Daha az şanslı balıklar için tasarlanan egzersiz aparatı, reotaksis yoluyla elde edilebilen su akış hızını manipüle ederek farklı yoğunluklarda çeşitli egzersiz protokollerinin uygulanmasını kolaylaştırır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Daha az şanslı balıklar için tasarlanan egzersiz aparatı, reotaksis yoluyla elde edilebilen su akış hızını manipüle ederek farklı yoğunluklarda çeşitli egzersiz protokollerinin uygulanmasını kolaylaştırır.
Egzersizin sağlık ve hastalık üzerindeki etkilerini kapsamlı bir şekilde araştırmak için hayvan modelleri çok önemli bir rol oynamaktadır. Yaygın olarak kullanılan bir omurgalı model organizması olan zebra balığı, bu tür çalışmalar için eşsiz bir platform sunmaktadır. Bu çalışma, hazır malzemeler kullanılarak zebra balığı egzersiz çalışmaları için özel olarak tasarlanmış uygun maliyetli bir cihazın geliştirilmesini tanıttı. Cihaz, bir yüzme tüneli prensipleri üzerine kurulmuştur ve dalgıç bir pompaya bağlı bir boru ve vana ağını kapsar. Su akışı bir sensör tarafından titizlikle izlenir ve vanalar aracılığıyla düzenlenir. Cihazın etkinliğini değerlendirmek için iki eğitim protokolü uygulandı: orta yoğunlukta sürekli antrenman (MICT) ve yüksek yoğunluklu aralıklı antrenman (HIIT). Balıklar toplu olarak eğitildi ve yüzme performansları bir dayanıklılık testi ile değerlendirildi. Her iki antrenman protokolü de 30 günlük antrenmanın ardından yüzme performansında iyileşmelere yol açtı ve hareketsiz bir kontrol grubuna kıyasla egzersize moleküler yanıtta değişikliklere neden oldu. Özellikle, HIIT, MICT'ye göre üstün verimlilik gösterdi. Zebra balığı eğitim sisteminin, egzersiz fizyolojisindeki araştırmalar için değerli bir araç olduğu kanıtlandı ve zebra balığı modelinin bu alandaki faydasını daha da ilerletti.
Fiziksel egzersiz, iskelet kasları tarafından gerçekleştirilen ve enerji harcamasının artmasına neden olan herhangi bir bedensel hareketi kapsar ve egzersiz, fiziksel aktivitelerin yapılandırılmış ve tekrarlayan bir alt kümesidir1. Tüm vücudu kapsayan çok faktörlü ve uygun maliyetli bir aktivite olan egzersiz, metabolik sendromu ve sarkopeniyi önlemek gibi çok sayıda sağlık yararı sağlar2. Sonuç olarak, egzersiz fizyolojisi alanı, vücudun egzersizin akut stresine, fiziksel eğitimin kronik stresine ve egzersizin sağlık üzerindeki genel etkisine nasıl uyum sağladığını açıklamaya çalıştığı için büyük ilgi görmektedir1.
İnsanlarda egzersiz fizyolojisi çalışmaları yapmak, deneysel tasarım ve katılımcı izlemedeki zorluklar nedeniyle hem pahalı hem de zaman alıcı olabilir3. Bu nedenle, genetik ve fizyolojik tekdüzelikleri nedeniyle laboratuvar ortamlarında hayvan modellerinin kullanılması şiddetle tavsiye edilmiştir. Ayrıca, kontrollü laboratuvar koşulları altında, hayvanlar tipik olarak hareketsiz yaşam tarzlarına ve düzenlenmiş gıda alımına sahiptir4. Hayvan modelleri arasında, kemirgenler fiziksel egzersizi içeren araştırmalarda en yaygın olarak kullanılanlar olmuştur1. Ancak zebra balığı (Danio rerio; Hamilton, 1822), egzersiz çalışmaları için murin ve diğer türlere tamamlayıcı bir modeldir 5,6,7,8.
