מבחן עייפות הליכון: A Assay פשוט, תפוקה גבוהה של התנהגות העייפות דמוית עבור העכבר

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

עייפות היא סימפטום בולט הרבה מחלות והפרעות ומפחיתה איכות החיים של אנשים רבים. החוסר בפתוגנזה ברורה וכישלון ההתערבויות נוכחיות לטיפול עייפות כראוי בכל החולים משאיר צורך אפשרויות טיפול חדשות. למרות הצורך הטיפולי ואת החשיבות של מחקר פרה-קליני בעזרה לזהות טיפולים חדשניים מבטיחים, כמה מבחני פרה-קליניים של עייפות זמינים. יתר על כן, assay פרה-הקליני הנפוץ ביותר המשמש להערכת התנהגות עייפות דמוית, ריצת גלגל מרצון, אינו מתאים לשימוש עם זנים מסוימים של עכברים, לא יכול להיות רגיש תרופות להפחתת עייפות, ויש לו תפוקה נמוכה יחסית. הפרוטוקול הנוכחי מתאר רומן, assay פרה-הקליני שאינו מהרצון של התנהגות כמו עייפות, מבחן עייפות הליכון, ומספק עדות יעילותה באיתור התנהגות כמו-עייפה בעכברים שטופלו עם תרופה כימותרפית ידועות כגורם עייפות בבני אדם ועייפות התנהגות-כמו ב אנימהls. assay זה עשוי להיות חלופה מועילה ריצה גלגל, כהתנהגות עייפות דמוית והתערבויות פוטנציאל ניתן להעריכם מספר גדול יותר של עכברים על מסגרת זמן קצרה יותר, ובכך לאפשר גילוי מהיר של אפשרויות טיפוליות חדשות.

Introduction

עייפות משפיעה על מגוון רחב של אנשים, יכולה להפחית את איכות החיים באופן משמעותי, ולעתים קרובות יש בפתוגנזה ברורה או ידועה. הסרטן הקשורות עייף (CRF), למשל, חווה על ידי רוב חולי הסרטן העוברים טיפולים יכולים להתמיד זמן רב לאחר טיפול בסרטן הושלם ובהעדר לסרטן לגילוי 1. יתר על כן, עייפות היא גם סימפטום בולט מחלות והפרעות רבות אחרות, כולל תסמונת עייפות כרונית, דיכאון, סוכרת, ופיברומיאלגיה. למרבה המזל, ישנם שאינם תרופתי התערבויות המסוגלים לעזור כמה אנשים חווים עייפות (למשל, פעילות גופנית יכולה להפחית CRF עבור חלק מהחולים בסרטן השד 2,3), אבל אנשים רבים עדיין חסרים טיפול יעיל. יתר על כן, טיפולים תרופתיים קיימים עבור CRF לא נמצאו להיות רחב, אם בכלל, 4-7 יעיל.

למרות הצורך הטיפולי וחוסר druאפשרויות הטיפול גרם, מבחני הפרה-קליניים של עייפות כדי לסייע בגילוי ופיתוח של טיפולים עייפות הרומן חסרים, במיוחד במודלים של בעלי חיים. אחת מבחני פרה-קליניים בלבד של עייפות עבור מחקרים במכרסמים הוא פעילות ריצה גלגל מרצון (VWRA) 9-15, שבו עכברים או מכרסמים אחרים מקבלים גישה חופשית גלגל ריצה ופעילות ולהפעלה היומית שלהם מתועד. במחקרים רבים, VWRA הוא המדד היחיד של התנהגות עייפות דמוית, עם התנהגות עייפות דמוית מוגדר (בכל VWRA או בפרוטוקול הנוכחי) כמו ירידה בפעילות הגופנית נמדדת בקבוצת הניסוי. למרות VWRA יכול לספק מידה אורכת שימושית של התנהגות העייפות דמוית, היא assay נמוכה יחסית תפוקה, ריצה משתנית באופן משמעותי בין זנים הטהורים עכבר 16, וזה דורש נושאים ישוכנו בנפרד, אשר עשוי לגרום לשינויים בביצועי התנהגות ולבדוק 17-19. מבחני אחרים, כגון ניטור התנהגות כלוב הביתהניתוח, יכול גם לספק אוסף נתונים רציף וכמה מערכות עשויות לאפשר נושאים שהוגדרו שוכנו בזוגות 20. מבחנים אלו יש שירות, אך הוא עשוי להיות פחות רגיש כאמצעי לזיהוי התנהגות כמו-עייפות, כמו ריצת גלגל, הם גם תפוקה נמוכה.

