Il tapis roulant fatica di prova: un test semplice, high-throughput di stanchezza simile comportamento per il 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

La fatica è un sintomo di primo piano in molte malattie e disturbi e riduce la qualità della vita di molte persone. La mancanza di patogenesi chiara e il fallimento degli interventi in corso per trattare adeguatamente la fatica in tutti i pazienti lascia la necessità di nuove opzioni di trattamento. Nonostante la necessità terapeutica e l'importanza della ricerca preclinica per aiutare a identificare nuovi trattamenti promettenti, alcuni saggi preclinici di stanchezza sono disponibili. Inoltre, il test preclinico più comune utilizzato per valutare il comportamento a fatica simile, ruota in esecuzione volontaria, non è adatto per l'uso con alcuni ceppi di topi, potrebbe non essere sensibili ai farmaci che riducono l'affaticamento, e ha relativamente bassa produttività. L'attuale protocollo descrive un romanzo, non volontaria test preclinico di comportamento a fatica simile, la prova di fatica treadmill, e fornisce la prova della sua efficacia nel rilevare comportamento a fatica simile nei topi trattati con un farmaco chemioterapico noto per provocare affaticamento negli esseri umani e affaticamento comportamento -come in AnimaLS. Il test può essere una utile alternativa alla ruota portante, come comportamento a fatica-like e potenziali interventi possono essere valutati in un maggior numero di topi oltre un periodo di tempo più breve, permettendo così veloce scoperta di nuove opzioni terapeutiche.

Introduction

La fatica colpisce una vasta gamma di persone, in grado di ridurre notevolmente la qualità della vita, e spesso ha una patogenesi poco chiara o sconosciuta. Legata al cancro stanchezza (CRF), per esempio, viene vissuto dalla maggior parte dei pazienti affetti da cancro in fase di trattamento e può persistere a lungo dopo il trattamento del cancro è stata completata e in assenza di cancro rilevabile 1. Inoltre, la fatica è anche un sintomo di rilievo in numerosi altri disturbi e malattie, tra cui la sindrome da stanchezza cronica, depressione, diabete, e la fibromialgia. Fortunatamente, ci sono interventi non farmacologici che sono in grado di aiutare alcune persone in situazione di affaticamento (ad esempio, l'esercizio fisico può ridurre CRF per alcuni pazienti con carcinoma mammario 2,3), ma molte persone manca ancora un trattamento efficace. Inoltre, trattamenti farmacologici esistenti per CRF non sono stati trovati per essere sostanzialmente, se non del tutto, efficaci 4-7.

Nonostante la necessità terapeutica e la mancanza di drug opzioni di trattamento, test preclinici di stanchezza per facilitare la scoperta e lo sviluppo di trattamenti innovativi fatica sono carenti, soprattutto nei modelli animali. Uno dei pochi test preclinici di stanchezza per gli studi sui roditori è l'attività di volontariato ruota in esecuzione (VWRA) 9-15, in cui i topi o altri roditori hanno accesso gratuito a una ruota in esecuzione e la loro attività gestione quotidiana viene registrata. In molti studi, VWRA è l'unica misura del comportamento a fatica simile, con comportamento a fatica come definita (sia VWRA o il protocollo corrente) come una diminuzione dell'attività fisica misurata nel gruppo sperimentale. Anche se VWRA in grado di fornire una misura longitudinale utile di fatica simile comportamento, si tratta di un test relativamente basso throughput, in esecuzione varia considerevolmente tra i ceppi inbred topo 16, e richiede soggetti ad essere alloggiati individualmente, che possono causare cambiamenti nel comportamento e test delle prestazioni 17-19. Altri saggi, come il monitoraggio comportamentale gabbia casa eanalisi, può anche fornire la raccolta di dati continuo e alcuni sistemi può consentire ai soggetti di essere alloggiati in coppia 20. Questi test hanno utilità, ma possono essere meno sensibili come mezzo di rilevamento comportamento a fatica simili e, come ruota portante, sono anche a basso rendimento.

