Breve sessione ad alta intensità Interval Training e valutazione di tapis roulant in topi invecchiati

Riepilogo

Breve sessione (≤ 10 min) elevato intervallo di allenamento di intensità (HIIT) sta emergendo come alternativa alle modalità di esercizio più lungo, ma le varianti più brevi sono modellate raramente negli studi sugli animali. Qui, descriviamo un 10 min, 3 giorni a settimana, protocollo HIIT tapis roulant in salita che migliora le prestazioni fisiche in maschio e femmina topi invecchiati.

Abstract

Intervallo di allenamento ad alta intensità (HIIT) sta emergendo come un approccio terapeutico per impedire, ritardare o migliorare la fragilità. In particolare breve sessione HIIT, con regimi che minore o uguale a 10 min è di particolare interesse in quanto parecchi studi umani dispongono di routine più breve pochi minuti un paio di volte a settimana. Tuttavia, ci è una scarsità di studi sugli animali che modellano gli impatti di breve sessione HIIT. Qui, descriviamo una metodologia per un regime HIIT individualmente su misura e progressiva breve sessione di 10 min dato 3 giorni a settimana per topi utilizzando un tapis roulant inclinato invecchiati. La nostra metodologia include anche protocolli per la valutazione del tapis roulant. Topi sono inizialmente ambientati per il tapis roulant e poi dati basale piatta e le valutazioni tapis roulant in salita. Sessioni di allenamento cominciano con un riscaldamento di 3 min, poi tre intervalli di 1 min a un veloce ritmo, seguito da 1 min a un recupero attivo ritmo. A seguito di questi intervalli, i topi sono dati un segmento finale che inizia presso il veloce ritmo e accelera per 1 min. Il protocollo HIIT è adattato individualmente come la velocità e l'intensità per ogni mouse sono determinati basato su punteggi di valutazione iniziale anaerobica. Inoltre, abbiamo dettaglio le condizioni per aumentare o diminuire l'intensità per topi individuali a seconda delle prestazioni. Infine, l'intensità è aumentata per tutti i topi ogni due settimane. Precedentemente abbiamo segnalato in questa protocollo migliorato le prestazioni fisiche in topi maschi invecchiati e qui Visualizza in che aumenta anche le prestazioni di tapis roulant topi femminili invecchiati. Vantaggi del nostro protocollo includono tempi di amministrazione basso (circa 15 min per 6 topi, 3 giorni a settimana), strategia per l'individualizzazione per topi migliore modello prescritto esercizio e un design modulare che consente l'aggiunta o la rimozione del numero e la lunghezza del intervalli per titolare i benefici di esercizio.

Introduzione

L'esercizio fisico regolare è efficace nel prevenire o ritardare molte malattie età-associate come sarcopenia e fragilità^1,2,3,4. Tuttavia, meno del 15% di tali raccomandazioni incontrare 65 e più vecchi di 150 min una settimana di intensità moderato esercizio fisico più la forza
formazione^5,6. Come la mancanza di tempo e lunghe sessioni sono comuni barriere di esercitare, intervallo di allenamento ad alta intensità (HIIT) sta emergendo come alternativa ai tradizionali regimi. HIIT dispone più brevi raffiche di intensa attività che si alternano con brevi periodi di recupero attivo, e c'è stato interesse recente nell'identificare i regimi più brevi che ancora producono risultati utili. Tali studi includono 3 giorni un regimi di settimana con tempi di sessione totale di 4 min⁷, 2-3 min⁸, 1,5 min⁹, un singolo min¹⁰e anche 40 s¹¹.

Allo stesso modo, c'è stato un notevole interesse nei modelli animali di HIIT. Una maggioranza degli studi utilizzati topi^{12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21} o ratti^22,23,24,25 e sono stati eseguiti utilizzando un tapis roulant, anche se pochi altri usato piscina protocolli^{26,27 , 28}. la maggior parte di questi studi uso VO₂max per impostare l'intensità iniziale di esercizio^{13,14,19,21,24}. Inoltre, anche se un vantaggio spesso descritto di HIIT sta avendo i regimi più brevi, quasi tutti questi identificato i regimi di caratteristica di studi che ultimi 30 min o più^{11,12,13,14 ,15,18,19,21}, ad eccezione di uno con una leggermente più lungo di 10 min regime²⁰e l'altro con 19 min attraverso tre diversi intensità¹⁶. A nostra conoscenza, non ci sono studi animali segnalati che esaminano un 10 min o meno regime HIIT o adattare il regime a singoli animali, fatta eccezione per il nostro studio pubblicato¹⁷ che serve come base per questo protocollo.