בניגוד VWRA, בדיקות הליכון העכבר אל תסמוך פעילות התנדבותית ויכול להסתיים בתוך פרק זמן קצר, המאפשר קצב העברת נתונים גבוה יותר. בהשוואה VWRA, בדיקות אלה להעסיק מניעים חיצוניים. באופן ספציפי, יש בדרך כלל רשת מתכת מחושמלת ממוקמת לחלק האחורי של החגורה נעה לספק עכברים באמצעות שוק חשמלי הם צריכים להפסיק לרוץ. בנוסף לרשת ההלם הזה, עשויה להיות מוטיבציה עכברים לרוץ על ההליכון באמצעות כמה שיטות אחרות, כולל נגחו, דירבנו, או לגעת בהם ביד, מברשת, או כלי אחר ולכוון שאיפות קצרות אוויר לכיוונן. במקום עייפות, בדיקות הליכון עכבר לעתים קרובות משמשות למדידה אירובית ו / או anaerתרגיל obic קיבולת 21-25. עכברים הם מוטיבציה לרוץ עד שהם אינם מסוגלים או אינם רוצים להמשיך ריצה על הליכון כאמצעי בריחה חשיפה לזרם חשמלי נוסף. בדיקה ואז מסתיימת כאשר עכברים מקיימים את המבחן עבור תשישות. ב הפרוטוקולים הללו, על מנת להבטיח כי עכברים להגיע תשישות פיזיולוגית אמיתית, קריטריון התשישות מוגדר בדרך כלל כמו לבלות חמש שניות רצופות הנחת על גבי רשת ההלם ונכשל להמשיך לרוץ אל מול גירויים מרתיעים חזרו. לפיכך, התנהגות עייפות דמוית עשויה להיות רעולה פנים במבחני הליכון טיפוסיים בשל האופי המרתיע החזק של המוטיבציה החיצונית ו קריטריון לסיום הבדיקה. מעניין, ובניגוד מחקרים רבים אחרים באמצעות הליכונים מכרסמים, שפורסם לאחרונה מתאר גרסה אחרת של בדיקת עייפות הליכון, אשר שמשה כחלק בחינה של שפעות לחץ חברתי בעכברים 26. למרות השיטה של ​​קבוצה זו שונה במידה ניכרת מן המ"קפרוטוקול rrent (כלומר, הם מועסקים הליכון נתיב יחיד ונזקקו 10 שניות של הלם חשמלי כקריטריון לסיום הבדיקה שלהם), במחקרם מדגיש את השירות והתעניינות מפתחת בדיקת עייפות מהירה, פשוטה באמצעות הליכון העכבר.

עייפות היא עשויה להתגלות על ידי אמצעי אחר מלבד ריצת הגה שינויים בהתנהגויות שיגרתיות. CRF עושה למטופלים להרגיש מותשים על ידי כמות פחותה של עייפות שרירים, כפי שנקבעו על ידי ניתוח electromyographic, בהשוואה לאנשים שלא CRF 27. בנוסף, מוטיבציה מופחתת שצוינה ונמדדת על ידי כמה סולמות מדידת הליאות 28,29. לפיכך, assay פרה-שימושי של התנהגות עייפות דמוית צריך להבחין בין עכברים בריאים עייפו על בסיס מדד למעט יכולת פיזיולוגית ולא צריכות ירידות מעורפלות במוטיבציה. כדי להשיג מטרה זו, תוך הימנעות מגבלות של VWRA מבחנים אחרים, ווה השיטה הנוכחישעות שפותחו על ידי התאמת בדיקת הליכון עכבר. שיטה זו משתמשת רשת הלם כמו המניע החיצוני הבלעדי לייצר עכברים לרוץ על ההליכון. עכברים ללמוד במהירות כי הרשת מספקת גירוי מרתיע תעבור מייד ממנו כאשר הניחו על ההליכון ולשמור מרחק ממנו בעת ההפעלה.

