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要約

ショート セッション (≤10 分) 高強度インターバル トレーニング (HIIT) 長く運動療法に代わるものとして浮上しているけれどもより短いバリアントは、ほとんど動物実験でモデル化します。ここでは、3 日、週、上り坂トレッドミル HIIT プロトコル男性は身体能力を強化し、女性高齢マウス 10 分を述べる.

要約

高強度インターバル トレーニング (HIIT) を防ぐため、遅延、またはもろさを改善する治療法として浮上しています。特に短いセッション HIIT、10 分以下、いくつかの人間研究機能、週に数回、数分、短いルーチンとして、特に関心のレジメンです。しかし、短いセッション HIIT の影響をモデル化した動物の研究の不足があります。ここでは、3 日間の週齢傾斜トレッドミルを用いたマウスを与えられた 10 分の個別に合わせた、進歩的な短いセッション HIIT 療法の方法論について述べる。私たちの方法論には、トレッドミルの評価のためのプロトコルが含まれています。マウスは当初、トレッドミルに順応、基準フラットと上り坂のトレッドミルの評価を与えられました。運動セッションの始まり 3 分ウォーム アップ、高速で 1 分の 3 つの間隔にアクティブな回復のペースで 1 分続くペース。これらの間隔は、次のマウスは高速から始まる最後のセグメントを与えられるペースし、1 分の加速します。HIIT プロトコルは、速度と各マウスの強度は初期の嫌気性評価スコアに基づいて決定されるように個別に合わせて調整されます。さらに、我々 はパフォーマンスによって個々 のマウスに対する強度を増減条件を詳しく説明します。最後に、2 週間ごとに強度がすべてのマウスの増加します。我々 は以前、このプロトコル強化された物理的なパフォーマンスで高齢男性マウスの報告、ここでトレッドミル パフォーマンスをまた向上を歳雌マウス。プロトコルのメリット低管理の時間 (6 マウス、週 3 日あたり約 15 分) よりよいモデルにマウスの個性化のための戦略規定運動では、追加または数の取り外しとの長さは、モジュラー設計運動の利点を滴定する間隔。

概要

定期的な運動は、防止またはサルコペニア ・弱さ1,2,3、4など多くの加齢に伴う病気を遅らせることで効果的です。ただし、150 分のそれらの 65 の満たす推薦の 15% 未満、中程度の強度の週運動強度プラス
5,6のトレーニング。時間の長いセッション不足は共通の障壁を行使する、高強度インターバル トレーニング (HIIT) 伝統的な療法に代わるものとして浮上しています。HIIT はアクティブな回復の簡単な期間が点在し、激しい活動の複数の短いバーストをあり、まだ有益な成果を得られる最短のレジメンを識別するに最近興味があった。このような研究にはも 40 s11、10の単一の分 1.5 分92 3 分84 分7のセッションの合計時間を刻む週間レジメンには 3 日間が含まれます。

同様に、HIIT 動物モデルにおける実質的な関心がずっとあります。研究の大半を使用マウス12,13,14,15,16,17,18,19,20、 21またはラット22,23,24,25 , スイミングを使用いくつかの他をトレッドミルを使用して行った26,27のプロトコル,28. これらの研究の大半は運動13,14,19,21,24の初期強度を設定する最大 VO2を使用します。また、HIIT のしばしば記載されている利益は短い療法ですが、ほとんどすべてのこれら特定研究機能療法その最後の 30 分または12,11,長い13,14 ,15,18,19、21、少し長いものを除いて 10 分養生法20、19 分間で 3 つの異なる別よりも強度16。私たちの知る限り、10 分またはより少ない HIIT 療法を確認またはこのプロトコルのための基礎として機能する私たちの出版された調査17を除いて、個々 の動物に養生法を合わせて報告された動物の研究がないです。

ここでは、高齢マウス モデル、個別に設計された人間の研究7,8,9,10,11で最近使用される短いセッション (≤10 分) 亜種の HIIT のプロトコルについて述べる。メソッドは、ウォーム アップ、3 分と傾斜 (25 °) トレッドミルで 10 分療法と 3 つ 1 分アクティブな回復区間が点在し、高強度で 4 つの 1 分間隔に含まれます。プロトコルのメリットが大きいの臨床的意義となっており、VO2max、代謝のトレッドミルの必要性を回避するため、モジュールに基づいていない強度を設定、個々 の動物に強度を調整するための戦略いう間隔とタイミングの数が簡単に調節可能なデザイン。さらに、このプロトコルでは私たちに指示する 2 つの戦略のトレッドミルの評価、耐久性を調べるため、フラット連続と上り坂の間隔を含む。これらのメソッドを使用して、HIIT は、高齢男性マウス17の機能容量を増加したその短いセッション前の調査結果を拡張し、HIIT 高齢の雌マウスに、トレッドミル パフォーマンスが向上、今を示す.