In contrasto con VWRA, test del mouse tapis roulant non si basano su attività di volontariato e può essere completato in un breve lasso di tempo, permettendo un throughput più elevato. In confronto a VWRA, questi test impiegano motivatori esterni. In particolare, vi è generalmente una griglia metallica elettrificata situato nella parte posteriore del nastro mobile per fornire topi con una scossa elettrica dovrebbero cessare di funzionare. In aggiunta a questa griglia di shock, i topi possono essere motivati ​​a correre sul tapis roulant con molti altri metodi, tra cui incitamento, colpendo, o toccarli con mano, pennello, o un altro strumento e dirigendo brevi sbuffi di aria a loro. Invece di stanchezza, i test del mouse tapis roulant sono spesso utilizzati per misurare aerobica e / o anaerobic capacità di esercizio 21-25. I topi sono motivati ​​a correre fino a quando non sono in grado di o non vogliono continuare a correre sul tapis roulant come un mezzo per sfuggire ulteriori scosse elettriche. Test quindi termina quando i topi si incontrano il criterio di esaurimento. In questi protocolli, al fine di garantire che i topi raggiungere la vera stanchezza fisiologica, il criterio di esaurimento è spesso definito come spendere cinque secondi continui recante sulla parte superiore della griglia di shock e non riuscendo a continuare l'esecuzione di fronte a stimoli avversi ripetuti. Così, comportamento a fatica, come può essere mascherato nei test tipici tapis roulant a causa della natura forte avversione della motivazione esterna e il criterio per porre fine al test. È interessante notare, e in contrasto con molti altri studi che utilizzano tapis roulant roditori, una recente pubblicazione descrive un'altra versione di un test tapis roulant di fatica, che è stato utilizzato come parte di un esame degli effetti dello stress sociale nei topi 26. Anche se il metodo utilizzato da questo gruppo marcatamente differiva dal cuprotocollo rrent (vale a dire, hanno impiegato un tapis roulant a corsia unica e richiesto 10 secondi di scossa elettrica come criterio per porre fine la loro prova), il loro studio mette in evidenza l'utilità e l'interesse per lo sviluppo di un test di fatica semplice rapido utilizzare il tapis roulant mouse.

La fatica è probabile che sia rilevabile con mezzi diversi dalla ruota in esecuzione e alterazioni nei comportamenti di routine. CRF rende i pazienti si sentono esausti da una minore quantità di affaticamento muscolare, come determinato da analisi elettromiografica, rispetto alle persone senza CRF 27. Inoltre, ridotta motivazione è stato notato e si misura con diverse scale di misura la fatica umana 28,29. Così, un utile test preclinico di comportamento a fatica, come dovrebbe distinguere tra topi sani e affaticato, sulla base di una misura diversa capacità fisiologica e non deve far dimenticare diminuzioni di motivazione. Per raggiungere questo fine, evitando limitazioni di VWRA e altri saggi, i wa metodo attuales sviluppata adattando il test del mouse treadmill. Questo metodo utilizza una griglia di shock come unica motivazione esterna per rendere i topi correre sul tapis roulant. I topi imparano presto che la griglia fornisce uno stimolo repulsivo e tempestivamente allontanarsi da esso, quando sono immessi sul tapis roulant e mantenere una certa distanza da essa durante l'esecuzione.

Quando i topi affaticamento, passano sempre più tempo verso il retro del tapis roulant invece di mantenere velocità verso l'estremità anteriore. Pertanto, il criterio di fine prova in questo protocollo è passare cinque secondi continui nella zona affaticamento designato (cioè, la parte posteriore del tapis roulant, che vanno da circa una lunghezza del corpo dalla griglia shock, compreso, la griglia shock). Questo sfrutta la natura avversione della griglia senza la necessità di topi per ricevere molti o qualsiasi scosse effettive dopo l'allenamento. Consentendo topi per completare test utilizzando il criterio di corrente anziché esaurimento (come sopra definito),Questo metodo fornisce un mezzo per utilizzare il tapis roulant per misurare comportamento a fatica simile piuttosto che il suo massimo (o quasi massimale) funzionalità fisiologica. Così, questo metodo può fornire un semplice, saggio ad alta prestazione del comportamento a fatica simile nei topi e può servire sia come misura indipendente o complementare ad altri test di comportamento a fatica simile.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Questa procedura è stata approvata dal National Institute of Diabetes e Digestiva e Malattie renali cura degli animali e del Comitato Usa.