כאשר עכברים עייפים, הם מבלים יותר ויותר זמן לכיוון חלק האחורי של ההליכון במקום שמירה על מהירות לקראת הסוף הקדמי. לכן, הקריטריון להשלמת בדיקה בפרוטוקול זה הוא מבלה חמש שניות רציפות באזור העייפות המיועד (כלומר, חלק האחורי של ההליכון, נע בין כ אורך גוף אחד מן רשת ההלם, וכולל, לרשת ההלם). זה מנצל את טבע המרתיעה של הרשת ללא צורך עכברים לקבל הרבה או כל זעזועים בפועל לאחר אימון. בכך שהוא מאפשר עכברים כדי להשלים בדיקות השימוש בקריטריון הנוכחי ולא תשישות (כמוגדר לעיל),שיטה זו מספקת אמצעי באמצעות הליכון למדוד התנהגות עייפות דמוית ולא שלה מקסימלי (או כמעט מקסימאלי) היכולת הפיזיולוגית. לכן, שיטה זו יכולה לספק assay פשוטה, תפוקה גבוהה של התנהגות עייפה דמוית בעכברים יכולה לשמש גם כאמצעי עצמאי או משלים מבחני אחרים של התנהגות עייפות דמוית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הליך זה אושר על ידי המכון הלאומי לסוכרת ומחלות עיכול כליות טיפול בבעלי חיים ועדת שימוש.

1. הכנה

  1. כדי לאפשר זיהוי מהיר של כל עכבר לפני הבדיקה, לקעקע את הזנבות של כל העכברים לעבור הכשרה ונבדקו עם סימנים מזהים.
    הערה: שלב זה הוא אופציונלי. סמן קבוע או שיטות אחרות של זיהוי יכול לשמש כחלופת קעקוע.
  2. לפני אימון ועכברים בדיקה, להבטיח כי ההליכון היא על משטח שטוח ומוגדרת ההליכון לזווית הרצויה של היצר (זווית המומלצת של היצר: 10 °, כדי להישמר עקבי לאורך הדרכה ובחינות) ולקבוע את תדירות התחשמלות ועוצמת כראוי (מומלץ: 2 הרץ, 1.22 מילי-אמפר).
    הערה: ההתחשמלות המשמשת צריכה לייצר לכל היותר תחושת עקצוץ קלה כאשר נגעו באצבע ungloved וצריך להיות מועבר fash pulsatileיון (עם כל זעזוע שנמשך 200 msec).
  3. הנח גיליון נייר נקי קצבים או כרית ספיגה תחת ההליכון לאסוף boli צואה ושתן במהלך הדרכה ובחינות.
  4. מניחים דף נייר או כרית ספיגה מעל שליש דיור הליכון (כלומר, מכסה פלסטיק שקוף המכסה את נתיבי הליכון) הקליעה מן הרשת הלם.
    הערה: שלב זה הוא אופציונאלי, אך ייצור חלל כהה עשוי לספק עידוד נוסף כדי למנוע את החלק התחתון של ההליכון.
  5. במידה ואתם מתכננים להשתמש במברשת תיל כדי לספק מוטיבציה נוספת במהלך אימון, להבטיח כי אחד זמין לפני תחילת אימונים.
  6. ודא כי כל תרופה או שיטת גרימה ו / או הקלת עייפות זמינה ויכולה להיות מוכנה או שבוצעה במהלך שלב 2.14.

2. עכברי הדרכה השתמשו הליכון

הערה: אימון הוא הכרחי על מנת להבטיח כי עכבריםמכירים את ההליכון משימה והוא יכול לבצע כראוי כאשר נבדק. אם רוב עכברי הכשרה מקבלים זעזועים תכופים או אחרת תפקוד לקוי במהלך כל אימון, הדרכות נוספות צריכות להתבצע. ביום הראשון, רוב העכברים יהיו בהלם כמה פעמים. ביום של אימון השני, עכברים צריכים להיות נדיר ליצור קשר עם הרשת. אם עכבר מציג ביצועים מאימון דלים עקבי, יש להסירו מן המחקר. לקבלת עכברות C57BL / 6NCr, זהו מאורע נדיר (פחות מ -1% הוסרו ממחקרים בשל ביצועי אימון עניים), אך יש לציין כי זנים אחרים עשויים לפעול באופן שונה במהלך אימון.