プロトコル

すべての研究および実験的プロトコルは、バッファローとバージニア西部ニューヨーク動物ケアおよび使用委員会に大学のガイドラインに準拠して承認されました。

1. 実験のセットアップと一般的なアドバイス

注:合計二十四雌マウス c57bl/6 j の背景には、年齢の 23 ヶ月で始まるこのプロトコルで使用されました。マウス条件 SIRT, exon4,突然変異29, しかし、これはこの実験では誘導されなかった。

  1. マウス耳タグ、RFID チップなどの永続的な識別子を受信または尾の入れ墨ことを確認します。
    注:評価期間中に迅速に特定の一時的なマーキング (尾をマークするなど、恒久的なマーカー) を使用することをお勧めします。
  2. きれいに 0.25 0.5 トレッドミル % の漂白剤 (v/v) または 70% (v/v) エタノール終了日または糞便または実験的な試行間の尿を削除します。新たな試みを開始する前に、ソリューションを完全に乾燥します。
    注:エタノールは、トレッドミルのベルトの摩耗を高める可能性があります。場合男性マウスのグループ収容ケージの戦いで最小限に抑えるために、トレッドミルがそれぞれの実行の間洗浄することをお勧めします。縦断研究30,31,32、各時点での日の同じ時間でトレッドミルの評価を実行する勧めし、順序が同じまま他の査定を実行している場合。実験を実行している調査官はマウスのグループ指定するブラインドもあります。

2. トレッドミル装置慣れるマウス

注:マウス順化ベースライン実験前 1 ヶ月を開始します。

  1. (図 1と表 1) マニュアル モードでトレッドミル ソフトウェア (v3.4.7) を使用して初期研修プログラムを設定します。
    1. トレッドミル ソフトウェアを開きます。ファイルをクリックし、テストを開きます。
    2. [マニュアル] タブ (図 1)順化[表 1に示されている値を入力します。
    3. 20 としてショックの数 10、グリッドへの訪問の数、マウスの数に応じて 6 に 1 としてアクティブなチャネル数 1 としてセッション番号を入力します。
      注:この最初の実行のため衝撃強度がレベル 1 で設定されて (0.46 mA)。
  2. (フラット) 0 ° にトレッドミルの傾斜を設定します。
  3. トレッドミルに配置するとき、尻尾をマウスを保持し、ショック グリッドからマウスを避けるためにベルトに直接マウスを配置します。
  4. ブラシや舌圧子を使用して、訓練や評価の開始時にショック グリッドから離れてマウスを維持します。予期せぬ衝撃を避けるため、実行を開始するためにマウスを移動します。
  5. 初期研修後、各マウス プログラムを繰り返す、上記のようにレベル 2 に増加して衝撃強度 (0.59 mA) で少なくとも 15 分間のトレーニング。
  6. 初期研修後 1 ~ 2 日は上り坂トレッドミル順化を管理します。
    1. トレッドミル ソフトウェアを開きます。[ファイル] をクリックし、テストを開きます。
    2. 順化下表 2に示すように [基本] タブに値を入力します。
    3. 衝撃検知、下 20 としてショックの数 10、グリッドへの訪問の数、マウスの数に応じて 6 に 1 としてアクティブなチャネル数 1 としてセッション番号を入力します。
    4. プロファイル モード] タブ (図 2) をクリックし、ステップ 1 の入力開始速度 0 m/分と 5 の期間で 5 m/分のエンド スピード s。
      1. 30 秒のウォーム アップ開始スピード 5 m/分の速度は 5 m/分と終了でステップ 2 を追加します。5 m/分、6 m/分 5 エンド スピードで開始、移行手順を追加 s。
      2. 6 m/分で始まり、6 m/分で始まり、5 m/分で終わります移行ステップ 20 ・追加 6 m/分で終わりますテスト スピード ステップを追加します。
      3. 復旧間隔 5 m/分から始まり、5 m/分 20 で終了を追加 s (図 2)。
    5. 手順 2.6.4 順化下表 2に示されるように速度のテスト ステップを追加するを繰り返します。
  7. 二週間前のベースライン評価は、前述のセクション 3 の連続した日に与えられる 2 つのトレッドミル フラット有酸素能力の評価を提供することによって順化を続行します。
  8. 2 番目の持久的トレーニング後 1 ~ 2 日提供 2 つのトレッドミル上り坂嫌気能力評価トレーニングとの間の 30 分の最小値と同じ日に与えられた、セクション 4 で説明されているようです。

3. フラット継続的なトレッドミルの評価

  1. 手順 2.1、査定基準において表 1に示されている値を使用して、トレッドミル プログラムを作成します。衝撃検知、下 20 としてショックの数 10、グリッドへの訪問の数、マウスの数に応じて 6 に 1 としてアクティブなチャネル数 1 としてセッション数を設定します。
  2. 裁判を通してマウスを監視、エンドポイント基準に達する楽器からマウスを取り外します。
    注:この手順は、マウスを隣接のデータに影響を与えるショック グリッドに誤って触れてマウスを避けるためです。パラメーターには、ベルト、距離、訪問率に与えるショックの時間合計にはが含まれます。アセスメントの間、少なくとも 1 日で区切られたそれぞれの時点で 2 つの査定を実行することをお勧めします。

