Löpbandet Trötthet Test: En enkel, med hög kapacitet Analys av trötthet-liknande beteende för 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

Trötthet är en framträdande symptom på många sjukdomar och störningar och minskar livskvaliteten för många människor. Bristen på tydliga patogenes och att de pågående insatser för att på lämpligt sätt behandla trötthet hos alla patienter lämnar ett behov av nya behandlingsalternativ. Trots det terapeutiska behovet och betydelsen av preklinisk forskning för att hjälpa identifiera lovande nya behandlingar, några prekliniska analyser av trötthet är tillgängliga. Dessutom är den vanligaste preklinisk analys används för att bedöma trötthet-liknande beteende, frivillig hjul kör, är inte lämplig för användning med vissa stammar av möss, får inte vara känsliga för läkemedel som minskar trötthet, och har relativt låg genomströmning. Det nuvarande protokollet beskriver en ny, icke-frivillig preklinisk analys av trötthet-liknande beteende, löpbandet utmattningstest, och ger bevis på dess effektivitet i att upptäcka trötthet-liknande beteende hos möss som behandlats med en kemoterapi läkemedel kända för att orsaka trötthet hos människor och trötthet -liknande uppträdande i animals. Denna analys kan vara en fördelaktig alternativ till hjul löpning, som trötthet liknande beteende och potentiella åtgärder kan bedömas på ett större antal möss över en kortare tid, vilket möjliggör snabbare upptäckt av nya behandlingsalternativ.

Introduction

Trötthet påverkar ett brett spektrum av människor, kan markant minska livskvaliteten, och ofta har en oklar eller okänd patogenes. Cancerrelaterad trötthet (CRF), till exempel, upplevs av majoriteten av cancerpatienter som genomgår behandling och kan kvarstå långt efter cancerbehandlingen har avslutats, och i avsaknad av detekterbar cancer 1. Dessutom är trötthet också en framträdande symptom på många andra sjukdomar och störningar, inklusive kroniskt trötthetssyndrom, depression, diabetes och fibromyalgi. Lyckligtvis finns det icke-farmakologiska interventioner som kan hjälpa vissa människor upplever trötthet (t ex motion kan minska CRF för vissa bröstcancerpatienter 2,3), men många individer fortfarande saknar effektiv behandling. Dessutom har befintliga läkemedelsbehandlingar för CRF inte visat sig vara i stort sett, om alls, effektiv 4-7.

Trots det terapeutiska behov och brist på drug behandlingsalternativ, prekliniska analyser av trötthet för att underlätta upptäckt och utveckling av nya utmattnings behandlingar saknas, särskilt i djurmodeller. En av de enda prekliniska analyser av trötthet för studier på gnagare är frivillig hjul kör aktivitet (VWRA) 9-15, där möss eller andra gnagare ges fri tillgång till en löphjul och deras dagliga driften aktivitet registreras. I många studier, är VWRA det enda måttet på trötthet-liknande beteende, med trötthet liknande uppträdande definieras (i antingen VWRA eller det nuvarande protokollet) som en minskning i den uppmätta fysiska aktiviteten i experimentgruppen. Även VWRA kan ge en användbar längsgående mått av trötthet-liknande beteende, är det en relativt låg genomströmning analys kör varierar kraftigt mellan inavlade musstammar 16, och det kräver ämnen som ska inhysas individuellt, vilket kan orsaka förändringar i beteende och testa prestanda 17-19. Andra analyser, såsom buren beteendeövervakning ochanalys, kan också ge fortlöpande uppgiftsinsamling och vissa system kan tillåta ämnen som ska inhysas i par 20. Dessa analyser har användbarhet, men kan vara mindre känsliga som ett medel för att detektera trötthet-liknande beteende och, liksom hjullöpning, är också låga genomströmning.

