De loopband Vermoeidheid Test: Een eenvoudige, High-throughput assay van vermoeidheid-achtig gedrag van de muis

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

Vermoeidheid is een prominent symptoom bij vele ziekten en aandoeningen en vermindert de kwaliteit van leven voor veel mensen. Het ontbreken van duidelijke pathogenese en falen van huidige interventies voldoende wordt vermoeidheid bij alle patiënten laat een behoefte aan nieuwe behandelingen. Ondanks de therapeutische noodzaak en het belang van het preklinisch onderzoek in het helpen identificeren van veelbelovende nieuwe behandelingen, enkele preklinische testen van vermoeidheid zijn beschikbaar. Bovendien zijn de meest voorkomende preklinische test gebruikt om vermoeidheid-achtig gedrag, vrijwillige wiel draait beoordelen, is niet geschikt voor enkele muizenstammen kunnen niet gevoelig voor geneesmiddelen die vermoeidheid te verminderen en een relatief lage doorzet. Het huidige protocol beschrijft een nieuwe, niet-vrijwillige preklinische testen van vermoeidheid-achtig gedrag, de loopband vermoeidheid test, en levert het bewijs van de werkzaamheid bij het opsporen van vermoeidheid-achtig gedrag in muizen behandeld met een chemotherapie drug bekend om vermoeidheid veroorzaken bij de mens en vermoeidheid -achtige gedrag in animals. Deze test kan een gunstig alternatief voor wiel draait, zoals vermoeidheid-achtig gedrag en mogelijke ingrepen in een groter aantal muizen gedurende een korter tijdsbestek kan worden bepaald, waardoor het mogelijk sneller ontdekking van nieuwe therapeutische opties.

Introduction

Vermoeidheid van invloed op een breed scala van mensen, kan aanzienlijk verminderen de kwaliteit van leven, en vaak heeft een onduidelijke of onbekende pathogenese. Kanker gerelateerde vermoeidheid (CRF), bijvoorbeeld, wordt ervaren door de meerderheid van kankerpatiënten die behandeld en kan lang blijven bestaan ​​na kanker behandeling is voltooid en in afwezigheid van detecteerbare kanker 1. Bovendien vermoeidheid is een prominent symptoom bij vele andere ziekten en aandoeningen, waaronder chronische vermoeidheidssyndroom, depressie, diabetes en fibromyalgie. Gelukkig zijn er niet-farmacologische interventies die in staat is het helpen van sommige mensen ervaren vermoeidheid (bijvoorbeeld oefening kan verminderen CRF voor sommige borstkankerpatiënten 2,3), maar veel mensen hebben nog steeds een effectieve behandeling. Bovendien hebben bestaande geneesmiddelen behandelingen voor CRF niet gevonden in grote lijnen, of helemaal doeltreffend 4-7.

Ondanks de therapeutische behoefte en gebrek aan drug behandelingsmogelijkheden, preklinische testen van vermoeidheid om te helpen bij de ontdekking en ontwikkeling van nieuwe behandelingen vermoeidheid ontbreekt, vooral in diermodellen. Een van de weinige preklinische testen van vermoeidheid voor knaagdieren studies is vrijwillig wiel draait activiteit (VWRA) 9-15, waarin muizen en andere knaagdieren krijgen gratis toegang tot een loopwiel en hun dagelijkse gang activiteit wordt geregistreerd. In veel studies, VWRA is de enige maatregel van vermoeidheid-achtig gedrag, met vermoeidheid-achtig gedrag gedefinieerd (in zowel VWRA of het huidige protocol) als een afname van de gemeten fysieke activiteit in de experimentele groep. Hoewel VWRA een nuttige longitudinale mate van vermoeidheid-achtig gedrag kan bieden, is het een relatief lage-throughput assay, hardlopen verschilt aanzienlijk tussen inteelt muis stammen 16, en het vereist onderwerpen afzonderlijk te worden gehuisvest, die veranderingen in het gedrag en de testprestaties kan veroorzaken 17-19. Andere testen, zoals de kooi gedrags-monitoring enanalyse, kan ook continu verzamelen van gegevens en sommige systemen kunnen zorgen voor onderwerpen worden gehuisvest in paren 20. Deze assays zijn nuttig, maar kunnen minder gevoelig als een middel voor het detecteren vermoeidheid-achtige gedrag en dergelijke wiel draait, zijn ook lage doorvoer.

In tegenstelling tot VWRA, doe muis loopband proeven niet vertrouwen op vrijwilligerswerk en kan in een kort tijdsbestek worden afgerond, waardoor een hogere doorvoersnelheid. In vergelijking met VWRA, deze tests beroep doen op externe motivators. Specifiek is er meestal een geëlektrificeerde metalen rooster gelegen aan de achterzijde van de bewegende band aan muizen met een elektrische shock moeten zij geen werking. Daarnaast shock raster, kunnen muizen worden gemotiveerd op de loopband te lopen via verschillende andere methoden, zoals prikken, prikken, of raken ze met een hand, borstel of ander gereedschap en de leiding korte pufjes lucht bij hen. In plaats van vermoeidheid, zijn muis loopband testen vaak gebruikt voor het meten aërobe en / of anaerobic inspanningscapaciteit 21-25. Muizen gemotiveerd draaien tot zij niet in staat of willen blijven lopen op de loopband als middel ontsnappen verdere elektrische schokken. Testen eindigt dan wanneer de muizen het criterium voor uitputting te voldoen. In deze protocollen, zodat muizen bereikt waar fysiologische uitputting, is het criterium voor uitputting vaak gedefinieerd als uitgaven vijf opeenvolgende seconden, die bovenop de schok net en niet te blijven draaien in aanwezigheid van herhaalde aversieve stimuli. Aldus kan vermoeidheid-achtig gedrag worden gemaskeerd typische loopband proeven door de sterke aversieve aard van de externe motivatie en criterium voor het beëindigen van de test. Interessant is dat in tegenstelling tot veel andere studies met knaagdieren loopbanden, een recente publicatie beschrijft een andere versie van een loopband vermoeidheid test, die werd gebruikt als onderdeel van een onderzoek naar de effecten van sociale stress in muizen 26. Hoewel de methode van deze groep sterk verschilde van de current protocol (dat wil zeggen, in dienst ze een single-lane loopband en vereiste 10 sec op een elektrische schok als criterium voor het beëindigen van hun test), hun studie wijst op het nut van en interesse in het ontwikkelen van een snelle, eenvoudige vermoeidheid test met de muis loopband.

Vermoeidheid wil detecteerbaar met uitzondering wiel draait middelen en veranderingen in gedrag routine zijn. CRF maakt patiënten zich uitgeput door een kleinere hoeveelheid spiervermoeidheid, zoals bepaald door elektromyografische analyse, dan mensen zonder CRF 27. Daarnaast heeft verminderd motivatie opgemerkt in en wordt gemeten door verschillende schalen meten menselijke vermoeidheid 28,29. Dus een nuttig preklinische test vermoeidheid-achtig gedrag onderscheid tussen gezonde en vermoeid muizen op basis van een ander dan fysiologische te meten, neemt niet weg dalingen motivatie. Om dat doel te bereiken, terwijl het vermijden van beperkingen van VWRA en andere testen, de huidige methode was ontwikkeld door het aanpassen van de muis loopband-test. Deze methode maakt gebruik van een schok net als de enige externe motivator om muizen te lopen op de loopband te maken. Muizen snel leren dat het rooster zorgt voor een aversieve stimulus en zullen zo snel mogelijk af te stappen van het wanneer geplaatst op de loopband en onderhouden van enige afstand van deze tijdens het hardlopen.

Bij muizen vermoeidheid, brengen ze geleidelijk langer naar de achterkant van de loopband in plaats van het handhaven van de snelheid naar de voorkant. Derhalve is het criterium voor testvoltooiing in dit protocol uitgaven vijf seconden continu in de aangegeven vermoeidheid zone (dwz de achterkant van de loopband, variërend van ongeveer een lichaamslengte van de schok rooster, en met het rooster shock). Dit maakt gebruik van de aversieve aard van het netwerk zonder dat muizen veel of concrete schokken ontvangen na training. Doordat muizen beproefd met de huidige criterium plaats uitputting voltooien (zoals hierboven gedefinieerd),Deze werkwijze verschaft een middel voor het gebruik van de loopband vermoeiing-achtig gedrag in plaats van de maximale (of bijna maximale) fysiologische functie te meten. Zo kan deze werkwijze een eenvoudige, high-throughput assay vermoeidheid-achtig gedrag bij muizen geven en kan ofwel als een onafhankelijke of aanvullende maatregel andere assays vermoeidheid-achtig gedrag.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Deze procedure werd goedgekeurd door de National Institute of Diabetes en spijsvertering en Kidney Diseases Animal Care en gebruik Comite.

1. Voorbereiding

  1. Met het oog op de snelle identificatie van elke muis voorafgaand aan het testen, tatoeëren de staarten van alle muizen worden opgeleid en getest met merktekens.
    OPMERKING: Deze stap is optioneel. Viltstift of andere identificatiemethoden kunnen worden gebruikt als alternatief voor het tatoeëren.
  2. Voorafgaand aan de training en het testen van muizen, ervoor te zorgen dat de loopband op een vlakke ondergrond en ingesteld op de loopband om de gewenste hellingshoek (aanbevolen hellingshoek: 10 °, consequent door training en tests te worden gehouden) en stel de elektrische schok frequentie en intensiteit geschikte (aanbevolen: 2 Hz, 1,22 mA).
    LET OP: De elektrische schok gebruikt mag niet meer produceren dan een licht tintelend gevoel bij aanraking door een vinger en zonder handschoenen moeten in een pulserende mo worden afgeleverdion (bij elke schok blijvende 200 msec).
  3. Leg een schone vel papier slager of een absorberend kussen onder de loopband om fecal Boli en urine te verzamelen tijdens de training en testen.
  4. Leg een vel papier of een absorberend pad over het derde deel van de loopband behuizing (dat wil zeggen, de doorzichtige plastic deksel dat de loopband rijstroken covers) het verst van de schok net.
    Opmerking: Deze stap is optioneel, maar wordt een donkerder ruimte kunnen extra aanmoediging om het onderste gedeelte van de loopband te vermijden.
  5. Als je van plan om een ​​staalborstel gebruiken om extra motiveren tijdens de training, zorgen ervoor dat men gemakkelijk beschikbaar voor het begin van trainingen.
  6. Ervoor te zorgen dat een geneesmiddel of werkwijze voor het induceren en / of verlichten van vermoeidheid is beschikbaar en kan worden voorbereid of uitgevoerd tijdens stap 2.14.

2. Training Muizen op de loopband gebruikt

LET OP: Training is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat muizenzijn vertrouwd met de loopband en de taak en kan de juiste wijze uit te voeren wanneer het wordt getest. Als de meerderheid van de muizen worden opgeleid krijgen frequente schokken of anderszins slecht presteren tijdens een trainingssessie, moet extra trainingen worden uitgevoerd. Op de eerste dag, zullen de meeste muizen verschillende keren geschokt. Door de tweede dag van de opleiding, moet muizen zelden contact maken met het raster. Als een muis weergeeft aanhoudend slechte prestaties training, moet zij uit het onderzoek verwijderd. Voor vrouwelijke C57BL / 6NCr muizen, dit is een zeldzame gebeurtenis (minder dan 1% zijn uit studies door slechte prestaties training), maar het moet worden opgemerkt dat andere stammen verschillend presteren tijdens de training.

  1. Met de loopband uit (en snelheid ingesteld op 0 m / min), individueel til de muizen door de staart en plaats muizen in afzonderlijke rijstroken van een muis loopband. Onmiddellijk zet de bijbehorende rooster na het plaatsen van elke muis op de loopband. Zorg ervoor dat de muizen worden direct o geplaatstn de loopband.
    OPMERKING: De hoeveelheid tijd en afstand elke muis wordt gehouden door de staart worden geminimaliseerd door het plaatsen van de kooi nabij de loopband vóór overdracht muizen om de loopband en / of als muizen op een vast platform staan ​​(bijvoorbeeld een deksel draadkooi ) totdat ze in de buurt van de loopband en het experiment is klaar om ze te plaatsen in de loopband.
  2. Sta muizen om de loopband vrij te verkennen voor 1-3 minuten of totdat elke muis is onderzocht zijn rijbaan en / of ten minste een schok ontvangen van het raster.
  3. Zet de loopband en langzaam de snelheid totdat Begint (ongeveer 1,5 tot 3,0 m / min). Controleren alle muizen zodat ze beginnen lopen. Als een muis niet begint te wandelen of te wandelen in de richting van de schok raster, zijn bereid in te grijpen door de muis te tikken met een staalborstel of staart kietelen.
  4. Langzaam de loopbandsnelheid tot 8 m / min. Start een timer en blijven volgen gedrag.
  5. Verhoog de loopband snelheid9 m / min bij 5 min, 10 m / min bij 7 min, en stopt de loopband 10 min.
  6. Laat de muizen om de loopband kort verkennen, dan te verwijderen en terug te keren elk naar zijn kooi.
  7. Maak de loopband en rooster met alcohol en het papier of absorberende kussen te vervangen onder de loopband.
  8. Om extra muizen te trainen, herhaalt u stap 2.1 tot 2.7.
    LET OP: Laat alcohol drogen voorafgaand aan het plaatsen van de nieuwe muizen op de loopband.
  9. Op de tweede dag van de opleiding, herhaal stap 2.1. Zet de loopband en verhoging van de snelheid tot 10 m / min. Start een timer.
    LET OP: loopband snelheid kan sneller worden verhoogd dan op de eerste dag van de opleiding.
  10. Verhoging loopband snelheid 11 m / min bij 5 min, 12 m / min bij 10 min, en stopt de loopband 15 min.
  11. Verwijder muizen en breng ze terug naar hun kooien.
  12. Maak de loopband en rooster met alcohol en het papier of absorberende kussen te vervangen onder de loopband. Om extra muizen te trainen, herhaalt u de stappen 2.9 tot 2.12.
  13. Voer extra dagen (3 dagen) training op dezelfde wijze als de tweede dag.
    OPMERKING: Deze stap is optioneel, maar wordt sterk aanbevolen als de meeste of alle muizen (van hetzelfde geslacht en stam) getraind scherm moeite met de taak. Muizen kunnen algemeen presteren in stap 3 nadat zij zijn opgeleid 3 dagen (dat wil zeggen, met een extra dag training), hoewel er meer of minder trainingsdagen geschikt kan zijn afhankelijk van de prestaties tijdens de tweede trainingsdag en de duur van stap 2.14.
  14. Laat minstens een volle dag te geven waarin de muizen geen blootstelling aan de loopband voordat u verder gaat met stap 3.
    OPMERKING: Elk geneesmiddel (en) gebruikt voor het induceren en / of te verlichten vermoeidheid moet tijdens deze stap worden toegediend.
    Opmerking: Deze tijdsperiode kan variëren in lengte en gebruikt om vermoeidheid en / of testen interventies induceren verminderen of elimineren vermoeidheid. Als het testen van muizen meer dan 7 dagen na het voltooien van de opleiding, is een pilot-studie aan te raden omnagegaan of de muizen zal presteren tijdens het testen.

3. loopband Vermoeidheid Test

LET OP: In deze test wordt vermoeidheid-achtig gedrag gedefinieerd als de besteding van 5 opeenvolgende seconden in de "vermoeidheid zone". Vermoeidheid zone wordt gedefinieerd als het gebied omvat het deel van de lopende band binnen ongeveer 1 lichaamslengte van de schok raster en het raster zelf. Voorafgaand aan het testen, ervoor te zorgen dat het punt de afbakening van deze zone is duidelijk aan de experimentator, bijvoorbeeld door het aanbrengen van een merkteken aan de boven- of zijkant van de loopband rijstroken.

  1. Plaats de loopband snelheid 12 m / min. Gebruik de loopband niet starten. Zorg ervoor dat de schok grids zijn uitgeschakeld.
  2. Individueel plaatsen muizen in afzonderlijke rijstroken van de loopband. Schakel de bijbehorende rooster onmiddellijk na het plaatsen van elke muis op de loopband.
  3. Tegelijkertijd start de loopband en een stopwatch.
    OPMERKING: niet ingrijpen tijdens de test, behalve om muizen te verwijderendie aan het criterium voor het verwijderen (zie stap 3,5).
  4. Verhoog loopbandsnelheid zoals aangegeven in tabel 1. Neem zorgvuldig alle muizen gedurende de test.
    OPMERKING: De loopband snelheden in tabel 1 werden geselecteerd op basis van waarnemingen van volwassen vrouwelijke C57BL / 6NCr muizen. Hogere snelheden kunnen loopband geschikt voor grotere (bijvoorbeeld outbred CD-1-muizen) of meer atletische muizen.
  5. Als een muis in de vermoeidheid zone voor 5 sec continu blijft, onmiddellijk verwijderen van de muis uit de loopband en de duur op te nemen en afstand liep.
  6. Als er geen muizen op de loopband blijven, stopt de loopband. Maak de loopband en rooster met alcohol en het papier of absorberende kussen te vervangen onder de loopband.
  7. Om extra muizen te testen, herhaalt u stap 3.1 tot en met 3.6.
    OPMERKING: Deze stap is optioneel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Dit protocol maakt vermoeidheid-achtig gedrag te meten in muizen met behulp van een loopband. De gepresenteerde gegevens in deze sectie werd verkregen door opleiding en het testen van 3 aparte groepen muizen met behulp van het huidige protocol (met uitzondering van figuur 1A en 1C). Vermoeidheid induceren, 5-fluorouracil (5-FU), een cytotoxische chemotherapie geneesmiddelen die de vermoeidheid bij mensen 30 en vermoeidheid-achtig gedrag bij muizen 10,13 veroorzaken toegediend. Alle gepresenteerde gegevens zijn afkomstig van volwassen vrouwelijke C57BL / 6NCr muizen. Muizen werden 9-10 (Figuur 1 en 2) of 9-13 (figuur 3) weken oud op het moment van testen.

Figuur 1 toont gegevens van muizen die waren getraind 5 dagen, vervolgens behandeld met 5-FU (60 mg / kg / dag gedurende 5 dagen), zoals in een eerder gepubliceerde model 10, vermoeidheid induceren. Na afronding van de behandeling, werden ze getest met een exerprecieze testcapaciteit (figuur 1A), die loopband gebruikt snelheden vermeld in Tabel 2 en een staalborstel, staart kietelen en lucht pufjes aan muizen te motiveren om te lopen tot niet in staat van het runnen. De test eindigde toen een muis heb 5 continu seconden op de schok net. De volgende dag werden de muizen getest met de loopband vermoeiingsproef (Figuur 1B). Dit protocol kan een significant verschil in de afgelegde afstand te detecteren tijdens het testen tussen chemotherapie behandelde en controle muizen (Figuur 1B), terwijl een loopband oefening testcapaciteit niet (Figuur 1A). Om te bevestigen dat het verschil in de tredmolen vermoeidheid test was het meten van vermoeidheid-achtig gedrag, werd muis VWRA gemeten in een afzonderlijk experiment. Na acclimatisatie en het verzamelen van de baseline wiel draait activiteit, werd VWRA gemeten tijdens de donkere cyclus ( "nacht", wanneer wiel draait voornamelijk optreedt) tijdens de 5 dagen van 5-FU behandeling en voor eenanvullende nacht voorbij voltooiing van de 5-FU behandeling. Muizen ondergaan 5-FU behandeling weergegeven vermoeidheid-achtig gedrag van de tweede avond van de behandeling (figuur 1C). Dit effect steeg in de loop van het experiment en bleef na afloop van de behandeling, wat aangeeft dat de vermoeidheid-achtig gedrag waarneembaar uit de figuren 1A en 1B moeten zijn in de muizen. Als de loopband vermoeiingsproef opsporen van verschillen in de afstand die door besturing en 5-FU-behandelde muizen, deze ondersteunt de conclusie dat de loopband vermoeidheid test kan meten moeiteloos achtig gedrag.

De loopband vermoeidheid test kan ook detecteren vermoeidheid-achtig gedrag bij muizen die chemotherapie krijgen bij verschillende doseringen en behandelingsschema's. Muizen die een 80 mg / kg dosis van 5-FU per week gedurende twee weken (een cumulatieve dosis van ongeveer de helft van de muizen kregen in figuur 1 (figuur 2).

Naarmate het aantal trainingen en / of tijdsduur tussen training en testen kan variëren afhankelijk van de gebruikte muizen en de methode om vermoeidheid induceren, is het belangrijk dat veranderingen in deze variabelen niet de detectie van vermoeidheid-achtig gedrag voorkomen. De in de figuren 1A en 1B experimenten (waarbij ontvingen muizen 5 dagen training) en figuur 2 (waarin muizen ontvingen 3 trainingsdagen) illustreren dat vermoeidheid-achtig gedrag detecteerbaar wanneer het aantal trainingen en tussen opleiding en testen worden gewijzigd.

In Figuur 3 werden geen chemotherapie geneesmiddelen toegediend, maar muizen werden getest op de loopband vermoeiingsproef week. Hoewel muizen kunnen worden getest repeatedly met dit protocol, maar ze kunnen minder willen lopen bij herhaalde tests (figuur 3) worden. Het percentage muizen dat niet zou zijn tijdens de wekelijkse proeven verhoogd bij iedere meting en na de tweede test, ten minste de helft van de geteste zou niet op de loopband muizen. Deze gegevens suggereren dat het testen met dit protocol moet worden beperkt tot een of twee tests om een ​​hoog percentage niet-conforme muizen voorkomen.

Figuur 1
Figuur 1:. De loopband Vermoeidheid Test, zoals vrijwillige wiel draait en in tegenstelling tot de loopband inspanningscapaciteit Test, detecteert Vermoeidheid-achtig gedrag bij muizen die dagelijks chemotherapie op dag 1-5, werden de muizen dagelijks getraind op de loopband. Op dagen 6-10 muizen ondergingen behandeling met 5-FU (60 mg / kg / dag) of PBS vermoeidheid induceren. (A) Op dag 11 werden muizen getest met een standaard loopband exERCISE capaciteitentest. (B) Op dag 12, muizen onderging de loopband vermoeiingsproef. (C) wiel draait activiteit (als percentage van onbehandelde basislijn uitgevoerd). Muizen werden gewend aan het lopen wiel kooien voor 7 dagen en de baseline wiel draait werd verzameld over 4 extra nachten en gemiddeld om de uitgangswaarde wiel draaien voor elke muis te bepalen. Op dag 1-5, werden muizen behandeld met 5-FU (60 mg / kg / dag) of PBS. Night 1 is de nacht na de eerste dosis van 5-FU. Voor panelen A en B, gegevens zijn gemiddelde + SD 5-6 muizen per behandelingsgroep. Voor paneel C, data zijn gemiddelden ± SD van 6 muizen per behandelingsgroep. ** P <0,01, Student's t-test; *** P <0,001, twee-weg herhaalde metingen variantie-analyse met Bonferroni correctie Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.


Figuur 2: Wekelijkse behandeling met 5-FU Veroorzaakt Vermoeidheid-achtig gedrag in muizen op dagen 1 tot 3 werden de muizen dagelijks getraind op de loopband.. Op dag 4 en 11, ontvingen de muizen injecties van 5-FU (80 mg / kg) of PBS. Op dag 12, muizen onderging de loopband vermoeiingsproef. Gegevens zijn gemiddelde + SD van 12 muizen per behandelingsgroep. * P <0,05, Student's t-test Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figuur 3
Figuur 3:. Afstand Run en de Task Compliance van Muizen Tijdens herhaalde loopband Fatigue Tests op dag 1 tot en met 3, werden de muizen dagelijks getraind op de loopband. Op dag 5, 12, 19, 26 en 33, muizen ondergingen loopband vermoeiingstesten. Mijs ontvingen twee injecties van PBS de dag vóór het onderzoek en een enkele injectie 30 minuten voor de test. (A) Afstand gerund door muizen tijdens elke week van het testen. Gegevens zijn gemiddelde + SD van 12 muizen. (B) Het aandeel niet-runner muizen gedurende elke week testen. Non-runner muizen werden willekeurig gedefinieerd als muizen die niet lopen voor ten minste 6 min. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Tijd (min) Snelheid (m / min)
0 12
0.5 14
1 16
6 18
30 20
45 22 60 24
75 26

Tabel 1: loopband Speed ​​Tijdens Vermoeidheid Testing.

Tijd (min) Snelheid (m / min)
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

Tabel 2: loopband Speed ​​Tijdens de inspanningscapaciteit Testing.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Het huidige protocol beschrijft hoe een muis loopband gebruikt om vermoeidheid-achtig gedrag te meten. Deze methode heeft een aantal voordelen ten opzichte van VWRA, een gemeenschappelijke preklinische testen van vermoeidheid-achtig gedrag. VWRA vereist dat muizen kiezen om met de testapparatuur. Hierdoor enkele inteelt muizenstammen zelden interactie met het wiel 16 en lopen zo klein dat het moeilijk of onmogelijk kan zijn om een vermoeidheid geïnduceerde afname van de activiteit te identificeren. In tegenstelling, de loopband vermoeidheidstest elimineert die keuze en verschaft daarom een ​​goed alternatief assay vermoeidheid-achtig gedrag voor muizen die niet draaien op loopwielen. Dit protocol kan worden gebruikt als een vervanging of aanvulling op VWRA en andere maatregelen vermoeidheid-achtig gedrag en kunnen bijzonder nuttig zijn bij het testen van potentieel geneesmiddel therapieën om vermoeidheid te verminderen in muismodellen zijn. Na de oprichting van via een pilot-studie dat de vermoeidheid-achtig gedrag is waarneembaar in een bepaalde muismodel, potentiële behandelings kan worden toegediend om vermoeidheid te verlichten en vermoeidheid te verminderen-achtig gedrag. Als een behandeling met geneesmiddelen vermindert vermoeidheid-achtig gedrag bij testen met dit protocol, kan het (of een soortgelijk geneesmiddel) van de therapeutische waarde voor de behandeling van sommige vormen van menselijke vermoeidheid. Bovendien, hoewel er nog steeds vele noodzakelijke stappen in de overgang van preklinische studies naar klinische proeven, dit protocol maakt een groter aantal muizen te testen in een veel korter tijdsbestek dan VWRA zodat vermoeidheid-achtige effecten en mogelijke behandelingen kunnen worden bestudeerd en begrepen sneller.

Er zijn een aantal belangrijke beperkingen en overwegingen zich bewust zijn van bij het gebruik van dit protocol. Ten eerste moet worden opgemerkt dat, aangezien deze test lichaamsbeweging vermoeidheid-achtig gedrag meten vereist, niet geschikt voor testomstandigheden die cachexie of spierafbraak (bijvoorbeeld gevorderde kanker) induceren. We hebben ook waargenomen dat, indien dezelfde muizen herhaaldelijk worden getest, kunnen ereen daling van de totale compliance (Figuur 3B). Dit effect kan niet worden waargenomen onder alle testen schema's of in alle soorten muizen, en behandeling met geneesmiddelen of andere ingrepen kan dit effect veranderen, maar het is een belangrijke overweging bij de planning van studies met deze methode. Bovendien bestaat het risico van verwondingen door een muis valt in de spleet tussen de loopband en de schok raster terwijl de loopband loopt. Om dit risico te minimaliseren, dient muizen nauwkeurig geobserveerd tijdens training en testen om de veiligheid te waarborgen en het gebruik van zeer jonge of klein (<15 g) muizen worden vermeden. Tenslotte, hoewel proef verzamelde gegevens blijkt dat vrouwelijke CD-1 en mannelijke en vrouwelijke transgene muizen op een 129S1 / SvImJ achtergrond zal deze taak (gegevens niet getoond) uitgevoerd, tot op heden, dit protocol is voornamelijk gebruikt om vrouwelijke C57BL / 6NCr muizen testen . Als zodanig dient te worden opgemerkt dat ook andere geslachten en de muis stammen kunnen verschillen in opleiding en de testprestaties. Tenslottehoewel proef verzamelde gegevens blijkt dat vrouwelijke CD-1 en mannelijke en vrouwelijke transgene muizen op een 129S1 / SvImJ achtergrond deze taak (gegevens niet getoond) uitvoert, tot op heden, dit protocol is voornamelijk gebruikt voor 9-10 weken oude vrouwelijke testen C57BL / 6NCr muizen. Als zodanig dient te worden opgemerkt dat muizen van verschillende leeftijden, geslacht of stammen kunnen in training en testen prestaties.

Tijdens het testen, is het cruciaal dat muizen die voldoen aan de criteria vermoeidheid efficiënt en snel worden verwijderd, als arm verwijdering techniek kan extra motivatie voor een muis te blijven draaien, iets anders dan vermoeidheid-achtig gedrag te meten veroorzaken te bieden. Hoewel de bijzondere methode van verwijdering zal afhangen experimentator comfort, een eenvoudige methode van verwijdering omvat met de wijs- en middelvinger van een hand. Elke vinger moet recht en iets uit elkaar aan het invoeren van de loopband rijstrook worden gehouden van elkaar voorafgaand en snel gesloten rond de staart, in de buurt van de basis, of meer dan tHij Scruff van de muis. Eenmaal veilig begrepen, kan de muis gemakkelijk worden verwijderd.

Het is belangrijk dat muizen bekend zijn met de schok raster motivatie werking tijdens het testen te verschaffen, maar vaak schokken tijdens training kan nadelig te testen prestaties. Na de eerste dag van de training, zullen de meeste muizen lopen op de loopband met succes en te reageren op een schok door het uitvoeren of hoppen weg op de loopband, dan weer lopen om te voorkomen drijven terug naar de grid. Sommige muizen kunnen echter sterk reageren op schokken en / of manieren vinden om de taak niet uitvoert zonder enige. Muizen die sterk reageren op de schok raster kan vaker schokken krijgen, minder tijd te besteden het lopen op de loopband, en kan proberen te ontsnappen uit de loopband. Met deze muizen, kan de experimentator een gehandschoende hand plaatsen op de achterzijde van de baan om de muis voorzichtig aanmoedigen blijven lopen. Om te voorkomen lopen op de loopband, sommige muizen een beperking van de schok gr benuttenid. Het raster heeft tenminste twee punten direct huidcontact (bijvoorbeeld, twee of meer poten moeten aanraken het rooster) aan een dier schokken. Dus als een muis erop zit zonder dat benen aan het net raken, zal niet geschokt. Als dit gedrag wordt waargenomen, kan de experimentator zacht duwtje de muis te veroorzaken om zijn voeten te bewegen en een schok krijgen of neem de muis om het te vervangen op de loopband. Als deze interventies succesvol zijn, moet de muis begint te lopen op de loopband consequenter binnen enkele minuten en in de toekomst trainingen. Wanneer deze ingreep is mislukt, moet de muis uit het onderzoek verwijderd.

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