디딜 방아 피로 시험 : 마우스에 대한 피로와 같은 행동 간단한, 높은 처리량 분석

요약

Fatigue is a common, undertreated and frequently poorly-understood symptom in many diseases and disorders. New preclinical assays of fatigue may help to improve current understanding and future treatment of fatigue. To that end, the current protocol provides a novel means of measuring fatigue-like behavior in the mouse.

초록

피로는 많은 질병 및 장애에서 눈에 띄는 증상이며 많은 사람들에게 삶의 질을 감소시킨다. 명확한 발병 기전과 적절하게 모든 환자에서 피로를 치료하기 위해 현재의 개입의 실패의 부족은 새로운 치료 옵션에 대한 필요성을 남긴다. 치료의 필요성 및 유망한 새로운 치료를 식별하는 데 전임상 연구의 중요성에도 불구하고, 피로의 몇 가지 임상 분석을 사용할 수 있습니다. 또한, 피로 같은 동작 자발적 차륜 주행을 평가하기 위해 사용 된 가장 일반적인 임상 시험은, 피로를 경감 약물에 민감하지 않을 수 있으며, 마우스의 몇몇 균주로 사용하기에 적합하지 않으며, 상대적으로 낮은 스루풋을 갖는다. 현재의 프로토콜은 소설, 피로와 같은 행동, 디딜 방아의 피로 시험의 비 자발적 임상 분석을 설명하고, 인간과 피로에 피로를 일으키는 것으로 알려진 화학 요법 약물로 치료 쥐 피로 같은 동작을 검출에 효능의 증거를 제공 애니 마에서 -처럼 행동LS. 피로와 같은 행동과 잠재적 인 개입 따라서 새로운 치료 옵션의 빠른 발견을 허용, 짧은 기간 동안 쥐의 더 많은 수에서 평가 될 수있는이 분석은, 휠 실행에 도움이 대안이 될 수있다.

서문

피로는 크게 삶의 질을 감소시킬 수있다, 사람들의 다양한 영향을 미치며, 자주 불분명하거나 알 수없는 병인이 있습니다. 암과 관련된 피로 (CRF)은, 예를 들어, 치료를 받고있는 암 환자의 대다수에 의해 발생되는 암 처리 완료 검출 암 ^(1)의 부재 후 장시간 지속 할 수있다. 또한, 피로는 만성 피로 증후군, 우울증, 당뇨, 섬유 근육통 등 다양한 다른 질병과 장애에서 눈에 띄는 증상이기도하다. 다행히, 피로를 경험하는 사람들을 돕는 할 수있는 비 약물 학적 중재가 (예를 들면, 운동은 일부 유방암 환자 ^2,3에 대한 CRF를 줄일 수 있습니다)하지만, 많은 사람들은 여전히 효과적인 치료 부족하다. 또한, CRF에 대한 기존의 약물 치료는 경우 전혀 효과가 ^4-7 광범위 것으로 확인되지 않았다.

치료 필요와 드루의 부족에도 불구하고g의 치료 방법은 피로의 임상 분석은 특히 동물 모델에서, 새로운 피로 치료 부족의 발견과 개발에 도움이됩니다. 설치류 연구를위한 피로의 유일한 전임상 시험 법 중 하나는 쥐 또는 다른 설치류가 실행중인 휠과 일상 실행중인 활동이 기록에 무료로 액세스 권한을 부여하는 자발적인 휠 실행 활동 (VWRA) ^9-15이다. 많은 연구에서 VWRA는 실험군에서 측정 된 신체 활동의 감소로 (VWRA 또는 현재의 프로토콜 중 하나에서) 정의 된 피로와 같은 동작과 피로 같은 행동의 유일한 척도이다. VWRA 피로처럼 행동 유용한 길이 측정을 제공 할 수 있지만 비교적 낮은 처리량 분석은 근친 마우스 계통 ⁽¹⁶⁾ 사이에 상당한 차이 실행이며, 동작 테스트 성능의 변화를 일으킬 수있는 주체는 각각 수용 할 필요 ^17-19. 이러한 가정 케이지 행동 감시와 같은 다른 분석하고,분석은 또한 연속적인 데이터 수집을 제공 할 수 있고 피사체 쌍 ^(20)에 수납하는 일부 시스템은 허용 할 수있다. 이러한 분석은 휠 실행 같은, 또한 낮은 스루풋이고, 유틸리티가 있지만, 피로와 같은 동작을 검출하는 수단으로 덜 민감 할 수 있고.