Qui, descriviamo un protocollo per HIIT in topi invecchiati progettati per modello individualizzata, variabili di sessione breve (≤ 10 min) utilizzati di recente in studi umani^7,8,9,10,11. Il metodo prevede un regime di 10 minuti su un tapis roulant inclinato (25°) con 3 minuti di riscaldamento e quattro intervalli di 1 minuto ad alta intensità, intervallate da tre segmenti di recupero attivo di 1 min. Vantaggi del protocollo includono una maggiore rilevanza clinica poiché dispone di strategie per la sartoria intensità ai singoli animali, l'impostazione di intensità che non sono basati su VO₂max, evitando così la necessità di tapis roulant metabolico e modulare progettazione per cui il numero di intervalli e le temporizzazioni è facilmente regolabile. Inoltre, all'interno di questo protocollo forniamo le istruzioni per due strategie per la valutazione del tapis roulant, che includono intervallo piatta continuo e in salita, per esaminare la resistenza. Utilizzando questi metodi, Estendiamo i nostri risultati precedenti quella breve sessione che HIIT aumentata capacità funzionale in topi maschi invecchiati¹⁷e ora dimostrare HIIT aumenta le prestazioni del tapis roulant in topi femminili invecchiati.

Protocollo

Tutti gli studi e protocolli sperimentali sono stati approvati da ed in conformità alle linee guida dell'Università a Buffalo e VA Western New York Animal Care e comitati di uso.

1. sperimentare l'installazione e consigli generali

Nota: Un totale di venti-quattro topi femminili su uno sfondo di C57BL/6J sono stati utilizzati in questo protocollo a partire dai 23 mesi di età. I topi hanno trasportato un condizionale di mutazione di SIRT^{loxp-exon4-loxp 29}, tuttavia, questo non è stato indotto in questo esperimento.

1. Assicurarsi che i topi ricevano identificatori permanenti come i marchi auricolari, i chip RFID, o tatuaggi di coda.
   Nota: Si consiglia di utilizzare anche le marcature temporanee (ad es., pennarello per segnare code) per una rapida identificazione durante i periodi di valutazione.
2. Pulire il tapis roulant con 0.25-0.5% candeggina (v/v) o etanolo al 70% (v/v) alla fine della giornata o per rimuovere le feci o l'urina tra prove sperimentali. Soluzioni a secco completamente prima di avviare un nuovo processo.
   Nota: Etanolo può aumentare l'usura della fascia di tapis roulant. È consigliabile che il tapis roulant sia pulita tra ogni esecuzione se lavora con topi maschi stabulati in gruppo al fine di ridurre al minimo nella lotta contro la gabbia. Si raccomanda di eseguire valutazioni tapis roulant allo stesso tempo del giorno in ogni punto del tempo in studi longitudinali^30,31,32, e se vengono eseguite altre valutazioni, l'ordine deve rimanere lo stesso. L'investigatore che esegue l'esperimento dovrebbe anche essere cieco per le designazioni di gruppo dei topi.

2. d'acclimatazione topi all'apparato di tapis roulant

Nota: Avviare acclimatazione dei topi 1 mese prima gli esperimenti della linea di base.

1. Impostare il programma di formazione iniziale utilizzando il software di tapis roulant (v 3.4.7) in modalità manuale (Figura 1 e tabella 1).
   1. Aprire il software di tapis roulant. Fare clic sul file, quindi aprire l'esperimento.
   2. Immettere i valori indicati nella tabella 1 nella scheda manuale (Figura 1) in acclimatazione.
   3. Inserire il numero di sessione come 1, il numero dei canali attivi come 1 a 6 a seconda del numero dei topi, il numero di visite alla griglia come 10 e il numero di shock come 20.
      Nota: Intensità di scossa per questa esecuzione iniziale è impostato al livello 1 (0,46 mA).
2. Impostare l'inclinazione del tapis roulant a 0° (piatto).
3. Tenere topi dalla coda quando si posiziona il tapis roulant e mettere topi direttamente sul nastro per evitare di avviare topi sulla griglia di scossa.
4. Utilizzare una spazzola o un abbassalingua per tenere i topi dalla griglia della scossa quando inizia la formazione o valutazione. Nudge topi per iniziare l'esecuzione per evitare urti indesiderati.
5. Dopo ogni mouse è dato il programma di formazione iniziale, ripetere il programma come sopra con l'intensità della scossa è aumentato a livello 2 (0,59 mA) con almeno 15 min tra corsi di formazione.
6. Uno o due giorni dopo il programma di formazione iniziale amministrare l'acclimatazione di tapis roulant in salita.
   1. Aprire il software di tapis roulant. Quindi fare clic sul file e quindi aprire l'esperimento.
   2. Immettere i valori nella scheda di base come indicato in tabella 2 sotto acclimatazione.
   3. Sotto Shock rilevazione, immettere il numero di sessione come 1, il numero dei canali attivi come 1 a 6 a seconda del numero dei topi, il numero di visite alla griglia come 10 e il numero di shock come 20.
   4. Fare clic sulla scheda Modalità profilo (Figura 2) e per il passaggio 1, ingresso una velocità iniziale di 0 m/min e una velocità finale di 5 m/min con un periodo di 5 s.
      1. Aggiungere un warm up passaggio 2 con una velocità iniziale di 5 m/min e fine velocità di 5 m/min per 30 secondi. Aggiungere un passaggio di transizione che inizia a 5 m/min e una velocità finale di 6 m/min per 5 s.
      2. Aggiungere un passaggio di velocità di prova che inizia a 6 m/min e termina a 6 m/min per 20 s. Aggiungi una fase di transizione che inizia a 6 m/min e termina a 5 m/min.
      3. Aggiungere un intervallo di recupero che inizia a 5 m/min e termina a 5 m/min per 20 s (Figura 2).
   5. Ripetere il passaggio 2.6.4 per aggiungere passi del test velocità come indicato nella tabella 2 sotto acclimatazione.
7. Due settimane prima delle valutazioni della linea di base, continuare acclimatazione fornendo le valutazioni di capacità aerobica piatto due tapis roulant come descritto nella sezione 3, dato in giorni consecutivi.
8. Uno o due giorni dopo il secondo allenamento di resistenza, fornire due tapis roulant in salita capacità anaerobica valutazioni come descritto nella sezione 4, dato lo stesso giorno con un minimo di 30 minuti tra corsi di formazione.

3. piatto continuo tapis roulant valutazione

1. Creare un programma di tapis roulant come descritto al punto 2.1, utilizzando i valori indicati nella tabella 1 sotto valutazione. Sotto Shock rilevamento, impostare il numero di sessione come 1, il numero dei canali attivi come 1 a 6 a seconda del numero dei topi, il numero di visite alla griglia come 10 e il numero di shock come 20.
2. Monitorare i topi durante tutto il processo e rimuovere topi dallo strumento che raggiungono i criteri dell'endpoint.
   Nota: Questo passaggio è quello di evitare topi inavvertitamente toccare la griglia di scossa di vicini topi e influire sui dati. I parametri includono il tempo totale sulla cintura, la distanza percorsa e le scosse al rapporto di visite. Si consiglia di eseguire due valutazioni in ogni punto del tempo, separati da almeno un giorno tra le valutazioni.

4. in salita intervallo tapis roulant valutazione

1. Creare un programma di tapis roulant come descritto al punto 2.6, utilizzando i valori indicati nella tabella 2 sotto valutazione. Sotto Shock rilevamento, impostare il numero di sessione come 1, il numero dei canali attivi come 1 a 6 a seconda del numero dei topi, il numero di visite alla griglia come 5 e il numero di shock come 10.
2. Impostare il campo intervallo nel programma di tapis roulant per 0,5.
   Nota: Questo consente per i punti dati da raccogliere ogni secondo invece ogni minuto, che aiuta a identificare la velocità all'endpoint per ogni mouse. Il programma si arresta automaticamente dopo la fase di 50 m/min a causa di limitazioni del software. I parametri includono il tempo sulla cintura, la distanza percorsa e la velocità di prova dell'ultima tappa completata prima dell'endpoint. Quest'ultimo viene utilizzato per determinare l'intensità della linea di base per il regime HIIT descritto nel passaggio 5. Si consiglia di eseguire due valutazioni per ogni punto di tempo, separati da almeno 30 min.

5. breve sessione High Intensity Interval Training

1. Impostare il tapis roulant in salita (25°) e rimuovere il coperchio di plastica.
2. Determinare l'intensità per ogni mouse. Utilizzare la velocità dell'ultima tappa completata correttamente (punto 4.5) e trovare il gruppo di intensità e corrispondente Base, Sprinte Dash velocità utilizzando la tabella 3.
3. Aprire il software di tapis roulant e fare clic sul file per creare un nuovo programma.
   1. Fare clic sulla scheda Modalità di profilo e per il passaggio 1, ingresso una velocità iniziale di 0 m/min e una velocità di fine come indicato sotto velocità di Base , come indicato nella tabella 3 con un periodo di 5 s.
   2. Aggiungere un warm up passaggio 2 con una velocità di inizio alle velocità di Base e fine alla velocità di Base per 180 s.
   3. Ingresso 3 intervalli ogni con 1) una fase di transizione che va dalla Base a Sprint per 5 s, 2) un passo a Sprint velocità per 60s, 3) una fase di transizione che va da "sprint" alla Base di oltre 5 s e 4) un passo per un intervallo di recupero presso < C15 > Base velocità per 60 s.
   4. Aggiungere un passaggio di transizione che va dalla Base alla velocità di Sprint oltre 5 s e un passaggio finale che va da Sprint a Dash velocità oltre 60 s.
      Nota: Programmi possono essere salvati, per volta e ricaricati.
4. Eseguire esercizio tre giorni alla settimana con almeno un giorno di riposo tra le sessioni (cioè, lunedì, mercoledì, venerdì).
5. Programmi di esercizio di riscrittura per aumentare la Base, Sprinte Dash Velocità 1 m/min ogni due settimane.
   Nota: Durante l'esercizio non sono date scosse elettriche.
6. Motivare i topi da eseguire utilizzando un pennello trucco (consigliato) o abbassalingua leggermente motivare i topi che cadono vicino o sopra la griglia di scossa. Se un mouse non risponde riprova in 5 s, poi 10 s e poi riprova ogni 30 s o durante un intervallo di recupero fino alla fine della sessione.
   Nota: considerare la rimozione topi dallo studio che non correre sul tapis roulant a qualsiasi intensità o non riesce a completare i primi tre intervalli alla intensità definiti per il gruppo di intensità minimo (tabella 3)
7. Spostare i topi che non possono essere motivati a completare le prime tre intervalli in due sessioni di allenamento consecutive per abbassare i gruppi di intensità (tabella 3).
8. Spostare i topi che non necessitano di motivazione in due sessioni di allenamento consecutive ai gruppi di maggiore intensità (tabella 3).
9. Prendere topi di controllo sedentario in gabbie posto accanto il tapis roulant come funziona. In alternativa, controlli sedentari possono essere inseriti nei vicoli di un tapis roulant non in movimento per 10 min.

Risultati

Un totale di venti-cinque topi femminili sono stati allevati e invecchiato in casa. I topi di C57BL/6J sfondo ha trasportato un SIRT1^{loxp-exon4-loxp} mutazione²⁹; Tuttavia, questo knockout condizionale non è stata indotta e pertanto tutti i topi hanno esibito integrale Sirtuin1 (dati non mostrati). A 24 mesi di età, i topi sono stati valutati per tapis roulant resistenza e capacità di sprint in salita prima e dopo la somministrazione di due mesi di all...

Discussione

Benefici da brevi sessioni sono un aspetto fondamentale dell'intervallo di allenamento ad alta intensità che cattura scientifica e interesse pubblico. Tuttavia, gli studi sugli animali raramente indagare regimi HIIT che sono 10 min o meno. Qui, descriviamo un protocollo per un 10 min breve sessione HIIT tapis roulant in salita regime di esercizio fisico che migliori prestazioni di tapis roulant in topi femminili invecchiati e che precedentemente abbiamo dimostrato per aumentare le prestazioni fisiche in topi maschi inve...

Materiali

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.