JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يصف هذا الإجراء نموذج تدريب على مقاومة عجلة الجري المحمل تدريجيا قابلا للترجمة في الفئران. الميزة الأساسية لنموذج تدريب المقاومة هذا هي أنه طوعي تماما ، وبالتالي تقليل الضغط على الحيوانات والعبء على الباحث.

Abstract

إن نماذج التمارين القائمة على مقاومة القوارض التي تم تطويرها سابقا ، بما في ذلك الاستئصال التآزري ، والتحفيز الكهربائي ، وتسلق السلم المرجح ، ومؤخرا ، سحب الزلاجات المرجحة ، فعالة للغاية في توفير حافز ضخامي للحث على تكيف العضلات الهيكلية. في حين أثبتت هذه النماذج أنها لا تقدر بثمن لأبحاث العضلات الهيكلية ، إلا أنها إما غازية أو لا إرادية وكثيفة العمالة. لحسن الحظ ، تعمل العديد من سلالات القوارض طواعية لمسافات طويلة عند السماح لها بالوصول إلى عجلة الجري. نماذج تشغيل العجلات المحملة (LWR) في القوارض قادرة على إحداث تكيفات شائعة الملاحظة مع تدريب المقاومة لدى البشر ، مثل زيادة كتلة العضلات وتضخم الألياف ، وكذلك تحفيز تخليق بروتين العضلات. ومع ذلك ، فإن إضافة حمولة العجلة المعتدلة إما تفشل في ردع الفئران عن الجري لمسافات كبيرة ، وهو ما يعكس بشكل أكبر نموذج تدريب التحمل / المقاومة ، أو تتوقف الفئران عن الجري بالكامل تقريبا بسبب طريقة تطبيق الحمل. لذلك ، تم تطوير نموذج جديد لتشغيل العجلات عالية الحمل (HLWR) للفئران حيث يتم تطبيق المقاومة الخارجية وزيادتها تدريجيا ، مما يمكن الفئران من مواصلة الجري بأحمال أعلى بكثير مما كان يستخدم سابقا. تشير النتائج الأولية من نموذج HLWR الجديد هذا إلى أنه يوفر حافزا كافيا للحث على التكيف الضخامي على بروتوكول التدريب لمدة 9 أسابيع. هنا ، يتم وصف الإجراءات المحددة لتنفيذ نموذج التدريب على المقاومة التدريجية البسيطة وغير المكلفة في الفئران.

Introduction

تشكل كتلة العضلات الهيكلية حوالي 40٪ من كتلة الجسم لدى البشر البالغين. وبالتالي ، فإن الحفاظ على كتلة العضلات الهيكلية طوال الحياة أمر بالغ الأهمية. تلعب كتلة العضلات الهيكلية دورا أساسيا في استقلاب الطاقة ، والحفاظ على درجة حرارة الجسم الأساسية ، وتوازن الجلوكوز1. الحفاظ على العضلات الهيكلية هو توازن بين تخليق البروتين وتدهور البروتين ، ولكن لا تزال هناك العديد من الثغرات في فهم الآليات الجزيئية المعقدة التي تحرك هذه العمليات. لدراسة الآليات الجزيئية التي تنظم الحفاظ على كتلة العضلات ونموها ، غالبا ما تستخدم نماذج أبحاث البشر التدخلات القائمة على تمارين المقاومة ، لأن المحفزات الميكانيكية تلعب دورا أساسيا في تنظيم كتلة العضلات الهيكلية. في حين أن أبحاث الأشخاص البشريين كانت ناجحة ، فإن الوقت اللازم لإظهار التعديلات والمخاوف الأخلاقية فيما يتعلق بالإجراءات الغازية (أي خزعات العضلات) يحد من كمية البيانات التي يمكن الحصول عليها. في حين أن التكيفات مع تمارين المقاومة منتشرة في كل مكان إلى حد ما عبر أنواع الثدييات ، فإن النماذج الحيوانية توفر فائدة القدرة على التحكم بدقة في النظام الغذائي ونظام التمرين مع السماح أيضا بجمع الأنسجة الكاملة في جميع أنحاء الجسم ، مثل الدماغ والكبد والقلب والعضلات الهيكلية.