  1. עם הליכון הנחה (ומהירות מוגדרת 0 מ '/ דקה), בנפרד להרים את העכברים על ידי עכברי הזנב ומקום לתוך נתיבים נפרדים של הליכון עכבר. מיד להפעיל את הרשת המקבילה לאחר הצבת כל עכבר על ההליכון. ודא כי עכברים ממוקמים ישירות on חגורת הליכון.
    הערה: משך הזמן ומרחק כל עכבר המוחזק בזנבו צריכה להיות ממוזער על ידי צבת את הכלוב ליד ההליכון לפני העברת עכברים הליכון ו / או מתן אפשרות עכברים לעמוד על פלטפורמה מוצקה (למשל, מכסים כלוב רשת ) עד שהם ליד ההליכון ואת הנסיין הוא מוכן לתת להם מקום ההליכון.
  2. אפשר עכברים לחקור את ההליכון בחופשיות במשך 1-3 דקות או עד כל עכבר חקר מנתיבה ו / או קבל לפחות הלם אחד מן הרשת.
  3. הפעל את ההליכון ולאט לאט להגביר את המהירות עד שהוא מתחיל לנוע (כ -1.5 כדי 3.0 מ '/ דק'). ניטור כל העכברים על מנת להבטיח כי הם מתחילים הליכה. אם עכבר לא להתחיל הליכה או הולך לכיוון רשת ההלם, להיות מוכן להתערב על ידי קשה על העכבר במברשת מתכת או דגדוגי זנב.
  4. לאט לאט להגביר את מהירות ההליכון עד 8 מ '/ דקה. התחל טיימר ולהמשיך התנהגות ניטור.
  5. להגדיל את מהירות הליכון9 מ '/ דק' ב 5 דקות, 10 מ '/ דק' ב 7 דקות, ולהפסיק הליכון 10 דקות.
  6. אפשר העכברים כדי לחקור את ההליכון בקצרה, ולאחר מכן להסיר ולהחזיר כל לכלוב שלה.
  7. נקו את ההליכון ורשת עם אלכוהול ולהחליף את הנייר או כרית ספיגה מתחת הליכון.
  8. כדי להכשיר עכברים נוספים, חזור על שלבים 2.1 דרך 2.7.
    הערה: אפשר לאלכוהול להתייבש לפני הצבת עכברים חדשים על ההליכון.
  9. ביום האימון השני, לחזור על שלב 2.1. הפעל את ההליכון ולהגדיל את המהירות ל 10 מ '/ דקה. התחל טיימר.
    הערה: מהירות הליכון ניתן להגדיל במהירות רבה יותר מאשר ביום הראשון של אימונים.
  10. גדל הליכון מהיר עד 11 מ '/ דק' ב 5 דקות, 12 מ '/ דק' ב 10 דק ', ולהפסיק הליכון 15 דקות.
  11. הסר עכברים ולהחזיר אותם בכלובים שלהם.
  12. נקו את ההליכון ורשת עם אלכוהול ולהחליף את הנייר או כרית ספיגה מתחת הליכון. כדי להכשיר עכברים נוספים, חזור על שלבים 2.9 דרך 2.12.
  13. בצע ימים נוספים (3 ימים) של הכשרה באותו אופן כמו ביום השני.
    הערה: שלב זה הוא אופציונלי, אבל מומלץ מאוד אם רוב או כל העכברים (מאותו מין ומתח) שאומן קושי התצוגה עם המשימה. עכברים יכולים לבצע גם שלב 3 בדרך כלל כשהם הוכשרו במשך 3 ימים (כלומר, עם יום אחד נוסף של אימונים), אם כי ימים נוספים או פחות של אימון עשויים להיות מתאימים בהתאם לביצועים שלהם במהלך יום האימון השני ומשך שלב 2.14.
  14. אפשר לפחות יום שלם אחד לעבור בו העכברים אין חשיפה ההליכון לפני שתמשיך לשלב 3.
    הערה: כל תרופה (ים) המשמשת כדי לעודד ו / או להקל על עייפות צריכה להינתן במהלך שלב זה.
    הערה: פרק זמן זה יכול להיות מגוון באורך המשמש כדי לעודד התערבות עייפה ו / או בדיקה כדי לצמצם או למנוע עייפות. אם בודקים עכברים יותר מ -7 ימים לאחר סיום הכשרה, מחקר פיילוט מומלץלוודא כי העכברים המשמשים יבצעו במהלך בדיקה.

