المطحنة التعب الاختبار: مقايسة بسيطة، عالية الإنتاجية من التعب مثل سلوك للماوس

Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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. J. Vis. Exp. (111), e54052, doi:10.3791/54052 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

التعب هو عرض من أعراض بارزة في العديد من الأمراض والاضطرابات، ويقلل من نوعية الحياة لكثير من الناس. عدم وجود المرضية وفشل التدخلات الحالية لعلاج كاف التعب في جميع المرضى واضحا يترك الحاجة إلى خيارات علاجية جديدة. على الرغم من الحاجة العلاجية وأهمية البحوث قبل السريرية في المساعدة في تحديد العلاج الرواية واعدة، تتوفر عدة فحوصات ما قبل السريرية من التعب. وعلاوة على ذلك، وفحص ما قبل السريرية الأكثر شيوعا التي تستخدم لتقييم مثل التعب السلوك، عجلة الطوعي التوالي، ليست مناسبة للاستخدام مع بعض سلالات من الفئران، قد لا تكون حساسة للأدوية التي تقلل من التعب، ولديه سرعة منخفضة نسبيا. يصف البروتوكول الحالي رواية، فحص ما قبل السريرية غير الطوعي للسلوك مثل التعب، واختبار التعب حلقة مفرغة، ويقدم دليلا على فعاليته في الكشف عن سلوك مثل التعب في الفئران التي عولجت بعقار العلاج الكيميائي المعروف أن يسبب التعب في البشر والتعب السلوك تشبه في أنيماليرة سورية. قد يكون هذا الاختبار بديلا مفيدا للعجلة دوارة، وسلوك مثل التعب والتدخلات المحتملة يمكن تقييم في عدد أكبر من الفئران على مدى زمني أقصر، مما يسمح اكتشاف أسرع من خيارات علاجية جديدة.

Introduction

التعب يؤثر على مجموعة واسعة من الناس، يمكن أن تقلل بشكل ملحوظ نوعية الحياة، وكثيرا ما لديه المرضية غير واضح أو غير معروف. المرتبطة بالسرطان التعب (CRF)، على سبيل المثال، هو من ذوي الخبرة من قبل غالبية مرضى السرطان يخضعون للعلاج، ويمكن أن تستمر لفترة طويلة بعد أن تم الانتهاء من علاج السرطان وفي غياب السرطان كشفها 1. وعلاوة على ذلك، التعب هو أيضا من أعراض بارزة في العديد من الأمراض والاضطرابات الأخرى، بما في ذلك متلازمة التعب المزمن، والاكتئاب، ومرض السكري، وفيبروميالغيا. لحسن الحظ، هناك تدخلات غير الدوائية التي هي قادرة على مساعدة بعض الناس الذين يعانون من التعب (على سبيل المثال، يمكن أن تقلل من ممارسة CRF لبعض مرضى سرطان الثدي 2،3)، ولكن العديد من الأفراد لا تزال تفتقر إلى العلاج الفعال. وعلاوة على ذلك، لم يتم العثور على العلاجات الدوائية الحالية لCRF أن يكون على نطاق واسع، على كل حال، فعال 4-7.

على الرغم من الحاجة العلاجية وعدم وجود دروز خيارات العلاج، فحوصات ما قبل السريرية من التعب للمساعدة في اكتشاف وتطوير تفتقر إلى علاجات جديدة التعب، وخاصة في النماذج الحيوانية. واحدة من فحوصات ما قبل السريرية الوحيدة من التعب للدراسات القوارض هو عجلة الطوعية النشاط تشغيل (VWRA) 15/09، الذي يتم إعطاء الفئران أو غيرها من القوارض حرية الوصول إلى عجلة دوارة ويتم تسجيل النشاط تشغيل حياتهم اليومية. في العديد من الدراسات، VWRA هو المقياس الوحيد للسلوك مثل التعب، مع سلوك مثل التعب محددة (في أي VWRA أو البروتوكول الحالي)، وانخفاض في النشاط البدني قياس في المجموعة التجريبية. على الرغم من أن VWRA يمكن توفير قدر الطولي مفيد من التعب مثل سلوك، بل هو فحص منخفضة الإنتاجية نسبيا، تشغيل اختلافا كبيرا بين السلالات الفطرية الماوس 16، ويتطلب المواضيع التي سيتم إيواء بشكل فردي، والتي قد تسبب تغيرات في أداء السلوك واختبار 17-19. فحوصات أخرى، مثل رصد السلوكي المنزل القفص والتحليل، يمكن أن توفر أيضا جمع البيانات المستمر وبعض النظم قد تسمح للمواد الدراسية ليكون مقرها في أزواج 20. هذه المقايسات لها فائدة، ولكنها قد تكون أقل حساسية وسيلة للكشف عن سلوك مثل التعب، ومثل عجلة دوارة، هي أيضا منخفضة الإنتاجية.

