Бегущая испытания на усталость: Простой, высокая пропускная способность Количественный анализ Усталость типа поведения для мыши

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

Усталость является явным симптомом многих заболеваний и расстройств и снижает качество жизни для многих людей. Отсутствие четкого и патогенез недостаточности текущих мер для адекватного лечения усталости у всех пациентов оставляет потребность в новых вариантах лечения. Несмотря на терапевтическом необходимость и важность доклинических исследований в содействии выявлению перспективных новых методов лечения, несколько доклинических анализов усталости доступны. Кроме того, наиболее распространенным доклинические анализ используется для оценки усталости, как поведение, добровольное колесо, идущее, не подходит для использования с некоторыми штаммами мышей, не могут быть чувствительными к лекарственным препаратам, которые уменьшают усталость, и имеет относительно низкую пропускную способность. Текущий протокол описывает новый путь, недобровольную доклинические количественный анализ усталости как поведение, тест на усталость беговой дорожке, и свидетельствует о его эффективности в выявлении усталостную поведение как у мышей, получавших препарат химиотерапии известно, вызывает усталость в организме человека и усталость -как поведение в анимылевая сторона Этот анализ может быть полезной альтернативой колеса бега, так как усталость, как поведение и потенциальные вмешательства могут быть оценены в большем количестве мышей в течение более короткого периода времени, что позволяет быстрее открытие новых терапевтических возможностей.

Introduction

Усталость влияет на широкий круг людей, может заметно снизить качество жизни, и часто имеет неясную или неизвестный патогенез. Усталость , связанных с раком (CRF), например, испытывают большинство больных раком , проходящих лечение и может сохраняться еще длительное время после лечения рака была завершена , и в отсутствие выявляемой рака 1. Кроме того, усталость также является явным симптомом во многих других заболеваний и расстройств, в том числе синдром хронической усталости, депрессии, диабета и фибромиалгии. К счастью, существуют немедикаментозные вмешательства, которые способны помочь некоторым людям , испытывающим усталость (например, физические упражнения могут уменьшить ХПН для некоторых больных раком молочной железы 2,3), но многие люди до сих пор нет эффективного лечения. Кроме того, существующие методы лечения лекарственным средством для CRF не было установлено, что в целом, если вообще, эффективными 4-7.

Несмотря на терапевтической потребности и отсутствие Druг варианты лечения, доклинические анализы усталости, чтобы помочь в открытии и разработке новых лечения усталости не хватает, особенно в моделях на животных. Один из немногих доклинических анализов усталости для исследований на грызунах работает под управлением деятельность добровольного колеса (VWRA) 9-15, в которых мыши или другие грызуны дают свободный доступ к ходовое колесо и их ежедневный пробег активность регистрируется. Во многих исследованиях VWRA является единственной мерой усталости, как поведение, с усталостной поведение как определено (в любом VWRA или текущего протокола) в уменьшении измеряемой физической активности в экспериментальной группе. Хотя VWRA может служить полезным продольное измерение усталостной типа поведения, она является относительно низкая пропускная способность анализа, работает значительно варьируется между инбредных линий 16 мыши, и он требует предметы должны быть индивидуально размещены, которые могут привести к изменениям в поведении и тестирования производительности 17-19. Другие анализы, такие как домашняя клетка поведенческого мониторинга ианализ, может также обеспечить непрерывный сбор данных и в некоторых системах может позволить субъектам быть размещены в парах 20. Эти анализы имеют применение, но могут быть менее чувствительны, как средство обнаружения усталости, как поведение и, как колесо, идущее, также низкой пропускной способностью.