تم تطوير العديد من نماذج تدريب المقاومة لاستخدامها في القوارض: الاستئصال التآزري2 ، والتحفيز الكهربائي3،4 ، وتسلق السلم المرجح5 ، وسحب الزلاجات المرجحة6 ، والقرفصاء7. من الواضح أن كل هذه النماذج ، إذا تم تنفيذها بشكل صحيح ، يمكن أن تكون نماذج فعالة للحث على تكيف العضلات الهيكلية ، مثل التضخم. ومع ذلك ، فإن سلبيات هذه النماذج هي أنها في الغالب غير طوعية ، وليست جزءا من سلوك القوارض الطبيعي ، وتستغرق وقتا طويلا / عمالة كثيفة ، وغازية.

لحسن الحظ ، تعمل العديد من سلالات الفئران والفئران طواعية لمسافات طويلة عند السماح لها بالوصول إلى عجلة الجري. علاوة على ذلك ، لا تعتمد نماذج تمارين العجلات الحرة (FWR) على التكييف الشامل أو التعزيز الإيجابي / السلبي أو التخدير لإجبار الحركة أو نشاط العضلات 8,9. يعتمد نشاط الجري بشكل كبير على إجهاد الماوس والجنس والعمر والأساس الفردي. قارن Lightfoot et al. نشاط الجري ل 15 سلالة مختلفة من الفئران ووجدوا أن مسافة الجري اليومية تتراوح من 2.93 كم إلى 7.93 كم ، مع C57BL / 6 الفئران التي تعمل إلى أبعد حد ، بغض النظر عن الجنس10. يتم قبول FWR بشكل شائع كنموذج ممتاز لتحفيز تكيفات التحمل في عضلات الهيكل العظمي والقلب11،12،13،14،15،16 ؛ ومع ذلك ، فإن استخدام تشغيل العجلات في نماذج تدريب المقاومة أقل شيوعا.

كما يمكن للمرء أن يشك ، يمكن زيادة التأثير الضخامي لتشغيل العجلات عن طريق إضافة مقاومة إلى عجلة الجري ، والتي تسمى تشغيل العجلة المحملة (LWR) ، وبالتالي تتطلب جهودا أكبر للتشغيل على عجلة القيادة لمحاكاة تدريب المقاومة عن كثب. باستخدام طرق متنوعة لتطبيق الحمل ، أظهرت الدراسات السابقة أن نموذج LWR الذي يستخدم الجرذان والفئران أظهر بشكل روتيني زيادات في كتلة عضلات الأطراف بنسبة 5٪ -30٪ في غضون 6-8 أسابيع 17،18،19،20،21. علاوة على ذلك ، أظهر D'hulst et al. أن نوبة واحدة من LWR أدت إلى زيادة أكبر بنسبة 50٪ في تنشيط مسار إشارات تخليق البروتين مقارنة ب FWR22. تم تطبيق مقاومة العجلات بشكل شائع من خلال طريقة تحميل ثابتة قائمة على الاحتكاك ، حيث يتم استخدام فرامل مغناطيسية أو مسمار شد لتطبيق مقاومة العجلات12،19،23،24. أحد التحذيرات من طريقة الحمل الثابت القائمة على الاحتكاك هو أنه عند تطبيق مقاومة معتدلة إلى عالية ، لا يمكن للحيوان التغلب على المقاومة العالية لبدء حركة العجلة ، والتوقف عن التدريب بشكل فعال. الأهم من ذلك ، أن العديد من أنظمة القفص والعجلات المستخدمة في نماذج عجلات تشغيل القوارض مكلفة للغاية وتتطلب معدات متخصصة.