VWRA 달리 마우스 트레드밀 검사 자발적인 활동에 의존하지 않고 높은 처리량을 허용하는 짧은 시간 내에 완료 될 수있다. VWRA에 비해,이 테스트는 외부 동기 부여를 사용합니다. 특히, 그들이 실행 중단해야 감전 생쥐를 제공하기 위해 이동하는 벨트의 뒷면에 위치한 대전 금속 격자는 일반적으로 존재한다. 이 충격 그리드뿐만 아니라, 마우스, 괴롭히는 파고, 또는 손, 브러시, 또는 다른 도구를 터치하고 공기의 짧은 퍼프를 지시하는 등 여러 가지 다른 방법을 통해 러닝 머신에서 실행하도록 동기를 부여 할 수있다. 대신 피로, 마우스 러닝 머신 테스트는 자주 측정하는 데 사용되는 호기성 및 / 또는 anaerobic의 운동 능력 ^21-25. 마우스는 더 전기 충격을 탈출하는 수단으로 러닝 머신에서 실행을 계속할 수없는 또는 내키지 때까지 실행할 동기를 부여한다. 마우스가 고갈에 대한 기준을 만족하는 경우 테스트는 종료된다. 이러한 프로토콜에서, 마우스 사실 생리적 피로에 도달 할 수 있도록, 피로에 대한 기준은 종종 충격 그리드의 위에 누워 다섯 연속 초 지출 반복 혐오 자극의 얼굴에 계속 실행 실패로 정의된다. 따라서, 피로와 같은 행동으로 인해 시험을 종료하기위한 외부 동기를 부여하고 기준의 강한 혐오 성격에 전형적인 디딜 방아 시험에 마스킹 될 수있다. 흥미롭게도, 및 설치류 러닝 머신을 사용하여 많은 다른 연구와 달리, 최근 게시 쥐 ⁽²⁶⁾ 사회적 스트레스의 효과 검사의 일부로서 사용 된 디딜 방아의 피로 시험의 또 다른 버전을 설명합니다. 이 그룹에서 사용하는 방법은 현저히 달랐다 비록 CUrrent 프로토콜 (즉, 그들은 하나의 차선 러닝 머신을 사용 및 테스트 종료에 대한 기준으로 전기 충격의 10 초를 필요), 그들의 연구는 마우스 러닝 머신을 사용하여 빠르고 간단하게 피로 시험 개발의 유틸리티와 관심을 강조한다.

피로 차륜 주행 이외 수단 루틴 행동의 변화에​​ 의해 검출 될 가능성이 높다. CRF는 CRF ^(27)없이 사람들보다, 근전도 분석에 의해 결정되는 환자, 근육 피로의 적은 금액으로 지친 느낌. 또한, 감소 된 동기는에서 언급 된 인간의 피로 ^{(28, 29)을 측정하는} 여러 가지 척도에 의해 측정된다. 따라서, 피로와 같은 행동의 유용한 임상 분석은 생리적 기능 이외의 측정에 기초하여 건강하고 피로 마우스 구분과 동기 부여에 안 모호한 감소한다. VWRA의 한계와 다른 분석을 피하면서, 현재의 방법 워싱턴을 그 목적을 달성하기 위해마우스 러닝 머신 테스트를 적용하여 개발 s의. 이 방법은 러닝 머신에서 실행 쥐를 만들 수있는 유일한 외부 동기 등의 충격 그리드를 사용합니다. 마우스는 빠르게 그리드는 혐오 자극을 제공하고 실행할 때 즉시 그것에서 어떤 거리를 러닝 머신에 배치 할 때 그것에서 벗어나 유지할 것을 배운다.