I motsats till VWRA behöver mus löpband tester förlitar sig på ideellt arbete och kan fyllas i på en kort tid, vilket möjliggör högre genomströmning. I jämförelse med VWRA, dessa tester använda externa drivkrafter. Specifikt finns det oftast en elektrifierad galler metall placerad på baksidan av det rörliga bandet för att ge möss med en elektrisk stöt om de upphör att köra. Utöver denna chock rutnät, kan möss vara motiverade att köra på löpbandet via flera andra metoder, inklusive prodding, peta, eller röra vid dem med en hand, pensel eller annat verktyg och styra korta puffar av luft på dem. I stället för trötthet, är musen löpband tester ofta används för att mäta aerob och / eller anaerAerob fysiska kapaciteten 21-25. Möss är motiverade att köra tills de är oförmögna eller ovilliga att fortsätta att köra på löpbandet som ett sätt att fly ytterligare elchocker. Testning slutar sedan när möss uppfyller kriteriet för utmattning. I dessa protokoll, för att säkerställa att möss nå sann fysiologisk utmattning, är kriteriet för utmattning definieras ofta som att ha tillbringat fem kontinuerliga sekunder lägger ovanpå stöt nätet och inte fortsätta att köra i ansiktet upprepade aversiva stimuli. Sålunda kan trötthet-liknande beteende maskeras i typiska rullbandtester på grund av den starka aversiva arten av den yttre motivation och kriteriet för att avsluta testet. Intressant och i motsats till många andra studier med gnagare löpband, beskriver en nyligen publicerad annan version av ett löpband utmattningstest, som användes som en del av en undersökning av effekterna av social stress hos möss 26. Även om den metod som används av denna grupp markant skilde sig från den current protokoll (dvs använde de en enda körfält löpband och krävde 10 sek för elektriska stötar som kriterium för att avsluta deras test), belyser deras studie nyttan av och intresse för att utveckla en snabb, enkel utmattningsprov med hjälp av musen löpband.

Trötthet är sannolikt att upptäckas av andra än hjul kör medel och förändringar i rutin beteenden. CRF gör patienter känner utmattad av en mindre mängd av muskeltrötthet, som bestäms av elektromyografi analys, än människor utan CRF 27. Dessutom har minskat motivationen noterats i och mäts av flera skalor som mäter mänsklig trötthet 28,29. Därför bör en användbar preklinisk analys av trötthet-liknande beteende skilja mellan friska och trötta möss på grundval av en annan än fysiologisk förmåga mått och får inte skymma minskningar av motivation. För att uppnå detta ändamål samtidigt som man undviker begränsningar av VWRA och andra analyser, den nuvarande metoden was utvecklats genom att anpassa musen rullbandtest. Denna metod använder en chock rutnät som enda yttre drivkraft för att göra möss körs på löpbandet. Möss lär sig snabbt att gallret ger ett obehagligt stimulus och kommer omgående röra sig bort från den när den placeras på löpbandet och upprätthålla ett visst avstånd från det när du kör.

När möss trötthet, tillbringar de progressivt mer tid mot baksidan av löpbandet i stället för att bibehålla hastigheten mot den främre änden. Därför är kriteriet för testet är klart i detta protokoll tillbringa fem kontinuerliga sekunder i den utsedda utmattningszonen (dvs den bakre delen av löpbandet, som sträcker sig från cirka en kroppslängd från chocken nätet till och med, chocken rutnät). Detta drar fördel av den aversiva karaktär av nätet utan att kräva möss för att ta emot många eller några egentliga stötar efter träning. Genom att låta möss för att slutföra tester med nuvarande kriteriet snarare än utmattning (enligt definitionen ovan),denna metod tillhandahåller ett medel för att använda löpbandet att mäta trötthet-liknande beteende snarare än dess maximala (eller nära maximal) fysiologisk kapacitet. Sålunda kan denna metod ge en enkel, high-throughput assay av trötthet-liknande beteende i möss och kan tjäna antingen som en oberoende eller kompletterande åtgärd till andra analyser av trötthet-liknande beteende.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Detta förfarande har godkänts av det nationella institutet av sockersjuka och Digestive och Kidneysjukdomar Animal Care och användning kommittén.

