Sesión corta de alta intensidad intervalo formación y evaluación de caminadora en ratones envejecidos

Resumen

Corto período de sesiones (≤10 min) alto entrenamiento de intensidad intervalo (HIIT) surge como una alternativa a las modalidades de ejercicio más largo, sin embargo, las variantes más raramente están modeladas en estudios con animales. Aquí, describimos un 10 min, 3 días a la semana, protocolo HIIT de cinta de correr cuesta arriba mejora el rendimiento físico en el hombre y mujer entre ratones.

Resumen

Entrenamiento interválico de alta intensidad (HIIT) está surgiendo como un enfoque terapéutico para prevenir, retrasar o mejorar la fragilidad. En particular sesión corta de HIIT, con regímenes de que menor o igual a 10 minutos es de particular interés como varios estudios cuentan con rutinas tan cortas como algunos minutos un par de veces a la semana. Sin embargo, hay una escasez de estudios en animales que modelan los impactos de la corta sesión de HIIT. Aquí, describimos una metodología para un régimen de HIIT individualmente a medida y progresiva sesión corta de 10 minutos 3 días a la semana durante años ratones utilizando una caminadora inclinada. Nuestra metodología también incluye protocolos para la evaluación de la caminadora. Ratones son inicialmente aclimatados a la caminadora y luego base plana y las evaluaciones de la cinta de correr cuesta arriba. Sesiones de ejercicio comienzan con un calentamiento de 3 minutos, luego tres intervalos de 1 minuto a un rápido ritmo, seguido de 1 min a una recuperación activa ritmo. Después de estos intervalos, los ratones se dan un segmento final que se inicia en el rápido ritmo y acelera durante 1 minuto. El protocolo HIIT es individualmente a la medida de la velocidad y la intensidad de cada ratón se calculan basados en puntuaciones de la evaluación anaeróbica inicial. Además, detallamos las condiciones para aumentar o disminuir la intensidad para los ratones individuales dependiendo del rendimiento. Por último, es aumento de la intensidad de todos los ratones cada dos semanas. Hemos divulgado previamente en este protocolo mejorado rendimiento físico en ratones machos años y aquí ver también aumenta el rendimiento de la cinta de correr en de ratones femeninos. Ventajas de nuestro protocolo incluyen administración bajo tiempo (unos 15 minutos por 6 ratones, 3 días a la semana), estrategia para individualizar para ratones modelo mejor prescribe ejercicio y un diseño modular que permite la adición o eliminación del número y longitud de intervalos para valorar los beneficios del ejercicio.

Introducción

El ejercicio regular es efectivo para prevenir o retrasar enfermedades asociados con la edad muchos como sarcopenia y fragilidad^1,2,3,4. Sin embargo, menos del 15% de las recomendaciones cumplen 65 años y mayores de 150 min por semana de intensidad moderada ejercer más fuerza
entrenamiento^5,6. Como la falta de tiempo y sesiones largas barreras comunes para ejercer, entrenamiento interválico de alta intensidad (HIIT) surge como una alternativa a los regímenes tradicionales. HIIT cuenta con múltiples arranques cortos de actividad intensa que se entremezclan con breves períodos de recuperación activa, y ha habido interés reciente en la identificación de los regímenes más cortos que todavía producen resultados beneficiosos. Estos estudios incluyen el día 3 un regímenes semana con tiempos de sesión total de min 4⁷2-3 min⁸, 1,5 min⁹, un solo minuto¹⁰e incluso 40 s¹¹.

Asimismo, ha habido considerable interés en modelos animales de HIIT. La mayoría de estudios utiliza ratones^{12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21} o ratas^22,23,24,25 y se realizaron con una cinta de correr, aunque algunos otros utilizan natación protocolos^{26,27 , 28}. la mayoría de estos estudios utilizar VO₂máximo para establecer la intensidad inicial del ejercicio^{13,14,19,21,24}. Además, aunque un beneficio a menudo descrito de HIIT es tener regímenes más cortos, casi todos ellos identifican regímenes de estudios característica pasado 30 minutos o más largo^{11,12,13,14 ,15,18,19,21}, con la excepción de uno con un poco más larga que 10 min régimen²⁰y otro con 19 minutos a través de tres diferentes intensidades de¹⁶. A nuestro conocimiento, no hay informó los estudios en animales que examinan un 10 min o menos régimen HIIT, o adaptar el tratamiento a los animales, a excepción de nuestro estudio publicado¹⁷ que sirve como base para este protocolo.

Aquí, describimos un protocolo para HIIT en ratones envejecidos diseñados para modelo individualizado, variantes de sesión corta (≤10 min) usadas recientemente en los estudios humanos^7,8,9,10,11. El método incluye un régimen de 10 minutos sobre una caminadora inclinada (25°) con un calentamiento de 3 minutos y cuatro intervalos de 1 minuto a alta intensidad, intercaladas con tres segmentos de recuperación activa de 1 minuto. Las ventajas del protocolo incluyen una mayor relevancia clínica ya que cuenta con estrategias para el confección de intensidad a cada animal, el ajuste de intensidad que no se basa en VO₂max, evitando así la necesidad de cintas metabólicas y modular diseño por el que el número de intervalos y horarios es fácilmente ajustable. Además, dentro de este protocolo ofrecemos instrucciones para dos estrategias para la evaluación de la cinta, que incluyen intervalo plano continuo y ascendente, para examinar la resistencia. Utilizando estos métodos, Ampliamos nuestros hallazgos anteriores corta sesión que HIIT aumenta capacidad funcional en ratones machos de¹⁷y demostrar HIIT aumenta rendimiento de caminadora en ratones femeninos de.

Protocolo

Todos los estudios y protocolos experimentales fueron aprobados por y de conformidad con las directrices de la Universidad en el búfalo VA Western Nueva York Animal atención y comités de uso.

1. experimentar el programa de instalación y asesoramiento General

Nota: Un total de 24 ratones femeninos sobre un fondo de C57BL/6J fueron utilizados en el presente Protocolo a partir de 23 meses de edad. Los ratones llevaban una condicional SIRT^{loxp-exon4-loxp} mutación²⁹, sin embargo, esto no fue inducido en este experimento.

1. Asegúrese de que ratones reciben permanentes identificadores como etiquetas de oreja, chips RFID, o tatuajes de la cola.
   Nota: Se recomienda también utilizar marcas temporales (por ejemplo, el marcador permanente para marcar colas) para una rápida identificación durante los períodos de evaluación.
2. Limpiar la cinta con 0.25-0.5% de cloro (v/v) o etanol al 70% (v/v) al final del día o para eliminar las heces o la orina entre los ensayos experimentales. Seco soluciones completamente antes de iniciar un nuevo juicio.
   Nota: Etanol puede aumentar el desgaste de la banda de la caminadora. Se recomienda limpiar la cinta entre cada serie, si trabaja con ratones machos alojados en grupo con el fin de minimizar en la lucha contra la jaula. Se recomienda realizar evaluaciones de la cinta de correr a la misma hora del día en cada momento en los estudios longitudinales^30,31,32, y si se realizan otras evaluaciones, la orden debe seguir siendo el mismo. El investigador ejecuta el experimento debería ser ciego a las designaciones de grupo de los ratones.

2. aclimatación ratones al aparato de cinta de correr

Nota: Iniciar la aclimatación de los ratones 1 mes antes de experimentos de línea base.

1. Establecer el programa de formación inicial usando el software de cinta (v3.4.7) en modo Manual (figura 1 y tabla 1).
   1. Abra el software de la caminadora. A continuación, haga clic en el archivo y abrir el experimento.
   2. De entrada los valores indicados en la tabla 1 en la ficha Manual (figura 1) en aclimatación.
   3. Entrada del sesión número 1, el número de canales activos como 1 a 6 según el número de ratones, el número de visitas a la red como 10 y el número de choques como 20.
      Nota: Intensidad de descarga para esta carrera inicial se establece en el nivel 1 (0,46 mA).
2. Ajuste la inclinación de la caminadora a 0° (plano).
3. Mantenga ratones por la cola al colocar en la caminadora y ponga ratones directamente sobre la cinta para evitar que a partir de ratones en la rejilla de descarga.
4. Use un cepillo o un depresor de lengüeta para mantener ratones de la rejilla de descarga cuando empieza formación o evaluación. Empujar ratones para comenzar a correr para evitar descargas no deseadas.
5. Después de cada ratón se da el programa de formación inicial, repetir el programa que el anterior con la intensidad de choque a nivel 2 (0,59 mA) con al menos 15 minutos entre entrenamientos.
6. Uno o dos días después del programa de formación inicial administrar la aclimatación de la cinta de correr cuesta arriba.
   1. Abra el software de la caminadora. Haga clic en el archivo y luego abrir el experimento.
   2. De entrada los valores de la ficha básico como se indica en la tabla 2 bajo aclimatación.
   3. Bajo Detección de choque, de entrada el sesión número 1, el número de canales activos como 1 a 6 según el número de ratones, el número de visitas a la red como 10 y el número de choques como 20.
   4. Haga clic en la ficha Modo de perfil (figura 2) y de paso 1, de entrada una velocidad inicial de 0 m/min y una velocidad final de 5 m/min con un período de 5 s.
      1. Añadir un calentamiento paso 2 con una velocidad de 5 m/min y al final velocidad de 5 m/min durante 30 segundos. Añadir un paso de transición que comienza en 5 m/min y una velocidad final de 6 m/min 5 s.
      2. Añadir un paso de velocidad de la prueba que comienza en 6 m/min y finaliza en 6 m/min 20 s. agregar un paso de transición que comienza en 6 m/min y finaliza en 5 m/min.
      3. Agregar un intervalo de recuperación que comienza en 5 m/min y finaliza en 5 m/min 20 s (figura 2).
   5. Repita el paso 2.6.4 para agregar pasos de velocidad de prueba como se indica en la tabla 2 bajo aclimatación.
7. Dos semanas antes de las evaluaciones de línea de base, continuar la aclimatación proporcionando dos evaluaciones de capacidad aeróbica plana de cinta como se describe en la sección 3, en días consecutivos.
8. Uno o dos días después del segundo entrenamiento de la resistencia, proporcionar dos evaluaciones de capacidad anaeróbica cuesta caminadora como se describe en la sección 4, en el mismo día con un mínimo de 30 min entre entrenamientos.

3. caminadora plana continua evaluación

1. Crear un programa de la cinta como se describe en el paso 2.1, utilizando los valores indicados en la tabla 1 en evaluación. Detección de descargas, establecer el número de sesión 1, el número de canales activos como 1 a 6 según el número de ratones, el número de visitas a la red como 10 y el número de choques como 20.
2. Controlar los ratones a lo largo de la prueba y eliminar ratones del instrumento que alcanzan los criterios de punto final.
   Nota: Este paso es para evitar tocar involuntariamente la red de descarga de los vecinos de ratones y que afectan a datos de ratones. Los parámetros incluyen el tiempo total en el cinturón, la distancia recorrida y los choques a la proporción de visitas. Se recomienda realizar dos evaluaciones en cada momento, separados por al menos un día entre evaluaciones.

4. cuesta arriba intervalo caminadora evaluación

1. Crear un programa de la cinta como se describe en el paso 2.6, utilizando los valores indicados en la tabla 2 bajo evaluación. Detección de descargas, establecer el número de sesión 1, el número de canales activos como 1 a 6 según el número de ratones, el número de visitas a la red como 5 y el número de choques como 10.
2. Establecer el campo de intervalo en el programa de caminadora a 0.5.
   Nota: Esto permite que los puntos de datos a ser recogidos cada segundo en vez de cada minuto, que ayuda en la identificación de la velocidad al final de cada ratón. El programa se detendrá automáticamente después de la etapa de 50 m/min debido a limitaciones de software. Los parámetros incluyen el tiempo en la correa, la distancia recorrida y la velocidad de la prueba de la última etapa con éxito terminada antes de final. El último se utiliza para determinar la intensidad de la línea de base para el régimen de HIIT descrito en el paso 5. Se recomienda realizar dos evaluaciones por cada punto de tiempo, separados por al menos 30 minutos.

5. corta sesión de alta intensidad intervalo de formación

1. Fijar la cinta de correr cuesta arriba (25°) y retire la tapa de plástico.
2. Determinar la intensidad de cada ratón. Utilice la velocidad de la última etapa completada con éxito (paso 4.5) y encontrar el grupo de intensidad y correspondiente Base, Sprinty tablero velocidades usando la tabla 3.
3. Abra el software de cinta y haz clic en archivo para crear un nuevo programa.
   1. Haga clic en la ficha Modo de perfil y de paso 1, entrada a una velocidad de 0 m/min y una velocidad final como se indica bajo velocidad de la Base como se indica en la tabla 3 con un período de 5 s.
   2. Añadir un calentamiento paso 2 con una velocidad inicial a Base de velocidad y velocidad final a Base de velocidad para 180 s.
   3. Entrada 3 intervalos cada 1) un paso de transición que va desde la Base a Sprint de 5 s, 2) un paso en el Sprint de velocidad de 60, 3) un paso de transición que va desde el "sprint" a Base de más de 5 s y 4) un paso para un intervalo de recuperación en < C15 > Base velocidad para 60 s.
   4. Añadir un paso de transición que va desde la Base a la velocidad de Sprint durante 5 s y un paso final que va desde Sprint hasta el tablero de velocidad sobre 60 s.
      Nota: Programas se pueden guardar, modificar y reloaded.
4. Hacer ejercicio tres días a la semana con al menos un día de descanso entre sesiones (el lunes, el miércoles y el viernes).
5. Programas de ejercicios de reescritura para aumentar la Base, el Sprinty el tablero velocidades de 1 m/min cada dos semanas.
   Nota: No hay descargas eléctricas se dan durante el ejercicio.
6. Motivar a ratones a ejecutar utilizando un pincel de maquillaje (recomendado) o un depresor de lengua para motivar ligeramente ratones que caen cerca o en la rejilla de descarga. Si un ratón no responde retry en 5 s, luego s 10 y luego reintentar cada 30 s o durante un intervalo de recuperación hasta el final de la sesión.
   Nota: considerar eliminar ratones en el estudio que no correr en la caminadora a cualquier intensidad o son incapaces de completar los tres primeros intervalos en la intensidad definida para el grupo de intensidad más baja (tabla 3)
7. Se mueven los ratones que no pueden ser motivados para completar los tres primeros intervalos en dos sesiones de ejercicio consecutivo para bajar grupos de intensidad (tabla 3).
8. Se mueven los ratones que no requieren motivación en dos sesiones de ejercicio consecutivos a grupos de intensidad más alto (tabla 3).
9. Tomar ratones control sedentario en lugar de jaulas al lado de la cinta como funciona. Alternativamente, se pueden colocar controles sedentarios en los carriles de una caminadora no se mueve durante 10 minutos.

Resultados

Un total de veinticinco ratones femeninos fueron criados y envejecidos en la casa. Los ratones de fondo C57BL/6J llevaron una mutación de^{loxp-exon4-loxp} de SIRT1 de²⁹; sin embargo, no fue inducido este knockout condicional y por lo tanto, todos los ratones exhibieron longitud Sirtuin1 (datos no mostrados). A los 24 meses de edad, ratones evaluaron la resistencia de la cinta y la capacidad de sprint cuesta arriba antes y después de la administración de...

Discusión

Beneficios de sesiones cortas son un aspecto clave de entrenamiento interválico de alta intensidad que captura científica y de interés público. Sin embargo, los estudios en animales raramente investigar regímenes HIIT que son 10 minutos o menos. Aquí, describimos un protocolo para un 10 min sesión corta HIIT cuesta caminadora ejercicio régimen que mejorado rendimiento de caminadora en ratones hembra edad y que anteriormente hemos demostrado para aumentar el rendimiento físico en ratones machos de

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Exer-3/6 Open Treadmill w/ Shock, Detection, auto-calibration and PC Interface/Software	Columbus Instruments	1055-SDRM	The Columbus Instruments 3/6 treadmill allow up to 6 mice or 3 rats simultaneously. The device comes with controllers to allow manual control of treadmill belt speed and shock intensity, or connections to a computer and software to run and control these elements.
Bleach	Varies	Varies	0.25-0.5% Bleach solution (V/V) is used to clean the treadmill belt between sessions
Ethanol	Varies	Varies	70% ethanol solution (V/V) can alternatively be used to clean treadmill belt between runs and sesions.
Make-up Brush (large)	Varies	Varies	A make-up brush provides a soft surface and ample length to motivate mice to continue exercise.