마우스는 피로 할 때, 그들은 대신에 프론트 엔드를 향해 속도를 유지하는 러닝 머신의 뒤쪽으로 점점 더 많은 시간을 보내고. 따라서,이 프로토콜에서 테스트 완료 기준은 지정된 피로 영역에서 연속 5 초간 지출 (즉, 충격 그리드를 포함하는 충격 그리드로부터 일체 길이 범위 및 트레드밀의 후방). 이는 훈련 후 다수 또는 실제 충격을받을 마우스 없이도 그리드의 혐오 성질을 이용한다. (상기 정의 된 바와 같은) 테스트 생쥐보다 오히려 피로 전류 기준을 사용을 완료 할 수 있도록하여,이 방법은 다소의 최대 (또는 거의 최대) 생리 기능보다 피로와 같은 거동을 측정하기 위해 트레드밀을 사용하는 수단을 제공한다. 따라서,이 방법은 마우스의 피로와 같은 행동의 간단한, 높은 처리량 분석을 제공 할 수 있고 피로와 같은 행동의 다른 분석에 독립적 인 또는 보완 조치로 중 하나를 제공 할 수 있습니다.

프로토콜

이 절차는 국립 당뇨병 연구소 소화기 계통 및 신장 질환 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었다.

1. 준비

1. , 시험을하기 전에 각 마우스의 신속한 식별 할 수있는 모든 쥐의 꼬리 훈련 및 식별 부호로 테스트 할 문신합니다.
   참고 :이 단계는 선택 사항입니다. 영구 마커 또는 다른 식별 방법 문신의 대안으로 사용될 수있다.
2. (:, 교육 및 시험 전반에 걸쳐 일관성을 유지하기 위해 10 ° 경사의 권장 각도)과 전기 충격 주파수를 설정 교육 및 테스트 마우스에 앞서, 디딜 방아는 평평한 표면에 있고 경사 원하는 각도로 디딜 방아로 설정되었는지 확인 강도는 적절하게 (권장 : 2 Hz에서, 1.22 mA).
   참고 : 사용되는 전기 충격은 장갑을 끼지 않은 손가락으로 터치하고 박동 괴로움에서 제공한다 온화한 따끔 거림 감각보다 더 이상 생산되지해야합니다이온 (200 밀리 초를 지속 각각의 충격으로).
3. 교육 및 테스트 기간 동안 배설물 boli과 소변을 수집하는 정육점 종이의 깨끗한 시트 또는 러닝 머신에서 흡수 패드를 놓습니다.
4. 충격 그리드에서 종이 또는 디딜 방아 하우징 (즉, 디딜 방아 차선을 덮고있는 투명한 플라스틱 뚜껑)의 세 번째 통해 흡수 패드를 멀리 놓습니다.
   주 :이 단계는 선택적이지만, 어두운 공간을 생성하며 트레드밀의 하부를 방지하기위한 추가 용기를 제공 할 수있다.
5. 계획은 훈련 기간 동안 추가로 동기를 부여하기 위해 와이어 브러시를 사용하는 경우, 해당 일 전에 교육 세션을 시작하기에 쉽게 사용할 수 있도록.
6. 피로를 유도 및 / 또는 완화에 대한 약물이나 방법을 사용할 수 있으며 제조 또는 단계 2.14 동안 수행 될 수 있는지 확인하십시오.

2. 교육 마우스는 러닝 머신을 사용하는

참고 : 교육은 쥐를 보장 할 필요가있다디딜 방아 및 작업에 익숙하고 시험했을 때 적절하게 수행 할 수 있습니다. 마우스의 대부분은 자주 충격을 받거나 그렇지 않으면 모든 교육 세션 동안 제대로 수행하는 훈련중인 경우, 추가 교육 세션을 수행해야합니다. 첫 날에, 대부분의 마우스는 수회 충격한다. 훈련의 두 번째 날에 의해, 마우스는 거의 그리드와 접촉을하지해야합니다. 마우스가 지속적으로 빈약 한 교육 성과를 표시하는 경우, 그것은 연구에서 제거해야합니다. 암컷 C57BL / 6NCr 마우스, 이는 드문 (1 % 미만 불량 트레이닝 성능으로 인해 연구에서 제거 된)이지만, 다른 균주 훈련 동안 다르게 수행 할 수 있음을 유의해야한다.