1. Beredning

  1. För att möjliggöra snabb identifiering av varje mus före testning, tatuering svansar av alla möss som ska utbildas och testas med identifieringsmärken.
    OBS: Detta steg är valfritt. Permanent markör eller andra metoder för identifiering kan användas som ett alternativ till tatuering.
  2. Före träning och testning möss, se till att löpbandet är på en plan yta och inställd på löpbandet till önskad lutningsvinkel (rekommenderad lutningsvinkel: 10 °, hållas konsekvent träning och testning) och ställ in elchock frekvensen och intensitet på lämpligt sätt (rekommenderas: 2 Hz, 1,22 mA).
    OBS: Den elektriska stötar som används bör producera mer än en mild stickande känsla vid beröring av en utan handske finger och ska levereras i en pulserande modejon (med varje stöt varar 200 msek).
  3. Placera ett tomt slaktare papper eller en absorberande dyna enligt löpbandet för att samla fekal Boli och urin under träning och testning.
  4. Placera ett pappersark eller en absorberande dyna över tredjedelen av löpbandet huset (dvs den genomskinliga plastlocket som täcker löpband körfält) längst bort från chocken nätet.
    Anmärkning: Detta steg är valfritt, men kommer att skapa en mörkare utrymme och kan tillhandahålla ytterligare uppmuntran att undvika den nedre delen av löpbandet.
  5. Om du tänker använda en stålborste för att ge ytterligare motivation under träning, se till att man är lätt tillgängliga innan du börjar träningen.
  6. Se till att alla läkemedel eller metod för att inducera och / eller lindra trötthet är tillgängliga och kan framställas eller utförs under steg 2,14.

2. Träning Möss man använder löpband

OBS: Träning är nödvändigt att säkerställa att mössär bekanta med treadmill och uppgiften och kan utföra på lämpligt sätt när den testades. Om majoriteten av möss som utbildas får ofta stötar eller på annat sätt utföra dåligt under en träningspasset bör ytterligare utbildning genomföras. På den första dagen, kommer de flesta möss bli chockade flera gånger. Genom den andra dagen av utbildning, bör möss vara sällan kontakt med nätet. Om en mus visar genomgående dålig utbildning prestanda, bör den tas bort från studien. För kvinnliga C57BL / 6NCr möss, är detta en sällsynt (mindre än 1% har tagits bort från studier på grund av dålig utbildning prestanda), men det bör noteras att andra stammar kan utföra olika under träning.