Zebra balığı araştırmalarında, ticari olarak temin edilebilen veya özel olarak inşa edilmiş yüzme tünelleri kullanılarak fiziksel egzersiz yapılabilir. Ticari olarak mevcut seçenekler arasında, Loligo System tarafından geliştirilen Blazka tipi tünel en sık kullanılanıdır 7,9,10. Bu sistem, bir elektrik motoruna bağlı bir pervane boyunca zorla yüzmeye neden olarak tünel içinde sürekli bir su akışı oluşturur. Bu yüzme yeteneği, balıkları su akıntılarına karşı yüzmeye ve pozisyonlarını korumaya iten doğuştan gelen bir davranış olan reotaksi ilkesine dayanır11. Reototaksi, bir balığın belirli bir süre boyunca sürdürebileceği maksimum hızı temsil eden kritik yüzme hızının (Ucrit) ölçülmesini sağlar. Bununla birlikte, bu ekipmanın yüzme davranışını ve oksijen tüketimini değerlendirmek için değerli olsa da, önemli bir maliyeti olduğunu belirtmekte fayda var12.
Araştırmacılar, zebra balığı egzersizi için genellikle Blazka tipi mekanizma10,13,14 veya daha basit mekanizmalar 8,15,16'ya dayanan alternatif cihazlar geliştirdiler. Bununla birlikte, bu yöntemler, uzun süreler, önemli ekipman masrafları ve verim ve hassasiyetteki sınırlamalar dahil olmak üzere protokolün teknik talepleri tarafından kısıtlanabilir. Sonuç olarak, çalışmanın temel amacı, balıklarda fiziksel egzersiz için yeni bir alternatif aparat sağlayarak, hazır malzemeleri kullanarak uygun fiyatlı ve kullanıcı dostu bir zebra balığı egzersiz sistemi tasarlamaktı. İkincil bir hedef, zebra balıklarında hem aerobik hem de anaerobik egzersiz rejimlerini uygulamak ve zebra balığı modelinin egzersiz araştırmalarında bir müdahale stratejisi olarak kullanımını daha da ilerletmekti.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Prosedürler, São Paulo Federal Üniversitesi Hayvan Kullanımı Etik Komitesi'nden (CEUA/UNIFESP no. 9206260521) önceden onay aldı. Bu çalışmada sadece 6 aylık ve 2.5-3 g ağırlığında yetişkin dişi vahşi tip Danio rerio kullanıldı. Çalışma için gerekli ekipman ve reaktifler Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Özel yapım Zebra balığı egzersiz aparatı
NOT: Egzersiz cihazı özel olarak üretilmiştir. Ayrıntılar için Şekil 1, Ek Tablo 1, Ek Dosya 1 ve Ek Dosya 2'ye bakın.
2. Aparat çalışması
3. Dayanıklılık testi
NOT: Bu adım, zebra balığının maksimum yüzme hızını (Umax) belirlemek için Dayanıklılık testi prosedürünü özetlemektedir.
4. Egzersiz grupları ve prosedürü
NOT: Farklı egzersiz protokolleri oluşturmak için, yüksek yoğunluklu egzersiz yapmadan da olsa, egzersiz protokollerinin etkilerini karşılaştırmak için aynı deneysel koşullara maruz kalan hareketsiz bir grubu dahil etmek önemlidir. Umax'ın kurulması da önemlidir, çünkü egzersiz protokollerinin yoğunluğunu belirlemek için Umax değerinin fraksiyonları gereklidir.