في الآونة الأخيرة ، طور Dungan et al. نموذجا تقدميا للعجلات المرجحة (PoWeR) ، والذي يطبق حملا على العجلة بشكل غير متماثل عبر كتل خارجية ملتصقة بجانب واحد من العجلة. ويعتقد أن تحميل العجلات غير المتوازن والمقاومة المتغيرة لنموذج PoWeR يشجعان على استمرار نشاط الجري ويعززان رشقات نارية أقصر من العجلات المحملة التي تعمل في الفئران ، ويقلدان بشكل أوثق المجموعات والتكرار الذي يتم إجراؤه مع تدريب المقاومة17. على الرغم من أن متوسط مسافة الجري يتراوح بين 10 و 12 كم في اليوم ، إلا أن نموذج PoWeR حقق زيادة بنسبة 16٪ و 17٪ في الكتلة الرطبة للعضلات الأخمصية ومنطقة المقطع العرضي للألياف (CSA) ، على التوالي. على الرغم من العديد من المزايا العملية ، فإن نموذج PoWeR من LWR لديه بعض القيود. كما اعترف المؤلفون ، فإن نموذج PoWeR هو حافز "هجين" كبير الحجم يعكس نموذج تمرين التحمل / المقاومة المخلوط (أي التدريب المتزامن في البشر) ، على عكس نموذج قائم على تمارين المقاومة بشكل أكثر صرامة ، مما قد يؤدي إلى تأثير تداخل ويساهم في تضخم أقل وضوحا أو آليات مختلفة يتم من خلالها تحفيز التضخم25 . ومن الضروري ضمان عدم حدوث ظاهرة تدريب متزامنة في ما يقصد به أن يكون نموذجا للتدريب على تمارين المقاومة. لذلك ، تم تعديل نموذج PoWeR لتطوير نموذج LWR يستخدم أحمال أعلى مما كان يستخدم سابقا ليشبه إلى حد كبير نموذج تدريب المقاومة. هنا ، يتم توفير تفاصيل لنموذج LWR بسيط وغير مكلف للتدريب على المقاومة التدريجية لمدة 9 أسابيع في الفئران C57BL / 6.

Protocol

تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية بجامعة ولاية الأبالاش (#22-05).

1. الحيوانات

  1. اشتر الفئران C57BL/6 من مستعمرة الفئران الداخلية.
    ملاحظة: تم استخدام ذكور الفئران التي يتراوح عمرها بين 5 و 8 أشهر في بداية الدراسة. يبلغ نشاط الجري اليومي ذروته وهضاب في حوالي 9-10 أسابيع من عمر26 عاما. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن الفئران القديمة (22-24 شهرا) ستؤدي أيضا تشغيل عجلة محملة27.
  2. قم بإيواء الفئران بشكل فردي في قفص قياسي للقوارض مع غطاء سلكي واحتفظ بالقفص في بيئة خاضعة للرقابة (20-24 درجة مئوية مع 12:12 ساعة من الضوء: دورة مظلمة).
  3. توفير تشاو القوارض القياسية والمياه ad libitum.

2. تشغيل جهاز عجلة

  1. إعداد عجلة الجري:
    ملاحظة: يتم تجميع/إعداد عجلات الجري بشكل مماثل لجميع بروتوكولات التشغيل، باستثناء إضافة مغناطيسات تحميل 1 جم أو 2.5 جم.
    1. قم بلصق مغناطيس مستشعر واحد 1 جم على المحيط الأوسط الخارجي لعجلة الجري (الشكل 1).
    2. استخدم هذه العجلة مع مغناطيس مستشعر واحد بوزن 1 جم للأسبوع الأول فقط من تأقلم العجلات.
    3. تشغيل العجلات المحملة (LWR؛ بروتوكول تحميل مطابق ل PoWeR17): اتبع الخطوات 2.1.4-2.1.6.
    4. الأسبوع 2 ل LWR يتطلب 2 غرام من الحمل (انظر الجدول 1) .
    5. قم بلصق مغناطيسين بوزن 1 جم جنبا إلى جنب على المحيط الخارجي للعجلة (الشكل 2A).
      ملاحظة: هنا ، من المفيد استخدام الشريط لتثبيت المغناطيس في مكانه حتى يجف الغراء بقوة. خلاف ذلك ، قد تنجذب إلى مغناطيس المستشعر وتصبح إزاحتها.
    6. ضع حملا إضافيا في الأسابيع 3 و 4 و 6 عن طريق وضع مغناطيس آخر بوزن 1 جم فوق أي من المغناطيسات الموجودة بالفعل.
      ملاحظة: لا يوجد غراء ضروري لأن المغناطيس يلتصق بقوة ببعضها البعض. على سبيل المثال ، مع 6 غرام من الحمل في الأسبوع 6 ، سيتم تكديس كل مغناطيس بارتفاع ثلاثة (الشكل 2B).
    7. تشغيل العجلات عالية التحميل (HLWR): اتبع الخطوات 2.1.8-2.1.11.
      ملاحظة: يتطلب بروتوكول HLWR ثلاث مجموعات من العجلات. يسمح تجميع مجموعات مختلفة من العجلات للباحث بإعادة استخدام إعدادات العجلات للفئران الأخرى بمجرد تنظيف العجلة وتعقيمها تماما (يجب تحديد أرقام كل مجموعة من قبل الباحث بناء على حجم المجموعة / المجموعة).
    8. المجموعة الأولى من العجلات (المطلوبة للأسبوع الثاني فقط) سيكون لها مغناطيس واحد 2.5 جم ؛ الغراء (راجع الملاحظة أدناه الخطوة 2.1.5) مغناطيس واحد 2.5 جم على المحيط الخارجي للعجلة (الشكل 3A).
    9. المجموعة الثانية من العجلات (المطلوبة للأسبوع 3 فقط) سيكون لها مغناطيسان 2.5 جم ؛ الغراء (راجع الملاحظة أدناه الخطوة 2.1.5) مغناطيسان بوزن 2.5 جم جنبا إلى جنب على المحيط الخارجي للعجلة (الشكل 3B).
    10. المجموعة الثالثة من العجلات (المطلوبة للأسبوع 4 وما بعده) سيكون لها ثلاثة مغناطيسات 2.5 غرام جنبا إلى جنب. الغراء (راجع الملاحظة أدناه الخطوة 2.1.5) ثلاثة مغناطيسات 2.5 جم جنبا إلى جنب على المحيط الخارجي للعجلة (الشكل 3C).
    11. ضع حملا إضافيا للأسبوعين 6 و 8 عن طريق وضع مغناطيس آخر بوزن 2.5 جم فوق أي من المغناطيسات الموجودة بالفعل (الأشكال 3D ، E).