В отличие от VWRA, мышь беговой тесты не полагаться на добровольной деятельности и может быть завершена в течение короткого промежутка времени, что позволяет более высокой пропускной способности. По сравнению с VWRA, эти тесты используют внешние мотиваторы. В частности, там, как правило, электрифицированная металлическая сетка расположена на задней части движущейся ленты, чтобы обеспечить мышей с электрическим током, если они перестают работать. В дополнение к этой ударной сетке, мыши могут быть мотивированы, чтобы работать на беговой дорожке с помощью нескольких других методов, в том числе подталкивания, тыкая, или прикасаясь к ним руки, кисти или другого инструмента и направляя короткие затяжек воздуха на них. Вместо усталости, тесты мыши беговой дорожки часто используются для измерения аэробных и / или anaerтолерантность к физической нагрузке OBIC 21-25. Мыши мотивированы, чтобы работать, пока они не в состоянии или не желает продолжать работать на беговой дорожке в качестве средства избежать дальнейших поражения электрическим током. Тестирование затем заканчивается, когда мыши соответствуют критерию истощения. В этих протоколах, чтобы гарантировать, что мыши достигают истинного физиологическое утомление, критерий исчерпания часто определяется как тратить пять секунд без возложения на верхней части ударной сетки и не в состоянии продолжать работать в условиях повторных аверсивных стимулов. Таким образом, усталость, как поведение может быть замаскировано в типичных тестах беговой дорожке из-за сильного аверсивного характера внешней мотивации и критерия для завершения теста. Интересно, что и в отличие от многих других исследований с использованием грызунов третбаны, недавняя публикация описывает другой вариант теста беговой дорожки на усталость, которая была использована в рамках изучения последствий социального стресса у мышей 26. Хотя метод, используемый этой группе заметно отличались от у.е.Протокол ко в ой (то есть, они использовали однополосной беговую дорожку и требуется 10 сек электрическим током в качестве критерия для прекращения их тест), их исследование подчеркивает полезность и заинтересованность в развитии быстрый, простой тест усталость с помощью беговой дорожке мыши.

Усталость, вероятно, будет обнаружить с помощью других, чем колесо, идущее средств и изменения в рутинных поведения. CRF делает пациенты чувствуют себя исчерпываются меньшим количеством мышечной усталости, как определено электромиографической анализа, чем люди без ХПН 27. Кроме того, снижение мотивации было отмечено в и измеряется несколькими шкалами измерения усталости человека 28,29. Таким образом, полезный доклинические анализ усталостной поведение как следует проводить различие между здоровыми и уставших мышей на основе измерения, кроме физиологической способности и не должны заслонять снижение мотивации. Для достижения этой цели, избегая при этом ограничения VWRA и другие анализы, текущие ва методы разработана путем адаптации тест мыши на беговой дорожке. Этот метод использует ударную сетку в качестве единственного внешнего мотиватор, чтобы заставить мышей работать на беговой дорожке. Мыши быстро узнают, что сетка обеспечивает отталкивающее стимул и незамедлительно удаляться от него при размещении на беговой дорожке и поддерживать на некотором расстоянии от него во время бега.

Когда мышей усталость, они проводят больше времени, постепенно по направлению к задней части беговой дорожки вместо поддержания скорости в направлении переднего конца. Таким образом, критерием для завершения испытаний , предусмотренных в настоящем протоколе тратит пять непрерывных секунд в обозначенной зоне усталости (то есть, задняя часть беговой дорожки, в пределах от приблизительно одной длины тела от ударной сетки к, и в том числе, ударной сетке). Это имеет преимущество отвращающей природы сетки, не требуя мышей получить много или каких-либо фактических потрясений после тренировки. Допуская мыши, чтобы завершить тестирование с использованием текущего критерия, а не истощением (как определено выше),этот метод обеспечивает средство использования беговой дорожки для измерения усталости, как поведение, а не его максимального (или почти максимальной) физиологической способности. Таким образом, этот метод может обеспечить простой, высокой пропускной способностью анализа усталостной типа поведения у мышей и может служить либо в качестве самостоятельного или дополнительной меры к другим анализам усталостного типа поведения.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Эта процедура была одобрена Национальным институтом диабета, желудочно-кишечных и почечных заболеваний по уходу и использованию животных комитета.

