Den tredemølle Fatigue Test: En enkel, High-throughput analyse av Fatigue-lignende oppførsel for Mouse

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

Fatigue er et fremtredende symptom på mange sykdommer og lidelser og reduserer livskvaliteten for mange mennesker. Mangelen på klare patogenesen og svikt i eksisterende tiltak til tilstrekkelig behandle tretthet hos alle pasienter later et behov for nye behandlingsalternativer. Til tross for den terapeutiske behovet og viktigheten av preklinisk forskning i å hjelpe å identifisere lovende nye behandlinger, noen prekliniske analyser av tretthet er tilgjengelig. Videre har den mest vanlige prekliniske test som benyttes for å vurdere tretthet-lignende oppførsel, frivillig hjul kjører, er ikke egnet for bruk sammen med noen stammer av mus, kan det ikke være følsomme for medikamenter som reduserer tretthet, og har relativt lav gjennomstrømning. Den nåværende protokollen beskriver en roman, ikke-frivillig preklinisk analyse av tretthet-lignende oppførsel, tredemølle utmattelse, og gir bevis for sin effektivitet i å oppdage tretthet-lignende oppførsel i mus behandlet med kjemoterapi narkotika kjent for å forårsake tretthet hos mennesker og tretthet -lignende atferd i animals. Denne analysen kan være et fordelaktig alternativ til hjulet kjører, som tretthet-lignende oppførsel og mulige intervensjoner kan vurderes i et større antall mus i løpet av en kortere tidsperiode, og således tillate raskere oppdagelse av nye terapeutiske muligheter.

Introduction

Fatigue påvirker et bredt spekter av mennesker, kan betydelig redusere livskvaliteten, og ofte har en uklar eller ukjent patogenese. Kreft-relaterte utmattelse (CRF), for eksempel, oppleves av de fleste kreftpasienter som gjennomgår behandling, og kan vedvare lenge etter kreftbehandling har blitt fullført, og i fravær av detekterbar kreft 1. Videre er tretthet også en fremtredende symptom på en rekke andre sykdommer og lidelser, inkludert kronisk utmattelsessyndrom, depresjon, diabetes, og fibromyalgi. Heldigvis er det ikke-farmakologiske tiltak som er i stand til å hjelpe noen mennesker opplever tretthet (f.eks, kan trening redusere CRF for noen brystkreftpasienter 2,3), men mange enkeltpersoner fortsatt mangler effektiv behandling. Videre er eksisterende medikamentelle behandlinger for CRF ikke funnet å være bredt, om i det hele tatt, effektive 4-7.

Til tross for den terapeutiske behov og mangel på Drug behandlingstilbud, til prekliniske analyser av tretthet hjelp i oppdagelsen og utviklingen av nye trøtthet behandlinger mangler, spesielt i dyremodeller. En av de eneste prekliniske analyser av trøtthet for gnagere er frivillig hjulet kjører aktivitet (VWRA) 9-15, der mus eller andre gnagere får fri tilgang til et løpehjul og deres daglige driften aktivitet er registrert. I mange studier, er VWRA den eneste mål på tretthet-lignende oppførsel, med tretthet-lignende oppførsel definert (i enten VWRA eller gjeldende protokoll) som en nedgang i den målte fysisk aktivitet i forsøksgruppen. Selv VWRA kan gi et nyttig langsgående mål på tretthet-lignende oppførsel, er det en forholdsvis lav gjennomstrømming analysen, kjører varierer betydelig mellom innavlede musestammer 16, og det krever fag å være individuelt plassert, noe som kan føre til endringer i atferd og teste ytelsen 17-19. Andre analyser, for eksempel hjemme bur atferdsovervåking oganalyse, kan også gi kontinuerlig datainnsamling og noen systemer kan gi rom for fag å bli plassert i par 20. Disse analyser kan anvendes, men kan være mindre følsom som et middel for å påvise tretthet-lignende oppførsel og, i likhet med hjul kjører, er også lav gjennomstrømning.

I motsetning til VWRA, trenger mus tredemølle tester ikke stole på frivillig aktivitet og kan gjennomføres på kort tid, noe som åpner for høyere gjennomstrømning. I forhold til VWRA disse tester anvender eksterne motivasjonsfaktorer. Nærmere bestemt, er det vanligvis en elektrisk metallgitter ligger på baksiden av det bevegelige beltet for å tilveiebringe mus med et elektrisk støt hvis de slutter å kjøre. I tillegg til dette sjokk rutenett, kan mus bli motivert til å kjøre på tredemølle via flere andre metoder, inkludert pirket, poking, eller berøre dem med en hånd, pensel, eller andre verktøy og regi korte drag av luft på dem. I stedet for tretthet, blir mus tredemølle tester ofte brukt til å måle aerob og / eller anaerobic arbeidskapasiteten 21-25. Mus er motivert for å kjøre før de er ute av stand til eller uvillig til å fortsette å kjøre på tredemølle som et middel til å unnslippe ytterligere elektriske støt. Testing slutter så når musene oppfyller kriteriet for utmattelse. I disse protokollene, for å sikre at mus når sant fysiologisk utmattelse, er kriteriet for utmattelse ofte definert som tilbringer fem sammenhengende sekunder legging på toppen av sjokk rutenett og unnlater å fortsette å kjøre i møte med gjentatte aversive stimuli. Dermed kan tretthet-lignende oppførsel maskeres i typiske tredemølle tester på grunn av den sterke aversive natur ytre motivasjon og kriteriet for å få slutt på prøve. Interessant, og i motsetning til mange andre studier ved bruk av gnagertredemøller, beskriver en nylig publikasjon en annen versjon av en tredemølle utmattelse, som ble brukt som en del av en undersøkelse av virkningene av sosialt stress hos mus 26. Selv om metoden som brukes av denne gruppen markant forskjellig fra den custrøms protokollen (dvs. de ansatt en enkelt-lane tredemølle og krevde 10 sek for elektrisk støt som kriterium for å få slutt sin test), fremhever sin studie nytten av og interesse for å utvikle en rask, enkel tretthet test ved hjelp av musen tredemølle.

Fatigue er sannsynlig å være synlig av andre enn hjulet kjører midler og endringer i rutinemessige atferd. CRF gjør pasienter føler seg utmattet av en mindre mengde muskeltretthet, som bestemmes av elektromyografi analyse, enn folk uten CRF 27. I tillegg har redusert motivasjon blitt bemerket i og måles ved flere skalaer som måler humane tretthet 28,29. Derfor bør en nyttig preklinisk analyse av tretthet-lignende oppførsel skille mellom friske og slitne mus på grunnlag av en annen enn fysiologisk evne tiltaket og bør ikke obskure nedgang i motivasjon. For å oppnå dette målet og samtidig unngå begrensninger VWRA og andre analyser, dagens metode was utviklet ved å tilpasse mus tredemølletest. Denne metoden bruker et sjokk rutenett som eneste eksterne motivator for å gjøre mus løpe på tredemølle. Mus raskt lære at nettet gir en motvilje stimulans og vil umiddelbart bevege seg bort fra det når den plasseres på tredemølle og opprettholde en viss avstand fra det når du kjører.

Når mus tretthet, bruker de stadig mer tid mot baksiden av tredemøllen i stedet for å opprettholde hastigheten mot den fremre ende. Derfor er kriteriet for testen er fullført i denne protokollen brukt fem kontinuerlige sekunder i den utpekte tretthet sonen (dvs. på baksiden av tredemøllen, som strekker seg fra omtrent en kroppslengde fra sjokket rutenettet til, og herunder vil sjokk gitter). Dette utnyttet aversive natur nettet uten å kreve mus til å motta mange eller noen faktiske sjokk etter trening. Ved å la mus til å fullføre testing ved hjelp av gjeldende kriterier i stedet for utmattelse (som definert ovenfor),denne fremgangsmåte gir et middel for å bruke tredemølle for å måle tretthet-lignende oppførsel i stedet for sin maksimale (eller nesten maksimal) fysiologisk evne. Således kan denne fremgangsmåte gi en enkel, high-throughput-analyse av tretthet-lignende oppførsel i mus og kan tjene enten som en selvstendig eller komplementære mål til andre analyser av tretthet-lignende oppførsel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne prosedyren ble godkjent av National Institute of Diabetes og Digestive og nyre sykdommer Animal Care og bruk komité.

1. Forberedelse

  1. For å muliggjøre rask identifisering av hver mus før testing, tatovere haler av alle mus for å bli trent og testet med kjennetegn.
    MERK: Dette trinnet er valgfritt. Permanent markør eller andre fremgangsmåter for identifikasjon kan brukes som et alternativ til tatovering.
  2. Før trening og testing mus, sørge for at tredemølle er på et flatt underlag og satt på tredemølle til ønsket hellingsvinkel (anbefalt hellingsvinkel: 10 °, skal holdes konsekvent gjennom opplæring og testing) og sette den elektriske støt frekvens og intensitet hensiktsmessig (anbefalt: 2 Hz, 1,22 mA).
    MERK: Den elektriske støt som brukes skal produsere mer enn en mild kriblende følelse når berørt av en ungloved finger og skal leveres i et pulserende fashion (med hvert støt som varer 200 ms).
  3. Plasser buret rent av slakter papir eller en absorberende pute under tredemøllen for å samle avføring Boli og urin under trening og testing.
  4. Plasser et ark eller en absorberende pute over tredjedel av tredemølle boliger (dvs. den gjennomsiktige plastlokk som dekker tredemølle baner) lengst fra sjokk rutenett.
    MERK: Dette trinnet er valgfritt, men vil skape en mørkere plass, og kan gi ytterligere oppmuntring for å unngå den nedre del av tredemøllen.
  5. Hvis du planlegger å bruke en stålbørste for å gi ekstra motivasjon under trening, at man er lett tilgjengelig før du begynner treningsøktene.
  6. Sørg for at noe narkotika eller metode for å fremkalle og / eller lindre tretthet er tilgjengelig og kan tilberedes eller utført under Step 2.14.

2. Opplæring Mus å bruke tredemølle

MERK: Opplæring er nødvendig for å sikre at muser kjent med tredemølle og oppgave, og kan utføre passende når testet. Hvis flertallet av mus blir trent mottar hyppige sjokk eller på annen måte gir dårlige resultater under enhver treningsøkt, bør flere treningsøkter utføres. På den første dagen, vil de fleste mus bli sjokkert flere ganger. Ved den andre dagen med trening, bør mus være sjelden å komme i kontakt med nettet. Hvis en mus viser konsekvent dårlig treningsytelse, bør den bli fjernet fra undersøkelsen. For kvinnelige C57BL / 6NCr mus, er dette en sjelden forekomst (mindre enn 1% har blitt fjernet fra studier på grunn av dårlig trening ytelse), men det bør bemerkes at andre stammer kan fungere annerledes under trening.

  1. Med tredemølle av (og hastigheten satt til 0 m / min), individuelt løft mus ved halen og sted mus i separate baner av en mus tredemølle. Straks slå på tilsvarende grid etter å plassere hver mus på tredemølle. Sørg for at mus er plassert direkte on tredemølle belte.
    MERK: Mengden av tid og avstand hver mus er holdt av halen bør minimaliseres ved å plassere buret i nærheten av tredemøllen før du overfører mus til tredemølle og / eller tillater mus til å stå på en solid plattform (for eksempel en wire bur lokk ) før de er i nærheten av tredemølle og eksperimentator er klar til å plassere dem i tredemølle.
  2. Tillat mus til å fritt utforske tredemølle i 1-3 min eller til hver mus har utforsket sitt kjørefelt og / eller fått minst ett sjokk fra nettet.
  3. Slå på tredemøllen og langsomt øke hastigheten inntil den begynner å bevege seg (ca. 1,5 til 3,0 m / min). Overvåke alle mus for å sikre at de begynner å gå. Hvis en mus ikke begynner å gå eller går mot sjokk rutenett, være forberedt på å gripe inn ved å trykke på musen med en stålbørste eller hale kiling.
  4. Langsomt øke tredemølle hastigheten til 8 m / min. Start en tidtaker og fortsette overvåking atferd.
  5. Øk tredemølle hastighet til9 m / min ved 5 min, 10 m / min ved 7 min, og stoppe tredemøllen i 10 min.
  6. Tillat musene å kort utforske tredemølle, og ta ut og tilbake hver til sitt bur.
  7. Rengjør tredemølle og rutenett med alkohol og erstatte papiret eller absorberende pute under tredemøllen.
  8. For å trene ekstra mus, gjentar du trinn 2.1 til 2.7.
    MERK: La alkohol tørke før plassere nye mus på tredemølle.
  9. På den andre dagen av trening, gjenta trinn 2.1. Slå på tredemølle og øke hastigheten til 10 m / min. Start en tidtaker.
    MERK: tredemølle hastighet kan økes raskere enn på den første dagen med trening.
  10. Øke tredemølle hastigheten til 11 m / min ved 5 min, 12 m / min på 10 min, og stoppe tredemøllen i 15 min.
  11. Fjern mus og returnere dem til sine bur.
  12. Rengjør tredemølle og rutenett med alkohol og erstatte papiret eller absorberende pute under tredemøllen. For å trene ekstra mus, gjentar du trinn 2.9 gjennom 2.12.
  13. Utfør ekstra dager (3 dager) med trening på samme måte som den andre dagen.
    MERK: Dette trinnet er valgfritt, men anbefales sterkt om de fleste eller alle mus (av samme kjønn og belastning) blir trent skjerm problemer med oppgaven. Mus kan vanligvis utføre godt i trinn 3 når de har blitt trent i 3 dager (dvs. med en ekstra dag med trening), selv om flere eller færre dager med trening kan være aktuelt, avhengig av deres prestasjoner i løpet av andre treningsdag og varigheten av trinn 2.14.
  14. La det være minst en hel dag for å passere der mus har ingen eksponering i tredemøllen før du går videre til trinn 3.
    MERK: Ethvert medikament (er) som brukes til å fremkalle og / eller lindre tretthet bør gis i dette trinnet.
    MERK: Denne tidsperiode kan varieres i lengde, og som brukes til å fremkalle tretthet og / eller test tiltak for å redusere eller eliminere tretthet. Hvis testing mus mer enn 7 dager etter endt trening, er en pilotstudie anbefales åbekrefte at musene som benyttes skal utføre under testing.

3. tredemølle Fatigue Test

MERK: I denne testen, er tretthet-lignende oppførsel definert som tilbringer 5 påfølgende sekunder i "fatigue sone". Den tretthet Sonen er definert som den region som omfatter det parti av tredemøllen beltet i løpet av ca. 1 kroppslengde av sjokk gitter samt risten, i seg selv. Før testing, sikre at poenget skildre denne sonen er klar til eksperimentator, for eksempel ved å bruke et merke til toppen eller siden av tredemølle baner.

  1. Sett tredemølle hastighet til 12 m / min. Ikke start tredemøllen. Pass på at støt nett er slått av.
  2. Individuelt plassere mus i separate baner av tredemøllen. Slå på den tilsvarende grid umiddelbart etter å plassere hver mus på tredemølle.
  3. Samtidig starter tredemøllen og en stoppeklokke.
    MERK: Ikke gripe inn under testing enn å fjerne mussom oppfyller kriteriet for fjerning (se trinn 3.5).
  4. Øke tredemølle hastighet som angitt i tabell 1. Nøye overholde alle musene gjennom hele testen.
    MERK: Tredemølle hastigheter oppført i tabell 1 ble valgt basert på observasjoner fra voksne kvinnelige C57BL / 6NCr mus. Høyere tredemølle hastigheter kan være aktuelt for større (f.eks outbred CD-en mus) eller mer atletisk mus.
  5. Hvis en mus forblir i trøtthet sone for fem sammenhengende sek, fjerner raskt musen fra tredemølle og registrere varighet og avstand det gikk.
  6. Når ingen mus forbli på tredemøllen, stoppe tredemøllen. Rengjør tredemølle og rutenett med alkohol og erstatte papiret eller absorberende pute under tredemøllen.
  7. For å teste ekstra mus, gjentar du trinn 3.1 gjennom 3.6.
    MERK: Dette trinnet er valgfritt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Denne protokollen tillater tretthet-lignende oppførsel som skal bli målt i mus ved anvendelse av en tredemølle. Dataene presentert i dette avsnittet, ble oppnådd ved trening og testing av 3 separate grupper av mus ved bruk av den aktuelle protokoll (med unntak av figur 1A og 1C). Å indusere trøtthet, 5-fluorouracil (5-FU), en cytotoksisk kjemoterapi narkotika kjent for å forårsake tretthet hos mennesker 30 og tretthet-lignende oppførsel i mus 10,13, ble administrert. Alle data som presenteres er fra voksne kvinnelige C57BL / 6NCr mus. Mus ble 9-10 (figur 1 og 2) eller 9-13 (figur 3) ukers alder ved tidspunktet for testing.

Figur 1 viser data fra mus som ble trenet i 5 dager, og deretter behandlet med 5-FU (60 mg / kg / dag i 5 dager), som i en tidligere publisert modell 10, for å fremkalle tretthet. Etter endt behandling, ble de testet ved hjelp av en exercise kapasitetstest (figur 1A), som brukte tredemølle hastigheter oppført i Tabell 2 og en stålbørste, hale kiling, og luft puffs å motivere mus til å kjøre inntil stand til å kjøre. Testen avsluttes når en mus brukte 5 sammenhengende sekunder på sjokk rutenett. På den følgende dag ble musene testet ved hjelp av tredemøllen utmattingstest (figur 1B). Denne protokollen kan oppdage en betydelig forskjell i distanse under testing mellom kjemoterapi-behandlede og kontrollmusene (Figur 1b), mens en tredemølle trening kapasitetstest ikke (figur 1A). For å validere at forskjellen finnes i tredemølle trøtthet testen var å måle tretthet-lignende oppførsel, ble mus VWRA målt i et eget eksperiment. Etter akklimatisering og innsamling av baseline hjulet kjører aktivitet, ble VWRA målt under den mørke syklusen ( "night", når hjulet løping skjer primært) i løpet av de 5 dagene av 5-FU behandling og for en endditional natten utover fullføring av 5-FU-behandling. Mus som får 5-FU behandling vises tretthet-lignende oppførsel av den andre natten av behandling (figur 1C). Denne effekten økes i løpet av eksperimentet og vedvarte utover slutten av behandlingen, noe som indikerer at tretthets-lignende oppførsel burde vært påvises i musene fra figur 1A og 1B. Som tredemølle tretthet testen var istand til å påvise forskjeller i avstand drevet av kontroll og 5-FU-behandlede mus, støtter denne konklusjonen at tredemøllen utmattingstest er i stand til å måle tretthet-lignende oppførsel.

Tredemøllen tretthet test kan også oppdage tretthet-lignende oppførsel hos mus som fikk kjemoterapi ved forskjellige doser og behandlingsplaner. Mus som mottok en 80 mg / kg dose av 5-FU per uke i to uker (for en kumulativ dose på omtrent halvparten av hva mus mottok i figur 1 (figur 2).

Ettersom antallet av kurs og / eller tiden mellom trening og testing kan variere avhengig av de mus som benyttes og fremgangsmåten som brukes til å fremkalle tretthet, er det viktig at endringer i disse størrelsene ikke hindrer påvisning av tretthet-lignende oppførsel. Forsøkene som er vist i figurene 1A og 1B (hvori mus mottok 5 treningsdager) og figur 2 (i som mottok musene 3 dager etter trening) illustrerer at tretthets-lignende oppførsel er detekterbar når antall kurs og tiden mellom trening og testingen er endret.

I figur 3, ble det ikke cellegift administrert, men mus ble testet ved anvendelse av tredemøllen utmattingstest ukentlig. Selv om mus kan testes repeatedly bruker denne protokollen, men de kan bli mindre villige til å kjøre ved gjentatt testing (figur 3). Prosentdelen av mus som ikke ville kjøres under ukentlige prøver øket med hver test, og etter den andre test, i det minste halvparten av de testede mus ville ikke løper på tredemøllen. Disse dataene tyder på at testing med denne protokollen bør begrenses til én eller to tester for å unngå en høy grad av ikke-kompatible mus.

Figur 1
Figur 1:. Den tredemølle Fatigue Test, som Frivillig Wheel Kjøre og i motsetning til tredemølle trening kapasitetstest, Oppdager Fatigue-lignende oppførsel hos mus som fikk Daily Kjemoterapi På dager 1-5, ble musene trent daglig på tredemølle. På dagene 6-10, mus gjennomgikk behandling med 5-FU (60 mg / kg / dag) for å fremkalle tretthet eller PBS. (A) På dag 11 ble mus testet ved hjelp av en standard tredemølle exERCISE kapasitet test. (B) På dag 12, mus gikk tredemølle tretthet test. (C) på hjul løpende aktivitet (vist som en prosentandel av ubehandlet basislinje kjører). Musene ble akklimatisert til å kjøre hjul bur i 7 dager og baseline hjulet kjører ble samlet over 4 ekstra netter og i gjennomsnitt å bestemme baseline hjulet kjører for hver mus. På dagene 1-5, ble musene behandlet med 5-FU (60 mg / kg / dag) eller PBS. Natt 1 er natt etter den første dosen av 5-FU. For paneler A og B, data er gjennomsnitt + SD 5-6 mus per behandlingsgruppe. For panel C, data er gjennomsnitt ± SD fra 6 mus per behandlingsgruppe. ** P <0,01, Student t-test; *** P <0,001, toveis gjentatte målinger variansanalyse med Bonferroni korreksjon Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.


Figur 2: Ukentlig Behandling med 5-FU Induserer Fatigue-lignende oppførsel i mus fra dag 1 til 3, ble musene trent daglig på tredemølle.. På dag 4 og 11, mus mottok injeksjoner av 5-FU (80 mg / kg) eller PBS. På dag 12, mus gikk tredemølle tretthet test. Data er gjennomsnitts + SD fra 12 mus per behandlingsgruppe. * P <0,05, Student t-test Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3:. Avstand Run og Task Compliance av mus Under Gjentatte tredemølle utmattingsprøver dag 1 til 3, ble musene trent daglig på tredemølle. På dag 5, 12, 19, 26, og 33, mus gikk tredemølle tretthet testing. Mis mottok to injeksjoner av PBS dagen før testing og en enkelt injeksjon 30 min før testing. (A) Avstand drevet av mus i løpet av hver uke med testing. Data er gjennomsnitts + SD fra 12 mus. (B) Andelen ikke-runner mus i løpet av hver uke med testing. Non-runner mus ble vilkårlig definert som mus som ikke kjører i minst 6 min. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

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

Tabell 1: tredemølle hastighet under Fatigue Testing.

Tid (min) Hastighet (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

Tabell 2: Tredemølle Hastighet under trening Kapasitet Testing.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den nåværende protokollen beskriver hvordan du bruker en mus tredemølle for å måle tretthet-lignende oppførsel. Denne fremgangsmåten har flere fordeler fremfor VWRA, en felles preklinisk analyse av tretthet-lignende oppførsel. VWRA krever at mus velge å kommunisere med testapparatet. Som et resultat av noen innavlede stammer av mus sjelden samvirke med hjulet 16 og drives så lite at det kan være vanskelig eller umulig å identifisere en tretthet-indusert reduksjon i aktivitet. I kontrast, eliminerer tredemølle tretthet test som valg og gir derfor et godt alternativ analyse av tretthet-lignende oppførsel for mus som ikke kjører på kjører hjul. Denne protokollen kan brukes som en erstatning eller supplement til VWRA og andre tiltak av tretthet-lignende oppførsel og kan være spesielt nyttig i å teste potensielle legemiddel terapi for å redusere tretthet i musemodeller. Etter etablering via en pilotstudie som tretthet-lignende oppførsel er observerbar i et bestemt musemodell, potensiell behandlings kunne gis for å lindre tretthet og redusere tretthet-lignende oppførsel. Hvis en medikamentell behandling demper tretthet-lignende oppførsel når de ble testet ved hjelp av denne protokollen, kan det (eller et lignende stoff) være av terapeutisk verdi for behandling av noen former for menneskelig tretthet. Videre, selv om det fortsatt er mange nødvendige skritt i overgangen fra prekliniske studier til kliniske studier, tillater denne protokollen et større antall mus til å bli testet i en mye kortere tidsramme enn VWRA slik at trøtthet-liknende effekter og potensielle behandlinger kan studeres og forstått raskere.

Det er flere viktige begrensninger og hensyn å være klar over når du bruker denne protokollen. For det første bør det bemerkes at, som denne testen krever fysisk aktivitet for å måle tretthet-lignende oppførsel, kan det ikke være egnet for testing av tilstander som induserer kakeksi eller muskelatrofi (f.eks fremskreden kreft). Vi har også observert at, dersom de samme musene testet gjentatte ganger, kan det væreen reduksjon i generell overensstemmelse (figur 3B). Denne effekten kan ikke bli observert under alle testplaner eller i alle typer mus, og medikamentell behandling eller andre tiltak kan endre denne effekten, men det er en viktig faktor når du planlegger studier ved hjelp av denne metoden. I tillegg er det en risiko for personskader hvis en mus faller inn i gapet mellom tredemøllen beltet og støt gitteret mens tredemøllen er i drift. For å minimere denne risikoen, bør mus observeres nøye gjennom trening og testing for å sikre deres sikkerhet og bruk av meget små eller små (<15 g) musene bør unngås. Til slutt, selv om pilot data samlet tyder på at kvinnelige CD-en og mannlige og kvinnelige transgene mus på en 129S1 / SvImJ bakgrunn vil utføre denne oppgaven (data ikke vist), til dags dato, denne protokollen har først og fremst blitt brukt til å teste kvinnelige C57BL / 6NCr mus . Som sådan bør det bemerkes at andre kjønn og musestammer kan variere i trening og teste ytelsen. Til slutt,selv om pilot innsamlede dataene tyder på at kvinnelige CD-en og mannlige og kvinnelige transgene mus på en 129S1 / SvImJ bakgrunn vil utføre denne oppgaven (data ikke vist), til dags dato, denne protokollen har først og fremst blitt brukt til å teste 9-10 uker gammelt C57BL / 6NCr mus. Som sådan bør det bemerkes at mus av forskjellig alder, kjønn, eller påkjenningen kan variere i trening og teste ytelsen.

Under testing, er det avgjørende at mus som oppfyller tretthet kriteriene fjernes raskt og effektivt, som dårlig fjerning teknikken kan gi ekstra motivasjon for en mus til å fortsette å kjøre, noe som noe annet enn tretthet-lignende oppførsel som skal måles. Selv om den spesielle metoden for fjerning vil være avhengig av experimenter komfort, en enkel metode for fjerning omfatter hjelp av peke- og langfingeren på en hånd. Hver finger bør holdes rett og litt fra hverandre før man går på tredemølle kjørefelt og straks lukket rundt halen, nær bunnen, eller over than Scruff av musen. Når sikkert grep, kan mus bli lett fjernet.

Det er viktig for mus å bli kjent med sjokk rutenett for å gi motivasjon til å kjøre under testing, men hyppige sjokk under trening kan være skadelig for teste ytelsen. Etter den første dagen med trening, vil de fleste mus gå på tredemølle med hell og svare på et sjokk ved å kjøre eller hopper bort på tredemølle, og deretter fortsette å gå for å unngå drifting tilbake mot nettet. Noen mus, men kan reagere sterkt på støt og / eller finne måter å ikke utføre oppgaven uten å få noe. Mus som reagerer kraftig på sjokknettet kan få mer hyppige sjokk, bruke mindre tid på å gå på tredemølle, og kan forsøke å flykte fra tredemølle. Med disse musene, kan eksperimentator plassere en hansker hånd på baksiden av kjørefelt for å forsiktig oppmuntre musen til å fortsette å kjøre. For å unngå å gå på tredemølle, kan noen mus utnytte en begrensning av sjokk grid. Rutenettet krever minst to punkter av direkte hudkontakt (dvs, må to eller flere labber berøre grid) for å sjokkere et dyr. Dermed, hvis en mus sitter på den uten å la to føtter å berøre nettet, vil det ikke bli sjokkert. Hvis dette er observert, kan eksperimentator skubber musen for å få den til å flytte beina og får et sjokk eller løfte musen til å erstatte den på tredemølle. Dersom disse tiltakene er vellykket, bør musen begynne å gå på tredemølle mer konsekvent i flere minutter, og i fremtidige treningsøkter. Hvis dette inngrep ikke er vellykket, bør mus bli fjernet fra undersøkelsen.

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