Avaliação de esteira em ratos envelhecidos e curta sessão de alta intensidade de treinamento intervalado

Resumo

Sessão curta (≤ 10 min) alta treinamento intervalado de intensidade (HIIT) surge como uma alternativa para as modalidades de exercício mais longos, no entanto, as variantes mais curtas raramente são modeladas em estudos com animais. Aqui, descrevemos um 10 min, 3 dias por semana, protocolo HIIT subir escada rolante que melhora o desempenho físico em macho e fêmea com idade de ratos.

Resumo

Treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT) está emergindo como uma abordagem terapêutica para prevenir, retardar ou amenizar a fragilidade. Em especial curta sessão HIIT, com regimes que menor ou igual a 10 min é de particular interesse, como vários estudos humanos apresentam rotinas tão curtas quanto alguns minutos duas vezes por semana. No entanto, há uma escassez de estudos com animais que modelam os impactos de curta sessão HIIT. Aqui, descrevemos uma metodologia para um regime HIIT individualmente adaptados e progressiva curta sessão de 10 min dado 3 dias por semana para envelhecido ratos usando uma esteira inclinada. Nossa metodologia inclui também protocolos para avaliação de esteira. Os ratos são inicialmente aclimatados à esteira e então dados de base plana e avaliações de subida da escada rolante. Sessões de exercícios começam com um aquecimento de 3 min, em seguida três intervalos de 1 min em um rápido ritmo, seguido por 1 min em ritmo, uma recuperação ativa. Na sequência destes intervalos, os ratos são dadas um segmento final que começa com o rápido ritmo e acelera por 1 min. O protocolo HIIT é adaptado individualmente, como a velocidade e intensidade para cada mouse são determinadas com base em escores de avaliação inicial anaeróbico. Além disso, detalhamos as condições para aumentar ou diminuir a intensidade para ratos individuais, dependendo do desempenho. Finalmente, intensidade é aumentada para todos os ratos a cada duas semanas. Nós relatamos anteriormente neste protocolo avançado de desempenho físico em ratos masculinos envelhecidos e aqui mostrar também aumenta o desempenho da esteira em envelhecido ratos fêmeas. Vantagens do nosso protocolo incluem o tempo de administração baixa (cerca de 15min por 6 ratos, 3 dias por semana), estratégia para a individualização de ratos para melhor modelo prescrito exercício e um design modular que permite a adição ou remoção do número e comprimento de intervalos para dosear os benefícios do exercício.

Introdução

O exercício regular é eficaz em prevenir ou retardar a muitas doenças associadas a idade como sarcopenia e fragilidade^1,2,3,4. No entanto, menos de 15% destas recomendações conheça 65 e mais de 150 min por semana de intensidade moderada exercer mais força
treinamento de^5,6. Como a falta de tempo e longas sessões são comuns entraves ao exercício, treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT) surge como uma alternativa aos regimes tradicionais. HIIT apresenta várias rajadas de intensa atividade que são intercaladas com breves períodos de recuperação ativa, e tem havido interesse recente em identificar os regimes mais curtos que ainda produzem resultados benéficos. Tais estudos incluem dia 3 um regimes de semana apresentando vezes sessão total de 4 min⁷, 2-3 min⁸, 1,5 min⁹, um único min¹⁰e até 40 s¹¹.

Da mesma forma, tem havido interesse substancial em modelos animais de HIIT. A maioria dos estudos utilizados ratos^{12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21} ou ratos^22,23,24,25 e foram realizados utilizando uma esteira, embora alguns outros usado natação protocolos^{26,27 , 28}. a maioria desses estudos use o VO₂máx para definir a intensidade inicial do exercício^{13,14,19,21,24}. Além disso, embora um benefício frequentemente descrito de HIIT é ter regimes mais curtos, quase todos estes identificaram regimes de característica de estudos esse passado 30 min ou mais^{11,12,13,14 ,15,18,19,21}, com excepção de um, com um ligeiramente mais do que 10 min regime²⁰e outra com 19 min através de três diferentes intensidades de¹⁶. A nosso conhecimento, existem não relatados estudos com animais que examinar um 10 min ou menos regime HIIT ou adaptar o regime para animais individuais, com excepção do nosso estudo publicado¹⁷ que serve como base para este protocolo.