figure-protocol-3319
الشكل 1: عجلة تشغيل أساسية مع مغناطيس مستشعر واحد 1 g ملتصق بالمحيط الخارجي الأوسط للعجلة.

figure-protocol-3708
الشكل 2: عجلة تشغيل محملة (LWR) مع مغناطيس استشعار ومغناطيس تحميل 1 جم. (أ) مثال على 2 جم من الحمل ، مغناطيسان بوزن 1 جم ملتصقان جنبا إلى جنب على الحافة الخارجية للعجلة ؛ (ب) مثال على 6 غرام من الحمل ، مغناطيسان 1 غرام ملتصقان جنبا إلى جنب على الحافة الخارجية للعجلة مع تطبيق 4 غرام إضافية من الحمل. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-4383
الشكل 3: عجلة تشغيل عالية التحميل (HLWR) مع مغناطيس استشعار ومغناطيس تحميل 2.5 جم. (أ) مثال على 2.5 جم من الحمل ، مغناطيس واحد 2.5 جم ملتصق بالحافة الخارجية للعجلة ؛ (ب) مثال على 5 غرام من الحمل، ومغناطيسان بوزن 2.5 غرام ملتصقان جنبا إلى جنب على الحافة الخارجية للعجلة؛ (ج) مثال على حمولة 7.5 غرام، وثلاثة مغناطيسات بوزن 2.5 غرام ملتصقة جنبا إلى جنب على الحافة الخارجية للعجلة؛ (د) مثال على 10 غرامات من الحمولة، وثلاثة مغناطيسات بوزن 2.5 غرام ملتصقة جنبا إلى جنب على الحافة الخارجية للعجلة، مع تطبيق حمولة إضافية تبلغ 2.5 غرام؛ (ه) مثال على 12.5 غرام من الحمل، ثلاثة مغناطيسات 2.5 غرام ملتصقة جنبا إلى جنب على الحافة الخارجية للعجلة، مع تطبيق 5 غرام إضافية من الحمل. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. تجميع القفص