3. הליכון עייפים מבחן

הערה: בבדיקה זו, עייפות דמוית התנהגות מוגדרת לבלות 5 שניות רצופות "האזור עייפות". אזור העייפות מוגדר באזור המקיף את החלק של החגורה הליכון בתוך כ 1 אורך גוף של רשת ההלם וכן את הרשת, עוצמה. לפני בדיקה, להבטיח שנקודת המגדירה אזור זה ברור הנסיין, כגון על-ידי החלת סימן לחלק העליון או בצד של נתיבים הליכון.

  1. הגדרת מהירות ההליכון עד 12 מ '/ דקה. אל תתחיל ההליכון. ודא בהלם כי רשתות כבויות.
  2. בנפרד למקם עכברים לתוך נתיבים נפרדים של ההליכון. להפעיל את הרשת התואמת מייד לאחר צבת כל עכבר על ההליכון.
  3. במקביל להתחיל הליכון סטופר.
    הערה: אין להתערב במהלך הבדיקה למעט להסיר עכבריםשעומד בקריטריון להסרה (ראה שלב 3.5).
  4. להגדיל את מהירות ההליכון כמצוין בטבלה 1. אנא קראו בעיון את כל העכברים לאורך כל הבדיקה.
    הערה: הליכון מהירויות המפורטים בטבלה 1 נבחרו על בסיס תצפיות מעכברים C57BL / 6NCr הנקבה הבוגרת. מירויות הליכון גבוהות יותר עשויות להיות מתאימות יותר (למשל, עכברי CD-1 outbred) או יותר עכברי אתלטים.
  5. אם עכבר נשאר באזור העייף במשך 5 שניות רצופות, ומייד להסיר את העכבר הליכון ולהקליט את המשך ולהרחיק אותו הרץ.
  6. כאשר אין עכברים להישאר על ההליכון, לעצור את ההליכון. נקו את ההליכון ורשת עם אלכוהול ולהחליף את הנייר או כרית ספיגה מתחת הליכון.
  7. כדי לבדוק עכברים נוספים, חזור על שלבים 3.1 דרך 3.6.
    הערה: שלב זה הוא אופציונלי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

פרוטוקול זה מאפשר התנהגות כמו-עייפה להימדד עכברים באמצעות הליכון. הנתונים המוצגים בסעיף זה הושג על ידי הדרכה ובחינות 3 קבוצות נפרדות של עכברים באמצעות הפרוטוקול הנוכחי (לא כולל איור 1A ו 1C). כדי לגרום עייפות, 5-fluorouracil (5-FU), תרופה כימותרפית ציטוטוקסיות הידועה כגורם עייפות בבני אדם 30 והתנהגות כמו עייפות בעכברים 10,13, היה מנוהל. כל הנתונים שיוצגו הם מעכברי C57BL / 6NCr נקבה בוגר. עכברים היו 9-10 (איור 1 ו -2) או 9-13 (איור 3) שבועות של גיל בשעת הבדיקה.

איור 1 מציג נתונים מעכברים כי אומנו במשך 5 ימים, ולאחר מכן טופלו 5-FU (60 מ"ג / ק"ג / יום במשך 5 ימים), המשמש כמודל שפורסמו בעבר 10, לגרום לעייפות. לאחר השלמת הטיפול, הם נבחנו באמצעות exerקיבולת מבחן בתרגיל (איור 1 א), אשר משמש הליכון מהירויות המפורטים בטבלה 2 ו במברשת תיל, הזנב מדגדג, פחזניות אוויר להניע העכברים לרוץ עד מסוגלים לנהל. המבחן הסתיים כאשר עכבר בילה 5 שניות רצופות על רשת ההלם. ביום למחרת, עכברים נבדקו באמצעות בדיקת עייפות הליכון (איור 1B). פרוטוקול זה יכול לזהות הבדל משמעותי בטווח המרחק במהלך הבדיקה בין עכברים שטופלו בכימותרפיה ובקרה (איור 1B), ואילו מבחן יכולת פעילות גופנית על הליכון לא (איור 1 א). כדי לאמת כי הפער שנמצא במבחן הליכון עייפות היה למדידת התנהגות עייפות דמוית, עכבר VWRA נמדדה בניסוי נפרד. בעקבות הסתגלות וגביית פעילות ריצת גלגל בסיס, VWRA נמדדה במהלך המחזור הכהה ( "הלילה", כאשר ריצת גלגל מתרחשת בעיקר) במהלך 5 הימים 5-FU טיפול ובמשך ו-ל'לילה dditional מעבר השלמת הטיפול 5-FU. עכברים שעברו טיפול 5-FU הפגינו התנהגות כמו-עייפות ידי הלילה השני של הטיפול (תרשים 1C). אפקט זה גדל במהלך הניסוי ותמיד מעבר לתום טיפול, דבר מעיד כי התנהגות עייפות דמוית צריכה להיות מורגשת על עכברי איורים 1 א ו -1 B. כמו בדיקת עייפות הליכון הייתה מסוגלת לאתר הבדלי המרחק מנוהל על ידי מלא עכברים 5-FU שטופל, זה תומך במסקנה כי במבחן הליכון העייף הוא מסוגל למדוד התנהגות כמו עייפות.

המבחן עייפות הליכון יכול גם לזהות התנהגות כמו-עייפות בעכברים שקיבלו כימותרפיה במינונים שונים ועל פי לוח זמנים לטיפול. עכברים שקיבלו מנה אחת 80 מ"ג / ק"ג של 5-FU בשבוע למשך שבועיים (עבור מינון מצטבר של כמחצית עכברים מה קיבל באיור 1 (איור 2).

ככל שמספר אימונים ו / או משך הזמן בין הדרכה ובחינות עשויות להשתנות בהתאם העכברים המשמשים לבין השיטה הנהוגה לגרום עייפות, חשוב כי שינויים במשתנים אלה אינם מונעים זיהוי של התנהגות עייפות דמוית. הניסויים מוצגים איורי 1A ו -1 B (שבו עכברים קבלו 5 ימי אימונים) ו איור 2 (שבו עכברים קבלו 3 ימים של אימונים) להמחיש כי התנהגות עייפה דמוית ניתן לזהות כאשר מספר מפגשי הדרכת הזמן בין אימון בדיקות מוחלפות.

באיור 3, תרופות כימותרפיות לא נוהלו, אבל עכברים נבדקו באמצעות שבועי בדיקת עייפות הליכון. למרות יכול להיבדק עכברים נציגeatedly באמצעות פרוטוקול זה, אבל הם עשויים להיות פחות מוכנים לרוץ על בדיקות חוזרות ונשנות (איור 3). אחוז העכברים כי לא יתמודד במהלך בדיקות שבועיות גדל עם כל בדיקה, לאחר הבדיקה השנייה, לפחות מחצית העכברים שנבדקו לא יתמודד על ההליכון. נתונים אלה רומזים כי בדיקות עם פרוטוקול זה צריכות להיות מוגבלים בדיקות אחד או שתיים כדי למנוע שיעור גבוה של עכברים אי תאימות.

איור 1
איור 1:. מבחן עייפות הליכון, כמו גלגל מרצון ריצה בניגוד מבחן קיבולת הליכון תרגיל, מגלה התנהגות דמוי עייפות בעכברים שקיבלו יומי כימותרפיה בימים 1-5, עכברים אומנו יומיים על הליכון. בימים 6-10, עכברים שעברו טיפול עם 5-FU (60 מ"ג / ק"ג / יום) כדי לגרום עייפות או PBS. (א) ביום 11, עכברים נבדקו באמצעות לשעבר הליכון סטנדרטי מבחן יכולת ercise. (ב) ביום 12, עכברים שעברו את בדיקת עייפות הליכון. (ג) פעילות מפעיל גלגל (מבוטאים באחוזים של ריצת בסיס ללא טיפול). עכברים היו והתאקלמו פועלים כלובי גלגל למשך 7 ימים וריצה גלגל ההתחלה היה שנאסף במשך 4 לילות נוספים ועמידת הממוצעים לקבוע גלגל בסיס פועל עבור כל עכבר. בימים 1-5, עכברים טופלו 5-FU (60 מ"ג / ק"ג / יום) או PBS. לילה 1 הוא הלילה לאחר המנה הראשונה של 5-FU. עבור לוחות A ו- B, הנתונים הם ממוצע + SD 5-6 עכברים בכל קבוצת טיפול. לקבלת לוח C, נתונים הם ממוצעים ± סטיית התקן של 6 עכברים בכל קבוצת טיפול. ** P <0.01, -test t של סטודנט; *** P <0.001, דו סטרי ניתוח מדידות חוזרות של המנוגדים תיקון Bonferroni אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

page = "1"> איור 2
איור 2: טיפול שבועי עם 5-FU גורם התנהגות כמו-עייפות עכברים בימים 1 עד 3, עכברים אומנו יומיים על הליכון.. בימים 4 ו -11, עכברים שקיבלו זריקות של 5-FU (80 מ"ג / ק"ג) או PBS. ביום 12, עכברים שעברו את בדיקת עייפות הליכון. הנתונים הם ממוצע + SD מ -12 עכברים בכל קבוצת טיפול. * P <0.05, -test t של סטודנט אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3:. מרחק הפעלה ומשימות תאימות של עכברים במהלך בדיקות הליכון עייפות חוזרות בימים 1 עד 3, עכברים אומנו יומיים על הליכון. בימים 5, 12, 19, 26, ו -33, עכברים עברו בדיקת עייפות הליכון. Mקרח קבל שתי זריקות של PBS היום לפני בדיקות יחידות הזרקת 30 דקות לפני הבדיקה. (א) מרחק מנוהל על ידי עכברים במהלך כל שבוע של בדיקות. הנתונים הם ממוצע + SD מ -12 עכברים. (B) אחוז עכברים שאינם רצים במהלך כל שבוע של בדיקות. עכברים ללא רץ הוגדרו באופן שרירותי כמו עכברים שלא לרוץ לפחות 6 דקות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

זמן (דקות) מהירות (מטר / דקה)
0 12
0.5 14
1 16
6 18
30 20
45 22 60 24
75 26

טבלת 1: הליכון מהיר במהלך עייפות הבדיקה.

זמן (דקות) מהירות (מטר / דקה)
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

טבלה 2: הליכון מהיר במהלך בדיקת יכולת הגופנית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הפרוטוקול הנוכחי מתאר כיצד להשתמש הליכון עכבר כדי למדוד התנהגות עייפות דמוית. לשיטה זו מספר יתרונות על פני VWRA, assay פרה-קליני נורמות התנהגות מקובלות עייפות דמוית. VWRA דורש שעכברים לבחור אינטראקציה עם מנגנון הבדיקה. כתוצאה מכך, כמה זנים טהורים של עכברים לעתים נדירות אינטראקציה עם הגלגל 16 ולהפעיל כל כך מעט שזה עלול להיות קשה או בלתי אפשרי לזהות ירידה הנגרמת עייפות בפעילות. לעומת זאת, בדיקת עייפות הליכון מבטלת שבחירה ולכן מספקת assay חלופה של התנהגות עייפות דמוית לעכברים שלא לפעול על גלגלים פועלים. פרוטוקול זה יכול לשמש כתחליף או כהשלמת VWRA ואמצעים אחרים של התנהגות עייפות דמוית עשוי להיות שימושי במיוחד בבדיקת טיפולים תרופתיים פוטנציאל להפחתת עייפות במודלים של עכברים. לאחר ההקמה באמצעות מחקר פיילוט שההתנהגות עייפה דמוית ניתן לצפות במודל של עכברים בפרט, טיפול פוטנציאליהים יכול להינתן להקל על העייפות ולהפחית התנהגות עייפות דמוית. אם טיפול תרופתי פוחת התנהגות עייפות דמוית כאשר נבדק באמצעות פרוטוקול זה, זה (או תרופה דומה) עשוי להיות בעל ערך טיפולי לטיפול צורות מסוימות של עייפות אנושית. יתר על כן, אם כי יש עדיין רבי צעדים דרושים בהעברה ממחקרים פרה-קליניים ניסויים קליניים, פרוטוקול זה מאפשר למספר רב יותר של עכברים להיבדק בתוך מסגרת זמן קצרה בהרבה VWRA כך כמו אפקטים עייפים טיפולים פוטנציאליים ניתן ללמוד ו הבין מהר.

ישנן מספר מגבלות חשובות ושיקולים להיות מודע בעת שימוש בפרוטוקול זה. ראשית, יש לציין כי, כמו מבחן זה דורש פעילות גופנית למדוד התנהגות עייפות דמוית, זה לא יכול להיות מתאים לתנאי בדיקות המשרים ניוון תשישות או שריר (למשל, מתקדם סרטן). יש לנו גם ציין כי, אם אותו עכברים נבחנים שוב ושוב, ייתכנוירידת הציות כולל (איור 3 ב). השפעה זו עשויה שלא להיות שנצפתה תחת כל לוחות זמני הבדיקות או בכל סוגי עכברים, וטיפול תרופתי או התערבויות אחרות עשוי לשנות את האפקט הזה, אבל זה שיקול חשוב כאשר מתכננים מחקרים בשיטה זו. בנוסף, קיים סיכון של פגיעה אם עכבר נופל לתוך הפער בין חגורת הליכון ואת רשת הלם בעוד הליכון פועל. כדי למזער את הסיכון, עכברים יש לשים לב בזהירות במהלך אימוני בדיקות כדי להבטיח את שלומם ואת השימוש צעיר או קטנים מאוד (<15 גרם) עכברים יש להימנע. לבסוף, אם כי נתונים טייס שנאספו עולה כי הנקבה CD-1 ו זכר ונקבה עכברים מהונדס על רקע 129S1 / SvImJ יבצע משימה זו (מידע לא מוצג), עד כה, פרוטוקול זה נעשה ברוב המקרים לבחון עכברות C57BL / 6NCr . ככזה, יש לציין כי מינים אחרים זני עכבר עשויים להיות שונים באימוני ביצועים במבחן. לבסוף,למרות נתוני טייס שנאספו עולה כי נקבת CD-1 ו זכרנו ונקבת עכברים מהונדסים על רקע 129S1 / SvImJ יבצעו משימה זו (מידע לא מוצג), עד כה, פרוטוקול זה נעשה ברוב המקרים לבחון נקבה בת שבוע 9-10 עכברים C57BL / 6NCr. ככזה, יש לציין כי עכברים בגילים שונים, מין, או זנים עשויים להיות שונים באימוני ביצועים במבחן.

במהלך בדיקה, זה קריטי, כי עכברים העונים על קריטריוני העייפות הם ביעילות ובמהירות מוסר, כמו טכניקה להסרת עניים יכולה לספק מוטיבציה נוספת עבור עכבר להמשיך לרוץ, גרימת משהו אחר מאשר התנהגות עייפות דמוית להימדד. למרות השיטה המסוימת של הסרה תהיה תלויה נוחות הנסיין, שיטה פשוטה של ​​הסרה כרוכה באמצעות האצבע ואמה של יד אחת. כל אצבע צריך להיות מוחזק ישר ופרט מעט זה לפני אחרים כדי להיכנס לנתיב הליכון וסגר מיד סביב הזנב, סמוך לבסיס, או על tהוא בעורפו של העכבר. לאחר מאובטח תפס, העכבר ניתן להסירו בקלות.

חשוב עכברים להיות מוכרים עם רשת ההלם לספק מוטיבציה לרוץ במהלך בדיקה, אך זעזועים תכופים במהלך אימון עשויים להיות מזיק ביצועים במבחן. לאחר היום של אימונים הראשון, רוב העכברים יצעדו על ההליכון בהצלחה ולהגיב הלם על ידי הפעלה או ומסתלקים על ההליכון, ואז לחדש הליכה להימנע נסחף לעבר הרשת. עכברים מסוימים, לעומת זאת, עלולים להגיב בחריפות לזעזועים ו / או למצוא דרכים לא ביצוע המשימה מבלי להנות מכל. עכברים להגיב בחריפות לרשת ההלם עשויים לקבל זעזועים תכופים יותר, להשקיע פחות זמן הליכה על הליכון, ועלולים ומנסים להימלט מן ההליכון. עם עכברים אלה, הנסיין יכול להניח את ידו עטוית כפפה בחלק האחורי של השביל לעודד בעדינות את העכבר להמשיך לרוץ. כדי למנוע הליכה על הליכון, כמה עכברים עלולים לנצל הגבלה של ההלם גרםתְעוּדַת זֶהוּת. הרשת דורשת לפחות שני נקודות מגע עור ישיר (כלומר, שתיים או יותר כפות חייב להיות נגיעת הרשת) לזעזע חיה. לכן, אם עכבר שיושב עליו מבלי לאפשר שתי רגליים לגעת הרשת, זה לא יהיה המום. אם התנהגות זו היא ציינה, הנסיין יכול לנדנד בעדינות את העכבר כדי לגרום לו להזיז את הרגליים שלה ולקבל הלם או להרים את העכבר כדי להחליף אותו על ההליכון. אם התערבויות אלה בהצלחה, העכבר צריך להתחיל ללכת על הליכון יותר בעקביות תוך מספר דקות בהדרכות בעתיד. אם התערבות זו אינה מוצלחת, העכבר צריך להסירו מן המחקר.

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