  1. Med löpbandet utanför (och hastighet satt till 0 m / min), individuellt lyft mössen i svansen och placera möss i separata banor i en mus löpband. Omgående slå på motsvarande galler efter att placera varje mus på löpbandet. Se till att möss placeras direkt on löpbandet.
    OBS: Den tid och avstånd varje mus innehas av svansen bör minimeras genom att placera buren nära löpbandet före överföring möss till löpbandet och / eller låta möss att stå på en fast plattform (t.ex. en tråd bur lock ) tills de är i närheten av löpbandet och försöksledaren är redo att placera dem i löpbandet.
  2. Låt möss att fritt utforska löpbandet i 1-3 minuter eller tills varje mus har undersökt dess körfält och / eller fått minst en chock från nätet.
  3. Slå på löpbandet och långsamt öka hastigheten tills den börjar röra sig (ca 1,5 till 3,0 m / min). Övervaka alla möss för att säkerställa att de börjar gå. Om en mus inte börjar promenader eller promenader mot chock nätet, vara beredd att ingripa genom att trycka på musen med en stålborste eller svans kittlande.
  4. Långsamt öka löpbandet hastigheten till 8 m / min. Starta en timer och fortsätta att övervaka beteende.
  5. Öka löpband hastighet till9 m / min vid 5 min, 10 m / min vid 7 min, och stoppa löpbandet vid 10 min.
  6. Låt möss att kortfattat undersöka löpbandet, ta bort och tillbaka varje till sin bur.
  7. Rengör löpbandet och rutnät med alkohol och ersätta papper eller absorberande dynan under löpbandet.
  8. Att träna ytterligare möss, upprepa steg 2,1 till 2,7.
    OBS: Låt alkohol torka innan produkten släpps ut nya möss på löpbandet.
  9. På den andra dagen av utbildning, upprepa steg 2,1. Slå på löpbandet och öka hastigheten till 10 m / min. Starta en timer.
    OBS: löpband hastighet kan ökas snabbare än den första dagen av träning.
  10. Öka löpband hastighet till 11 m / min vid 5 min, 12 m / min vid 10 min, och stoppa löpbandet vid 15 min.
  11. Ta bort möss och återföra dem till sina burar.
  12. Rengör löpbandet och rutnät med alkohol och ersätta papper eller absorberande dynan under löpbandet. Att träna ytterligare möss, upprepa steg 2,9 till 2,12.
  13. Utför ytterligare dagar (3 dagar) utbildning på samma sätt som den andra dagen.
    OBS: Detta steg är valfritt, men rekommenderas starkt om de flesta eller alla möss (av samma kön och stam) utbildas display svårigheter med uppgiften. Möss kan generellt prestera bra i steg 3 när de har utbildats i 3 dagar (dvs med en extra dag av träning), även om ytterligare eller färre dagar av träning kan vara lämplig beroende på deras prestationer under andra utbildningsdag och varaktigheten av steg 2,14.
  14. Låt åtminstone en hel dag att passera där mössen har ingen exponering mot löpbandet innan du fortsätter till steg 3.
    OBS: Alla läkemedel (er) som används för att inducera och / eller lindra trötthet bör administreras under detta steg.
    OBS: Denna tidsperiod kan varieras i längd och används för att inducera trötthet och / eller test interventioner för att minska eller eliminera trötthet. Om att testa möss mer än 7 dagar efter avslutad utbildning är en pilotstudie rekommenderaskontrollera att mössen som används kommer att utföra under testningen.

3. löpband utmattningsprov

OBS: I detta test är trötthet-liknande beteende definieras som att ha tillbringat 5 på varandra följande sekunder i "utmattningszonen". Utmattningszonen definieras som den region som omfattar den del av löpbandet inom cirka en kroppslängd av stötnätet och stamnätet, i sig. Före testning, se till att den punkt avgränsar denna zon är klart för försöks, till exempel genom att tillämpa en uppräkning till toppen eller sidan av löpband körfält.

  1. Ställ löpbandet hastigheten till 12 m / min. Starta inte löpbandet. Se till att chock nät är avstängda.
  2. Individuellt placera möss i separata körfält löpbandet. Slå på motsvarande gallret omedelbart efter placering varje mus på löpbandet.
  3. Samtidigt startar löpbandet och ett stoppur.
    OBS: inte ingripa under testning utom att ta bort mösssom uppfyller kriteriet för att avlägsna (se steg 3,5).
  4. Öka löpband hastighet som anges i tabell 1. Försiktigt observera alla möss under hela testet.
    OBS: löpband hastigheter listade i tabell 1 valdes ut baserat på observationer från vuxna kvinnliga C57BL / 6NCr möss. Högre löpband hastigheter kan vara lämpliga för större (t.ex. utavlade CD-1-möss) eller mer atletiska möss.
  5. Om en mus kvar i utmattningszonen för 5 kontinuerlig sekund, omgående ta bort musen från löpbandet och registrera varaktighet och avstånd den sprang.
  6. När inga möss kvar på löpbandet, stoppa löpbandet. Rengör löpbandet och rutnät med alkohol och ersätta papper eller absorberande dynan under löpbandet.
  7. För att testa ytterligare möss, upprepa steg 3,1 till 3,6.
    OBS: Detta steg är valfritt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Detta protokoll möjliggör trötthet-liknande beteende som skall mätas i möss med användning av ett löpband. De data som presenteras i detta avsnitt erhölls genom utbildning och testning 3 separata grupper av möss med användning av nuvarande protokollet (exklusive figur 1A och 1C). För att inducera trötthet, 5-fluorouracil (5-FU), en cytotoxisk kemoterapi läkemedel som är känt för att orsaka trötthet hos människor 30 och trötthet-liknande beteende hos möss 10,13, administrerades. Alla data som presenteras kommer från vuxna kvinnliga C57BL / 6NCr möss. Möss var 9-10 (figur 1 och 2) eller 9-13 (Figur 3) veckors ålder vid testtillfället.