1. Preparazione

  1. Per consentire una rapida identificazione di ogni mouse prima della prova, tatuare le code di tutti i topi per essere addestrati e testati con segni di riconoscimento.
    NOTA: Questo passaggio è facoltativo. pennarello indelebile o altri metodi di identificazione possono essere utilizzati come alternativa al tatuaggio.
  2. Prima di formazione e topi di test, in modo che il tapis roulant è su una superficie piana e impostato sul tapis roulant a angolazione desiderata di inclinazione (angolo consigliato di inclinazione: 10 °, deve essere mantenuta costante per tutta la formazione e la sperimentazione) e impostare la frequenza di scosse elettriche e l'intensità in modo appropriato (consigliato: 2 Hz, 1,22 mA).
    NOTA: La scossa elettrica utilizzata dovrebbe produrre non più di una sensazione di formicolio delicato quando viene toccata da un dito senza guanto e dovrebbe essere consegnato in una fash pulsatilelitio (con ogni scossa della durata di 200 msec).
  3. Posizionare un foglio di carta da macellaio o di un tampone assorbente sotto il tapis roulant per raccogliere boli feci e l'urina durante l'allenamento e test.
  4. Posizionare un foglio di carta o un tampone assorbente sul terzo dell'alloggiamento treadmill (cioè, il coperchio di plastica trasparente che copre le corsie tapis roulant) lontano dalla griglia shock.
    NOTA: Questo passaggio è facoltativo, ma creare uno spazio più scuro e può fornire stimolo supplementare per impedire la porzione inferiore del tapis roulant.
  5. Se la pianificazione di utilizzare una spazzola metallica per fornire ulteriori motivazioni durante l'allenamento, in modo che si è prontamente disponibile prima di iniziare le sessioni di allenamento.
  6. Assicurarsi che qualsiasi farmaco o di un metodo per indurre e / o alleviare la fatica è disponibile e possono essere preparati o eseguite durante il Passo 2.14.

2. I topi di formazione per utilizzare il tapis roulant

NOTA: La formazione è necessaria per garantire che i topihanno familiarità con il tapis roulant e il compito e in grado di eseguire in modo appropriato durante il test. Se la maggioranza dei topi in formazione stanno ricevendo traumi o comunque uno scarso rendimento durante ogni sessione di formazione, corsi di formazione supplementari devono essere eseguite. Il primo giorno, la maggior parte dei topi sarà sconvolto diverse volte. Con il secondo giorno di allenamento, i topi dovrebbero essere raramente entrare in contatto con la rete. Se un mouse mostra costante scarsa prestazione di formazione, dovrebbe essere rimosso dallo studio. Per i topi di sesso femminile C57BL / 6NCr, questo è un evento raro (meno dell'1% sono stati rimossi dagli studi a causa della prestazione scarsa formazione), ma va notato che altri ceppi possono svolgere in modo diverso durante l'allenamento.

  1. Con il tapis roulant off (e la velocità impostata a 0 m / min), sollevare individualmente i topi dai topi coda e riporre in corsie separate di un tapis roulant del mouse. Prontamente attivare la griglia corrispondente dopo aver piazzato ogni mouse sul tapis roulant. Assicurarsi che i topi sono posti direttamente on la cintura tapis roulant.
    NOTA: La quantità di tempo e distanza ogni mouse viene tenuto dalla sua coda deve essere minimizzata ponendo gabbia vicino al treadmill prima di trasferire topi al tapis roulant e / o consentire topi stare su una piattaforma solida (per esempio, un coperchio gabbietta ) fino a quando sono vicino al tapis roulant e lo sperimentatore è pronto a metterli in tapis roulant.
  2. Lasciare i topi di esplorare liberamente il tapis roulant per 1-3 minuti o fino a quando ogni mouse ha esplorato la sua corsia e / o ricevuto almeno una scossa dalla rete.
  3. Accendere il tapis roulant e lentamente aumentare la velocità fino a che comincia a muoversi (circa 1,5 a 3,0 m / min). Monitorare tutti i topi per garantire che cominciano a piedi. Se il mouse non inizia a piedi o passeggiate verso la griglia di shock, essere pronti ad intervenire toccando il mouse con una spazzola metallica o la coda solletico.
  4. Lentamente aumentare la velocità tapis roulant a 8 m / min. Avviare un timer e continuare il comportamento di monitoraggio.
  5. Aumentare la velocità di tapis roulant9 m / min a 5 min, 10 m / min a 7 min, e fermare il tapis roulant a 10 min.
  6. Lasciare che i topi di esplorare brevemente il tapis roulant, quindi rimuovere e tornare ciascuno per la sua gabbia.
  7. Pulire il tapis roulant e la griglia con l'alcol e sostituire la carta o tampone assorbente sotto il tapis roulant.
  8. Per addestrare i topi, ripetere i punti da 2.1 a 2.7.
    NOTA: Lasciare alcol per asciugare prima di immettere nuovi mouse sul tapis roulant.
  9. Il secondo giorno di allenamento, ripetere il punto 2.1. Accendere il tapis roulant e aumentare la velocità di 10 m / min. Avviare un timer.
    NOTA: Velocità tappeto può essere aumentata più rapidamente rispetto al primo giorno di allenamento.
  10. Aumentare la velocità tapis roulant di 11 m / min a 5 min, 12 m / min a 10 min, e fermare il tapis roulant a 15 min.
  11. Rimuovere topi e restituirli alla loro gabbie.
  12. Pulire il tapis roulant e la griglia con l'alcol e sostituire la carta o tampone assorbente sotto il tapis roulant. Per addestrare i topi, ripetere i punti 2.9 tramite 2.12.
  13. Eseguire giorni aggiuntivi (3 giorni) di formazione nello stesso modo come il secondo giorno.
    NOTA: Questo passaggio è facoltativo, ma è fortemente raccomandato se la maggior parte o tutti i topi (dello stesso sesso e la tensione) addestrati Display difficoltà con il compito. I topi può essere generalmente buone prestazioni nella fase 3, quando sono stati addestrati per 3 giorni (vale a dire, con un ulteriore giorno di allenamento), anche se giorni aggiuntivi o meno di formazione possono essere appropriati a seconda della loro performance durante la seconda giornata di formazione e la durata di Passo 2.14.
  14. Lasciare almeno un giorno intero per passare in cui i topi non hanno alcuna esposizione al tapis roulant prima di procedere alla fase 3.
    NOTA: Qualsiasi farmaco (s) utilizzato per indurre e / o alleviare la fatica deve essere somministrata durante questa fase.
    NOTA: Questo periodo di tempo può essere variata in lunghezza e utilizzato per indurre fatica e / o prove interventi per ridurre o eliminare la stanchezza. Se il test i topi più di 7 giorni dopo aver completato la formazione, uno studio pilota si raccomanda diverificare che i topi utilizzati si esibiranno durante i test.

3. Treadmill Test di fatica

NOTA: In questo test, comportamento a fatica come è definito come trascorrere 5 secondi consecutivi nella "zona fatica". La zona fatica è definito come la regione che comprende la porzione del nastro treadmill entro circa 1 lunghezza del corpo della griglia urti e la griglia, in sé. Prima della prova, affinché il punto delineando questa zona è chiaro sperimentatore, ad esempio applicando un marchio da parte superiore o laterale delle corsie tapis roulant.

  1. Impostare la velocità di tapis roulant di 12 m / min. Non avviare il tapis roulant. Assicurarsi che scosse le griglie siano spenti.
  2. inserire autonomamente i topi in corsie separate del tapis roulant. Attivare la griglia corrispondente subito dopo aver piazzato ogni mouse sul tapis roulant.
  3. Contemporaneamente avviare il tapis roulant e un cronometro.
    NOTA: Non intervenire durante i test, tranne per rimuovere i topiche soddisfano il criterio per la rimozione (vedere il punto 3.5).
  4. Aumentare la velocità tapis roulant, come indicato nella tabella 1. Osservare attentamente tutti i topi durante tutta la prova.
    NOTA: Il tapis roulant velocità delle elencate nella tabella 1 sono stati selezionati sulla base di osservazioni da adulto di sesso femminile topi C57BL / 6NCr. Le velocità più elevate tapis roulant possono essere appropriati per i più grandi (per esempio, outbred CD-1 topi) o più topi atletici.
  5. Se un mouse rimane nella zona di fatica per 5 secondi continui, rimuovere immediatamente il mouse dal tapis roulant e registrare la durata e la distanza ha funzionato.
  6. Quando non i topi rimangono sul tapis roulant, fermare il tapis roulant. Pulire il tapis roulant e la griglia con l'alcol e sostituire la carta o tampone assorbente sotto il tapis roulant.
  7. Per testare i topi, ripetere i punti da 3.1 a 3.6.
    NOTA: Questo passaggio è facoltativo.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Questo protocollo permette di comportamento a fatica come da misurare nei topi utilizzando un tapis roulant. I dati presentati in questa sezione sono stati ottenuti attraverso la formazione e la sperimentazione 3 distinti gruppi di topi utilizzando il protocollo corrente (escluso Figura 1A e 1C). Per indurre stanchezza, 5-fluorouracile (5-FU), un farmaco chemioterapico citotossico noti per causare affaticamento negli esseri umani 30 e comportamento a fatica, come nei topi 10,13, è stato somministrato. Tutti i dati presentati sono da topi adulti di sesso femminile C57BL / 6NCr. I topi erano 9-10 (figura 1 e 2) o 9-13 (Figura 3) settimane di età al momento del test.

Figura 1 mostra i dati provenienti da topi che sono stati formati per 5 giorni, poi trattato con 5-FU (60 mg / kg / giorno per 5 giorni), come in un modello precedentemente pubblicato 10, per indurre affaticamento. Dopo aver completato il trattamento, sono stati testati utilizzando un ExerTest CISE capacità (Figura 1A), che ha usato tapis roulant velocità delle elencato nella tabella 2 e una spazzola metallica, coda il solletico, e sbuffi d'aria per motivare i topi a funzionare fino incapace di correre. Il test si è conclusa quando un topo trascorso 5 secondi continui sulla griglia di shock. Il giorno seguente, i topi sono stati testati utilizzando il test treadmill fatica (Figura 1B). Questo protocollo può rilevare una differenza significativa nella distanza percorsa durante il test tra i topi chemioterapia trattati e di controllo (Figura 1B), mentre una prova di capacità di esercizio treadmill no (Figura 1A). Per convalidare la differenza riscontrata nel test treadmill affaticamento era misurazione comportamento a fatica simile, mouse VWRA è stato misurato in un esperimento separato. A seguito di acclimatazione e la raccolta di base dell'attività ruota in esecuzione, VWRA è stata misurata durante il ciclo di buio ( "notte", quando si ruota in esecuzione si verifica principalmente) durante i 5 giorni di 5-FU trattamento e per un anotte ltre al di là di completamento del trattamento con 5-FU. I topi sottoposti a 5-FU trattamento visualizzate comportamento a fatica, come per la seconda notte di trattamento (Figura 1C). Questo effetto aumentato nel corso dell'esperimento e persisteva dopo la fine del trattamento, indicando che il comportamento a fatica come avrebbe dovuto essere rilevabile nei topi dalle figure 1A e 1B. Poiché test treadmill affaticamento era in grado di rilevare le differenze nella distanza gestito da controllo e topi 5-FU-trattati, questo permette di concludere che il test treadmill fatica è in grado di misurare comportamento a fatica simile.

Il test tapis roulant fatica può anche rilevare comportamento a fatica, come nei topi sottoposti a chemioterapia a dosi differenti e schemi di trattamento. I topi trattati con un 80 mg / kg dosaggio di 5-FU a settimana per due settimane (per una dose cumulativa di circa la metà dei topi quali ricevuti in figura 1 (Figura 2).

Poiché il numero di sessioni di formazione e / o la lunghezza di tempo tra formazione e test può variare a seconda dei topi utilizzati e il metodo utilizzato per indurre fatica, è importante che cambiamenti in queste variabili non impediscono il rilevamento di comportamento a fatica simile. Gli esperimenti mostrati nelle figure 1A e 1B (in cui i topi hanno ricevuto 5 giorni di formazione) e figura 2 (in cui i topi ha ricevuto 3 giorni di formazione) illustrano che il comportamento a fatica, come è rilevabile quando il numero di sessioni di formazione e del tempo tra la formazione e test vengono modificate.

In figura 3, non farmaci chemioterapici sono stati somministrati, ma i topi sono stati testati utilizzando il settimanale prova di fatica tapis roulant. Anche se i topi possono essere testati repeatedly utilizzando questo protocollo, ma possono diventare meno disposto a correre su test ripetuto (figura 3). La percentuale di topi che non sarebbe eseguito durante test settimanali aumentava con ogni test e, dopo la seconda prova, almeno la metà dei topi testati non avrebbe eseguito sul tapis roulant. Questi dati suggeriscono che il test con questo protocollo dovrebbe essere limitato a uno o due test per evitare un alto tasso di topi non conformi.

Figura 1
Figura 1:. Il tapis roulant fatica di prova, come volontario ruota in esecuzione e in contrasto con il test di capacità di esercizio su pedana, rileva il comportamento a fatica, come in topi che avevano ricevuto chemioterapia quotidiano nei giorni 1-5, i topi sono stati formati al giorno sul tapis roulant. Nei giorni 6-10, topi sottoposti a trattamento con 5-FU (60 mg / kg / die) per indurre fatica o PBS. (A) Il giorno 11, i topi sono stati testati utilizzando un tapis roulant ex serietest di capacità ercise. (B) Il giorno 12, i topi ha subito il test tapis roulant fatica. Attività esecuzione (C) Ruota (mostrata in percentuale greggia basale esecuzione). I topi sono stati acclimatati alla corsa gabbie ruota per 7 giorni e la ruota di base in esecuzione sono stati raccolti più di 4 notti supplementari e una media per determinare ruota di base in esecuzione per ogni mouse. Nei giorni 1-5, i topi sono stati trattati con 5-FU (60 mg / kg / giorno) o PBS. Notte 1 è la notte dopo la prima dose di 5-FU. Per i pannelli A e B, i dati sono la media + SD 5-6 topi per gruppo di trattamento. Per il pannello C, i dati sono media ± SD da 6 topi per gruppo di trattamento. ** P <0.01, di Student t-test; *** P <0.001, a due vie analisi misure ripetute della varianza con correzione di Bonferroni Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.


Figura 2: Il trattamento settimanale con 5-FU Induce comportamento a fatica, come nei topi Nei giorni da 1 a 3, i topi sono stati addestrati ogni giorno sul tapis roulant.. Nei giorni 4 e 11, i topi hanno ricevuto iniezioni di 5-FU (80 mg / kg) o PBS. Il giorno 12, i topi sono stati sottoposti alla prova di fatica tapis roulant. I dati sono media + SD da 12 topi per gruppo di trattamento. * P <0.05, t-test di Student prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3:. Distanza Run e Task conformità dei topi durante ripetute prove di fatica roulant Nei giorni da 1 a 3, i topi sono stati formati al giorno sul tapis roulant. Nei giorni 5, 12, 19, 26 e 33, i topi sono stati sottoposti a prove di fatica treadmill. Mghiaccio ricevuto due iniezioni di PBS il giorno prima delle prove e una singola iniezione 30 min prima della prova. (A) Distanza gestito da topi durante ogni settimana di test. I dati sono media + SD da 12 topi. (B) La percentuale di topi non-runner durante ogni settimana di test. Topi non-runner sono stati arbitrariamente definiti come i topi che non ha funzionato per almeno 6 min. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

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

Tabella 1: Tapis roulant velocità durante la fatica di prova.

Tempo (min) Velocità (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

Tabella 2: Tapis roulant velocità durante l'allenamento Capacità Testing.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

L'attuale protocollo descrive come utilizzare un tapis roulant mouse per misurare il comportamento a fatica simile. Questo metodo presenta diversi vantaggi rispetto VWRA, un test preclinico comune del comportamento a fatica simile. VWRA richiede che i topi scelgono di interagire con il dispositivo di prova. Come risultato, alcuni ceppi inbred di topi raramente interagiscono con la ruota 16 e corrono così poco che può essere difficile o impossibile identificare una diminuzione stanchezza indotta in attività. Al contrario, il treadmill test di fatica elimina quella scelta e quindi fornisce un saggio valida alternativa di comportamento a fatica, come per i topi che non vengono eseguiti su ruote in esecuzione. Questo protocollo può essere utilizzato come sostituto o complemento VWRA e altre misure di comportamento a fatica simili e può essere particolarmente utile per testare potenziali terapie farmacologiche per ridurre la fatica in modelli murini. Dopo aver stabilito tramite uno studio pilota che il comportamento a fatica simile è osservabile in un particolare modello di topo, potenziale trattamentos potrebbe essere somministrato per alleviare la fatica e ridurre comportamento a fatica simile. Se un trattamento farmacologico attenua comportamento a fatica, come durante il test utilizzando questo protocollo, (o un farmaco simile) può essere di valore terapeutico per il trattamento di alcune forme di fatica umana. Inoltre, anche se ci sono ancora molti passi necessari in transizione da studi preclinici alla sperimentazione clinica, questo protocollo permette un maggior numero di topi da testare in un lasso di tempo molto più breve di VWRA in modo che gli effetti di fatica-simili e potenziali trattamenti possono essere studiati e compreso veloce.

Ci sono diversi importanti limitazioni e considerazioni da tenere presente quando si utilizza questo protocollo. Innanzitutto, va rilevato che, come questa prova richiede attività fisica per misurare il comportamento a fatica simile, può non essere adatto per condizioni di prova che inducono cachessia o atrofia muscolare (cancro esempio, avanzato). Abbiamo inoltre osservato che, se gli stessi topi sono testati ripetutamente, ci possono essereuna diminuzione conformità generale (Figura 3B). Questo effetto non può essere osservato in tutti i programmi di test o in tutti i tipi di topi, e trattamento farmacologico o di altri interventi potrebbe alterare questo effetto, ma è una considerazione importante quando si pianifica studi che utilizzano questo metodo. Inoltre, vi è il rischio di lesioni se un topo cade nella fessura tra il nastro tapis roulant e la griglia shock ed il tapis roulant è in funzione. Per ridurre al minimo questo rischio, i topi devono essere osservati attentamente durante la formazione e test per garantire la loro sicurezza e l'uso di (15 g <) topi molto giovani o piccolo dovrebbero essere evitati. Infine, anche se i dati pilota raccolti suggeriscono che femminile CD-1 e maschio e femmina topi transgenici su uno sfondo 129S1 / SvImJ eseguirà questa operazione (dati non riportati), fino ad oggi, questo protocollo è principalmente stato utilizzato per testare femminile topi C57BL / 6NCr . Come tale, si deve notare che altri sessi e ceppi di topi possono differire in formazione e le prestazioni del test. Da ultimo,anche se i dati raccolti suggeriscono che pilota femminile CD-1 e maschio e femmina topi transgenici su uno sfondo 129S1 / SvImJ eseguirà questa operazione (dati non riportati), fino ad oggi, questo protocollo è principalmente stato utilizzato per testare 9-10 settimane di età femminile topi C57BL / 6NCr. Come tale, va notato che i topi di età diverse, sesso, o ceppi possono differire in formazione e le prestazioni del test.

Durante il test, è fondamentale che i topi che soddisfano i criteri di fatica sono efficacemente e rapidamente rimossi, come tecnica di rimozione dei poveri può fornire ulteriore motivazione per un mouse per continuare la corsa, provocando qualcosa di diverso comportamento a fatica come da misurare. Sebbene il particolare metodo di rimozione dipenderà comodità sperimentatore, un semplice metodo di rimozione comporta utilizzando l'indice e il medio di una mano. Ogni dito deve essere tenuto dritto e leggermente distanziati tra loro prima di entrare nella corsia treadmill e prontamente chiuso intorno alla coda, vicino alla base, o sopra tegli collottola del mouse. Una volta afferrato saldamente, il mouse può essere facilmente rimosso.

E 'importante per i topi ad avere familiarità con la griglia shock per fornire la motivazione per l'esecuzione durante i test, ma traumi durante l'allenamento può essere dannoso per le prestazioni del test. Dopo il primo giorno di allenamento, la maggior parte dei topi potrebbero camminare sul tapis roulant con successo e rispondere ad uno shock da corsa o saltando via sul tapis roulant, per poi riprendere a camminare per evitare alla deriva verso la griglia. Alcuni topi, tuttavia, possono reagire con forza a urti e / o trovare il modo di non svolgere il compito senza ricevere alcuna. I topi che reagiscono con forza alla rete scossa possono ricevere scosse più frequenti, spendere meno tempo a camminare sul tapis roulant, e possono tentare di fuggire dal tapis roulant. Con questi topi, lo sperimentatore può porre una mano guantata sul retro della corsia di incoraggiare delicatamente il mouse per continuare l'esecuzione. Per evitare di camminare sul tapis roulant, alcuni topi possono sfruttare una limitazione del gr scossaid. La griglia richiede almeno due punti di contatto diretto con la pelle (ad esempio, due o più zampe devono toccare la griglia) di scioccare un animale. Quindi, se un topo si siede su di esso senza consentire due piedi di toccare la griglia, non sarà sconvolto. Se si osserva questo comportamento, lo sperimentatore può spingere delicatamente il mouse per indurlo a muovere i piedi e ricevere uno shock o sollevare il mouse per sostituirlo sul tapis roulant. Se questi interventi hanno successo, il mouse dovrebbe iniziare a camminare sul tapis roulant in modo più coerente in pochi minuti e in sessioni di formazione futuri. Se questo intervento non ha successo, il mouse dovrebbe essere rimosso dallo studio.

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