وعلى النقيض من VWRA، اختبارات الماوس حلقة مفرغة لا تعتمد على النشاط التطوعي ويمكن أن تكتمل في فترة زمنية قصيرة، والسماح لأعلى إنتاجية. بالمقارنة مع VWRA، هذه الاختبارات تستخدم المحفزات الخارجية. على وجه التحديد، وعادة ما يكون هناك شبكة معدنية المكهربة تقع على الجزء الخلفي من حزام متحرك لتقديم الفئران مع صدمة كهربائية يجب أن تتوقف عن تشغيل. وبالإضافة إلى هذه الشبكة الصدمة، قد يكون الدافع الفئران لتشغيل على جهاز المشي عبر عدة طرق أخرى، بما في ذلك والحث، بدس، أو لمسها مع اليد، وفرشاة، أو أداة أخرى وتوجيه نفث قصيرة من الهواء عليهم. بدلا من التعب، وغالبا ما تستخدم اختبارات الماوس حلقة مفرغة لقياس الهوائية و / أو anaerobic القدرة على ممارسة الرياضة 21-25. الفئران هي الدوافع لتشغيل حتى أنهم غير قادرين أو غير راغبين في متابعة تشغيل على جهاز المشي وسيلة للهروب مزيد من الصدمات الكهربائية. ثم ينتهي الاختبار عندما يلتقي الفئران معيار الإرهاق. في هذه البروتوكولات، لضمان أن الفئران تصل إلى استنفاد فيزيولوجي صحيح، وغالبا ما يتم تعريف معيار لاستنفاد كما أن أمضى خمس ثوان متواصلة وضع على رأس الشبكة صدمة وعدم متابعة تشغيل في مواجهة المثيرات مكره المتكررة. وبالتالي، قد يكون حجب سلوك مثل التعب في الاختبارات حلقة مفرغة نموذجية نظرا لطبيعة مكره قوية من الدافع الخارجي ومعيارا لإنهاء الاختبار. ومن المثير للاهتمام، وعلى النقيض من دراسات أخرى عديدة باستخدام المطاحن القوارض، يصف نشر مؤخرا نسخة أخرى من اختبار حلقة مفرغة والتعب، والتي كانت تستخدم كجزء من دراسة آثار التوتر الاجتماعي في الفئران (26). على الرغم من أن الطريقة المستخدمة من قبل هذه المجموعة تختلف بشكل ملحوظ عن مكعببروتوكول rrent (أي أنهم يعملون حلقة مفرغة-حارة واحدة والمطلوب 10 ثانية من الصدمة الكهربائية كمعيار لإنهاء الاختبار)، دراستهم تسلط الضوء على فائدة ومصلحة في تطوير سريع، اختبار التعب بسيط باستخدام مطحنة الماوس.

ومن المرجح أن يكون كشفها بواسطة وسائل أخرى من عجلة دوارة والتعديلات في السلوكيات الروتينية التعب. CRF يجعل المرضى يشعرون استنفدت بمقدار أقل من التعب في العضلات، على النحو الذي يحدده تحليل electromyographic، من الناس دون CRF 27. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ انخفاض الدافع في وتقاس عدة جداول قياس التعب البشري 28،29. وبالتالي، يجب فحص ما قبل السريرية مفيدا للسلوك مثل التعب يميز بين الفئران صحية وأنهكتهم على أساس تدبير آخر من القدرة الفسيولوجية ولا ينبغي أن انخفاض غامضة في الدافع. ولتحقيق هذه الغاية مع تجنب القيود المفروضة على VWRA وفحوصات أخرى، وا طريقة الحاليةق التي وضعتها تكييف اختبار الماوس حلقة مفرغة. يستخدم هذا الأسلوب شبكة صدمة مثل الدافع الخارجي الوحيد لجعل الفئران تعمل على حلقة مفرغة. الفئران تتعلم بسرعة أن الشبكة توفر حافزا مكره وسوف تتحرك بسرعة بعيدا عن ذلك عند وضعه على جهاز المشي والحفاظ على مسافة من ذلك عند تشغيل.

عندما التعب الفئران، فإنها تنفق المزيد من الوقت تدريجيا نحو الجزء الخلفي من جهاز المشي بدلا من الحفاظ على سرعة نحو الواجهة الأمامية. ولذلك، فإن معيار لاستكمال الاختبار في هذا البروتوكول تنفق خمس ثوان المستمرة في منطقة التعب المعين (أي الجزء الخلفي من حلقة مفرغة، والتي تتراوح بين ما يقرب من طول الجسم من الشبكة صدمة، وبما في ذلك، على شبكة صدمة). هذا يستفيد من طبيعة مكره من الشبكة دون الحاجة الفئران في الحصول على الكثير أو أي صدمات الفعلية بعد التدريب. من خلال السماح الفئران لإكمال الاختبار باستخدام المعيار الحالي بدلا من استنفاد (كما هو موضح أعلاه)،وهذه الطريقة توفر وسيلة لاستخدام جهاز المشي لقياس سلوك مثل التعب وليس القصوى القدرة الفسيولوجية (أو شبه القصوى). وبالتالي، يمكن لهذا الأسلوب يوفر بسيطة، وفحص عالية الإنتاجية من سلوك مثل التعب في الفئران ويمكن أن تكون إما كتدبير مستقل أو مكملة للفحوصات أخرى من السلوك مثل التعب.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وقد وافق هذا الإجراء من قبل المعهد الوطني للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى رعاية الحيوان واللجنة الاستخدام.