5. Vücut ölçüleri
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Egzersiz aparatı, akış hızını düzenlemede kayda değer bir verimlilik gösterdi. Yüzme hızını kademeli olarak artırmak için, 0.06 m/s'lik sabit akış hızında tutulan SED grubu hariç, su akışı tüm gruplar için haftalık olarak kademeli olarak artırıldı. Özellikle, cihaz, 0,001 m/s kadar ince akış hızı ayarlamaları elde ederek dikkate değer bir hassasiyet seviyesine izin verdi. Ancak 0,06 m/s gibi düşük hızlarda hata oranı 0 idi. 0,3 m/s ve 0,5 m/s gibi yüksek hızlarda hata oranı %3-%4 idi (Şekil 2
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmada, zebra balığı yüzme performansının kapsamlı bir şekilde incelenmesi için Loligo Systems21'in yüzme tüneli respirometresi ve kanal sistemi22'den esinlenerek yenilikçi, uygun maliyetli bir egzersiz sistemi geliştirilmiştir. Umax, su akışının ayrı aşamalarda sistematik olarak arttırılmasıyla, balık yorgunluğa ulaşana kadar kısa aralıklarla (20-30 dakika) meydana gelen hız artışları ile belirlendi, bu da art arda üç yorgunluk veya ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu yazıda sunulan araştırmayla ilişkili olarak rekabet eden herhangi bir mali çıkar bulunmadığını açıklığa kavuşturmak önemlidir. Bu çalışmanın sonuçlarını potansiyel olarak etkileyebilecek veya önyargılı olabilecek kuruluş veya kuruluşlarla hiçbir finansal ortaklık veya bağlantı kurulmamıştır. Bu beyan, araştırma sürecinin açık ve dürüst olduğuna ve sonuçları etkileyen herhangi bir finansal çatışma olmadığına dair bir güvence görevi görür. Bu çalışmanın sunumu, yalnızca akademi sevgisi ve bilimsel bilgi arayışı tarafından yönlendirilen, konuya yönelik gerçek bir tutkuyla motive edilmiştir.
Balıkların bakımı ve testlerin yürütülmesi için laboratuvara cömertçe erişim sağladığı için Dr. Omar Mertins'e şükranlarımızı sunarız. Ayrıca, bu araştırmayı desteklemek için burs verdikleri için FAPESP, CNPq ve CAPE'lere teşekkür edilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Tigre | CPVC Kadın 90 Derece Dirsek | 22150260 3/4 inç | |
| 24AWG Wire | Sky Cablo Store | Delikli Devre Kartındaki bileşenler arasındaki bağlantı (1m) | |
| Akrilik boru | Şeffaf Plastik Dükkanı | 41138408 | 3/4 inç |
| Akvaryum Dalgıç Balık Tankı | Aqua Tank | 300w | |
| CPVC Boru | Tigre | 10121787 | 3/4 inç |
| Dişi Dişli Sürgülü Su Vanası | Tigre | 27950310 | 3/4 inç |
| Dişi Dişli Küre Su Vanası | Tigre | 27940510 | 3/4 inç |
| oluk delikli direnç | BXV | 10 k & Omega;, 0.25W t | |
| 30 inç çubuk ile Kelepçeli Laboratuvar Destek Standı | Masiye Labs | RSC0001 | Yatay boruları |
| destekleyin LCD ekran | Eichip | 16 x 2, model JHD162A | |
| Erkek x Erkek Dupont Jumpers | Chyan | Arduino ve akış sensörü arasındaki bağlantı (30 cm) | |
| Delikli Devre Kartı tek taraflı | KY WIN ROBOT | 5 x 10 cm | |
| Potansiyometre | LUSYA | DL-ALPSA01 | 10kΩ |
| Su Engelleme Bandı Rulosu | One World | 5603131000 | Sızıntıları önlemek için |
| Silikon hortum | Tigre | 14211250 2 cm iç | |
| Lehim İstasyonu | QHTITEC | AB / ABD FİŞ | Arduine sistemi kaynak ve nbsp; |
| Lehim Teli Makarası | BEEYIHF | I001-A001-Set | Arduine sistem kaynağı |
| Dişli Erkek Soket ve Dişsiz Dişi Soket CPVC Boru Bağlantı Parçaları | TIgre | 35447849 | 3/4 inç |
| Trikain (MS-222) | Sigma-Aldrich | E10521 | Anestezik |
| UNO-R3 kartı UNO R3 CH340G+MEGA328P Çip 16Mhz | Arduino UNO R3 Geliştirme kartı | FSXSEMI | |
| Dişsiz CPVC Tee Boru Bağlantısı, Dişi | Tigre | 22200267 | 3/4 inç & |
| Dişsiz Dişi CPVC Soket Boru Bağlantısı | Tigre | 22170260 | 3/4 inç |
| Su Akış Sensörü model YF-B5 | Siqma Robotics | SQ8659 | 1-25 L/dk |
| Su Pompası | Sunsun | Model HJ-2041, 3000L/h, 65W | |
| Su deposu | Özel | 30 L |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.