Aqui, descrevemos um protocolo para HIIT em ratos envelhecidos projetados para modelo individualizado, variantes de sessão curta (≤ 10 min) usados recentemente em estudos humanos^7,8,9,10,11. O método inclui um regime de 10 min em uma esteira inclinada (25°) com um aquecimento de 3 min e quatro intervalos de 1min em alta intensidade, intercaladas com três segmentos de recuperação activa de 1 min. Vantagens do protocolo incluem maior relevância clínica, como apresenta estratégias para adequar a intensidade para animais individuais, definindo as intensidades que não são baseadas no VO₂máx, evitando assim a necessidade de esteiras metabólicas e modular concepção segundo a qual o número de intervalos e temporizações é facilmente ajustável. Além disso, neste protocolo nós fornecem instruções para duas estratégias para avaliação de esteira, que incluem o intervalo plana contínuo e árdua, para examinar a resistência. Usando estes métodos, podemos estender nossas conclusões anteriores daquela sessão curta que HIIT aumentou a capacidade funcional em camundongos machos envelhecidos¹⁷e agora demonstram HIIT aumenta desempenho de esteira em ratos fêmeas envelhecidos.

Protocolo

Todos os estudos e protocolos experimentais foram aprovados por e em conformidade com as diretrizes da Universidade de Buffalo e VA Western New York Cuidado Animal e comissões de utilização.

1. experiência de instalação e Conselho geral

Nota: Um total de vinte e quatro ratos fêmeas em um fundo de C57BL/6J foram utilizados neste protocolo começando com 23 meses de idade. Os ratos carregava uma condicional SIRT^{loxp-exon4-loxp} mutação²⁹, no entanto, isto não foi induzido neste experimento.

1. Certifique-se que ratos recebem identificadores permanentes, como as marcas auriculares, chips RFID, ou tatuagens de cauda.
   Nota: Recomenda-se também usar marcações temporárias (por exemplo, marcador permanente para marcar caudas) para identificação rápida durante os períodos de avaliação.
2. Limpar a esteira com 0.25-0.5% (v/v) de alvejante ou etanol a 70% (v/v) no final do dia ou para remover fezes ou urina entre ensaios experimentais. Soluções de secas completamente antes de iniciar um novo julgamento.
   Nota: Etanol pode aumentar o desgaste para a correia de esteira. É recomendável que a esteira ser limpo entre cada execução se trabalhando com camundongos machos alojados em grupo a fim de minimizar no combate de jaula. Recomenda-se realizar avaliações de esteira ao mesmo tempo do dia em cada ponto de tempo em estudos longitudinais^30,31,32, e se outras avaliações estão sendo realizadas, a ordem deve permanecer o mesmo. O investigador executando o experimento também deve ser cego para as designações de grupo dos ratos.

2. aclimatação ratos para aparelhos de esteira

Nota: Inicie a aclimatação dos ratos 1 mês antes experimentos de linha de base.