1. إعداد

  1. للسماح التعرف السريع على كل فأر قبل الاختبار، وشم ذيول جميع الفئران إلى أن تدريب واختبار مع علامات مميزة.
    ملاحظة: هذه الخطوة اختيارية. علامة دائمة أو وسائل أخرى لتحديد الهوية يمكن استخدامها كبديل للالوشم.
  2. قبل التدريب والفئران اختبار، تأكد من أن جهاز المشي على سطح مستو وتعيين إلى حلقة مفرغة إلى زاوية المرجوة من الميل (زاوية الموصى بها من الميل: 10 درجة مئوية، على أن تبقى ثابتة طوال التدريب والاختبار)، وضبط وتيرة الصدمات الكهربائية وكثافة بشكل مناسب (مستحسن: 2 هرتز، 1.22 مللي أمبير).
    ملاحظة: الصدمة الكهربائية المستخدمة يجب أن تنتج ما لا يزيد الإحساس بوخز خفيف عند لمسها من قبل إصبع ungloved ويجب أن يتم تسليمها في فعاش نابضأيون (مع كل صدمة دائم 200 مللي ثانية).
  3. وضع على شباكه نظيفة من الورق جزار أو وسادة ماصة تحت مفرغة لجمع بولي البراز والبول خلال التدريب والاختبار.
  4. وضع ورقة أو وسادة ماصة على مدى ثلث المساكن مفرغة (أي غطاء البلاستيك الشفاف الذي يغطي الممرات مفرغة) أبعد من الشبكة صدمة.
    ملاحظة: هذه الخطوة اختيارية، ولكن سوف تخلق مساحة أكثر قتامة ويمكن أن توفر تشجيع إضافي لتجنب الجزء السفلي من حلقة مفرغة.
  5. إذا كنت تخطط لاستخدام فرشاة سلك لتوفير الحافز الإضافي أثناء التدريب، وضمان أن واحدا في متناول الجميع قبل بداية الدورات التدريبية.
  6. تأكد من أن أي دواء أو طريقة لإحداث و / أو تخفيف التعب هو متاح، ويمكن أن تكون مستعدة أو أداء خلال الخطوة 2.14.

2. الفئران التدريب على استخدام المطحنة

ضروري التدريب لضمان أن الفئران ملاحظة:هم على دراية حلقة مفرغة ومهمة ويمكن أن تؤدي بشكل مناسب عند اختباره. إذا كان معظم الفئران يجري تدريب يتلقون الصدمات المتكررة أو غير ذلك الأداء الضعيف خلال أي دورة تدريبية، يجب أن يتم تنفيذ دورات تدريبية إضافية. في اليوم الأول، سوف تكون صدمة معظم الفئران عدة مرات. في اليوم الثاني من التدريب، ويجب أن تكون الفئران نادرا ما جعل الاتصال مع الشبكة. إذا يعرض الماوس الفقراء باستمرار أداء التدريب، يجب إزالته من الدراسة. لإناث الفئران C57BL / 6NCr، وهذا هو نادر الحدوث (تم إزالة أقل من 1٪ من الدراسات بسبب ضعف الأداء التدريب)، ولكن تجدر الإشارة إلى أن سلالات أخرى قد يختلف أداء خلال التدريب.

  1. مع حلقة مفرغة من (وسرعة تعيين إلى 0 م / دقيقة)، ورفع فردي الفئران عن طريق الذيل ومكان الفئران في ممرات منفصلة من حلقة مفرغة الماوس. بدوره وجه السرعة على الشبكة المقابلة بعد وضع كل فأر في حلقة مفرغة. تأكد من أن يتم وضعها مباشرة س الفئرانن حزام حلقة مفرغة.
    ملاحظة: مقدار الوقت والمسافة يقام كل الماوس بواسطة ذيله وينبغي التقليل من خلال وضع القفص قرب مطحنة قبل نقل الفئران إلى حلقة مفرغة و / أو السماح الفئران لتقف على أرضية صلبة (على سبيل المثال، غطاء سلك القفص ) حتى تكون بالقرب من حلقة مفرغة ومجرب على استعداد لوضعها في حلقة مفرغة.
  2. السماح الفئران لاستكشاف بحرية في حلقة مفرغة لمدة 1-3 دقائق أو حتى استكشفت كل فأر حارة و / أو تلقي صدمة واحدة على الأقل من الشبكة.
  3. بدوره على جهاز المشي وزيادة ببطء سرعة حتى يبدأ التحرك (حوالي 1،5-3،0 م / دقيقة). رصد جميع الفئران للتأكد من أنها تبدأ المشي. إذا لم الماوس يبدأ المشي أو يمشي نحو الشبكة صدمة، تكون على استعداد للتدخل عن طريق النقر على الماوس مع فرشاة سلك أو دغدغة الذيل.
  4. ببطء زيادة سرعة جهاز المشي إلى 8 م / دقيقة. بدء الموقت ومواصلة السلوك الرصد.
  5. زيادة سرعة مفرغه ل9 م / دقيقة في 5 دقائق، 10 م / دقيقة في 7 دقائق، ووقف حلقة مفرغة في 10 دقيقة.
  6. السماح للفئران لاستكشاف لفترة وجيزة في حلقة مفرغة، ثم إزالة ويعود كل إلى قفصه.
  7. تنظيف مطحنة والشبكة مع الكحول واستبدال ورقة أو وسادة ماصة تحت حلقة مفرغة.
  8. لتدريب الفئران إضافية، كرر الخطوات من 2.1 خلال 2.7.
    ملاحظة: اسمحوا الكحول لتجف قبل وضع الفئران جديدة في حلقة مفرغة.
  9. في اليوم الثاني من التدريب، كرر الخطوة 2.1. بدوره على جهاز المشي وزيادة السرعة إلى 10 م / دقيقة. بدء الموقت.
    ملاحظة: سرعة المطحنة يمكن زيادة بسرعة أكبر في اليوم الأول من التدريب.
  10. زيادة سرعة جهاز المشي إلى 11 م / دقيقة في 5 دقائق، 12 م / دقيقة في 10 دقيقة، ووقف حلقة مفرغة في 15 دقيقة.
  11. إزالة الفئران وإعادتها إلى أقفاصها.
  12. تنظيف مطحنة والشبكة مع الكحول واستبدال ورقة أو وسادة ماصة تحت حلقة مفرغة. لتدريب الفئران إضافية، كرر الخطوات 2.9 خلال 2.12.
  13. أداء أيام إضافية (3 أيام) من التدريب بنفس الطريقة كما في اليوم الثاني.
    ملاحظة: هذه الخطوة اختيارية، لكن ينصح بشدة إذا معظم أو كل الفئران (من نفس الجنس والسلالة) يجري تدريب صعوبة عرض مع هذه المهمة. الفئران يمكن أن تؤدي بشكل جيد عموما في الخطوة 3 عندما تم تدريبهم لمدة 3 أيام (أي مع يوم إضافي واحد من التدريب)، على الرغم من أن أيام إضافية أو أقل من التدريب قد يكون من المناسب اعتمادا على أدائهم خلال اليوم التدريبي الثاني ومدة الخطوة 2.14.
  14. سماح يوم كامل على الأقل لتمرير فيها الفئران ليس لديهم التعرض لحلقة مفرغة قبل الانتقال إلى الخطوة 3.
    ملاحظة: أي دواء (ق) المستخدمة للحث و / أو تخفيف ينبغي أن تدار التعب خلال هذه الخطوة.
    ملاحظة: هذه الفترة الزمنية يمكن أن تختلف في الطول وتستخدم للحث على التدخلات التعب و / أو اختبار لخفض أو القضاء على التعب. إذا اختبار الفئران أكثر من 7 أيام بعد الانتهاء من التدريب، فمن المستحسن دراسة تجريبية لتحقق من أن الفئران المستخدمة سوف تؤدي خلال الاختبار.

3. المطحنة التعب اختبار

ملاحظة: في هذا الاختبار، يتم تعريف سلوك مثل التعب كما أن أمضى 5 ثوان على التوالي في "المنطقة التعب". يتم تعريف منطقة الارهاق هو المنطقة التي تشمل جزء من حزام حلقة مفرغة ضمن ما يقرب من 1 طول الجسم من الشبكة صدمة وكذلك الشبكة نفسها. قبل الاختبار، التأكد من أن نقطة ترسيم هذه المنطقة هي واضحة للاختبارات، مثل تطبيق علامة إلى الأعلى أو جانب من الممرات حلقة مفرغة.

  1. ضبط سرعة جهاز المشي إلى 12 م / دقيقة. لا تبدأ في حلقة مفرغة. تأكد من أن الصدمة يتم تشغيل شبكات خارج.
  2. وضع فردي الفئران إلى ممرات منفصلة للحلقة مفرغة. تشغيل الشبكة المقابلة فورا بعد وضع كل فأر في حلقة مفرغة.
  3. تبدأ في وقت واحد في حلقة مفرغة وساعة توقيت.
    ملاحظة: لا يتدخل أثناء اختبار إلا لإزالة الفئرانالتي تلبي معيار لإزالة (انظر الخطوة 3.5).
  4. زيادة سرعة مفرغه كما هو مبين في الجدول رقم 1. بعناية مراقبة جميع الفئران طوال فترة الاختبار.
    ملاحظة: حلقة مفرغة سرعات المدرجة في الجدول 1 تم اختيارهم بناء على ملاحظات من الإناث البالغات الفئران C57BL / 6NCr. قد تصل سرعة جهاز المشي أعلى المناسب للحصول على أكبر (على سبيل المثال، الأباعد CD-1 الفئران) أو أكثر الفئران الرياضية.
  5. إذا بقي الماوس في منطقة التعب لمدة 5 ثانية المستمر، وإزالة فورا الماوس من حلقة مفرغة وتسجيل مدة وتبعدها ركض.
  6. عندما لا تبقى الفئران في حلقة مفرغة، ووقف حلقة مفرغة. تنظيف مطحنة والشبكة مع الكحول واستبدال ورقة أو وسادة ماصة تحت حلقة مفرغة.
  7. لاختبار الفئران إضافية، كرر الخطوات من 3.1 خلال 3.6.
    ملاحظة: هذه الخطوة اختيارية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يسمح هذا البروتوكول سلوك مثل التعب المراد قياسها في الفئران باستخدام حلقة مفرغة. تم الحصول على البيانات الواردة في هذا القسم من خلال التدريب واختبار 3 مجموعات منفصلة من الفئران باستخدام بروتوكول الحالي (باستثناء الشكل 1A و 1C). للحث على التعب، 5 فلورويوراسيل (5-FU)، وهو دواء السامة للخلايا العلاج الكيميائي المعروف أن يسبب التعب في البشر 30 وسلوك مثل التعب في الفئران 10،13، كانت تدار. جميع البيانات المقدمة هي من الفئران C57BL / 6NCr البالغات. وكانت الفئران 9-10 (الشكل 1 و 2) أو 9-13 (الشكل 3) أسابيع من العمر في وقت الاختبار.

