca haftada 5 gün, günde bir kez 30 dakika statik kuvvet antrenmanı yapmasına izin verin. Eğitim her pazartesiden cuma öğleden sonraya kadar yapılır.
- Kontrol grubu olarak 6 adet T2DM olmayan fareyi rastgele atayın. Bu fareler modelleme ve müdahaleye tabi tutulmaz.
3. Statik kuvvet antrenman cihazının imalatı
- 20 cm x 20 cm boyutlarında 5 mm kalınlığında şeffaf akrilik levha hazırlayın. Fare eğitimini gözlemlemek için şeffaf bir tahta kullanın.
- 3 mm çapında tahta çubuklar ve 1 cm genişliğinde bir rulo bant alın. İki adet 4 cm uzunluğunda çubuk ve dört adet 1 cm uzunluğunda çubuk kesmek için bir kağıt kesici kullanın.
- Her biri 1 cm uzunluğunda iki çubuğu, bant kullanarak 4 cm uzunluğundaki bir çubuğun uçlarına takın (Şekil 1A). Kısa çubuklar, uzun çubukla aynı tarafa sabitlenmelidir.
- Şeffaf levhayı düz bir yüzeye yerleştirin ve sıcak tutkal tabancası kullanarak plakaya iki set 1 cm kısa çubuk takın. 4 cm'lik tahta çubukların tahta ile temas etmediğinden emin olun. Fareleri yerinde tutmak için uzun çubuk ile tahta arasında 2 cm'lik bir boşluk bırakın (Şekil 1B). İki uzun çubuğun, aralarında 6 cm mesafe olacak şekilde hizalanmasına ve paralel olmasına izin verin (Şekil 1C).
Şekil 1: Çubukları şeffaf panele monte edin ve sabitleyin. (A) 1 cm'lik çubuğu 4 cm'lik çubuğun her iki ucuna bantlayın. (B) 1 cm uzunluğundaki çubuğu ve şeffaf levhayı bağlamak için sıcakta eriyen yapıştırıcı kullanın ve boşluk uzunluğu 2 cm'dir. (C) 6 cm aralıklı iki adet 4 cm'lik çubuk. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
4. Farelerde statik kuvvet eğitimi
- 15 cm uzunluğunda iki parça yün iplik kesin. Farenin üst ayak bileğinin her birine bir parça yün iplik bağlamak için bir düğüm kullanın (Şekil 2A).
NOT: Elastik ip farelerin duruşunu düzeltemez ve kenevir ipi farelerin ayak bileklerini aşındırır, bu nedenle burada elastik olmayan ancak yumuşak yün iplik seçilmiştir. - Tahtayı çubuklar yukarı bakacak şekilde masanın üzerine yatay olarak yerleştirin. Fareyi iki uzun çubuk arasında dikkatlice bastırın, başını ve kuyruğunu çubukların altındaki boşluklarla hizalanacak şekilde konumlandırın.
- İpliği kuyruğun ucundaki boşluktan geçirin. Ardından, farenin ayak bilekleri çubuğun kenarına tam olarak oturana kadar ipliği ayarlayın.
- Yün ipliği bantla sabitleyin (Şekil 2B). Yün ipliğin ucu sabitlenmelidir, aksi takdirde fare düşen yüne tırmanır. Yünü mümkün olduğunca sıkı çekin, aksi takdirde fare kolayca serbest kalır.
- Şeffaf kartı ters çevirin. Şeffaf levhanın her iki ucuna aynı yükseklikte (15-20 cm boyunda) 2 kutu alın. Tahtayı yatay olarak belirli bir yüksekliğe yerleştirin. Kutu, farenin başının ve kuyruğunun her iki ucunda bulunur. Çok yüksekse, deneyci bunu kolayca idare edemeyecektir; Çok düşükse, fare masaüstüne dokunabilir.
- Tahta ters çevrildiğinde, fare baş aşağı asılı kalır. Doğrultma refleksi nedeniyle, fareler karınlarını kıvırır ve arka ayaklarını veya çubuklarını kavramak için ön ayaklarını uzatır. Bu aşamada, farenin önüne 20 cm'lik bir çubuk yerleştirin ve çubuğu ön ayaklarıyla kavraması için dikkatlice yönlendirin. Fare, mobil çubuğu kavrama konusunda ustalaşana kadar işlemi tekrarlayın.
- Farenin ön ayağını şeffaf tahta üzerindeki 4 cm'lik başka bir çubuğa hareket ettirmek için çubuğu kullanın. Farelerin tahta üzerindeki sabit 4 cm'lik çubuğu aktif olarak kavramasını sağlamak için çubuğun açısını sürekli olarak ayarlayın (Şekil 2C).