Figur 1 visar data från möss som utbildats i 5 dagar, behandlades sedan med 5-FU (60 mg / kg / dag i 5 dagar), som i en tidigare publicerad modell 10, för att inducera trötthet. Efter avslutad behandling, testades de med hjälp av en exercise kapacitetstest (Figur 1A), som använde treadmill hastigheter listade i tabell 2 och en stålborste, svans kittlande och luft puffar att motivera möss gå tills oförmögna att köra. Testet avslutades när en mus tillbringade 5 sekunder i på stöt nätet. Följande dag fick mössen testades med användning löpbandet utmattningstest (Figur 1B). Detta protokoll kan detektera en signifikant skillnad i tillryggalagd sträcka under testningen mellan kemoterapi-behandlade och kontrollmöss (figur 1B), medan ett löpband övning kapacitetstest inte (Figur 1A). För att validera att den konstaterade skillnaden i löpbandet utmattningstestet var att mäta trötthet-liknande beteende, var mus VWRA mätt i ett separat experiment. Efter acklimatisering och insamling av baslinjen hjul kör aktivitet var VWRA mätt under den mörka cykeln ( "natt", när hjulet kör sker främst) under 5 dagar av 5-FU behandling och för en aY tterligare natt bortom avslutad 5-FU behandling. Möss som genomgår 5-FU behandling visade trötthet-liknande beteende av andra natten behandling (Figur 1C). Denna effekt ökade under loppet av experimentet och kvarstod längre än till slutet av behandlingen, vilket tyder på att trötthet-liknande beteende borde ha varit detekterbar i möss från figurerna 1A och 1B. Som löpbandet utmattningstestet var kapabel att detektera skillnader i avståndet som drivs av kontroll och 5-FU-behandlade möss, stöder denna slutsatsen att löpbandet utmattningstestet är i stånd att mäta trötthet-liknande beteende.

Löpbandet utmattningsprov kan också upptäcka trötthet-liknande beteende hos möss som fick kemoterapi vid olika doser och behandlingsscheman. Möss som erhöll en 80 mg / kg dos av 5-FU per vecka under två veckor (för en kumulativ dos på approximativt hälften av vad möss erhöll i figur 1 (Figur 2).

Eftersom antalet träningspass och / eller lång tid mellan utbildning och prov kan variera beroende på mössen som används och den metod som används för att framkalla trötthet, är det viktigt att förändringar i dessa variabler inte hindrar detektion av trötthet-liknande beteende. Experimenten som visas i figurerna 1A och 1B (där fick möss 5 dagars utbildning) och figur 2 (som fick möss 3 dagars utbildning) visar att trötthet-liknande beteende kan detekteras när antalet träningspass och tid mellan utbildning och testning ändras.

I figur 3, observerades inga cytostatika administreras, men möss testades med användning av löpbandet utmattningstest varje vecka. Även om möss kan testas repeatedly användning av detta protokoll, men de kan bli mindre villiga att köra vid upprepad testning (Figur 3). Procentandelen möss som inte skulle köra under vecko tester ökade med varje test och efter det andra testet, åtminstone hälften av de testade skulle inte köra på löpbandet möss. Dessa data tyder på att testa med detta protokoll bör begränsas till en eller två tester för att undvika en hög grad av icke-kompatibla möss.