1. Подготовка

  1. Для обеспечения быстрой идентификации каждой мыши перед тестом, татуировка хвосты всех мышей быть обучены и протестированы с опознавательных знаков.
    Примечание: Этот шаг является необязательным. Перманентный маркер или другие способы идентификации могут быть использованы в качестве альтернативы татуировке.
  2. До начала обучения и тестирования мышей, убедитесь, что беговая дорожка находится на ровной поверхности и установите на беговой дорожке до нужного угла наклона (рекомендуемый угол наклона: 10 °, чтобы быть постоянной в течение всего обучения и тестирования) и установить электрический шок частоту и интенсивность соответственно (рекомендуется: 2 Гц, 1,22 мА).
    Примечание: поражение электрическим током используется не должен производить не более мягкого покалывания, когда Прикосновение пальцем и без перчатки должны быть доставлены в пульсирующей Fashиона (с каждым шоком длительностью 200 мс).
  3. Поместите чистый лист бумаги мясника или впитывающую прокладку под беговую дорожку для сбора фекальных и мочи Боли во время обучения и тестирования.
  4. Поместите лист бумаги или абсорбирующую прокладку над трети корпуса беговой дорожке (то есть, прозрачной пластиковой крышкой , которая покрывает беговой дорожки) на противоположной стороне от ударной сетки.
    Примечание: Этот шаг не является обязательным, но и создаст более темное пространство и может обеспечить дополнительную поддержку, чтобы избежать нижнюю часть беговой дорожки.
  5. Если планируете использовать проволочную щетку, чтобы обеспечить дополнительную мотивацию во время тренировок, убедитесь, что один легко доступен до начала учебных занятий.
  6. Убедитесь, что любое лекарственное средство или способ индуцирования и / или облегчения усталость доступен и могут быть получены или выполнены в шаге 2.14.

2. Подготовка Мыши для использования беговой дорожки

Примечание: Обучение необходимо обеспечить, что у мышейзнакомы с беговой дорожки и задачи и может выполнять надлежащим образом при тестировании. Если большинство мышей обучаются получают частые удары или иным образом работает плохо во время любой тренировки, дополнительные учебные занятия должны быть выполнены. В первый день, большинство мышей будет в шоке несколько раз. На второй день обучения, мыши должны быть редко контактировал с сеткой. Если мышь показывает стабильно низкую эффективность обучения, она должна быть удалена из исследования. Для самок мышей линии C57BL / 6NCr, это случается редко (менее 1%, были удалены из исследований из-за плохой работы обучение), но следует отметить, что другие штаммы могут выполняться по-разному во время тренировки.

  1. С беговой дорожки выключения (и скорости, установленной до 0 м / мин), индивидуально поднимите мышей за хвост и место мышей на отдельные переулкам беговой дорожке мыши. Оперативно включить соответствующую сетку после размещения каждой мыши на беговой дорожке. Убедитесь в том, что мыши, которые размещаются непосредственно оп беговой дорожке ремень.
    Примечание: Количество времени и расстояния каждой мыши удерживается за хвост должен быть сведен к минимуму путем размещения клетку рядом с беговой дорожки до передачи мышей на беговой дорожке и / или позволять мышей стоять на твердой платформе (например, проводную клетку крышку ), пока они не находятся рядом с беговой дорожки и экспериментатор готов разместить их в беговой дорожке.
  2. Разрешить мышей свободно исследовать беговой дорожке в течение 1-3 мин или пока каждая мышь исследовала свою полосу и / или получили по меньшей мере, один удар от сетки.
  3. Включите беговую дорожку и постепенно увеличивать скорость, пока она не начнет двигаться (приблизительно от 1,5 до 3,0 м / мин). Контроль всех мышей, чтобы гарантировать, что они начинают ходить. Если мышь не начинает ходить или идет к ударной сетке, быть готовы вмешаться, нажав на мышь с проволочной щеткой или хвостовой щекотки.
  4. Медленно увеличить скорость на беговой дорожке до 8 м / мин. Запустить таймер и продолжить поведение мониторинга.
  5. Увеличение скорости на беговой дорожке до9 м / мин при 5 мин, 10 м / мин в течение 7 мин, и остановки беговой дорожки в 10 мин.
  6. Дайте мышей кратко исследовать беговой дорожке, а затем удалить и вернуться каждый в своей клетке.
  7. Очистите беговой дорожки и сетки с алкоголем и заменить бумагу или впитывающую прокладку под беговой дорожке.
  8. Для подготовки дополнительного мышей, повторите шаги 2.1 через 2.7.
    Примечание: Разрешить алкоголь высохнуть перед размещением новых мышей на беговой дорожке.
  9. На второй день тренинга, повторите шаг 2.1. Включите беговую дорожку и увеличить скорость до 10 м / мин. Запустить таймер.
    Примечание: скорость беговой дорожки может быть увеличена более быстрыми темпами, чем в первый день обучения.
  10. Увеличение скорости на беговой дорожке до 11 м / мин при 5 мин, 12 м / мин через 10 мин, и остановки беговой дорожки на 15 мин.
  11. Удалить мышей и вернуть их в их клетках.
  12. Очистите беговой дорожки и сетки с алкоголем и заменить бумагу или впитывающую прокладку под беговой дорожке. Для подготовки дополнительного мышей, повторите шаги 2.9 через 2.12.
  13. Выполнение дополнительных дней (3 дня) обучения в том же порядке, что и во второй день.
    Примечание: Этот шаг не является обязательным, но настоятельно рекомендуется, если большинство или все мыши (одного и того же пола и напряжения) проходят подготовку дисплея трудности с этой задачей. Мыши , в общем случае может хорошо работать на шаге 3 , когда они прошли обучение в течение 3 -х дней (то есть, один дополнительный день обучения), несмотря на то дополнительное или меньшее число дней обучения может быть целесообразным в зависимости от их работы во время второго тренировочного дня и продолжительность Шаг 2.14.
  14. Позвольте по крайней мере один полный день, чтобы пройти, в котором мыши не имеют воздействия на беговой дорожке, прежде чем перейти к шагу 3.
    Примечание: Любой лекарственный препарат (ы), используемый для индукции и / или уменьшить усталость следует вводить в течение этого шага.
    Примечание: Этот период времени может изменяться в длину и используется, чтобы вызвать усталость и / или тестовые мероприятия для уменьшения или устранения усталости. Если тестирование мышам более чем через 7 дней после завершения обучения, экспериментальное исследование рекомендуетсяубедитесь, что мыши, используемые будут выполнять во время тестирования.

3. Усталость тредмил-теста

Примечание: В этом тесте усталостной как поведение определяется как тратить 5 секунд подряд в "усталостной зоне". Зона усталость определяется как область, охватывающую часть беговой дорожки ремня в пределах приблизительно 1 длины тела ударной сетки, а также сетки, само собой. Перед тестированием убедитесь, что точка очерчивая эту зону ясно экспериментатору, например, путем нанесения метки на верхней или боковой части беговой дорожки полос.

  1. Установите скорость на беговой дорожке до 12 м / мин. Не начинайте беговую дорожку. Убедитесь в том, что шок сети выключены.
  2. Индивидуально место мышей в отдельных полосах беговой дорожки. Включите соответствующей сетке сразу после размещения каждой мыши на беговой дорожке.
  3. Одновременно начать беговую дорожку и секундомер.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Не вмешиваются во время тестирования за исключением того, чтобы удалить мышейкоторые соответствуют критерию удаления (см Шаг 3.5).
  4. Увеличение скорости на беговой дорожке , как указано в таблице 1. Тщательно соблюдать все мышей на протяжении всего испытания.
    Примечание: Беговая дорожка Скорости , указанные в таблице 1 , были отобраны на основе наблюдений из взрослых самок мышей C57BL / 6NCr. Более высокие скорости беговой дорожке может быть целесообразным для увеличения (например, беспородных CD-1 мышей) или более спортивных мышей.
  5. Если мышь остается в зоне усталости в течение 5 сек непрерывной, быстро удалить мышь из беговой дорожки и записывать длительность и расстояние он побежал.
  6. При отсутствии мыши не остаются на беговой дорожке, остановите беговую дорожку. Очистите беговой дорожки и сетки с алкоголем и заменить бумагу или впитывающую прокладку под беговой дорожке.
  7. Для проверки дополнительных мышей, повторите шаги 3.1 через 3.6.
    Примечание: Этот шаг является необязательным.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Этот протокол позволяет усталостной как поведение измеряется у мышей с помощью беговой дорожки. Данные , представленные в этом разделе была получена путем обучения и тестирования 3 отдельных групп мышей с использованием текущего протокола ( за исключением Рисунок 1А и 1С). Для того, чтобы вызвать усталость, 5-фторурацил (5-ФУ), цитотоксический препарат химиотерапии , как известно, вызывает усталость у людей 30 и усталости , как поведение у мышей 10,13, вводили. Все данные, представленные взяты из взрослых самок мышей C57BL / 6NCr. Мышей 9-10 (рис 1 и 2) или 9-13 (рисунок 3) недельного возраста на момент тестирования.

На рисунке 1 показаны данные из мышей , которые были обучены в течение 5 дней, а затем обрабатывают 5-FU (60 мг / кг / день в течение 5 дней), как и в ранее опубликованной модели 10, чтобы вызвать усталость. После завершения лечения, они были испытаны с использованием Exerтест CISE емкость (рис 1А), который использовал беговую дорожку Скорости , указанные в таблице 2 и проволочной щеткой, хвост щекотки, и воздушные слойки , чтобы мотивировать мышей работать , пока не способен работать. Испытание закончилось, когда мышь потратили 5 секунд без перерыва на ударной сетке. На следующий день мышам были испытаны с помощью теста беговую дорожку усталости (Фигура 1В). Этот протокол может обнаружить существенную разницу в расстоянии пробега во время тестирования между химиотерапии обработанных и контрольных мышей (рис 1б), в то время как тест мощности беговой дорожке упражнения не сделал (рисунок 1А). Для того, чтобы подтвердить, что разница основываясь на результатах теста на беговой дорожке усталость измерения усталости, как поведение, мышь VWRA была измерена в отдельном эксперименте. После акклиматизации и сбора исходных колеса беговой активности, VWRA измеряли в темное время цикла ( "ночь", когда колесо, идущее в первую очередь происходит) в течение 5 дней с 5-ФУ лечения и для аопо лни тельная ночь за завершения лечения 5-ФУ. Мыши , подвергающиеся 5-ФУ лечение отображается усталости , как поведение второй ночи лечения (рис 1C). Этот эффект увеличен в течение эксперимента и сохранялись и после окончания лечения, что свидетельствует о том , что усталость, как поведение должно было обнаружить в мышах с фиг.1А и 1В. По мере того как тредмил-тест усталость была способна обнаруживать различия в расстоянии ведении управления и 5-FU-обработанных мышей, это подтверждает вывод о том, что тредмил-тест усталость способный измерять усталости, как поведение.

Тредмил-тест усталость может также обнаружить усталость поведение как у мышей, получавших химиотерапию в различных дозах и схемах лечения. У мышей , получавших один 80 мг / кг 5-ФУ в неделю в течение двух недель (для накопленной дозы примерно половину того , что у мышей , полученные на рисунке 1 (рисунок 2).

По мере увеличения количества учебных сессий и / или продолжительность времени между обучения и тестирования может изменяться в зависимости от мышей, используемых и метод, используемый, чтобы вызвать усталость, важно, что изменения в этих переменных не мешают обнаружению усталости как поведение. Эксперименты , показанные на рисунках 1А и (в котором мыши получали 5 дней обучения) и рисунок 2 (в котором мыши получали 3 дня обучения) показывают , что усталость, как поведение обнаруживается , когда количество тренировок и времени между подготовкой кадров и тестирование меняются.

На рисунке 3, никакие химиотерапевтические препараты не вводили, но мышей были протестированы с использованием тест усталость беговой дорожки еженедельно. Хотя мыши могут быть проверены респeatedly с использованием этого протокола, но они могут стать менее готовы работать при повторном тестировании (рисунок 3). Процент мышей, которые не будут работать во время еженедельных испытаний увеличивается с каждым тестом, а после второго испытания, по крайней мере, половина мышей тестируемых не будет работать на беговой дорожке. Эти данные показывают, что тестирование с этим протоколом должно быть ограничено одной или двух тестов, чтобы избежать высокой скорости, не соответствующих этим мышей.

Рисунок 1
Рисунок 1:. Усталость тредмил - тест, как Добровольного колесо , идущее и в отличие от Capacity Test беговая дорожка Упражнение, Обнаруживает Усталость поведение как у мышей , получавших Daily Химиотерапия В дни 1-5 мышей были обучены ежедневно на беговой дорожке. В дни 6-10, мышей подвергали лечению с 5-ФУ (60 мг / кг / день), чтобы вызвать усталость или PBS. (A) На 11 -й день мышей были протестированы с использованием стандартного тредмил - ехИспытание емкости ercise. (B) На 12 -й день мышей прошли тест на беговой дорожке усталость. (C) , колесо , идущее активность (показано как процент от необработанной базовой линии хода). Мыши были акклиматизировался к ходовое колесо клетки в течение 7 дней и базовое колесо, идущее было собрано более 4-х дополнительных ночей и средняя величина для определения базовой линии колесо, идущее для каждой мыши. В дни 1-5, мышей обрабатывали 5-FU (60 мг / кг / день) или PBS. В ночь на 1 ночь после первой дозы 5-ФУ. Для панели A и B, данные представляют собой средние ± стандартное отклонение от 5-6 мышей на исследуемую группу. Для панели С, данные представляют собой среднее ± SD из 6 мышей в каждой группе обработки. ** Р <0,01, Стьюдента -test; *** Р <0,001, двусторонний повторные измерения дисперсионного анализа с Бонферрони коррекцией Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.


Рисунок 2: Недельный Лечение с 5-ФУ Индуцирует выносливостью , как поведения у мышей в дни с 1 по 3, мыши были обучены ежедневно на беговой дорожке.. В дни, 4 и 11, мыши получали инъекции 5-ФУ (80 мг / кг) или PBS. На 12-й день мышей прошли тест на беговой дорожке усталость. Данные представляют собой среднее ± стандартное отклонение от 12 мышей в каждой группе обработки. * Р <0,05, т -test студента Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3
Рис . 3: Расстояние Запуск и задачи Соответствие мышей во время повторных испытаний бегущая усталости на дни с 1 по 3, мыши были обучены ежедневно на беговой дорожке. В дни, 5, 12, 19, 26 и 33, у мышей прошли тестирование на тредмиле усталость. Mлед получили две инъекции PBS за день до тестирования и одной инъекции за 30 минут до тестирования. (A) Расстояние в ведении мышей в течение каждой недели тестирования. Данные представляют собой среднее ± стандартное отклонение от 12 мышей. (B) Процент неучастия мышей в течение каждой недели тестирования. Неучастия мышей были произвольно определены как мышей , которые не работают в течение по крайней мере 6 минут. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Время (мин) Скорость (м / мин)
0 12
0,5 14
1 16
6 18
30 20
45 22 60 24
75 26

Таблица 1: беговая дорожка Скорость во время испытаний на усталость.

Время (мин) Скорость (м / мин)
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

Таблица 2: бегущая скорость во время тестирования толерантности к физической нагрузке.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Текущий протокол описывает, как использовать беговую дорожку мыши для измерения усталости, как поведение. Этот метод имеет ряд преимуществ перед VWRA, общей доклинической анализа усталостной типа поведения. VWRA требует, что мыши, выбрать, чтобы взаимодействовать с испытательным устройством. В результате, некоторые инбредных линий мышей редко взаимодействуют с колесом 16 и работать так мало , что это может быть трудно или невозможно определить усталостную-индуцированное снижение активности. В противоположность этому, тредмил-тест усталость исключает, что выбор и, следовательно, обеспечивает жизнеспособный альтернативный анализ усталостной типа поведения у мышей, которые не работают на ходовых колес. Этот протокол может быть использован в качестве замены или дополнения к VWRA и другие меры усталости, как поведение и может быть особенно полезным при тестировании потенциальных лекарственной терапии, чтобы уменьшить усталость в мышиных моделях. После установления с помощью экспериментального исследования, что усталость, как поведение наблюдается в той или иной модели мыши, потенциал леченияs может быть введена, чтобы облегчить усталость и уменьшить усталость, как поведение. Если медикаментозное лечение затухает усталости, как поведение при тестировании с использованием этого протокола, он (или аналогичный препарат) может иметь терапевтическое значение для лечения некоторых форм человеческой усталости. Кроме того, хотя есть еще много необходимых шагов в процессе перехода от доклинических исследований до клинических испытаний, этот протокол позволяет большее количество мышей, которые будут испытаны в гораздо более короткие сроки, чем VWRA, так что могут быть изучены усталость, как эффекты и возможные методы лечения и понял быстрее.

Есть несколько важных ограничений и соображения, которые необходимо учитывать при использовании этого протокола. Во- первых, следует отметить , что, так как этот тест требует физической активности для измерения усталости , как поведение, оно не может быть пригодным для условий испытаний , которые индуцируют кахексию или атрофию мышц (например, прогрессирующий рак). Кроме того, мы наблюдали, что, если одни и те же мышей испытывают повторно, может бытьснижение общего выполнения (фигура 3В). Этот эффект может наблюдаться при всех испытаний графиков или во всех типах мышей, и медикаментозное лечение или другие вмешательства могут изменить этот эффект, но это является важным фактором при планировании исследований с использованием этого метода. Кроме того, существует риск получения травмы, если мышь попадает в зазор между ремнем беговой дорожки и ударной сетки в то время как беговая дорожка работает. Чтобы минимизировать этот риск, мышей следует тщательно наблюдать на протяжении обучения и тестирования, чтобы обеспечить их безопасность и использование очень молодой или небольшой (<15 г) мышей следует избегать. И, наконец, хотя пилот данных указывает на то, что женский CD-1 и мужского и женского пола трансгенных мышей на фоне 129S1 / SvImJ будет выполнять эту задачу (данные не показаны), на сегодняшний день, этот протокол в первую очередь использовались для тестирования самок мышей линии C57BL / 6NCr , Таким образом, следует отметить, что другие мужчинами и женщинами и линий мышей могут отличаться в обучении и проведении испытания. И, наконец,хотя экспериментальные данные, собранные предполагает, что женский CD-1 и мужского и женского пола трансгенных мышей на фоне 129S1 / SvImJ будет выполнять эту задачу (данные не показаны), на сегодняшний день, этот протокол был в основном используется для тестирования 9-10 недельных самок C57BL / 6NCr мышей. Таким образом, следует отметить, что у мышей разного возраста, пола или штаммы могут отличаться в обучении и проведении испытания.

Во время тестирования, очень важно, что у мышей, отвечающие критериям усталости эффективно и быстро удаляется, как плохое метод удаления может дать дополнительную мотивацию для мыши, чтобы продолжать работать, вызывая нечто иное, чем усталость, как поведение, чтобы измерить. Хотя конкретный метод удаления будет зависеть от экспериментатора комфорта, простой способ удаления предполагает использование указательным и средним пальцами одной руки. Каждый палец должен быть проведен прямой и слегка раздвинуты друг от друга до входа беговой дорожки полосу и быстро сомкнулись вокруг хвоста, у основания, или по тон загривок мыши. После того, как надежно захватил, мышь может быть легко удалена.

Это важно для мышей, чтобы быть знакомы с ударной сеткой, чтобы обеспечить мотивацию для запуска во время тестирования, но частые толчки во время тренировок может быть вредным для выполнения теста. После первого дня обучения, большинство мышей будут ходить по беговой дорожке успешно и реагировать на шок, запустив или прыжковой прочь на беговой дорожке, а затем возобновить ходить, чтобы избежать дрейфует обратно к сетке. Некоторые мыши, однако, могут сильно реагировать на толчки и / или найти способы не выполняет задачу, не получая какой-либо. Мыши, которые сильно реагируют на ударной сетке может получить более частые удары, тратить меньше времени на хождение по беговой дорожке, и может попытаться уйти от беговой дорожки. С помощью этих мышей, экспериментатор может поместить руку в перчатке на задней стороне переулка, чтобы мягко стимулировать мышь, чтобы продолжить работу. Для того, чтобы не ходить по беговой дорожке, некоторые мыши могут использовать ограничение ударной грЯ бы. Сетка требует , по меньшей мере , две точки прямого контакта с кожей (т.е. два или более Лапы должны касаться сетки) , чтобы шокировать животное. Таким образом, если мышь сидит на нем, не позволяя две ноги, чтобы коснуться сетки, она не будет в шоке. Если наблюдается такое поведение, экспериментатор может мягко подталкивать мышь, чтобы заставить его двигаться ноги и получить шок или поднимите мышь, чтобы заменить его на беговой дорожке. Если эти меры окажутся успешными, мышь должна начать ходить на беговой дорожке более последовательно в течение нескольких минут и в будущих учебных сессий. Если это вмешательство не является успешным, мышь должна быть удалена из исследования.

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