  1. قم بتجميع عجلات الجري باستخدام قفص مجهز بكمبيوتر دراجة رقمي لمراقبة الوقت في ممارسة الرياضة (h) والمسافة المقطوعة (km). يتم اشتقاق متوسط السرعة (كم / ساعة) حسابيا.
    1. تأكد من إدخال بطارية جديدة في كمبيوتر الدراجة قبل التجميع.
    2. تعيين حجم العجلة أثناء البرمجة الأولية لكمبيوتر الدراجة (انظر تعليمات الشركة المصنعة) ؛ حساب مسافة كل دورة عن طريق قياس المحيط الخارجي لعجلة الجري (على سبيل المثال، 3,580 مم لنوع العجلة المستخدمة هنا).
  2. ضع مستشعر كمبيوتر الدراجة داخل سطح صلب على السطح الخارجي لغطاء القفص ، مباشرة فوق مكان وجود مغناطيس المستشعر للعجلة. تأكد من احتواء جميع مكونات الكمبيوتر وأجهزة الاستشعار داخل حاجز صلب خارج القفص لمنع الفئران من مضغ المكونات.
    1. استخدم غطاء صندوق طرف ماصة فارغ مع مستطيل صغير مقطوع لمستشعر الدراجة المغناطيسية ليقيم ، والجزء الرئيسي من الصندوق (مع إزالة شبكة رف الطرف) لحمل كمبيوتر الدراجة والأسلاك (الشكل 4A).
    2. قم بحفر ثقبين من خلال زوايا السطح الصلب لتأمين مستشعر الدراجة المغناطيسية وحامل عجلة الجري في مكانه على السطح الخارجي للقفص (الشكل 4A).
  3. أدخل قاعدة العجلات الجارية، رأسا على عقب، من خلال الفجوات الموجودة في غطاء القفص ولكن فوق السطح الصلب الموضح في الخطوة 3.2 (الشكل 4B).
    1. قم بتأمين قاعدة العجلات ومستشعر الكمبيوتر في الجزء العلوي من القفص باستخدام الأجهزة (الشكل 4C ، D).
  4. تأكد من أن مغناطيس المستشعر ومستشعر الكمبيوتر متباعدان بما لا يزيد عن 1 سم للسماح بالتسجيل السليم لحركة العجلة (معظم مستشعرات كمبيوتر الدراجة القياسية ثنائية الاتجاه وستسجل حركة عجلة إيجابية في أي من اتجاهي الدوران).
  5. قم بتوصيل عجلة التشغيل المناسبة (كما هو موضح أعلاه) بقاعدة العجلات من داخل غطاء القفص ، وضع الغطاء بشكل آمن على القفص (الشكل 4E ، F).
  6. مع تعليق العجلة من غطاء القفص ، تأكد من إزالة 2.5 سم على الأقل من أرضية القفص. ضع الحد الأدنى من مواد الفراش في القفص للتأكد من أن العجلة تدور بحرية ولكن لا تعيقها تراكم الفراش.
  7. أثناء التجريب ، قم بتسجيل البيانات من كمبيوتر الدراجة في جدول زمني فاصل زمني ثابت لضمان مراقبة النشاط بدقة.
    1. التعرف على أن الفئران هي نوع ليلي ؛ لذلك ، سيتم تنفيذ معظم نشاط القفص الطبيعي (بما في ذلك تشغيل العجلات) خلال الساعات المظلمة من دورة الضوء.

figure-protocol-7877
الشكل 4: مجموعة قفص العجلات الجارية. (أ) كمبيوتر الدراجة والمستشعر المغناطيسي الموضوعان في سطح / صينية صلبة ؛ (ب) قاعدة عجلات مقلوبة موضوعة أعلى السطح الصلب / الدرج والمستشعر (المنظر العلوي ؛ لاحظ الثقبين في سطح / درج المستشعر لتثبيت غطاء القاعدة إلى القفص مع الأجهزة) ، (ج) قاعدة العجلات المقلوبة مع الأجهزة المجمعة (العرض السفلي) ؛ (د) قاعدة عجلات مقلوبة مع أجهزة مجمعة (منظر علوي)؛ (ه) تجميع القفص الكامل (المنظر العلوي)؛ و (F) تجميع القفص الكامل (منظر جانبي). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

4. ممارسة بروتوكولات تحميل التدريب

  1. قم بإيواء الفئران المستقرة (SED) بشكل فردي لمدة 9 أسابيع في قفص يحتوي على عجلة تشغيل مقفلة لمنع أي جري.
    ملاحظة: يقدم الجدول 1 جدول التحميل لبروتوكولي LWR (PoWeR) وHLWR المستخدمين في التصميم التجريبي.
  2. قلل الحمل على مجموعات LWR و HLWR ، إذا لزم الأمر ، لضمان استمرار الفئران في ممارسة الرياضة طوال بروتوكول 9 أسابيع.