1. 디딜 방아 오프 (0 m / 분으로 설정 속도)로, 개별적으로 마우스 디딜 방아의 별도의 차선에 꼬리와 장소 마우스로 쥐를 들어 올립니다. 즉시 디딜 방아에 각 마우스를 배치 한 후 해당 그리드의 전원을 켭니다. O를 직접 배치되는 마우스 확인n은 러닝 머신 벨트.
   참고 : 각 마우스 꼬리에 의해 유지되는 시간과 거리의 양 (견고한 플랫폼에 서 예를 들어, 와이어 케이지 덮개를 마우스 러닝 머신에 마우스를 전송 및 / 또는 허용하기 전에 디딜 방아 근처 케이지를 배치하여 최소화해야한다 )가 디딜 방아 근처와 실험이 디딜 방아에 배치 할 준비가 될 때까지.
2. 마우스 자유롭게 1-3 분 동안 각 마우스가 차선을 탐험 및 / 또는 그리드에서 하나 이상의 충격을받은 때까지 러닝 머신을 탐색 할 수 있습니다.
3. 러닝 머신의 전원을 켜고은 (약 1.5 3.0 m / 분)으로 이동하기 시작 때까지 천천히 속도를 향상시킬 수 있습니다. 그들이 산책을 시작하도록 모든 쥐를 모니터링합니다. 마우스가 도보를 시작하거나 충격 그리드 향해 걸어하지 않는 경우, 와이어 브러시 또는 꼬리 간지러워와 마우스를 눌러 개입 할 준비를합니다.
4. 천천히 8m / 분 러닝 머신 속도를 향상시킬 수 있습니다. 타이머를 시작하고 모니터링 동작을 계속합니다.
5. 에 러닝 머신 속도를 증가9m / 5 분에서 분, 10m / 7 분에서 분, 10 분의 러닝 머신을 중지합니다.
6. 마우스 잠시 후, 디딜 방아를 찾아 제거하고 그 케이지에 각을 반환 할 수 있습니다.
7. 알코올 디딜 방아와 그리드를 청소하고 러닝 머신 아래에 종이 또는 흡수 패드를 교체합니다.
8. 추가 쥐를 훈련을 반복 2.7을 통해 2.1 단계를 반복합니다.
   참고 : 알코올은 러닝 머신에서 새로운 마우스를 배치하기 전에 건조하도록 허용합니다.
9. 교육의 두 번째 날에, 2.1 단계를 반복합니다. 러닝 머신의 전원을 켜고 10m / 분의 속도를 향상시킬 수 있습니다. 타이머를 시작합니다.
   참고 : 러닝 머신 속도는 훈련의 첫날보다 더 빠른 속도로 증가 될 수있다.
10. 10 분에서 5 분에 11m / 분 12m / 분 러닝 머신의 속도를 증가, 15 분의 러닝 머신을 중지합니다.
11. 마우스를 제거하고 자신의 새장에 반환.
12. 알코올 디딜 방아와 그리드를 청소하고 러닝 머신 아래에 종이 또는 흡수 패드를 교체합니다. 추가 쥐를 훈련을 반복 2.12 통해 2.9 단계.
13. 둘째 날과 동일하게 훈련 추가적인 일 (1 일)을 수행한다.
    참고 :이 단계는 선택 사항이지만 (동성 및 변형) 대부분 또는 모든 마우스 작업과 디스플레이 어려움을 훈련되는 경우에 좋습니다. 그들은 (훈련의 하나의 추가 하루, 즉) 3 일 동안 훈련을받은 경우 훈련의 추가 이하 일 자신의 두 번째 훈련 하루 동안 성능과 기간에 따라 적합 할 수 있지만 마우스는 일반적으로 3 단계에서 잘 수행 할 수 있습니다 2.14 단계.
14. 적어도 하나의 하루는 3 단계로 진행하기 전에하는 마우스는 디딜 방아에 더 노출이없는 통과 할 수 있습니다.
    주 : 사용 않음 약물 (들)를 유도 및 / 또는 피로이 단계 동안 투여되어야 완화.
    주 :이 기간의 길이는 다양하고 피로를 감소 시키거나 제거하기 위해, 피로 및 / 또는 테스트 간섭을 유도하는데 사용될 수있다. 훈련을 마친 후 마우스에게 7 일 이상을 테스트하는 경우, 파일럿 연구는 추천합니다사용하는 마우스는 테스트 기간 동안 수행되는지 확인합니다.

3. 러닝 머신 피로 시험

참고 :이 테스트에서, 피로와 같은 행동은 "피로 영역"에서 연속 5 초 지출로 정의된다. 피로 영역은 약 1 바디 충격 격자의 길이뿐만 아니라, 격자 자체 내 트레드밀 벨트의 일부를 포위하는 영역으로 정의된다. 테스트에 앞서,이 영역을 서술 점은 디딜 방아 차선의 상부 또는 측면에 마크를 적용하여 같이 실험에 분명하다 있는지 확인합니다.

1. 12m / 분으로 러닝 머신의 속도를 설정합니다. 디딜 방아를 시작하지 마십시오. 그리드의 전원이 꺼져 있는지 충격을 확인합니다.
2. 개별적으로 디딜 방아의 별도의 차선에 마우스를 놓습니다. 바로 러닝 머신에서 각각의 마우스를 배치 한 후 해당 그리드를 켭니다.
3. 동시에 디딜 방아와 스톱워치를 시작합니다.
   참고 : 마우스를 제거하는 것을 제외하고 테스트하는 동안 개입하지 마십시오그 (3.5 단계 참조) 제거를위한 기준을 만족.
4. 표 1에 나타낸 바와 같이 러닝 머신 속도를 높입니다. 조심스럽게 테스트를 통해 모든 쥐를 관찰합니다.
   참고 : 디딜 방아는 표 1에 속도는 성인 여성 C57BL / 6NCr 마우스에서 관찰에 기초하여 선택되었다. 높은 러닝 머신의 속도는 운동 마우스 (예를 들어, 이계 CD-1 마우스) 더 이상 적합 할 수있다.
5. 마우스가 5 연속 초 동안 피로 영역에 남아있는 경우, 즉시 러닝 머신에서 마우스를 제거하고 시간을 기록하고 실행 거리.
6. 더 마우스 러닝 머신에 남아없는 경우, 디딜 방아를 중지합니다. 알코올 디딜 방아와 그리드를 청소하고 러닝 머신 아래에 종이 또는 흡수 패드를 교체합니다.
7. 추가 마우스를 테스트하기 위해 반복 3.6을 통해 3.1 단계를 반복합니다.
   참고 :이 단계는 선택 사항입니다.

결과

이 프로토콜은 피로와 같은 행동이 디딜 방아를 사용하여 마우스에서 측정 할 수 있습니다. 이 섹션에 제시된 데이터는 훈련의 현재 프로토콜 (도 1a 및도 1c는 제외)을 사용하여 마우스의 3 별도 그룹을 시험하여 얻었다. 피로를 유도하기 위해, 5- 플루오로 우라실 (5-FU)은, 공지 된 세포 독성 화학 요법 약물이 인간 ⁽³⁰⁾ 및 마우스 ^{(10, 13)?...}

토론

현재의 프로토콜은 피로와 같은 행동을 측정하기 위해 마우스 디딜 방아를 사용하는 방법에 대해 설명합니다. 이 방법은 VWRA, 피로와 같은 행동의 일반적인 임상 시험에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. VWRA 생쥐 시험 장치와 상호 작용하도록 선택하는 것이 필요하다. 그 결과, 마우스의 몇몇 균주 근친 거의 휠 ^(16)과 상호 작용하지 않으며이 활성 피로 - 유도 된 저하를 식별하기 어렵거나 ?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Exer 3/6 Animal Treadmill	Columbus Instruments	1050-RM Exer-3/6
Stopwatch	Daigger	EF24490M
Wire brush	Fisher Scientific	03-572-5
Compressed air	Dust-Off	FALDSXLPW
Absorbent pads	Daigger	EF2175CX
Butcher paper	Newell Paper Company	4620510
Alcohol (70%)	Fisher Scientific	BP82011