- Fare tükenene kadar fare ön pençeyi serbest bırakırken önceki adımı tekrarlayın. 30 dakika sonra, sıçanların çoğu üst vücutlarını kaldıramadı ve çubuğu ön ayaklarıyla kavrayamadı.
NOT: Müdahaleyi uygulamadan önce, fareler üzerinde bir haftalık alışkanlık eğitimi gereklidir. İlk antrenman süresi günde 10 dakikadır ve daha sonra günde toplam 30 dakikaya ulaşana kadar her gün 5 dakika artırılmalıdır. - 30 dakikalık eğitimden sonra, fareyi hemen serbest bırakın ve uzun süreli bağlamanın neden olduğu kırmızı ve şişmiş ayakları önlemek için yünü çözün.
- Antrenmandan sonra farelerin ayak bileğinde cilt lezyonları görülürse, fareleri eğitmeyi bırakın ve ayak bileği sağlıklı olana kadar veteriner hekim profesyonel bakımı alın.
- Bazı fareler zaman zaman eğitim sırasında yoğun mücadele yoluyla kendilerini kurtarmayı başarabilirler. Fareler, arka ayakları sıkıca sabitlenmediğinde mücadele eder. Mücadele nedeniyle yaralanmayı önlemek için, eğitim boyunca fareleri gözlemleyin. Arka bacakların sıkıca sabitlenmediği veya farelerin mücadele etmeye başladığı tespit edildiğinde, fareleri gevşetin ve yeniden sabitleyin.
NOT: Önceki deneyler, farelerin haftada 5 gün, günde 30 dakika baş aşağı asılmasının, zamanında serbest bırakılmaları koşuluyla ayak bileği aşınmasına neden olmadığını göstermiştir10. Fareler 1-3 seansta öğrenebilir ve eğitime alışabilir.
Şekil 2: Farede fiksasyon yöntemi. (A) Ayak bileğinin üst kısmını bir kayma düğümü ile bağlayın. (B) İpin ucu boşluktan geçirilir ve sıkıca çekilir, ardından bantla sabitlenir. (C) Farelerde statik kuvvet antrenmanı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Yukarıdaki protokolü takiben, farenin arka bacakları sabitlenir ve ön ayaklar ön çubuğu otonom olarak kavrar. Dar hareket aralığı, fareyi nispeten sabit bir konumda tutar. Farelerin kaslarının, karın ve bacak kaslarına dokunarak kasıldığı doğrulanabilir. Bu, statik kuvvet antrenmanında izometrik kas kasılması durumuna duyulan ihtiyaç ile tutarlıdır. Farelerin protokole göre eğitilmesi, eğitim sürelerinin artması ile birlikte farelerin mücadeleye olan isteklerini azaltırken eğitime adapte olmalarına yardımcı olacaktır. Ka...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Statik kuvvet antrenmanı yağ birikimini azaltabilir, kilo vermeye yardımcı olabilir ve metabolizmayı artırabilir8. Ek olarak, iskelet kası hücrelerinde PGC-1α ve mitokondriyal biyogenezin ekspresyonunu arttırır, bu da tip 2 diabetes mellituslu farelerde glikoz metabolizmasının iyileşmesine ve bunun sonucunda kan şekeri seviyelerinde bir azalmaya yol açar11. Statik eğitimin T2DM üzerindeki etkisini ve mekanizmasını doğrulamak için, deney hayvanları üzerinde statik eğitim yap...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarlar açıklayacak hiçbir şeyleri olmadığını beyan ederler.
Teşekkürler
Bu çalışma, Geleneksel Çin Tıbbı Ulusal Klinik Araştırma Üssü'nün (JDZX2015127, Anhui İl Çin Tıbbı Hastanesi'ne dayanan) ikinci grup özel bilimsel araştırma projeleri tarafından desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Akrilik levhalar | : 5 mm kalınlığında şeffaf akrilik levhalar. Boyut 20 cm'den daha büyük olmalıdır; 20cm | ||
| Kutular | Aynı yükseklikte iki kutu (15 ~ 20cm) | ||
| ELISA KIT | H203-1-2 | Nanjing Jiancheng Biyomühendislik Enstitüsü | |
| Sıcakta eriyen tutkal tabancası | Yanıklara neden olmak için tabanca kafasına dokunmaktan kaçının | ||
| Bıçaklar | Özel bir gereklilik yok | ||
| Metformin tabletleri | 1396309 | Sigma | |
| makası | Özel gereksinim yok | ||
| Çubuklar | 3 mm çapında birkaç ahşap çubuk | ||
| Streptozotocin | S0130 | Sigma Bant | |
| Özel gereksinim yok | |||
| Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM) | HT7700 | HITACHI |
Kaynaklar
- 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).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