1. Configure o programa de formação inicial usando o software de esteira (v3.4.7) no modo Manual (Figura 1 e tabela 1).
   1. Abra o software de esteira. Em seguida, clique sobre o arquivo e abra o experimento.
   2. Entrada dos valores indicados na tabela 1 na guia Manual (Figura 1), sob a aclimatação.
   3. Introduzir o número de sessão como 1, o número de canais ativos como 1 a 6, dependendo do número de ratos, o número de visitas à grade como 10 e o número de choques como 20.
      Nota: Intensidade do choque para esta execução inicial é definida no nível 1 (0,46 mA).
2. Defina a inclinação da esteira para 0° (plana).
3. Segurar os ratos pela cauda, ao colocar na esteira e colocar ratos diretamente no cinto para evitar começando ratos da grelha de choque.
4. Use uma escova ou um abaixador de língua para manter ratos longe da grade de choque quando começa treinamento ou avaliação. Nudge ratos para começar a executar para evitar choques não intencionais.
5. Depois de cada mouse é dado o programa de formação inicial, repita o programa como acima com a intensidade do choque aumentada para nível 2 (0,59 mA) pelo menos 15 min entre treinamentos.
6. Um ou dois dias após o programa de formação inicial administrar a aclimatação de subida da escada rolante.
   1. Abra o software de esteira. Clique sobre o arquivo e abra o experimento.
   2. Os valores na guia básico de entrada conforme indicado na tabela 2 sob a aclimatação.
   3. Sob a Deteção de choque, de entrada o número de sessão como 1, o número de canais ativos como 1 a 6, dependendo do número de ratos, o número de visitas à grade como 10 e o número de choques como 20.
   4. Clique na guia Modo de perfil (Figura 2) e para a etapa 1, entrada a uma velocidade inicial de 0 m/min e uma velocidade final de 5 m/min, com um período de 5 s.
      1. Adicione um etapa 2 com uma velocidade de início de velocidade 5 m/min e fim de 5m/min de aquecimento durante 30 segundos. Adicionar uma etapa de transição que começa em 5 m/min e uma velocidade final de 6 m/min. para 5 s.
      2. Adicione uma etapa de velocidade de teste que começa em 6 m/min e termina a 6 m/min por 20 s. adicionar uma etapa de transição que começa em 6 m/min e termina em 5 m/min.
      3. Adicionar um intervalo de recuperação que começa em 5 m/min e termina em 5 m/min para 20 s (Figura 2).
   5. Repita a etapa 2.6.4 para adicionar etapas de velocidade de teste, conforme indicado na tabela 2 sob a aclimatação.
7. Duas semanas antes da avaliação de linha de base, continue a aclimatação, fornecendo duas avaliações de capacidade aeróbia plana esteira conforme descrito na seção 3, dada em dias consecutivos.
8. Um ou dois dias após o segundo treinamento de resistência, fornece duas avaliações de capacidade anaeróbica subir escada rolante conforme descrito na seção 4, dada no mesmo dia com um mínimo de 30 min entre treinamentos.

3. avaliação de esteira plana contínua

1. Crie um programa de esteira, conforme descrito no passo 2.1, utilizando os valores indicados na tabela 1 sob avaliação. Em Choque deteção, defina o número de sessão como 1, o número de canais ativos como 1 a 6, dependendo do número de ratos, o número de visitas à grade como 10 e o número de choques como 20.
2. Monitorar os ratos durante todo o julgamento e remova os ratos do instrumento que atingem os critérios de ponto de extremidade.
   Nota: Esta etapa é para evitar ratos inadvertidamente tocar a grade de choque de vizinhos ratos e afetar dados. Parâmetros incluem o tempo total no cinto, a distância percorrida e os choques à relação de visitas. Recomenda-se realizar duas avaliações em cada ponto de tempo, separados pelo menos um dia entre as avaliações.

4. avaliação de esteira de intervalo uphill

1. Crie um programa de esteira conforme descrito na etapa 2.6, usando os valores indicados no quadro 2 sob avaliação. Em Choque deteção, defina o número de sessão como 1, o número de canais ativos como 1 a 6, dependendo do número de ratos, o número de visitas à grade como 5 e o número de choques como 10.
2. Defina o campo intervalo no programa esteira para 0,5.
   Nota: Isso permite que cada segundo em vez da cada minuto, o que auxilia na identificação da velocidade no ponto de extremidade para cada mouse para pontos de dados a serem coletados. O programa para automaticamente após a fase de 50m/min devido a limitações de software. Parâmetros incluem a hora no cinto, a distância percorrida e a velocidade de ensaio da última fase concluída com êxito antes de ponto de extremidade. Este último é utilizado para determinar a intensidade da linha de base para o regime HIIT descrito na etapa 5. Recomenda-se realizar duas avaliações por ponto de tempo, separados pelo menos 30 min.

5. curta sessão formação de intervalo de alta intensidade

1. Definir a esteira em subida (25°) e remova a tampa de plástico.
2. Determine a intensidade de cada rato. Use a velocidade da última fase concluída com êxito (passo 4.5) e encontrar o grupo de intensidade e correspondente Base, Sprinte velocidades de traço usando a tabela 3.
3. Abra o software de esteira e clique no arquivo para criar um novo programa.
   1. Clique na guia Modo de perfil e para a etapa 1, introduzir uma velocidade inicial de 0 m/min e uma velocidade final conforme indicado sob velocidade de Base , como indicado na tabela 3 , com um período de 5 s.
   2. Adicionar um aquecer na etapa 2 com uma velocidade de início, a velocidade de Base e velocidade final, a velocidade de Base para 180 s.
   3. Intervalos de entrada 3 cada com 1) uma etapa de transição que vai da Base para a Sprint por 5 s, velocidade de 2) um passo de cada Sprint para 60, 3) uma etapa de transição que vai de "sprint" a Base de mais de 5 s e 4) um passo para um intervalo de recuperação no < C15 > Base velocidade por 60 s.
   4. Adicionar uma etapa de transição que vai da Base a velocidade do Sprint mais 5 s e uma etapa final que vai da Sprint para Dash mais velocidade 60 s.
      Nota: Programas podem ser salvos, modificados e recarregados.
4. Realize o exercício três vezes por semana pelo menos um dia de descanso entre as sessões (ou seja, segunda-feira, quarta-feira, sexta-feira).
5. Programas de exercícios de reescrita para aumentar a Base, Sprinte Dash velocidades 1m/min a cada duas semanas.
   Nota: Sem choques elétricos são dadas durante o exercício.
6. Motive os ratos para executar usando um pincel de maquiagem (recomendado) ou abaixador de língua levemente motivar os ratos que caem perto ou na grelha de choque. Se um rato não responder novamente em 5 s, em seguida, 10 s e em seguida repetir cada 30 s ou durante um intervalo de recuperação até o final da sessão.
   Nota: Considere remover os ratos do estudo que não correr na esteira em qualquer intensidade ou são incapazes de completar os três primeiros intervalos na intensidade definidos para o grupo de intensidade mais baixo (tabela 3)
7. Mova os ratos que não podem ser motivados para completar os três primeiros intervalos em duas sessões de exercício consecutivos para reduzir grupos de intensidade (tabela 3).
8. Mova os ratos que não requerem a motivação em duas sessões de exercício consecutivos para grupos de intensidade mais elevadas (tabela 3).
9. Pegue ratos controle sedentário em gaiolas lugar ao lado da escada rolante como ele é executado. Alternativamente, controles sedentários podem ser colocados na parte da esteira sem movimento por 10 min.

Resultados

Um total de vinte e cinco ratos fêmeas foram criados e envelhecido em casa. Os ratos de fundo C57BL/6J carregava um SIRT1^{loxp-exon4-loxp} mutação²⁹; no entanto, esse nocaute condicional não foi induzida e, portanto, todos os mouses exibiram comprimento total Sirtuin1 (dados não mostrados). Aos 24 meses de idade, os ratos foram avaliados para esteira resistência e capacidade de sprint para cima antes e após a administração de dois meses de exercí...

Discussão

Benefícios de sessões curtas são um aspecto-chave do treinamento intervalado de alta intensidade que captura científica e o interesse público. No entanto, estudos em animais raramente investigar regimes HIIT que são 10 minutos ou menos. Aqui, descrevemos um protocolo para um regime 10 min sessão curta HIIT subir escada rolante do exercício que melhorou o desempenho de esteira em ratos fêmeas envelhecidos e que temos demonstrado anteriormente para aumentar o desempenho físico em ratos masculinos envelhecido

Materiais

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.