أسبوع
123456789
LWR (ن = 4)تحميل (ز)0.02.03.04.05.05.06.06.06.0
٪ BM--8%11%15%19%19%23%23%23%
HLWR (ن = 7)تحميل (ز)0.02.55.07.57.510.010.012.512.5
٪ BM--10%19%28%28%38%38%48%48%

الجدول 1. بروتوكولات تشغيل العجلات المحملة

5. اختبار وظائف العضلات في الموقع ، وحصاد الأنسجة ، وتحليل الأنسجة

  1. بعد التدخل التدريبي لمدة 9 أسابيع ، قم بتخدير الفئران باستخدام الأيزوفلوران المستنشق (4٪ تحريض ؛ صيانة 2٪) مع الأكسجين التكميلي ، وضمان مراقبة مستوى التخدير المناسبة طوال العملية.
  2. قم بإجراء اختبار وظيفة العضلات في الموقع على مجمع gastrocnemius ، plantaris ، soleus (GPS) لاختبار القوة العضلية متساوي القياس28. قم بإنشاء منحنى تردد القوة عن طريق تحفيز العصب الوركي مباشرة باستخدام إبر قطب 27 G عند 11 ترددا تصاعديا بين 1-300 هرتز ، مع حدوث تقلصات الكزاز حوالي 100-150 هرتز29.
  3. مباشرة بعد اختبار وظيفة العضلات ، القتل الرحيم للفئران عن طريق خلع عنق الرحم وتأكيد القتل الرحيم عن طريق إزالة القلب. استئصال بعناية الأخمص والعضلات الوحيدة وتسجيل كتلة الأنسجة الرطبة.
  4. قم بتغطية كل عينة عضلية في وسط تضمين (OCT) وقم بتركيبها على الفلين. قم بتجميده في إيزوبنتان السائل المبرد بالنيتروجين ، وقم بتخزينه عند -80 درجة مئوية حتى يتم إجراء مزيد من التحليل الكيميائي المناعي (IHC) على أجزاء من الأنسجة العضلية (بسماكة 10 ميكرومتر).
  5. تحليل الألياف العضلية CSA باستخدام التألق المناعي للأمينين. قم بقياس الألياف CSA باستخدام منصة قياس كمية الصور التلقائية30.

6. التحليل الإحصائي

  1. التعبير عن جميع البيانات بمتوسط ± SD.
  2. إجراء التحليلات الإحصائية باستخدام برنامج التحليل الإحصائي مع تحديد الدلالة عند p ≤ 0.05.
  3. قارن بيانات تشغيل العجلات وحجم التدريب مع القياسات المتكررة ثنائية الاتجاه ANOVA.
  4. قارن كتلة الجسم وكتلة الأنسجة و CSA ووظيفة العضلات مع ANOVA أحادي الاتجاه. إذا تم العثور على نسب F كبيرة ، فقارن الاختلافات داخل المجموعة باستخدام تحليلات فيشر LSD البعدية المخصصة.
  5. احسب أحجام التأثيرات، ثم قم بتفسيرها على أنها 0.01 و0.06 و0.14 لأحجام التأثيرات الصغيرة والمتوسطة والكبيرة، على التوالي.

النتائج

في هذه الدراسة ، تم تعيين 24 فأرا C57BL / 6 (6.3 ± 0.7 شهرا في بداية هذه الدراسة) بشكل عشوائي إلى واحدة من ثلاث مجموعات علاجية: المستقرة (SED) ، أو تشغيل العجلات المحملة (LWR ؛ نفس PoWeR الذي وصفه Dungan et al.17) ، أو LWR العالي (HLWR) ، ثم أكملت بروتوكول 9 أسابيع الخاص بها. بعد أسبوع التأقلم (الأسبوع 1) ، لم ?...

Discussion

أثبتت نماذج تمارين المقاومة الحالية في القوارض أنها لا تقدر بثمن لأبحاث العضلات الهيكلية. ومع ذلك ، فإن العديد من هذه النماذج غازية وغير طوعية و / أو كثيفة الوقت والعمالة. LWR هو نموذج ممتاز لا يحفز فقط تكيفات عضلية مماثلة لتلك التي لوحظت في نماذج تدريب تمارين المقاومة الأخرى المقبولة جيدا ،...