Figur 1
Figur 1:. Löpbandet Trötthet test, som Frivillig Wheel Löpning och i kontrast till löpband fysisk kapacitet Test upptäcker trötthet-liknande beteende i möss som fick dagliga Cytostatika På dagarna 1-5 möss tränade dagligen på löpbandet. På dagarna 6-10, möss genomgick behandling med 5-FU (60 mg / kg / dag) för att inducera trötthet eller PBS. (A) På dag 11, möss testades med en vanlig löpband exERCISE kapacitetstest. (B) På dag 12, möss genomgick löpbandet utmattningstestet. (C) Hjul kör aktivitet (visas som en procentandel av obehandlat baslinje löpning). Möss brukade köra hjul burar under 7 dagar och baslinjen hjul kör samlades över 4 extra nätter och medelvärdet för att bestämma baslinjen hjul kör för varje mus. På dagarna 1-5, behandlades mössen med 5-FU (60 mg / kg / dag) eller PBS. Natt 1 är natten efter den första dosen av 5-FU. För paneler A och B, uppgifter är medelvärden + SD 5-6 möss per behandlingsgrupp. För panel C data är medelvärde ± SD från 6 möss per behandlingsgrupp. ** P <0,01, Students t-test; *** P <0,001, två-vägs upprepade mätningar variansanalys med Bonferroni korrigering Klicka här för att se en större version av denna siffra.


Figur 2: Vecko Behandling med 5-FU inducerar Trötthet liknande beteende i möss på dagarna 1 till 3, möss tränade dagligen på löpbandet.. På dagarna 4 och 11 erhöll mössen injektioner av 5-FU (80 mg / kg) eller PBS. På dag 12, möss genomgick löpbandet utmattningsprov. Data är medelvärde + SD från 12 möss per behandlingsgrupp. * P <0,05, Students t-test Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3:. Avstånd Run och Task överensstämmelse av möss under upprepad löpband Utmattningsprov På dagarna 1 till 3, möss tränade dagligen på löpbandet. På dagarna 5, 12, 19, 26 och 33, möss genomgick löpband utmattningsprovning. Mis fick två injektioner av PBS dagen före testning och en enda injektion 30 min före testning. (A) tillryggalagd sträcka av möss under varje vecka av att testa. Data är medelvärde + SD från 12 möss. (B) Andelen icke-runner möss under varje vecka av att testa. Icke-runner möss godtyckligt definierad som möss som inte kunde köras under åtminstone sex minuter. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Tid (min) Hastighet (m / min)
0 12
0,5 14
1 16
6 18
30 20
45 22 60 24
75 26

Tabell 1: Löpband 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: löpband hastighet under träning Kapacitet testning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Det nuvarande protokollet beskriver hur man använder en mus löpband för att mäta trötthet-liknande beteende. Denna metod har flera fördelar jämfört VWRA, en gemensam preklinisk analys av trötthet-liknande beteende. VWRA kräver att möss väljer att interagera med testapparaten. Som ett resultat, en del inavlade musstammar sällan samverkar med hjulet 16 och kör så litet att det kan vara svårt eller omöjligt att identifiera en trötthet-inducerad minskning av aktiviteten. I motsats härtill eliminerar löpbandet utmattningstestet detta val och därför utgör ett värdefullt alternativ analys av trötthet-liknande beteende för möss som inte körs på löphjul. Detta protokoll kan användas som ersättning eller komplement till VWRA och andra åtgärder av trötthet liknande beteende och kan vara särskilt användbar för att testa potentiella läkemedelsterapier för att minska trötthet i musmodeller. Efter att ha etablerat via en pilotstudie som trötthet-liknande beteende kan observeras i en viss musmodell potentiell behandlings kan administreras för att lindra trötthet och minska trötthet-liknande beteende. Om en läkemedelsbehandling dämpar trötthet liknande beteende när de testades med hjälp av detta protokoll, kan det (eller liknande läkemedel) vara av terapeutiskt värde för behandling av vissa former av mänsklig trötthet. Även om det fortfarande finns många nödvändiga steg i övergången från prekliniska studier till kliniska prövningar, tillåter detta protokoll ett större antal möss som ska testas i en mycket kortare tid än VWRA så att kan studeras utmattningsliknande effekter och potentiella behandlingar och förstås snabbare.

Det finns flera viktiga begränsningar och överväganden för att vara medveten om när man använder detta protokoll. För det första bör det noteras att, eftersom detta test kräver fysisk aktivitet för att mäta trötthet-liknande beteende, kan det inte vara lämplig för testförhållanden som inducerar kakexi eller muskelatrofi (t.ex. framskriden cancer). Vi har också observerat att, om samma testas möss upprepade gånger, kan det finnasen minskning i total överensstämmelse (figur 3B). Denna effekt kan inte observeras under alla test scheman eller i alla typer av möss, och läkemedelsbehandling eller andra ingrepp kan förändra denna effekt, men det är en viktig faktor när man planerar studier med användning av denna metod. Dessutom finns det en risk för skador om en mus faller i springan mellan löpbandet och chock rutnätet medan löpbandet är igång. För att minimera denna risk, bör möss observeras noga under utbildning och tester för att garantera deras säkerhet och användningen av mycket unga eller små (<15 g) möss bör undvikas. Slutligen, även om pilot Insamlade data tyder på att kvinnliga CD-1 och manliga och kvinnliga transgena möss på en 129S1 / SvImJ bakgrund kommer att utföra denna uppgift (data visas ej), till dags dato, detta protokoll har främst använts för att testa kvinnliga C57BL / 6NCr möss . Som sådan bör det noteras att andra könen och musstammar kan skilja sig i utbildning och testa prestanda. Slutligen,även om pilot Insamlade data tyder på att kvinnliga CD-1 och manliga och kvinnliga transgena möss på en 129S1 / SvImJ bakgrund kommer att utföra denna uppgift (data visas ej), till dags dato, detta protokoll har främst använts för att testa 9-10 veckor gammal kvinna C57BL / 6NCr möss. Som sådan bör det noteras att möss av olika åldrar, kön, eller stammar kan skilja sig i utbildning och testa prestanda.

Under provningen, är det viktigt att möss som uppfyller kriterierna trötthet effektivt och snabbt tas bort, så dålig borttagning teknik kan ge ytterligare motivation för en mus för att fortsätta att köra, vilket något annat än trötthet-liknande beteende som skall mätas. Även om den speciella metoden för borttagning kommer att bero på försöksledaren komfort, en enkel metod för avlägsnande innebär att använda pekfingret och långfingret på en hand. Varje finger bör hållas raka och något isär från varandra före inträde löpbandet körfält och snabbt stängd runt svansen, nära basen, eller över than nackskinnet av musen. När säkert förstått, kan musen lätt avlägsnas.

Det är viktigt för möss att känna chocken nätet för att ge motivation att köra under testet, men ofta stötar under utbildning kan vara skadligt att testa prestanda. Efter den första dagen av utbildning, kommer de flesta möss gå på löpbandet framgångsrikt och svara på en chock genom att köra eller hoppa bort på löpbandet, återuppta sedan gå att undvika drivande tillbaka mot nätet. Vissa möss kan dock reagera starkt för stötar och / eller hitta sätt att inte utföra den uppgift utan att få någon. Möss som reagerar starkt på chocken nätet kan få mer frekventa chocker, tillbringar mindre tid att gå på löpbandet, och kan försöka fly från löpbandet. Med dessa möss, kan den som utför experimentet placera en handske hand på baksidan av banan för att försiktigt stimulera musen för att fortsätta att köra. För att undvika att gå på löpbandet, kan vissa möss utnyttja en begränsning av stöt grid. Gallret kräver minst två punkter direkt hudkontakt (dvs måste två eller flera tassar att röra gallret) att chocka ett djur. Således, om en mus sitter på den utan att låta två fötter röra nätet, kommer det inte vara chockad. Om detta beteende observeras, kan försöksledaren försiktigt knuffa musen för att få den att röra sina fötter och få en stöt eller lyfta musen för att ersätta den på löpbandet. Om dessa åtgärder är framgångsrika, bör musen börja gå på löpbandet mer konsekvent inom några minuter och i framtida utbildningar. Om detta ingripande inte lyckas, bör musen tas bort från studien.

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