4. 上り坂の間隔のトレッドミルの評価

  1. 評価の下の表 2に示されている値を使用して手順 2.6、トレッドミル プログラムを作成します。衝撃検知、下 10 としてショックの数 5、グリッドへの訪問の数、マウスの数に応じて 6 に 1 としてアクティブなチャネル数 1 としてセッション数を設定します。
  2. 0.5 にトレッドミル プログラムの間隔] フィールドを設定します。
    注:これにより毎秒毎分端各マウスの速度を識別するを助けるのではなくデータ ポイントを収集します。プログラムは、ソフトウェアの制限のため 50 m/分のステージの後自動的に止まります。パラメーターには、時間帯・距離・ エンドポイントの前に正常に完了した最後の段階のテスト速度が含まれます。後者は、手順 5 で説明した HIIT の養生法の基準強度を決定するために使用されます。少なくとも 30 分で区切られた時間ポイントごと 2 つの査定を実行することをお勧めします。

5. 短いセッション高強度インターバル トレーニング

  1. トレッドミルは上り坂 (25 °) を設定し、プラスチック製のカバーを取り外します。
  2. 各マウスの強度を決定します。最後の正常に完了した段階 (ステップ 4.5) の速度を使用し、強度グループと対応するベース、スプリント、および表 3を使用してダッシュ速度を見つけます。
  3. トレッドミル ソフトウェアを開き、ファイルをクリックして新しいプログラムを作成します。
    1. ステップ 1 のプロファイル モード] タブをクリックして、入力開始速度 0 m/分と 5 の期間を表 3に示すように基本速度の下で示されるエンド スピード s。
    2. ウォーム アップ 180 のベース速度と基本速度でエンド スピードで開始速度でステップ 2 を追加 s。
    3. 入力 3 の間隔を各 1) 移行ステップ 5 の基地からスプリントに行く s、60、3) 以上 5 をベースに「スプリント」からなる移行ステップの高速スプリントで 2 ステップ s と 4) で復旧間隔のステップ ベース60 の速度 s。
    4. スプリント速度 5 以上に基地から行くの移行ステップを追加 s と最後にスプリントからダッシュに行くスピード以上 60 s。
      注:プログラムは、保存、変更、および再読み込みすることができます。
  4. (すなわち、月曜日、水曜日、金曜日) セッションの間の残りの少なくとも 1 日と週 3 日練習を実行します。
  5. 基本、スプリント、ダッシュを拡大する運動プログラムを書き換え速度が 1 m/分 2 週間ごと。
    注:運動中に電気ショックを指定しません。
  6. 軽く近くやショック グリッドの上にあるマウスをやる気にさせる (推奨) 化粧ブラシや舌圧子を使用して実行するマウスに動機を与えます。マウス 5 内の再試行が応答しない場合、s、10 s、および、再試行してくださいすべて 30 s またはセッションが終了するまでの回復期間。
    注:任意の強度でトレッドミルで実行しないでくださいまたは最低強度グループ (表 3) に定義された強度の最初の 3 つの間隔を完了することができない研究から、マウスを削除する検討
  7. やる気を 2 つの連続の最初の 3 つの間隔を完了することはできません移動マウスは運動強度グループ (表 3) を下げるためのセッションです。
  8. 高強度のグループ (表 3) に 2 つの連続した運動セッションにおける動機づけを必要としないマウスを移動します。
  9. 実行時に、トレッドミル側のケージの場所で座りがちなマウスを取る。また、10 分間非移動トレッドミルのレーンで定住のコントロールを配置できます。

結果

20-5 雌マウスの合計で飼育され家の中高齢者します。C57bl/6 j バック グラウンド マウス実施 SIRT1, exon4,突然変異29;ただし、この条件付きノックアウトは誘導されないとすべてのマウスが全長 Sirtuin1 を展示するため (データは示されていない)。生後 24 か月、マウス評価されたトレッドミル持久力と上り坂のスプリント能力前に HIIT 運動の 2 ヶ?...

ディスカッション

短いセッションからの利点は、高強度インターバル トレーニング科学をキャプチャして公共の利益の重要な側面です。ただし、動物実験はほとんど 10 分は、HIIT レジメンを調査またはそれ以下。ここでは、高齢の雌マウスにトレッドミル パフォーマンス強化され、我々 は以前17歳男性マウスの物理的なパフォーマンスを向上させる示されている、10 分の短いセッション HIIT...

開示事項

著者が明らかに何もありません。

謝辞

我々 はバッファロー動物動物実験施設で大学で動物の世話要員を感謝したいと思います。この研究は、ベテラン事務リハビリテーション研究開発助成金 RX001066 とインディアン トレイル財団によって支えられました。

資料

NameCompanyCatalog NumberComments
Exer-3/6 Open Treadmill w/ Shock, Detection, auto-calibration and PC Interface/SoftwareColumbus Instruments1055-SDRMThe 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. 
BleachVariesVaries0.25-0.5% Bleach solution (V/V) is used to clean the treadmill belt between sessions
EthanolVariesVaries70% ethanol solution (V/V) can alternatively be used to clean treadmill belt between runs and sesions.
Make-up Brush (large)VariesVariesA make-up brush provides a soft surface and ample length to motivate mice to continue exercise.

参考文献

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