Disclosures

وليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

Acknowledgements

نود أن نشكر جمعية حكومة طلاب الدراسات العليا ، ومكتب أبحاث الطلاب ، ووزارة الصحة وعلوم التمارين الرياضية في جامعة ولاية الأبالاش على توفير التمويل لدعم هذا المشروع. بالإضافة إلى ذلك ، نود أن نشكر مونيك إيكيرد وثيرين ويليامز فراي على الإشراف على العمليات اليومية لمنشأة أبحاث الحيوانات.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1 g disc neodymium magnetsApplied MagnetsND018-6Used for all sensor magnets and 1 g increments of wheel loading
2.5 g disc neodymium magnetsApplied MagnetsND022Used for 2.5 g increments of wheel loading
8-32 x 1" stainless steel screwsAmazonhttps://www.amazon.com/gp/product/B07939RS23/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1
8-32 Wing NutsAmazonhttps://www.amazon.com/gp/product/B07YYWW2SB/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&th=1
10 µL pipette tip box (empty)Thermo Scientific2140We used empty ART Pipette tip boxes, but any similar sized boxes/trays would suffice
Extreme Liquid GlueLoctite
Laminin primary antibodyNovus BiologicalsNB300-144AF647primary antibody conjugated with AF657; 1:200 in PBS containing 10% normal goat serum
Lithium 3 V batteryn/aCR2032
M10 (3/16" x 1 1/4") stainless steel fender washersAmazonhttps://www.amazon.com/gp/product/B00OHUHEU8/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&th=1
MyoVision: Automated Image Quantification Platform Wen et al. (2017)v1.0https://www.uky.edu/chs/center-for-muscle-biology/myovision
Polycarbonate rodent cage (430 mm L x 290 mm W x 201 mm H), with narrow width stainless steel wired bar lidOrchid ScientificPolycarbonate Rat Cage Type IIhttps://orchidscientific.com/product/rat-cage/ - 1519974600758-c29bc1c5-6dfa
Sigma Sport 509 Bike ComputerSigma SportDoes not need to be this model in particular, but must have distance and time monitoring capabilities
Silent Spinner Running Wheel (mini 11.4 cm)KayteeSKU# 100079369https://www.kaytee.com/all-products/small-animal/silent-spinner-wheel

References

  1. Frontera, W. R., Ochala, J. Skeletal muscle: A brief review of structure and function. Calcified Tissue International. 96 (3), 183-195 (2015).
  2. Goldberg, A. L. Protein synthesis during work-induced growth of skeletal muscle. Journal of Cell Biology. 36 (3), 653-658 (1968).
  3. Baar, K., Esser, K. Phosphorylation of p70S6k correlates with increased skeletal muscle mass following resistance exercise. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 276 (1), 120-127 (1999).
  4. Wong, T. S., Booth, F. W. Skeletal muscle enlargement with weight-lifting exercise by rats. Journal of Applied Physiology. 65 (2), 950-954 (1988).
  5. Hornberger Jr, T. A., Farrar, R. P. Physiological hypertrophy of the FHL muscle following 8 weeks of progressive resistance exercise in the rat. Canadian Journal of Applied Physiology. 29 (1), 16-31 (2004).
  6. Zhu, W. G., et al. Weight pulling: A novel mouse model of human progressive resistance exercise. Cells. 10 (9), 2459 (2021).
  7. Tamaki, T., Uchiyama, S., Nakano, S. A weight-lifting exercise model for inducing hypertrophy in the hindlimb muscles of rats. Medicine and Science in Sports and Exercise. 24 (8), 881-886 (1992).
  8. De Bono, J. P., Adlam, D., Paterson, D. J., Channon, K. M. Novel quantitative phenotypes of exercise training in mouse models. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 290 (4), 926-934 (2006).
  9. Goh, J., Ladiges, W. Voluntary wheel running in mice. Current Protocols in Mouse Biology. 5 (4), 283-290 (2015).
  10. Lightfoot, J. T., Turner, M. J., Daves, M., Vordermark, A., Kleeberger, S. R. Genetic influence on daily wheel running activity level. Physiological Genomics. 19 (3), 270-276 (2004).
  11. Allen, D. L., et al. Cardiac and skeletal muscle adaptations to voluntary wheel running in the mouse. Journal of Applied Physiology. 90 (5), 1900-1908 (2001).
  12. Ishihara, A., et al. Effects of running exercise with increasing loads on tibialis anterior muscle fibres in mice. Experimental Physiology. 87 (2), 113-116 (2002).
  13. Kurosaka, M., et al. Effects of voluntary wheel running on satellite cells in the rat plantaris muscle. Journal of Sports Science and Medicine. 8 (1), 51-57 (2009).
  14. Lambert, M. I., Noakes, T. D. Spontaneous running increases VO2max and running performance in rats. Journal of Applied Physiology. 68 (1), 400-403 (1990).
  15. Rodnick, K. J., Reaven, G. M., Haskell, W. L., Sims, C. R., Mondon, C. E. Variations in running activity and enzymatic adaptations in voluntary running rats. Journal of Applied Physiology. 66 (3), 1250-1257 (1989).
  16. Sexton, W. L. Vascular adaptations in rat hindlimb skeletal muscle after voluntary running-wheel exercise. Journal of Applied Physiology. 79 (1), 287-296 (1995).
  17. Dungan, C. M., et al. Elevated myonuclear density during skeletal muscle hypertrophy in response to training is reversed during detraining. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 316 (5), 649-654 (2019).
  18. Ishihara, A., Roy, R. R., Ohira, Y., Ibata, Y., Edgerton, V. R. Hypertrophy of rat plantaris muscle fibers after voluntary running with increasing loads. Journal of Applied Physiology. 84 (6), 2183-2189 (1998).
  19. Konhilas, J. P., et al. Loaded wheel running and muscle adaptation in the mouse. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 289 (1), 455-465 (2005).
  20. Legerlotz, K., Elliott, B., Guillemin, B., Smith, H. K. Voluntary resistance running wheel activity pattern and skeletal muscle growth in rats: Wheel running activity pattern and muscle growth. Experimental Physiology. 93 (6), 754-762 (2008).
  21. Mobley, C. B., et al. Progressive resistance-loaded voluntary wheel running increases hypertrophy and differentially affects muscle protein synthesis, ribosome biogenesis, and proteolytic markers in rat muscle. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 102 (1), 317-329 (2018).
  22. D'Hulst, G., Palmer, A. S., Masschelein, E., Bar-Nur, O., De Bock, K. Voluntary resistance running as a model to induce mTOR activation in mouse skeletal muscle. Frontiers in Physiology. 10, 1271 (2019).
  23. Soffe, Z., Radley-Crabb, H. G., McMahon, C., Grounds, M. D., Shavlakadze, T. Effects of loaded voluntary wheel exercise on performance and muscle hypertrophy in young and old male C57Bl/6J mice: Exercise and muscle hypertrophy in old mice. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. 26 (2), 172-188 (2016).
  24. White, Z., et al. Voluntary resistance wheel exercise from mid-life prevents sarcopenia and increases markers of mitochondrial function and autophagy in muscles of old male and female C57BL/6J mice. Skeletal Muscle. 6 (1), 45 (2016).
  25. Murach, K. A., McCarthy, J. J., Peterson, C. A., Dungan, C. M. Making mice mighty: Recent advances in translational models of load-induced muscle hypertrophy. Journal of Applied Physiology. 129 (3), 516-521 (2020).
  26. Swallow, J. G., Garland, T., Carter, P. A., Zhan, W. -. Z., Sieck, G. C. Effects of voluntary activity and genetic selection on aerobic capacity in house mice (Mus domesticus). Journal of Applied Physiology. 84 (1), 69-76 (1998).
  27. Murach, K. A., et al. Late-life exercise mitigates skeletal muscle epigenetic aging. Aging Cell. 21 (1), 13527 (2022).
  28. Mackay, A. D., Marchant, E. D., Louw, M., Thomson, D. M., Hancock, C. R. Exercise, but not metformin prevents loss of muscle function due to doxorubicin in mice using an in situ method. International Journal of Molecular Sciences. 22 (17), 9163 (2021).
  29. Godwin, J. S., Hodgman, C. F., Needle, A. R., Zwetsloot, K. A., Andrew, R. Whole-body heat shock accelerates recovery from impact- induced skeletal muscle damage in mice. Conditioning Medicine. 2 (4), 184-191 (2020).
  30. Wen, Y., et al. MyoVision: Software for automated high-content analysis of skeletal muscle immunohistochemistry. Journal of Applied Physiology. 124 (1), 40-51 (2018).
  31. Manzanares, G., Brito-da-Silva, G., Gandra, P. G. Voluntary wheel running: Patterns and physiological effects in mice. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 52 (1), 7830 (2019).
  32. Bartling, B., et al. Sex-related differences in the wheel-running activity of mice decline with increasing age. Experimental Gerontology. 87, 139-147 (2017).
  33. Zwetsloot, K. A., Westerkamp, L. M., Holmes, B. F., Gavin, T. P. AMPK regulates basal skeletal muscle capillarization and VEGF expression, but is not necessary for the angiogenic response to exercise: AMPK and the skeletal muscle angiogenic response to exercise. The Journal of Physiology. 586 (24), 6021-6035 (2008).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

182

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved