طريقة تدريب القوة الثابتة للفئران المصابة بالسكري من النوع 2

Summary

يوفر هذا البروتوكول طريقة بسيطة لصنع معدات تدريب ثابتة للفئران. يحافظ الجهاز على تقلص العضلات متساوي القياس لأطراف الفئران للتحقق من تأثير التدخل للتمرين التقليدي على مرض السكري من النوع الثاني (T2DM) ويوفر علاجا جديدا للتمارين للعلاج السريري ل T2DM.

Abstract

علاج داء السكري من النوع 2 (T2DM) هو صعوبة كبيرة في تحسين صحة المريض. التمرين هو أحد التدخلات الرئيسية ل T2DM. تدريب القوة الثابتة هو أحد الأشكال الرئيسية للرياضات التقليدية في الصين. تظهر الأبحاث أن تدريب القوة الثابتة هو طريقة سريرية فعالة لتدخل T2DM ، ولكن لا يوجد جهاز تجريبي مناسب للتدريب الثابت في الفئران. تتمثل إحدى الصعوبات في الانتقال من البحث السريري إلى البحث الأساسي في تصميم الأجهزة التجريبية المناسبة. من أجل إجراء مزيد من الدراسة لآلية تدخل التدريب الثابت في T2DM ، تم تقديم طريقة بسيطة لصنع جهاز تدريب ثابت للفئران في هذه الورقة. يتميز هذا الجهاز بمزايا التشغيل البسيط والمواد الرخيصة والجدوى العالية. أظهرت الدراسات السابقة التي أجريت بموجب هذا البروتوكول أن التدريب الثابت يمكن أن يقلل بشكل فعال من مستويات الجلوكوز في الدم ويحسن وظيفة الميتوكوندريا لخلايا العضلات الهيكلية في الفئران T2DM. الغرض من تقديم هذا الجهاز هو تعزيز البحث حول آلية التمرين التقليدي في تدخل T2DM ووضع أساس للتدخل الكمي للتمرين.

Introduction

داء السكري من النوع 2 (T2DM) هو مرض مزمن يتميز بمقاومة الأنسولين واختلال وظائف الخلايا β التي تشكل تهديدا كبيرا للصحة العالمية¹. التمرين هو تدخل حاسم في إدارة مرض السكري من النوع 2. أظهرت العديد من الدراسات أن طرق التمرين الصينية التقليدية ، مثل Tai Chi و Ba Duan Jin ، تحسن بشكل كبير مستويات الجلوكوز في الدم ونوعية الحياة للأفراد المصابين ب T2DM^2،3،4،5. لتنفيذ هذه الحركات ، يجب على المدرب الحفاظ على جسم مستقر ووضع مشترك لفترة من الزمن. يتم الحفاظ على الوضع الثابت عن طريق إجراء تقلصات العضلات الثابتة ، والتي يشار إليها عادة باسم القوة الساكنة⁶.

ومع ذلك ، لم يتم توضيح آلية تدخل تدريب القوة الثابتة في T2DM. للإجابة على هذا السؤال ، التجارب على ضرورية. أثناء تمارين متساوي القياس ، يتم تنشيط العضلات ، والحفاظ على طول ثابت ، وتحقيق أقصى قدر من التوتر بأمان⁷. في التجارب مع تدريب القوة الثابتة ، يطلب من الاختبار إجراء تقلصات العضلات متساوية القياس والحفاظ على هذه الحالة من الانقباض العضلي. أصبحت كيفية تنفيذ تدريب القوة الثابتة على الفئران والجرذان المختبر الأخرى مشكلة كبيرة في البحث. أولا ، تكافح لإطاعة الأوامر وتقلص عضلاتها كما هو مطلوب. ثانيا ، من الصعب على الحفاظ على وضع مستقر تحت المقاومة ، ولا يمكن تحقيق الغرض من تقلص العضلات متساوي القياس. أثناء السماح للحيوانات بالتدريب كما هو مطلوب ، من المهم معالجة المخاوف المتعلقة برعاية ، مثل تخفيف التوتر والقلق وتقليل الألم وتحسين الظروف العامة. يتعلق هذا البروتوكول بنموذج تدريب ثابت للفئران ^8,9 ، وهنا نقدم جهازا بسيطا للتدريب الثابت للفئران. عندما يتم رفع الأرجل الخلفية للفئران ، تنقبض عضلات البطن بسبب رد الفعل الصحيح ، وتمسك مقدمة الأقدام بالعارضة المتقاطعة في المقدمة ، ثم تنقبض الأطراف الأمامية والخلفية ضد الجاذبية. لا تستطيع الفئران التحرك بعد الإمساك بالقضيب القصير ، مما يؤدي إلى أن تكون عضلاتها في حالة تقلص متساوي القياس.

Protocol

تمت الموافقة على جميع التجارب على من قبل لجنة رعاية واستخدام بجامعة نانجينغ للطب الصيني (إذن رقم 202209A033). تم اختيار ذكور الفئران C57BL / 6J السليمة بدرجة SPF ، وعمر 8 أسابيع ، ووزن الجسم 20 ± 4 جم. تم إيواء الفئران في دورة ضوء / مظلمة لمدة 12 ساعة عند درجة حرارة 20-22 درجة مئوية ، وتم الحفاظ على رطوبة نسبية من 45٪ -50٪. تأكل وتشرب بحرية.

1. إنشاء نموذج الماوس من T2DM

1. إطعام الفئران لمدة 1 أسبوع على نظام غذائي منتظم أولا والسماح للفئران التكيف مع البيئة الجديدة لمركز. بعد أسبوع واحد ، قم بتوفير نظام غذائي عالي الدهون (تكوين النظام الغذائي: 20.0٪ شحم الخنزير ، 10.0٪ سكروز ، 2.5٪ كوليسترول ، 1.0٪ كولات ، 66.5٪ نظام غذائي تقليدي) لمدة 4 أسابيع.
2. من^{اليوم الأول من الأسبوع الخامس} ، حقن الفئران داخل الصفاق بمحلول الستربتوزوتوسين بجرعة 35 مجم / كجم يوميا لمدة 3 أيام متتالية. تحضير 1 مل من محلول الستربتوزوتوسين مع 10 ملغ من مسحوق الستربتوزوتوسين ، مع 0.1 م / لتر من محلول سترات الصوديوم كمذيب.
   ملاحظة: يجب إكمال الحقن في غضون 30 دقيقة بعد تحضير المحلول ، ويجب إبقاء المحلول بعيدا عن الضوء أثناء الاستخدام.
3. اختبار عشوائي الجلوكوز في الدم في اليوم 5 واليوم 7 بعد إعطاء الحقن الأول من محلول الستربتوزوتوسين. تعتبر التي تحتوي على مستويين عشوائيين من السكر في الدم أعلى من 16.7 ملليمتر / لتر نماذج T2DM ناجحة.
4. ابدأ تدخل التدريب في اليوم 8 بعد الحقن الأول لمحلول الستربتوزوتوسين.

2. التجميع والعلاج في الفئران

1. قسم الفئران T2DM إلى مجموعة نموذجية ومجموعة تدريب ومجموعة ميتفورمين باستخدام طريقة جدول الأرقام العشوائية ، مع 6 فئران في كل مجموعة.
2. لا تقم بإجراء أي تدخل لمجموعة الطرازات.
3. طحن أقراص الميتفورمين إلى مسحوق وتذوب في الماء النقي. إعطاء الميتفورمين لمجموعة الميتفورمين عن طريق التزويج بجرعة 200 ملغ/كغ، مرة واحدة يوميا، لمدة 3 أسابيع.
4. دع مجموعة التدريب تقوم ب 30 دقيقة من تدريب القوة الثابتة ، مرة واحدة يوميا ، 5 أيام في الأسبوع ، لمدة 3 أسابيع. يقام التدريب كل يوم اثنين إلى بعد ظهر الجمعة.
5. قم بتعيين 6 فئران غير T2DM بشكل عشوائي كمجموعة تحكم. هذه الفئران لا تخضع للنمذجة والتدخل.

3. تصنيع جهاز تدريب القوة الثابتة

1. قم بإعداد لوح أكريليك شفاف بسمك 5 مم بأبعاد 20 سم × 20 سم. استخدم لوحة شفافة لمراقبة تدريب الفئران.
2. احصل على عصي خشبية بقطر 3 مم ولفافة من الشريط بعرض 1 سم. استخدم قاطع الورق لقص اثنين من العصي بطول 4 سم وأربعة أعواد بطول 1 سم.
3. قم بتوصيل عصوين ، يبلغ طول كل منهما 1 سم ، بأطراف عصا بطول 4 سم باستخدام شريط (الشكل 1 أ). يجب تثبيت العصي القصيرة على نفس جانب العصا الطويلة.
4. ضع اللوح الشفاف على سطح مستو وقم بتوصيل مجموعتين من العصي القصيرة 1 سم باللوحة باستخدام مسدس الغراء الساخن. تأكد من أن العصي الخشبية مقاس 4 سم لا تتلامس مع اللوح. اترك فجوة 2 سم بين العصا الطويلة واللوح لتثبيت الفئران في مكانها (الشكل 1 ب). دع العصي الطويلة تكون محاذاة ومتوازية ، بمسافة 6 سم بينهما (الشكل 1C).

الشكل 1: قم بتجميع العصي وتثبيتها على اللوحة الشفافة. (أ) ألصق العصا التي طولها ١ سم بطرفي العصا التي يبلغ طولها ٤ سم. (ب) استخدم مادة لاصقة تذوب بالحرارة لتوصيل العصا التي يبلغ طولها 1 سم واللوح الشفاف ، وطول الفجوة 2 سم. (ج) عصوان 4 سم متباعدتان 6 سم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

4. تدريب القوة الثابتة في الفئران

1. قطع قطعتين من خيوط الصوف بطول 15 سم. استخدم عقدة منزلقة لربط قطعة من الخيوط الصوفية على كل من الكاحل العلوي للفأر (الشكل 2 أ).
   ملاحظة: لا يمكن للحبل المرن إصلاح وضعية الفئران ، وسوف يرتدي حبل القنب كاحلي الفئران ، لذلك يتم اختيار خيوط صوفية غير مرنة ولكن ناعمة هنا.
2. ضع اللوحة أفقيا على الطاولة مع رفع العصي. اضغط على الماوس بعناية بين عصوين طويلتين ، وضع رأسه وذيله لمحاذاة الفجوات الموجودة أسفل العصي.
3. مرر الغزل عبر الفجوة الموجودة في نهاية الذيل. بعد ذلك ، اضبط الخيط حتى يتناسب كاحلي الماوس بشكل مريح مع حافة العصا.
4. قم بتأمين الخيوط الصوفية بشريط (الشكل 2 ب). يجب تأمين نهاية الخيوط الصوفية وإلا فإن الماوس سوف يتسلق الصوف الساقط. اسحب الصوف بإحكام قدر الإمكان وإلا فإن الماوس سوف يتحرر بسهولة.
5. اعكس اللوحة الشفافة. احصل على صندوقين من نفس الارتفاع (15-20 سم) على طرفي اللوحة الشفافة. ضع اللوحة أفقيا على ارتفاع معين. يقع الصندوق في طرفي رأس الفأر وذيله. إذا كان مرتفعا جدا ، فلن يتمكن المجرب من التعامل معه بسهولة ؛ إذا كان منخفضا جدا ، فقد يلمس الماوس سطح الطاولة.
6. بمجرد قلب اللوحة ، يتدلى الماوس رأسا على عقب. بسبب رد الفعل الصحيح ، تقوم الفئران بتجعيد بطنها وتمديد أطرافها الأمامية للإمساك بأطرافها الخلفية أو العصي. في هذه المرحلة ، ضع عصا 20 سم أمام الماوس ووجهها بعناية للإمساك بالعصا بأطرافها الأمامية. كرر العملية حتى يصبح الماوس بارعا في الإمساك بعصا الهاتف المحمول.
7. استخدم العصا لتحريك الطرف الأمامي للماوس إلى عصا أخرى مقاس 4 سم على اللوحة الشفافة. اضبط زاوية العصا باستمرار لتمكين الفئران من الإمساك بنشاط بالعصا الثابتة مقاس 4 سم على اللوحة (الشكل 2 ج).
8. كرر الخطوة السابقة حيث يطلق الماوس المخلب الأمامي حتى يتم استنفاد الماوس. بعد 30 دقيقة ، لم تتمكن معظم الفئران من رفع الجزء العلوي من الجسم والإمساك بالعصا بأطرافها الأمامية.
   ملاحظة: قبل تنفيذ التدخل ، من الضروري إجراء أسبوع من التدريب على التعود على الفئران. مدة التدريب الأولية هي 10 دقائق في اليوم ، والتي يجب زيادتها بعد ذلك بمقدار 5 دقائق كل يوم حتى تصل إلى إجمالي 30 دقيقة في اليوم.
9. بعد 30 دقيقة من التدريب ، حرر الماوس على الفور وفك تشابك الصوف لمنع احمرار القدمين وتورمها الناجم عن الربط لفترات طويلة.
   1. إذا ظهرت آفات جلدية على كاحل الفئران بعد التدريب ، فتوقف عن تدريب الفئران واطلب الرعاية المهنية البيطرية حتى يصبح الكاحل بصحة جيدة.
   2. قد تتمكن بعض الفئران أحيانا من تحرير نفسها من خلال صراع شديد أثناء التدريب. تكافح الفئران عندما لم تكن أرجلها الخلفية ثابتة بإحكام. لتجنب الإصابة بسبب النضال ، راقب الفئران طوال التدريب. عندما يتبين أن الأطراف الخلفية ليست ثابتة بإحكام أو تبدأ الفئران في النضال ، قم بفك الفئران وإعادة إصلاحها.
      ملاحظة: أظهرت التجارب السابقة أن تعليق الفئران رأسا على عقب لمدة 30 دقيقة في اليوم ، 5 أيام في الأسبوع ، لا يسبب تآكل الكاحل ، بشرط تحريرها في الوقت المناسب¹⁰. يمكن للفئران التعلم والتعود على التدريب في 1-3 جلسات.

الشكل 2: طريقة التثبيت بالماوس. (أ) اربط الجزء العلوي من الكاحل بعقدة منزلقة. (ب) يمرر طرف الحبل عبر الفجوة ويشد بإحكام، ثم يثبت بشريط لاصق. ج: تدريب القوة الساكنة في الفئران. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

النتائج

باتباع البروتوكول أعلاه ، يتم إصلاح الأطراف الخلفية للماوس ، وتمسك الأطراف الأمامية بشكل مستقل بالشريط الأمامي. يحافظ النطاق الضيق للحركة على الماوس في وضع ثابت نسبيا. يمكن تأكيد تقلص عضلات الفئران عن طريق لمس عضلات البطن والساقين. هذا يتوافق مع الحاجة إلى حالة تقلص العضلات متساوي القياس...

Discussion

يمكن أن يقلل تدريب القوة الثابتة من تراكم الدهون ، ويساعد على إنقاص الوزن ، وزيادة التمثيل الغذائي⁸. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يعزز التعبير عن PGC-1α والتكوين الحيوي للميتوكوندريا في خلايا العضلات والهيكل العظمي ، مما يؤدي إلى تحسين استقلاب الجلوكوز في الفئران المصابة بداء السكر?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acrylic boards			Transparent acrylic boards with 5mm thickness. The size should be larger than 20cm×20cm
Boxes			Two boxes of the same height (15~20cm)
ELISA KIT		H203-1-2	Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute
Hot melt glue gun			Avoid touching the gun head to cause burns
Knives			No special requirement
Metformin tablets		1396309	Sigma
scissors			No special requirement
Sticks			Several wooden sticks with a diameter of 3mm
Streptozotocin		S0130	Sigma
Tape			No special requirement
Transmission Electron Microscope (TEM)		HT7700	HITACHI