الشكل 1 تظهر بيانات من الفئران التي تم تدريبهم لمدة 5 أيام، ثم تعامل مع 5-FU (60 ملغ / كغ / يوم لمدة 5 أيام)، كما هو الحال في نموذج نشرت سابقا 10، للحث على التعب. بعد الانتهاء من العلاج، كانوا اختبارها باستخدام exerCISE اختبار القدرات (الشكل 1A)، والتي كانت حلقة مفرغة سرعات المدرجة في الجدول (2) وفرشاة سلك، وذيل دغدغة، ونفث الهواء لتحفيز الفئران لتشغيل حتى غير قادر على تشغيل. انتهى الاختبار عندما قضى الماوس 5 ثوان متواصلة على الشبكة صدمة. وفي اليوم التالي، تم اختبار الفئران باستخدام اختبار مفرغه التعب (الشكل 1B). هذا البروتوكول يمكن الكشف عن اختلاف كبير في المدى المسافة خلال التجارب بين الفئران المعالجة العلاج الكيميائي والتحكم (الشكل 1B)، في حين أن اختبار القدرة على ممارسة الرياضة مفرغة لم يكن (الشكل 1A). للتحقق من أن الفرق وجدت في الاختبار مفرغه التعب كان قياس سلوك مثل التعب، وقد تم قياس الماوس VWRA في تجربة منفصلة. وبعد التأقلم وجمع من خط الأساس النشاط عجلة دوارة، وقد تم قياس VWRA خلال دورة الظلام ( "ليلة"، وعندما يحدث عجلة دوارة في المقام الأول) خلال 5 أيام من 5 FU العلاج وللليلة dditional خارج الانتهاء من العلاج 5-FU. الفئران تمر 5-FU العلاج عرضها سلوك مثل التعب من الليلة الثانية من العلاج (الشكل 1C). زاد هذا التأثير على مسار التجربة واستمر إلى ما بعد نهاية العلاج، مشيرا إلى أن سلوك مثل التعب كان ينبغي أن يكون كشف في الفئران من الأرقام 1A و 1B. كما كان اختبار حلقة مفرغة التعب قادرة على اكتشاف الاختلافات في المسافة التي تديرها السيطرة والفئران التي عولجت 5-FU، وهذا يدعم الاستنتاج أن الاختبار مفرغه التعب قادر على قياس سلوك مثل التعب.

اختبار حلقة مفرغة التعب يمكن أيضا الكشف عن سلوك مثل التعب في الفئران تلقي العلاج الكيميائي بجرعات مختلفة وجداول العلاج. الفئران التي أعطيت واحدة 80 ملغ / كغم من ال 5-FU في الأسبوع لمدة أسبوعين (للحصول على جرعة تراكمية ما يقرب من نصف ما الفئران تلقت في الشكل 1 (الشكل 2).

ولما كان عدد من الدورات التدريبية و / أو طول الفترة الزمنية بين التدريب والاختبار قد تختلف اعتمادا على الفئران المستخدمة والطريقة المستخدمة للحث على التعب، فمن المهم أن التغييرات في هذه المتغيرات لا تمنع الكشف عن سلوك مثل التعب. فقد أظهرت التجارب في أرقام 1A و 1B (الذي تلقى الفئران 5 أيام من التدريب) والشكل 2 (الذي تلقى الفئران 3 أيام من التدريب) توضيح أن سلوك مثل التعب يمكن كشفها عند عدد من الدورات التدريبية والوقت بين التدريب و يتم تغيير الاختبار.

في الشكل (3)، كانت تدار أي أدوية العلاج الكيميائي، ولكن تم اختبار الفئران باستخدام أسبوعيا حلقة مفرغة التعب اختبار. على الرغم من أن الفئران يمكن اختبار مندوبeatedly باستخدام هذا البروتوكول، لكنها قد تصبح أقل استعدادا للتشغيل على اختبار المتكررة (الشكل 3). ارتفعت نسبة الفئران التي لن يترشح خلال اختبارات أسبوعية مع كل اختبار، وبعد الاختبار الثاني، نصفهم على الأقل من الفئران تم اختبارها لن يرشح نفسه في حلقة مفرغة. وتشير هذه البيانات إلى أن اختبار مع هذا البروتوكول ينبغي أن يقتصر على واحد أو اثنين من الاختبارات لتفادي نسبة عالية من الفئران غير المتوافقة.

شكل 1
الشكل 1: المطحنة التعب اختبار، مثل عجلة تبرعات الجري وعلى النقيض من اختبار القدرات المطحنة ممارسة، ويكتشف السلوك مثل التعب في الفئران تلقي العلاج الكيميائي يوميا في الأيام 1-5، تم تدريب الفئران يوميا في حلقة مفرغة. في أيام 6-10، خضعت الفئران المعاملة مع 5-FU (60 ملغ / كغ / يوم) للحث على التعب أو برنامج تلفزيوني. (A) في يوم 11، تم اختبار الفئران باستخدام حلقة مفرغة السابق القياسية اختبار قدرة ercise. (ب) في يوم 12، خضعت الفئران لاختبار حلقة مفرغة التعب. النشاط تشغيل (C) عجلة (كما هو موضح نسبة من غير المعالجة تشغيل خط الأساس). وقد تأقلم الفئران لتشغيل أقفاص عجلة لمدة 7 أيام وعجلة الأساس تشغيل تم جمع أكثر من 4 ليال إضافية وبلغ متوسط ​​لتحديد عجلة الأساسية تشغيل لكل الماوس. في أيام 1-5، تم علاج الفئران مع 5-FU (60 ملغ / كغ / يوم) أو برنامج تلفزيوني. 1 ليلة هي ليلة بعد الجرعة الأولى من ل5-FU. لوحات A و B، البيانات يعني + SD 5-6 الفئران في مجموعة العلاج. لوحة C، البيانات يعني ± SD من 6 الفئران في مجموعة العلاج. ** ف <0.01، طالبة تي -test. *** ع <0.001، في اتجاهين التدابير المتكررة تحليل التباين مع تصحيح بونفيروني الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الصفحة = "1"> الشكل 2
الشكل 2: العلاج أسبوعي مع 5-FU يدفع السلوك مثل التعب في الفئران في الأيام من 1 إلى 3، تم تدريب الفئران يوميا في حلقة مفرغة. في أيام 4 و 11، تلقت الفئران حقن 5-FU (80 ملغ / كلغ) أو برنامج تلفزيوني. في يوم 12، خضعت الفئران لاختبار التعب المشي. البيانات يعني + SD من 12 الفئران في مجموعة العلاج. * ف <0.05، طالبة تي -test الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الرقم 3: بعد تشغيل والامتثال العمل من الفئران خلال اختبارات متكررة المطحنة التعب في الأيام من 1 إلى 3، تم تدريب الفئران يوميا في حلقة مفرغة. في أيام 5، 12، 19، 26، و 33، خضعت الفئران اختبار التعب المشي. متلقى الجليد حقنتين من برنامج تلفزيوني قبل يوم الاختبار واحد حقن 30 دقيقة قبل الاختبار. (A) المسافة التي تديرها الفئران خلال كل أسبوع من الاختبار. البيانات يعني + SD من 12 الفئران. (ب) النسبة المئوية من الفئران غير عداء خلال كل أسبوع من الاختبار. وقد تم تحديد الفئران غير المركز الثاني بشكل تعسفي كما الفئران التي لم يتم تشغيل لمدة 6 دقائق على الأقل. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الوقت (دقيقة) السرعة (م / دقيقة)
0 12
0.5 14
1 16
6 18
30 20
45 22 60 24
75 26

الجدول 1: سرعة المطحنة أثناء التعب اختبار.

الوقت (دقيقة) السرعة (م / دقيقة)
0 10
10 15
15 16.8
18 18.6
21 20.4
24 22.2
27 24
30 25.8
33 27.6
36 29.4
39 31.2
42 33
45 34.8
48 36.6

الجدول 2: سرعة المطحنة أثناء ممارسة اختبار القدرات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يصف البروتوكول الحالي كيفية استخدام حلقة مفرغة الماوس لقياس سلوك مثل التعب. هذا الأسلوب لديه العديد من المزايا VWRA، فحص ما قبل السريرية شيوعا لسلوك مثل التعب. VWRA يتطلب أن الفئران اختيار للتفاعل مع جهاز الاختبار. ونتيجة لذلك، فإن بعض السلالات الفطرية من الفئران نادرا ما تتفاعل مع عجلة 16 و تشغيل القليل جدا أنه قد يكون من الصعب أو المستحيل تحديد الانخفاض الناجم عن التعب في النشاط. في المقابل، فإن اختبار حلقة مفرغة التعب يزيل هذا الاختيار، وبالتالي يوفر فحص بديل قابل للتطبيق من سلوك مثل التعب بالنسبة للفئران التي لا تعمل على تشغيل العجلات. ويمكن استخدام هذا البروتوكول كبديل أو مكمل للVWRA وغيرها من التدابير لسلوك مثل التعب وقد تكون مفيدة بشكل خاص في اختبار علاجات العقاقير المحتملة للحد من التعب في نماذج الفئران. بعد إنشاء طريق دراسة تجريبية هو أن سلوك مثل التعب يمكن ملاحظتها في نموذج الفأر معين، علاج محتملالصورة يمكن أن تدار على تخفيف التعب والحد من السلوك مثل التعب. إذا كان العلاج بالعقاقير خفف سلوك مثل التعب عند اختبارها باستخدام هذا البروتوكول، (أو دواء مماثل) قد تكون ذات قيمة علاجية لعلاج بعض أشكال التعب البشري. وعلاوة على ذلك، على الرغم من أنه لا تزال هناك العديد من الخطوات اللازمة في الانتقال من الدراسات قبل السريرية إلى التجارب السريرية، ويسمح هذا البروتوكول عددا أكبر من الفئران لفحصها في إطار زمني أقصر بكثير من VWRA بحيث آثار مثل التعب والعلاجات المحتملة يمكن دراستها و فهم أسرع.

هناك العديد من القيود والاعتبارات الهامة أن تكون على علم عند استخدام هذا البروتوكول. أولا، ينبغي الإشارة إلى أنه، كما يتطلب هذا الاختبار النشاط البدني لقياس سلوك مثل التعب، قد لا تكون مناسبة لظروف الاختبارات التي تحفز على دنف أو ضمور العضلات (سرطان على سبيل المثال، متقدم). وقد لاحظنا أيضا أنه إذا تم اختبار نفس الفئران مرارا وتكرارا، قد يكون هناكانخفاض في الامتثال الكلي (الشكل 3B). لا يجوز لوحظ هذا التأثير في جميع جداول اختبار أو في جميع أنواع الفئران، والعلاج من تعاطي المخدرات أو غيرها من التدخلات قد يغير هذا الواقع، وإنما هو أحد الاعتبارات الهامة عند تخطيط الدراسات التي تستخدم هذا الأسلوب. بالإضافة إلى ذلك، هناك خطر الإصابة إذا كان الفأر يقع في الفجوة بين حزام حلقة مفرغة وشبكة صدمة حين مفرغه قيد التشغيل. للحد من هذه المخاطر، ينبغي أن تلاحظ الفئران بعناية طوال التدريب والاختبار للتأكد من سلامتها وينبغي تجنبها استخدام (<15 ز) الفئران الصغار جدا أو صغيرة. وأخيرا، على الرغم من البيانات التجريبية التي تم جمعها تشير إلى أن الإناث، وحتى الآن، وقد استخدم CD-1 والذكور والإناث الفئران المعدلة وراثيا على خلفية 129S1 / SvImJ سوف تؤدي هذه المهمة (لا تظهر البيانات) هذا البروتوكول في المقام الأول لاختبار إناث الفئران C57BL / 6NCr . على هذا النحو، تجدر الإشارة إلى أن الجنسين الأخرى وسلالات الفأر قد تختلف في التدريب وأداء الاختبار. أخيرا،على الرغم من البيانات التجريبية التي تم جمعها تشير إلى أن الإناث CD-1 والذكور والإناث الفئران المعدلة وراثيا على خلفية 129S1 / SvImJ سوف تؤدي هذه المهمة (لا تظهر البيانات)، حتى الآن، في المقام الأول تم استخدام هذا البروتوكول لاختبار 9-10 أنثى القديمة أسابيع الفئران C57BL / 6NCr. على هذا النحو، تجدر الإشارة إلى أن الفئران من مختلف الأعمار والجنس، أو السلالات قد تختلف في التدريب وأداء الاختبار.

أثناء الاختبار، فمن الأهمية بمكان أن الفئران التي تفي بمعايير التعب وبكفاءة وبسرعة إزالتها، كما الفقيرة تقنية إزالة قد توفر حافزا إضافيا للماوس لمتابعة تشغيل، مما تسبب في شيء آخر غير سلوك مثل التعب المراد قياسها. على الرغم من أن طريقة معينة لإزالة سيعتمد على راحة مجرب، طريقة بسيطة لإزالة ينطوي باستخدام السبابة والوسطى من يد واحدة. ينبغي أن تعقد كل اصبع على التوالي، وبصرف النظر قليلا من كل قبل البعض لدخول حارة حلقة مفرغة ومغلقة على الفور حول الذيل، بالقرب من القاعدة، أو على رانه القفا من الفأرة. مرة واحدة بشكل آمن اغتنامها، الماوس يمكن إزالتها بسهولة.

ومن المهم بالنسبة للفئران ليكون على دراية الشبكة صدمة لتوفير الحافز لتشغيل أثناء الاختبار، ولكن الصدمات المتكررة خلال التدريب قد يكون ضارا لأداء الاختبار. بعد اليوم الأول من التدريب، فإن معظم الفئران المشي على جهاز المشي بنجاح، والاستجابة للصدمة عن طريق تشغيل أو القفز بعيدا في حلقة مفرغة، ثم استئناف المشي لتجنب الانجراف الى الوراء في اتجاه الشبكة. بعض الفئران، ومع ذلك، قد تتفاعل بقوة للصدمات و / أو إيجاد طرق لعدم تنفيذ المهمة دون تلقي أي. الفئران التي ترد بقوة على شبكة صدمة قد تتلقى الصدمات أكثر تواترا، يمضون وقتا أقل المشي على جهاز المشي، وربما محاولة للهروب من حلقة مفرغة. مع هذه الفئران، يمكن للمجرب يضع يده القفاز في الجزء الخلفي من الممر لتشجيع بلطف الماوس لمتابعة تشغيل. لتجنب المشي على جهاز المشي، وبعض الفئران قد يستغل وجود قيود على غرام صدمةهوية شخصية. تتطلب شبكة نقطتين على الأقل من ملامسة الجلد مباشرة (أي اثنين أو أكثر من الكفوف يجب لمس الشبكة) إلى صدمة حيوان. وهكذا، إذا كان الماوس يجلس عليه دون السماح قدمين للمس الشبكة، وسوف لا تكون صدمة. إذا لوحظ هذا السلوك، يمكن للمجرب يحث فيه برفق الماوس ليؤدي إلى تحريك قدميه وتلقي صدمة أو رفع الماوس ليحل محله في حلقة مفرغة. إذا كانت هذه التدخلات هي ناجحة، يجب أن الماوس يبدأ المشي على جهاز المشي أكثر اتساقا في غضون عدة دقائق وفي دورات تدريبية في المستقبل. إذا كان هذا التدخل غير ناجح، يجب إزالة الماوس من الدراسة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Exer 3/6 Animal Treadmill Columbus Instruments 1050-RM Exer-3/6
Stopwatch Daigger EF24490M 
Wire brush Fisher Scientific 03-572-5
Compressed air Dust-Off FALDSXLPW
Absorbent pads Daigger EF2175CX 
Butcher paper Newell Paper Company 4620510
Alcohol (70%) Fisher Scientific BP82011

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hofman, M., Ryan, J. L., Figueroa-Moseley, C. D., Jean-Pierre, P., Morrow, G. R. Cancer-related fatigue: the scale of the problem. Oncologist. 12 Suppl 1, 4-10 (2007).
  2. Schwartz, A. L. Daily fatigue patterns and effect of exercise in women with breast cancer. Cancer Pract. 8, (1), 16-24 (2000).
  3. Schwartz, A. L., Mori, M., Gao, R., Nail, L. M., King, M. E. Exercise reduces daily fatigue in women with breast cancer receiving chemotherapy. Med. Sci. Sports Exerc. 33, (5), 718-723 (2001).
  4. Butler, J. M., et al. A phase III, double-blind, placebo-controlled prospective randomized clinical trial of d-threo-methylphenidate HCl in brain tumor patients receiving radiation therapy. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 69, (5), 1496-1501 (2007).
  5. Jean-Pierre, P., et al. A phase 3 randomized, placebo-controlled, double-blind, clinical trial of the effect of modafinil on cancer-related fatigue among 631 patients receiving chemotherapy: a University of Rochester Cancer Center Community Clinical Oncology Program Research base study. Cancer. 116, (14), 3513-3520 (2010).
  6. Mar Fan, H. G., et al. A randomised, placebo-controlled, double-blind trial of the effects of d-methylphenidate on fatigue and cognitive dysfunction in women undergoing adjuvant chemotherapy for breast cancer. Support. Care Cancer. 16, (6), 577-583 (2008).
  7. Moraska, A. R., et al. Phase III, randomized, double-blind, placebo-controlled study of long-acting methylphenidate for cancer-related fatigue: North Central Cancer Treatment Group NCCTG-N05C7 trial. J. Clin. Oncol. 28, (23), 3673-3679 (2010).
  8. Schwartz, A. L., Thompson, J. A., Masood, N. Interferon-induced fatigue in patients with melanoma: a pilot study of exercise and methylphenidate. Oncol. Nurs. Forum. 29, (7), E85-E90 (2002).
  9. Coletti, D., et al. Substrains of inbred mice differ in their physical activity as a behavior. Sci. World J. 237260 (2013).
  10. Mahoney, S. E., Davis, J. M., Murphy, E. A., McClellan, J. L., Gordon, B., Pena, M. M. Effects of 5-fluorouracil chemotherapy on fatigue: role of MCP-1. Brain Behav. Immun. 27, (1), 155-161 (2013).
  11. Moriya, J., Chen, R., Yamakawa, J., Sasaki, K., Ishigaki, Y., Takahashi, T. Resveratrol improves hippocampal atrophy in chronic fatigue mice by enhancing neurogenesis and inhibiting apoptosis of granular cells. Biol. Pharm. Bull. 34, (3), 354-359 (2011).
  12. Sheng, W. S., Hu, S., Lamkin, A., Peterson, P. K., Chao, C. C. Susceptibility to immunologically mediated fatigue in C57BL/6 versus Balb/c mice. Clin. Immunol. Immunopathol. 81, (2), 161-167 (1996).
  13. Weymann, K. B., Wood, L. J., Zhu, X., Marks, D. L. A role for orexin in cytotoxic chemotherapy-induced fatigue. Brain. Behav. Immun. 37, 84-94 (2014).
  14. Wood, L. J., Nail, L. M., Perrin, N. A., Elsea, C. R., Fischer, A., Druker, B. J. The cancer chemotherapy drug etoposide (VP-16) induces proinflammatory cytokine production and sickness behavior-like symptoms in a mouse model of cancer chemotherapy-related symptoms. Biol. Res. Nurs. 8, (2), 157-169 (2006).
  15. Zombeck, J. A., Fey, E. G., Lyng, G. D., Sonis, S. T. A clinically translatable mouse model for chemotherapy-related fatigue. Comp. Med. 63, (6), 491-497 (2013).
  16. Lightfoot, J. T., et al. Strain screen and haplotype association mapping of wheel running in inbred mouse strains. J. Appl. Physiol. 109, (3), 623-634 (2010).
  17. Bartolomucci, A., et al. Individual housing induces altered immuno-endocrine responses to psychological stress in male mice. Psychoneuroendocrinology. 28, (4), 540-558 (2003).
  18. Martin, A. L., Brown, R. E. The lonely mouse: verification of a separation-induced model of depression in female mice. Behav. Brain Res. 207, (1), 196-207 (2010).
  19. Võikar, V., Polus, A., Vasar, E., Rauvala, H. Long-term individual housing in C57BL/6J and DBA/2 mice: assessment of behavioral consequences. Genes Brain Behav. 4, (4), 240-252 (2005).
  20. Salem, G. H., et al. SCORHE: a novel and practical approach to video monitoring of laboratory mice housed in vivarium cage racks. Behav. Res. Methods. 47, (1), 235-250 (2015).
  21. Courtney, S. M., Massett, M. P. Identification of exercise capacity QTL using association mapping in inbred mice. Physiol. Genomics. 44, (19), 948-955 (2012).
  22. Jørgensen, S. B., et al. Effects of alpha-AMPK knockout on exercise-induced gene activation in mouse skeletal muscle. FASEB J. 19, (9), 1146-1148 (2005).
  23. Knab, A. M., Bowen, R. S., Moore-Harrison, T., Hamilton, A. T., Turner, M. J., Lightfoot, J. T. Repeatability of exercise behaviors in mice. Physiol. Behav. 98, (4), 433-440 (2009).
  24. Lightfoot, J. T., Turner, M. J., Debate, K. A., Kleeberger, S. R. Interstrain variation in murine aerobic capacity. Med. Sci. Sports Exerc. 33, (12), 2053-2057 (2001).
  25. Lightfoot, J. T., et al. Quantitative trait loci associated with maximal exercise endurance in mice. J. Appl. Physiol. 103, (1), 105-110 (2007).
  26. Azzinnari, D., et al. Mouse social stress induces increased fear conditioning, helplessness and fatigue to physical challenge together with markers of altered immune and dopamine function. Neuropharmacology. 85, 328-341 (2014).
  27. Kisiel-Sajewicz, K., et al. Myoelectrical manifestation of fatigue less prominent in patients with cancer related fatigue. PloS One. 8, (12), e83636 (2013).
  28. Smets, E. M. A., Garssen, B., Bonke, B., De Haes, J. C. J. M. The multidimensional Fatigue Inventory (MFI) psychometric qualities of an instrument to assess fatigue. J. Psychosom. Res. 39, (3), 315-325 (1995).
  29. Vercoulen, J. H. M. M., Swanink, C. M. A., Fennis, J. F. M., Galama, J. M. D., van der Meer, J. W. M., Bleijenberg, G. Dimensional assessment of chronic fatigue syndrome. J. Psychosom. Res. 38, (5), 383-392 (1994).
  30. Tsujimoto, H., et al. Tolerability of adjuvant chemotherapy with S-1 after curative resection in patients with stage II/III gastric cancer. Oncol. Lett. 4, (5), 1135-1139 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics