Den løbebånd Træthed Test: En enkel, High-throughput Assay af Træthed-lignende adfærd for musen

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

Træthed er et fremtrædende symptom i mange sygdomme og lidelser og reducerer livskvaliteten for mange mennesker. Manglen på klare patogenese og svigt af de nuværende interventioner i tilstrækkelig grad at behandle træthed hos alle patienter efterlader et behov for nye behandlingsmuligheder. På trods af den terapeutiske behov og betydningen af ​​præklinisk forskning i at hjælpe identificere lovende nye behandlinger, få prækliniske analyser på træthed er tilgængelige. Desuden den mest almindelige præklinisk assay anvendes til at vurdere træthed-lignende opførsel, frivillig hjul kører, er ikke egnet til brug med nogle stammer af mus, kan ikke være følsom over for lægemidler, der reducerer træthed, og har relativt lille produktion. Den nuværende protokol beskriver en roman, ikke-frivillig prækliniske assay af træthed-lignende adfærd, løbebånd træthed test, og dokumenterer dens effektivitet med at afsløre træthed-lignende adfærd i mus behandlet med en kemoterapi stof kendt for at forårsage træthed i mennesker og træthed -lignende adfærd i animals. Denne analyse kan være en gavnlig alternativ til hjul kører, som træthed-lignende adfærd og potentielle indgreb kan vurderes i et større antal mus over en kortere tidshorisont, hvilket tillader hurtigere opdagelse af nye terapeutiske muligheder.

Introduction

Træthed påvirker en bred vifte af mennesker, kan markant reducere livskvaliteten, og ofte har en uklar eller ukendt patogenese. Cancer-relateret træthed (CRF), for eksempel, opleves af de fleste kræftpatienter i behandling og kan vare længe efter kræftbehandling er afsluttet, og i fravær af påviselig cancer 1. Desuden træthed er også et fremtrædende symptom i talrige andre sygdomme og lidelser, herunder kronisk træthedssyndrom, depression, diabetes, og fibromyalgi. Heldigvis er der ikke-farmakologiske interventioner, der kan hjælpe nogle mennesker oplever træthed (fx motion kan reducere CRF for nogle brystkræftpatienter 2,3), men mange enkeltpersoner stadig mangler effektiv behandling. Desuden eksisterende medicinsk behandling for CRF ikke er blevet fundet, at være stort set, hvis overhovedet, effektiv 4-7.

Trods det terapeutiske behov og manglende drug behandlingsmuligheder, at prækliniske analyser af træthed støtte i forskning og udvikling af nye træthed behandlinger mangler, især i dyremodeller. En af de eneste prækliniske analyser af træthed for gnavere er frivillig hjul kørende aktivitet (VWRA) 9-15, hvor mus eller andre gnavere får fri adgang til et løbehjul, og deres daglige drift aktivitet er registreret. I mange undersøgelser, VWRA er den eneste målestok for træthed-lignende adfærd, med træthed-lignende adfærd defineret (enten VWRA eller den aktuelle protokol) som et fald i den målte fysiske aktivitet i forsøgsgruppen. Selvom VWRA kan give en nyttig langsgående mål for træthed-lignende adfærd, er det en forholdsvis lav-throughput assay, løb varierer betydeligt mellem indavlede musestammer 16, og det kræver emner, der skal individuelt opstaldet, som kan forårsage ændringer i adfærd og test ydeevne 17-19. Andre assays, såsom hjem bur adfærdsmæssige overvågning oganalyse, kan også give kontinuerlig dataindsamling og nogle systemer kan tillade emner, der skal huses i par 20. Disse assays er nyttige, men kan være mindre følsom som et middel til detektering træthed-lignende opførsel, og ligesom hjulet kører, er også lav-throughput.

I modsætning til VWRA, behøver mus løbebånd test ikke stole på frivillighed, og kan være afsluttet i en kort tidsramme, der giver mulighed for højere gennemløb. I forhold til VWRA, disse tests ansætte eksterne motivationsfaktorer. Specifikt er der sædvanligvis en elektrificeret metalgitter placeret på bagsiden af ​​det bevægende bælte til at give mus med et elektrisk stød, hvis de ophører med at køre. Ud over dette chok nettet, kan mus være motiveret til at køre på løbebåndet via flere andre metoder, herunder prodding, stikke, eller røre dem med en hånd, pensel eller andet værktøj og lede korte pust af luft ved dem. I stedet for træthed, er muse løbebånd test ofte anvendes til at måle aerob og / eller anaerobic motion kapacitet 21-25. Mus er motiveret til at køre, indtil de er ude af stand til eller uvillige til at fortsætte med at køre på løbebåndet som et middel til at undslippe yderligere elektriske stød. Test ender så når mus opfylder kriteriet for udmattelse. I disse protokoller, for at sikre, at mus nå sande fysiologisk udmattelse, er kriteriet for udmattelse ofte defineret som udgifter fem sammenhængende sekunder æglæggende på toppen af ​​chok gitteret og undlade at fortsætte med at køre over for gentagne afskrækningsmiddel stimuli. Således kan træthed-lignende opførsel være maskeret i typiske løbebånd test på grund af den stærke afskrækningsmiddel karakter af den ydre motivation og kriterium for afslutning af testen. Interessant, og i modsætning til mange andre undersøgelser med anvendelse af gnaver løbebånd, en nylig publikation beskriver en anden version af et løbebånd træthed test, som blev brugt som en del af en undersøgelse af virkningerne af social stress i mus 26. Selvom den metode, som denne gruppe markant adskilte sig fra current protokol (dvs. de ansat en enkelt-sporet løbebånd og krævede 10 sekunder for elektrisk stød som kriterium for slutter deres test), deres undersøgelse fremhæver nytten af og interesse i at udvikle en hurtig, enkel træthed test ved hjælp af musen løbebånd.

Træthed sandsynligvis være detekterbar ved andre end hjulet kører midler og ændringer i rutinemæssige adfærd. CRF gør patienter føler sig udmattet af en mindre mængde af muskel træthed, som bestemt ved elektromyografisk analyse, end folk uden CRF 27. Derudover har reduceret motivation blevet bemærket i og måles ved flere skalaer måler menneskelig træthed 28,29. Således bør en nyttig præklinisk assay af træthed-lignende opførsel skelne mellem sunde og trætte mus på grundlag af en anden end fysiologisk evne foranstaltning og bør ikke obskure fald i motivation. For at nå dette mål og samtidig undgå begrænsninger VWRA og andre analyser, den nuværende metode was udviklet ved at tilpasse musen løbebånd test. Denne metode bruger et chok gitter som den eneste ydre motivation til at gøre mus kører på løbebåndet. Mus lærer hurtigt, at gitteret giver et afskrækningsmiddel stimulus og vil straks bevæge sig væk fra det, når de placeres på løbebåndet og opretholde en vis afstand fra det, når du kører.

Når mus træthed, de tilbringer progressivt mere tid mod bagsiden af ​​løbebåndet stedet for at fastholde hastighed mod den forreste ende. Derfor er kriteriet for test færdiggørelse i denne protokol udgifter fem kontinuerlige sekunder i den udpegede træthed zone (dvs. bag på løbebåndet, der spænder fra cirka en kropslængde fra chok nettet til og med, chokket gitter). Dette drager fordel af afskrækningsmiddel karakter af nettet uden at kræve mus til at modtage mange eller egentlige chok efter træning. Ved at lade mus til at fuldføre test ved hjælp af den nuværende kriterium snarere end udmattelse (som defineret ovenfor),denne fremgangsmåde tilvejebringer et middel til anvendelse af løbebåndet at måle træthed-lignende opførsel snarere end dens maksimale (eller næsten maksimal) fysiologisk evne. Således kan denne fremgangsmåde tilvejebringe et enkelt, high-throughput assay af træthed-lignende opførsel hos mus og kan tjene enten som et uafhængigt eller supplerende foranstaltning til andre assays af træthed-lignende opførsel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne procedure blev godkendt af National Institute of Diabetes og Digestive og nyresygdomme Animal Care og brug Udvalg.

1. Fremstilling

  1. For at give mulighed for hurtig identifikation af hver mus før testning, tatovering haler alle mus at blive uddannet og testet med identificerende kendetegn.
    BEMÆRK: Dette trin er valgfrit. Permanent markør eller andre metoder til identifikation kan anvendes som alternativ til tatovering.
  2. Forud for uddannelse og afprøvning mus, at løbebåndet er på en flad overflade og sat til løbebåndet til den ønskede hældningsvinkel (anbefalet hældningsvinklen: 10 °, der skal holdes konsekvent i hele uddannelse og test), og indstil elektrisk stød frekvens og intensitet passende (anbefalet: 2 Hz, 1,22 mA).
    BEMÆRK: elektrisk stød anvendte skal producere mere end en mild prikkende fornemmelse ved berøring af en ungloved finger og skal leveres i en pulserende modeion (med hvert stød varig 200 ms).
  3. Placer en ren ark slagter papir eller en absorberende pude under løbebåndet til at indsamle fækal boli og urin under træning og test.
  4. Placer et ark papir eller en absorberende pude over tredjedel af løbebåndet hus (dvs. klar plast låg, der dækker trædemølle baner) længst fra chok nettet.
    BEMÆRK: Dette trin er valgfrit, men vil skabe en mørkere plads og kan give yderligere tilskyndelse til at undgå den nedre del af løbebåndet.
  5. Hvis planlægger at bruge en stålbørste til at give yderligere motivation under træningen, sikre, at man er let tilgængelige forud for begyndelsen træningssessioner.
  6. Sørg for, at ethvert lægemiddel eller metode til at fremkalde og / eller lindre træthed er tilgængelig og kan tilberedes eller udføres under trin 2.14.

2. Uddannelse Mus bruges løbebånd

BEMÆRK: Uddannelse er nødvendig for at sikre, at muser bekendt med løbebånd og opgaven og kan udføre korrekt, når de testes. Hvis flertallet af mus bliver uddannet modtager hyppige stød eller på anden måde klarer sig dårligt i løbet af et træningspas skal udføres yderligere træningssessioner. På den første dag, vil de fleste mus blive chokeret flere gange. Ved den anden dag af uddannelse, skal mus være sjældent komme i kontakt med gitteret. Hvis en mus viser konsekvent dårlige træning ydeevne, skal det fjernes fra undersøgelsen. For kvindelige C57BL / 6NCr mus, dette er en sjælden begivenhed (mindre end 1% er blevet fjernet fra undersøgelser på grund af dårlig uddannelse ydeevne), men det skal bemærkes, at andre stammer kan udføre forskelligt under træningen.

  1. Med løbebåndet fra (og hastighed sat til 0 m / min), individuelt løfte musene ved halen og sted mus i separate baner af en mus løbebånd. Straks tænde den tilsvarende gitter efter at placere hver mus på løbebåndet. Sørg for, at musene placeres direkte on løbebånd bælte.
    BEMÆRK: hver mus holdes af dens hale mængde tid og afstand bør minimeres ved at placere buret nær løbebåndet før overførsel mus til løbebåndet og / eller tillader mus til at stå på en fast platform (fx en wire bur låg ), indtil de er i nærheden løbebånd og forsøgslederen er klar til at placere dem i løbebåndet.
  2. Tillad mus til frit udforske løbebåndet i 1-3 minutter, eller indtil hver mus har udforsket sin vognbane og / eller modtaget mindst ét ​​chok fra nettet.
  3. Tænd for løbebåndet og langsomt øge hastigheden, indtil det begynder at bevæge sig (ca. 1,5 til 3,0 m / min). Overvåg alle mus for at sikre, at de begynder at gå. Hvis en mus ikke begynder at gå eller går mod stød nettet, være parat til at gribe ind ved at trykke på musen med en stålbørste eller hale tickling.
  4. Øg langsomt løbebåndet hastighed til 8 m / min. Start en timer og fortsætte overvågningen adfærd.
  5. Øg løbebånd hastighed til9 m / min ved 5 min, 10 m / min ved 7 min, og stoppe løbebåndet på 10 min.
  6. Lad mus til kortvarigt udforske løbebåndet, derefter fjerne og returnere hver til sit bur.
  7. Rengør løbebånd og nettet med alkohol og erstatte papir eller absorberende pude under løbebåndet.
  8. At træne ekstra mus Gentag trin 2.1 til 2.7.
    BEMÆRK: Lad alkoholen tørre inden de blev bragt nye mus på løbebåndet.
  9. På andendagen af ​​uddannelse, gentag trin 2.1. Tænd for løbebåndet og øge hastigheden til 10 m / min. Start en timer.
    BEMÆRK: Løbebånd hastighed kan øges hurtigere end på den første dag i uddannelsen.
  10. Øge løbebånd hastighed til 11 m / min ved 5 min, 12 m / min ved 10 min, og stoppe løbebåndet på 15 min.
  11. Fjern mus og returnere dem til deres bure.
  12. Rengør løbebånd og nettet med alkohol og erstatte papir eller absorberende pude under løbebåndet. At træne ekstra mus, skal du gentage trin 2,9 gennem 2,12.
  13. Udfør ekstra dage (3 dage) træning på samme måde som den anden dag.
    BEMÆRK: Dette trin er valgfrit, men anbefales kraftigt, hvis de fleste eller alle mus (af samme køn og stamme) bliver trænet display problemer med opgaven. Mus kan generelt klare sig godt i trin 3, når de er blevet trænet i 3 dage (dvs. med en ekstra dag af uddannelse), selv om yderligere eller færre dages træning kan være passende afhængigt af deres præstationer i løbet af anden træning dagen og varigheden af Trin 2.14.
  14. Tillad mindst en hel dag til at passere, hvor mus har ingen eksponering til løbebåndet før man går videre til trin 3.
    BEMÆRK: Enhver stof (r), der anvendes til at inducere og / eller lindre træthed bør administreres under dette trin.
    BEMÆRK: Denne tidsperiode kan varieres i længden og anvendes til at fremkalde træthed og / eller test metoder til at reducere eller fjerne træthed. Hvis teste mus mere end 7 dage efter afslutningen af ​​en uddannelse, er en pilotundersøgelse anbefales tilkontrollere, at de anvendte mus vil udføre under test.

3. Løbebånd Træthed Test

BEMÆRK: I denne test, er træthed-lignende adfærd defineret som udgifter 5 på hinanden følgende sekunder i "træthed zone". Den træthed zone defineres som den region, der omfatter den del af løbebåndet inden for cirka 1 kropslængde på chok nettet samt gitteret, selv. Før testning, at punktet afgrænse denne zone er klar til forsøgslederen, såsom ved at påføre et mærke til toppen eller siden af ​​trædemølle baner.

  1. Sæt løbebåndet hastighed til 12 m / min. Start ikke løbebåndet. Sørg for, at chok net er slået fra.
  2. Individuelt placere mus i separate baner af løbebåndet. Tænd den tilsvarende gitter umiddelbart efter anbringelse hver mus på løbebåndet.
  3. Start samtidig løbebåndet og et stopur.
    BEMÆRK: Du må ikke gribe ind under testen, undtagen at fjerne musder opfylder kriteriet for fjernelse (se Trin 3.5).
  4. Øge løbebånd hastighed som angivet i tabel 1. Observere alle mus forsigtigt under hele testen.
    BEMÆRK: løbebånd hastigheder anført i tabel 1 blev udvalgt på grundlag af observationer fra voksne kvindelige C57BL / 6NCr mus. Højere løbebånd hastigheder kan være passende for større (f.eks udavlede CD-1-mus) eller mere atletisk mus.
  5. Hvis en mus forbliver i træthed zone for 5 kontinuerlig sek straks fjerne musen fra løbebåndet og registrere varighed og afstand det løb.
  6. Når der ikke mus tilbage på løbebåndet, stopper løbebåndet. Rengør løbebånd og nettet med alkohol og erstatte papir eller absorberende pude under løbebåndet.
  7. For at teste yderligere mus Gentag trin 3.1 gennem 3.6.
    BEMÆRK: Dette trin er valgfrit.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Denne protokol giver træthed-lignende adfærd, der skal måles i mus ved hjælp af et løbebånd. Dataene præsenteret i dette afsnit blev opnået ved træning og test 3 separate grupper af mus ved hjælp af den nuværende protokol (undtagen figur 1A og 1C). For at inducere træthed, 5-fluorouracil (5-FU), et cytotoksisk kemoterapi stof vides at forårsage træthed i mennesker 30 og træthed-lignende opførsel hos mus 10,13, blev administreret. Alle data er fra voksne kvindelige C57BL / 6NCr mus. Mus blev 9-10 (figur 1 og 2) eller 9-13 (figur 3) ugers alderen på testtidspunktet.

Figur 1 viser data fra mus, som blev trænet i 5 dage, derefter behandlet med 5-FU (60 mg / kg / dag i 5 dage), som i en tidligere offentliggjort model 10, til at inducere træthed. Efter behandlingen, blev de testet under anvendelse af et for perkapacitet test præcise (figur 1A), der brugte løbebånd hastigheder anført i tabel 2 og en stålbørste, hale kildrende, og luft pust at motivere mus til at køre indtil ude af stand til at køre. Testen sluttede, da en mus brugt 5 kontinuerlig sekunder på chok nettet. Den følgende dag blev mus testet under anvendelse løbebåndet træthed (figur 1B). Denne protokol kan påvise en signifikant forskel i det fjerne køre under testen mellem kemoterapi-behandlede og kontrol mus (Figur 1B), hvorimod en kapacitet test løbebånd motion ikke gjorde (figur 1A). For at validere, at den konstaterede forskel i trædemølle træthed test var at måle træthed-lignende opførsel, blev mus VWRA målt i et separat eksperiment. Efter akklimatisering og indsamling af baseline hjul kørende aktivitet, blev VWRA målt under den mørke cyklus ( "nat", når hjulet kører sker primært) i løbet af de 5 dage af 5-FU behandling og for en etY derligere nat ud færdiggørelse af 5-FU-behandling. Mus gennemgår 5-FU behandling viste træthed-lignende adfærd ved den anden nat af behandlingen (figur 1C). Denne effekt øges i løbet af eksperimentet og vedvaret efter behandlingens afslutning, hvilket viser, at træthed-lignende opførsel burde have været detekteres i musene fra figur 1A og 1B. Som løbebåndet træthed test var i stand til at detektere forskelle i afstand drives af kontrol og 5-FU-behandlede mus, dette understøtter den konklusion, at løbebånd træthed testen er i stand til at måle træthed-lignende adfærd.

Løbebåndet træthed test kan også afsløre træthed-lignende opførsel hos mus, der fik kemoterapi i forskellige doser og behandling tidsplaner. Mus, der modtog / kg dosis af 5-FU per uge en 80 mg i to uger (på et akkumuleret dosis på ca. halvdelen af hvad mus modtog i figur 1 (figur 2).

Da antallet af træningspas og / eller længden af ​​tid mellem træning og test kan variere afhængigt af de anvendte mus og metoden anvendes til at fremkalde træthed, er det vigtigt, at ændringer i disse variable ikke forhindrer detektering af træthed-lignende adfærd. Vist i figur 1A og 1B eksperimenter (hvor mus fik 5 dages træning) og figur 2 (hvor mus fik 3 dages træning) viser, at træthed-lignende adfærd kan påvises, når antallet af træningspas og tid mellem uddannelse og testning ændres.

I figur 3 blev der ikke kemoterapeutiske lægemidler indgives, men mus blev testet under anvendelse af løbebåndet træthed test ugentligt. Skønt mus kan testes repeatedly benytter denne protokol, men de kan blive mindre villige til at køre ved gentagen testning (figur 3). Procentdelen af ​​mus, der ikke ville køre under ugentlige tests steget med hver test, og efter den anden test, at mindst halvdelen af ​​de testede ville ikke køre på løbebånd mus. Disse data tyder på, at test med denne protokol bør begrænses til en eller to tests for at undgå en høj grad af mus ikke opfylder kravene.

figur 1
Figur 1:. Den løbebånd Træthed Test, ligesom frivillige Wheel Løb og i kontrast til løbebånd Exercise Capacity Test, Registrerer Træthed-lignende adfærd i mus Modtagelse Daily Kemoterapi På dag 1-5 blev mus trænet dagligt på løbebånd. På dagene 6-10, mus undergik behandling med 5-FU (60 mg / kg / dag) til at inducere træthed eller PBS. (A) På dag 11 blev musene testet under anvendelse af en standard løbebånd exkapacitet test udnyttelsesperiode. (B) På dag 12, mus undergik løbebånd træthed test. (C) Wheel kører aktivitet (vist som en procentdel af ubehandlet baseline kører). Musene blev akklimatiseret til at køre hjulet bure i 7 dage og baseline hjul kørende blev opsamlet over 4 ekstra nætter og gennemsnit til at bestemme baseline hjul kører for hver mus. På dag 1-5 blev mus behandlet med 5-FU (60 mg / kg / dag) eller PBS. Night 1 er den nat efter den første dosis af 5-FU. Til paneler A og B, data er gennemsnit + SD blandt 5-6 mus pr behandlingsgruppe. For panel C, data er gennemsnit ± SD fra 6 mus pr behandlingsgruppe. ** P <0,01, Students t-test; *** P <0,001, to-vejs gentagne målinger variansanalyse med Bonferroni korrektion Klik her for at se en større version af dette tal.


Figur 2: Ugentlig Behandling med 5-FU inducerer Træthed-lignende adfærd i mus på dag 1 til 3, blev mus trænet dagligt på løbebåndet.. På dag 4 og 11 fik mus injektioner af 5-FU (80 mg / kg) eller PBS. På dag 12, mus undergik løbebånd træthed test. Dataene er middelværdi + SD fra 12 mus pr behandlingsgruppe. * P <0,05, Students t-test Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3:. Afstand Run og Task Overholdelse af mus under gentagne Løbebånd Udmattelsesprøvninger På dag 1 til 3, blev mus trænet dagligt på løbebånd. På dagene 5, 12, 19, 26 og 33, mus undergik løbebånd træthed test. Mis modtog to injektioner af PBS, dagen før test og en enkelt injektion 30 min før testning. (A) Afstand drives af mus under hver uge af test. Dataene er middelværdi + SD fra 12 mus. (B) Procenten af ikke-runner mus under hver uge testning. Ikke-runner mus blev arbitrært defineret som mus, der ikke kører i mindst 6 min. Klik her for at se en større version af dette tal.

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

Tabel 1: Løbebånd hastighed under Fatigue Testing.

Tid (min) Hastighed (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: Løbebånd hastighed under træning Capacity Testing.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den nuværende protokol beskriver, hvordan man bruger en mus løbebånd til at måle træthed-lignende adfærd. Denne fremgangsmåde har flere fordele i forhold VWRA, en fælles præklinisk assay af træthed-lignende opførsel. VWRA kræver, at mus vælger at interagere med testapparat. Som et resultat, nogle indavlede stammer af mus sjældent interagere med hjulet 16 og køre så lidt, at det kan være vanskeligt eller umuligt at identificere en træthed-induceret fald i aktivitet. I modsætning hertil løbebåndet træthed test eliminerer dette valg og giver derfor et levedygtigt alternativ assay af træthed-lignende adfærd for mus, der ikke kører på løbehjul. Denne protokol kan anvendes som en erstatning eller supplement til VWRA og andre målinger af træthed-lignende adfærd og kan være særligt nyttige i at teste potentielle lægemiddelterapier at reducere træthed i musemodeller. Efter etablering via en pilotundersøgelse at træthed-lignende adfærd kan observeres i en bestemt musemodel, potentiel behandlings kunne administreres for at lindre træthed og mindske træthed-lignende opførsel. Hvis et lægemiddel behandling dæmper træthed-lignende adfærd, når testet ved hjælp af denne protokol, kan det (eller et lignende stof) være af terapeutisk værdi til behandling af visse former for menneskelig træthed. Selv om der stadig er mange nødvendige skridt i overgangen fra prækliniske studier til kliniske forsøg, denne protokol tillader et større antal mus, der skal testes i en meget kortere tidshorisont end VWRA så træthed-lignende effekter og potentielle behandlinger kan studeres og forstået hurtigere.

Der er flere vigtige begrænsninger og overvejelser at være opmærksom på, når du bruger denne protokol. Først skal det bemærkes, at da denne test kræver fysisk aktivitet for at måle træthed-lignende opførsel, kan det ikke være egnet til testbetingelser, der inducerer kakeksi eller muskelatrofi (f.eks fremskreden cancer). Vi har også observeret, at hvis de samme mus testet gentagne gange, kan der væreet fald i den samlede overholdelse (figur 3B). Denne effekt kan ikke altid overholdes test skemaer eller i alle typer af mus, og medicinsk behandling eller andre indgreb kan ændre denne effekt, men det er en vigtig overvejelse, når de planlægger undersøgelser ved hjælp af denne metode. Derudover er der risiko for personskade, hvis en mus falder ind i mellemrummet mellem løbebånd bælte og chok gitteret, mens løbebåndet kører. For at minimere denne risiko bør mus observeres nøje under hele uddannelsen og test for at sikre deres sikkerhed og bør undgås brugen af ​​meget unge eller små (<15 g) mus. Endelig, selv om pilot indsamlede data tyder på, at kvindelige CD-1 og mandlige og kvindelige transgene mus på en 129S1 / SvImJ baggrund vil udføre denne opgave (data ikke vist), til dato, denne protokol har primært været anvendt til at teste kvindelige C57BL / 6NCr mus . Som sådan bør det bemærkes, at andre køn og musestammer kan variere i træning og test performance. Endeligselvom pilot data indsamlet tyder på, at kvindelige CD-1 og mandlige og kvindelige transgene mus på en 129S1 / SvImJ baggrund vil udføre denne opgave (data ikke vist), til dato, denne protokol har primært været brugt til at teste 9-10 uger gammel kvinde C57BL / 6NCr mus. Som sådan bør det bemærkes, at mus af forskellige aldre, køn, eller stammer kan afvige i uddannelse og test performance.

Under testen, er det afgørende, at mus, der opfylder kriterierne træthed effektivt og hurtigt fjernes, så dårlig fjernelse teknik kan give yderligere motivation for en mus til at fortsætte med at køre, forårsager noget andet end træthed-lignende adfærd, der skal måles. Selvom den særlige metode til fjernelse vil afhænge af forsøgslederen komfort, en enkel metode til fjernelse indebærer at bruge indekset og midterste fingre på den ene hånd. Hver finger bør holdes lige og lidt fra hinanden forud for indgåelsen løbebåndet lane og straks lukket omkring halen, nær bunden, eller over than Scruff af musen. Når sikkert forstået, kan musen let fjernes.

Det er vigtigt for mus til at være bekendt med chok gitter til at give motivation til at køre under testen, men hyppige stød under træning kan være skadeligt for test ydeevne. Efter den første dag i uddannelse, vil de fleste mus gå på løbebåndet med succes og reagere på et chok ved at køre eller hopping væk på løbebåndet, derefter genoptage gå for at undgå drivende tilbage mod nettet. Nogle mus kan imidlertid reagere kraftigt over for stød og / eller finde måder ikke udfører opgaven uden at modtage nogen. Mus, der reagerer kraftigt på stød nettet kan modtage hyppigere chok, bruge mindre tid gå på løbebåndet, og kan forsøge at flygte fra løbebåndet. Med disse mus, kan forsøgslederen placere en behandsket hånd på bagsiden af ​​banen til forsigtigt tilskynde musen til at fortsætte med at køre. For at undgå at gå på løbebåndet, kan nogle mus udnytte en begrænsning af chok grid. Gitteret kræver mindst to punkter af direkte hudkontakt (dvs. skal to eller flere poter røre nettet) at chokere et dyr. Så hvis en mus sidder på det uden at tillade to fødder til at røre nettet, vil det ikke være chokeret. Hvis der observeres denne adfærd, kan forsøgslederen forsigtigt skubbe musen til at få det til at bevæge sine fødder og modtage et stød eller løfte musen til at erstatte det på løbebåndet. Hvis disse interventioner er en succes, bør musen begynder at gå på løbebåndet mere konsekvent inden for flere minutter og i fremtidige træningspas. Hvis dette indgreb ikke lykkes, skal musen fjernes fra undersøgelsen.

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