Name: a simple and inexpensive running wheel model for progressive resistance training in mice
Uploaded: 2022-04-28T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple and Inexpensive Running Wheel Model for Progressive Resistance Training in Mice at JoVE.com

نود أن نشكر جمعية حكومة طلاب الدراسات العليا ، ومكتب أبحاث الطلاب ، ووزارة الصحة وعلوم التمارين الرياضية في جامعة ولاية الأبالاش على توفير التمويل لدعم هذا المشروع. بالإضافة إلى ذلك ، نود أن نشكر مونيك إيكيرد وثيرين ويليامز فراي على الإشراف على العمليات اليومية لمنشأة أبحاث الحيوانات.

تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية بجامعة ولاية الأبالاش (#22-05).
1. الحيوانات
<ol><li>اشتر الفئران C57BL/6 من مستعمرة الفئران الداخلية. ملاحظة: تم استخدام ذكور الفئران التي يتراوح عمرها بين 5 و 8 أشهر في بداية الدراسة. يبلغ نشاط الجر...

<ol>
	<li>Frontera, W. R., Ochala, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+muscle:+A+brief+review+of+structure+and+function.">Skeletal muscle: A brief review of structure and function.</a> Calcified Tissue International. 96 (3), 183-195 (2015).</li><li>Goldberg, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+synthesis+during+work-induced+growth+of+skeletal+muscle.">Protein synthesis during work-induced growth of skeletal muscle.</a> Journal of Cell Biology. 36 (3), 653-658 (1968).</li><li>Baar, K., Esser, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorylation+of+p70S6k+correlates+with+increased+skeletal+muscle+mass+following+resistance+exercise.">Phosphorylation of p70S6k correlates with increased skeletal muscle mass following resistance exercise.</a> American Journal of Physiology-Cell Physiology. 276 (1), 120-127 (1999).</li><li>Wong, T. S., Booth, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+muscle+enlargement+with+weight-lifting+exercise+by+rats.">Skeletal muscle enlargement with weight-lifting exercise by rats.</a> Journal of Applied Physiology. 65 (2), 950-954 (1988).</li><li>Hornberger Jr, T. A., Farrar, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+hypertrophy+of+the+FHL+muscle+following+8+weeks+of+progressive+resistance+exercise+in+the+rat.">Physiological hypertrophy of the FHL muscle following 8 weeks of progressive resistance exercise in the rat.</a> Canadian Journal of Applied Physiology. 29 (1), 16-31 (2004).</li><li>Zhu, W. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Weight+pulling:+A+novel+mouse+model+of+human+progressive+resistance+exercise.">Weight pulling: A novel mouse model of human progressive resistance exercise.</a> Cells. 10 (9), 2459 (2021).</li><li>Tamaki, T., Uchiyama, S., Nakano, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+weight-lifting+exercise+model+for+inducing+hypertrophy+in+the+hindlimb+muscles+of+rats.">A weight-lifting exercise model for inducing hypertrophy in the hindlimb muscles of rats.</a> Medicine and Science in Sports and Exercise. 24 (8), 881-886 (1992).</li><li>De Bono, J. P., Adlam, D., Paterson, D. J., Channon, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+quantitative+phenotypes+of+exercise+training+in+mouse+models.">Novel quantitative phenotypes of exercise training in mouse models.</a> American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 290 (4), 926-934 (2006).</li><li>Goh, J., Ladiges, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voluntary+wheel+running+in+mice.">Voluntary wheel running in mice.</a> Current Protocols in Mouse Biology. 5 (4), 283-290 (2015).</li><li>Lightfoot, J. T., Turner, M. J., Daves, M., Vordermark, A., Kleeberger, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+influence+on+daily+wheel+running+activity+level.">Genetic influence on daily wheel running activity level.</a> Physiological Genomics. 19 (3), 270-276 (2004).</li><li>Allen, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+and+skeletal+muscle+adaptations+to+voluntary+wheel+running+in+the+mouse.">Cardiac and skeletal muscle adaptations to voluntary wheel running in the mouse.</a> Journal of Applied Physiology. 90 (5), 1900-1908 (2001).</li><li>Ishihara, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+running+exercise+with+increasing+loads+on+tibialis+anterior+muscle+fibres+in+mice.">Effects of running exercise with increasing loads on tibialis anterior muscle fibres in mice.</a> Experimental Physiology. 87 (2), 113-116 (2002).</li><li>Kurosaka, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+voluntary+wheel+running+on+satellite+cells+in+the+rat+plantaris+muscle.">Effects of voluntary wheel running on satellite cells in the rat plantaris muscle.</a> Journal of Sports Science and Medicine. 8 (1), 51-57 (2009).</li><li>Lambert, M. I., Noakes, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+running+increases+VO2max+and+running+performance+in+rats.">Spontaneous running increases VO2max and running performance in rats.</a> Journal of Applied Physiology. 68 (1), 400-403 (1990).</li><li>Rodnick, K. J., Reaven, G. M., Haskell, W. L., Sims, C. R., Mondon, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variations+in+running+activity+and+enzymatic+adaptations+in+voluntary+running+rats.">Variations in running activity and enzymatic adaptations in voluntary running rats.</a> Journal of Applied Physiology. 66 (3), 1250-1257 (1989).</li><li>Sexton, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+adaptations+in+rat+hindlimb+skeletal+muscle+after+voluntary+running-wheel+exercise.">Vascular adaptations in rat hindlimb skeletal muscle after voluntary running-wheel exercise.</a> Journal of Applied Physiology. 79 (1), 287-296 (1995).</li><li>Dungan, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elevated+myonuclear+density+during+skeletal+muscle+hypertrophy+in+response+to+training+is+reversed+during+detraining.">Elevated myonuclear density during skeletal muscle hypertrophy in response to training is reversed during detraining.</a> American Journal of Physiology-Cell Physiology. 316 (5), 649-654 (2019).</li><li>Ishihara, A., Roy, R. R., Ohira, Y., Ibata, Y., Edgerton, V. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypertrophy+of+rat+plantaris+muscle+fibers+after+voluntary+running+with+increasing+loads.">Hypertrophy of rat plantaris muscle fibers after voluntary running with increasing loads.</a> Journal of Applied Physiology. 84 (6), 2183-2189 (1998).</li><li>Konhilas, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loaded+wheel+running+and+muscle+adaptation+in+the+mouse.">Loaded wheel running and muscle adaptation in the mouse.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 289 (1), 455-465 (2005).</li><li>Legerlotz, K., Elliott, B., Guillemin, B., Smith, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voluntary+resistance+running+wheel+activity+pattern+and+skeletal+muscle+growth+in+rats:+Wheel+running+activity+pattern+and+muscle+growth.">Voluntary resistance running wheel activity pattern and skeletal muscle growth in rats: Wheel running activity pattern and muscle growth.</a> Experimental Physiology. 93 (6), 754-762 (2008).</li><li>Mobley, C. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progressive+resistance-loaded+voluntary+wheel+running+increases+hypertrophy+and+differentially+affects+muscle+protein+synthesis,+ribosome+biogenesis,+and+proteolytic+markers+in+rat+muscle.">Progressive resistance-loaded voluntary wheel running increases hypertrophy and differentially affects muscle protein synthesis, ribosome biogenesis, and proteolytic markers in rat muscle.</a> Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 102 (1), 317-329 (2018).</li><li>D'Hulst, G., Palmer, A. S., Masschelein, E., Bar-Nur, O., De Bock, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voluntary+resistance+running+as+a+model+to+induce+mTOR+activation+in+mouse+skeletal+muscle.">Voluntary resistance running as a model to induce mTOR activation in mouse skeletal muscle.</a> Frontiers in Physiology. 10, 1271 (2019).</li><li>Soffe, Z., Radley-Crabb, H. G., McMahon, C., Grounds, M. D., Shavlakadze, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+loaded+voluntary+wheel+exercise+on+performance+and+muscle+hypertrophy+in+young+and+old+male+C57Bl/6J+mice:+Exercise+and+muscle+hypertrophy+in+old+mice.">Effects of loaded voluntary wheel exercise on performance and muscle hypertrophy in young and old male C57Bl/6J mice: Exercise and muscle hypertrophy in old mice.</a> Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. 26 (2), 172-188 (2016).</li><li>White, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voluntary+resistance+wheel+exercise+from+mid-life+prevents+sarcopenia+and+increases+markers+of+mitochondrial+function+and+autophagy+in+muscles+of+old+male+and+female+C57BL/6J+mice.">Voluntary resistance wheel exercise from mid-life prevents sarcopenia and increases markers of mitochondrial function and autophagy in muscles of old male and female C57BL/6J mice.</a> Skeletal Muscle. 6 (1), 45 (2016).</li><li>Murach, K. A., McCarthy, J. J., Peterson, C. A., Dungan, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+mice+mighty:+Recent+advances+in+translational+models+of+load-induced+muscle+hypertrophy.">Making mice mighty: Recent advances in translational models of load-induced muscle hypertrophy.</a> Journal of Applied Physiology. 129 (3), 516-521 (2020).</li><li>Swallow, J. G., Garland, T., Carter, P. A., Zhan, W. -. Z., Sieck, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+voluntary+activity+and+genetic+selection+on+aerobic+capacity+in+house+mice+(Mus+domesticus).">Effects of voluntary activity and genetic selection on aerobic capacity in house mice (Mus domesticus).</a> Journal of Applied Physiology. 84 (1), 69-76 (1998).</li><li>Murach, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Late-life+exercise+mitigates+skeletal+muscle+epigenetic+aging.">Late-life exercise mitigates skeletal muscle epigenetic aging.</a> Aging Cell. 21 (1), 13527 (2022).</li><li>Mackay, A. D., Marchant, E. D., Louw, M., Thomson, D. M., Hancock, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise,+but+not+metformin+prevents+loss+of+muscle+function+due+to+doxorubicin+in+mice+using+an+in+situ+method.">Exercise, but not metformin prevents loss of muscle function due to doxorubicin in mice using an in situ method.</a> International Journal of Molecular Sciences. 22 (17), 9163 (2021).</li><li>Godwin, J. S., Hodgman, C. F., Needle, A. R., Zwetsloot, K. A., Andrew, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-body+heat+shock+accelerates+recovery+from+impact-+induced+skeletal+muscle+damage+in+mice.">Whole-body heat shock accelerates recovery from impact- induced skeletal muscle damage in mice.</a> Conditioning Medicine. 2 (4), 184-191 (2020).</li><li>Wen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MyoVision:+Software+for+automated+high-content+analysis+of+skeletal+muscle+immunohistochemistry.">MyoVision: Software for automated high-content analysis of skeletal muscle immunohistochemistry.</a> Journal of Applied Physiology. 124 (1), 40-51 (2018).</li><li>Manzanares, G., Brito-da-Silva, G., Gandra, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voluntary+wheel+running:+Patterns+and+physiological+effects+in+mice.">Voluntary wheel running: Patterns and physiological effects in mice.</a> Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 52 (1), 7830 (2019).</li><li>Bartling, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sex-related+differences+in+the+wheel-running+activity+of+mice+decline+with+increasing+age.">Sex-related differences in the wheel-running activity of mice decline with increasing age.</a> Experimental Gerontology. 87, 139-147 (2017).</li><li>Zwetsloot, K. A., Westerkamp, L. M., Holmes, B. F., Gavin, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AMPK+regulates+basal+skeletal+muscle+capillarization+and+VEGF+expression,+but+is+not+necessary+for+the+angiogenic+response+to+exercise:+AMPK+and+the+skeletal+muscle+angiogenic+response+to+exercise.">AMPK regulates basal skeletal muscle capillarization and VEGF expression, but is not necessary for the angiogenic response to exercise: AMPK and the skeletal muscle angiogenic response to exercise.</a> The Journal of Physiology. 586 (24), 6021-6035 (2008).</li></ol>

أثبتت نماذج تمارين المقاومة الحالية في القوارض أنها لا تقدر بثمن لأبحاث العضلات الهيكلية. ومع ذلك ، فإن العديد من هذه النماذج غازية وغير طوعية و / أو كثيفة الوقت والعمالة. LWR هو نموذج ممتاز لا يحفز فقط تكيفات عضلية مماثلة لتلك التي لوحظت في نماذج تدريب تمارين المقاومة الأخرى المقبولة جيدا ،...

تشكل كتلة العضلات الهيكلية حوالي 40٪ من كتلة الجسم لدى البشر البالغين. وبالتالي ، فإن الحفاظ على كتلة العضلات الهيكلية طوال الحياة أمر بالغ الأهمية. تلعب كتلة العضلات الهيكلية دورا أساسيا في استقلاب الطاقة ، والحفاظ على درجة حرارة الجسم الأساسية ، وتوازن الجلوكوز1. الحفاظ على العضلات الهيكلية هو توازن بين تخليق البروتين وتدهور البروتين ، ولكن لا تزال هناك العديد من الثغرات في فهم الآليات الجزيئية المعقدة التي تحرك هذه العمليات. لدراسة الآليات الجزيئية التي تنظم الحفاظ على كتلة العضلات ونموها ، غالبا ما تستخدم نماذج أبحاث البشر التدخلات القائمة على تمارين المقاومة ، لأن المحفزات الميكانيكية تلعب دورا أساسيا في تنظيم كتلة العضلات الهيكلية. في حين أن أبحاث الأشخاص البشريين كانت ناجحة ، فإن الوقت اللازم لإظهار التعديلات والمخاوف الأخلاقية فيما يتعلق بالإجراءات الغازية (أي خزعات العضلات) يحد من كمية البيانات التي يمكن الحصول عليها. في حين أن التكيفات مع تمارين المقاومة منتشرة في كل مكان إلى حد ما عبر أنواع الثدييات ، فإن النماذج الحيوانية توفر فائدة القدرة على التحكم بدقة في النظام الغذائي ونظام التمرين مع السماح أيضا بجمع الأنسجة الكاملة في جميع أنحاء الجسم ، مثل الدماغ والكبد والقلب والعضلات الهيكلية.
تم تطوير العديد من نماذج تدريب المقاومة لاستخدامها في القوارض: الاستئصال التآزري2 ، والتحفيز الكهربائي3،4 ، وتسلق السلم المرجح5 ، وسحب الزلاجات المرجحة6 ، والقرفصاء7. من الواضح أن كل هذه النماذج ، إذا تم تنفيذها بشكل صحيح ، يمكن أن تكون نماذج فعالة للحث على تكيف العضلات الهيكلية ، مثل التضخم. ومع ذلك ، فإن سلبيات هذه النماذج هي أنها في الغالب غير طوعية ، وليست جزءا من سلوك القوارض الطبيعي ، وتستغرق وقتا طويلا / عمالة كثيفة ، وغازية.
لحسن الحظ ، تعمل العديد من سلالات الفئران والفئران طواعية لمسافات طويلة عند السماح لها بالوصول إلى عجلة الجري. علاوة على ذلك ، لا تعتمد نماذج تمارين العجلات الحرة (FWR) على التكييف الشامل أو التعزيز الإيجابي / السلبي أو التخدير لإجبار الحركة أو نشاط العضلات 8,9. يعتمد نشاط الجري بشكل كبير على إجهاد الماوس والجنس والعمر والأساس الفردي. قارن Lightfoot et al. نشاط الجري ل 15 سلالة مختلفة من الفئران ووجدوا أن مسافة الجري اليومية تتراوح من 2.93 كم إلى 7.93 كم ، مع C57BL / 6 الفئران التي تعمل إلى أبعد حد ، بغض النظر عن الجنس10. يتم قبول FWR بشكل شائع كنموذج ممتاز لتحفيز تكيفات التحمل في عضلات الهيكل العظمي والقلب11،12،13،14،15،16 ؛ ومع ذلك ، فإن استخدام تشغيل العجلات في نماذج تدريب المقاومة أقل شيوعا.
كما يمكن للمرء أن يشك ، يمكن زيادة التأثير الضخامي لتشغيل العجلات عن طريق إضافة مقاومة إلى عجلة الجري ، والتي تسمى تشغيل العجلة المحملة (LWR) ، وبالتالي تتطلب جهودا أكبر للتشغيل على عجلة القيادة لمحاكاة تدريب المقاومة عن كثب. باستخدام طرق متنوعة لتطبيق الحمل ، أظهرت الدراسات السابقة أن نموذج LWR الذي يستخدم الجرذان والفئران أظهر بشكل روتيني زيادات في كتلة عضلات الأطراف بنسبة 5٪ -30٪ في غضون 6-8 أسابيع 17،18،19،20،21. علاوة على ذلك ، أظهر D'hulst et al. أن نوبة واحدة من LWR أدت إلى زيادة أكبر بنسبة 50٪ في تنشيط مسار إشارات تخليق البروتين مقارنة ب FWR22. تم تطبيق مقاومة العجلات بشكل شائع من خلال طريقة تحميل ثابتة قائمة على الاحتكاك ، حيث يتم استخدام فرامل مغناطيسية أو مسمار شد لتطبيق مقاومة العجلات12،19،23،24. أحد التحذيرات من طريقة الحمل الثابت القائمة على الاحتكاك هو أنه عند تطبيق مقاومة معتدلة إلى عالية ، لا يمكن للحيوان التغلب على المقاومة العالية لبدء حركة العجلة ، والتوقف عن التدريب بشكل فعال. الأهم من ذلك ، أن العديد من أنظمة القفص والعجلات المستخدمة في نماذج عجلات تشغيل القوارض مكلفة للغاية وتتطلب معدات متخصصة.
في الآونة الأخيرة ، طور Dungan et al. نموذجا تقدميا للعجلات المرجحة (PoWeR) ، والذي يطبق حملا على العجلة بشكل غير متماثل عبر كتل خارجية ملتصقة بجانب واحد من العجلة. ويعتقد أن تحميل العجلات غير المتوازن والمقاومة المتغيرة لنموذج PoWeR يشجعان على استمرار نشاط الجري ويعززان رشقات نارية أقصر من العجلات المحملة التي تعمل في الفئران ، ويقلدان بشكل أوثق المجموعات والتكرار الذي يتم إجراؤه مع تدريب المقاومة17. على الرغم من أن متوسط مسافة الجري يتراوح بين 10 و 12 كم في اليوم ، إلا أن نموذج PoWeR حقق زيادة بنسبة 16٪ و 17٪ في الكتلة الرطبة للعضلات الأخمصية ومنطقة المقطع العرضي للألياف (CSA) ، على التوالي. على الرغم من العديد من المزايا العملية ، فإن نموذج PoWeR من LWR لديه بعض القيود. كما اعترف المؤلفون ، فإن نموذج PoWeR هو حافز "هجين" كبير الحجم يعكس نموذج تمرين التحمل / المقاومة المخلوط (أي التدريب المتزامن في البشر) ، على عكس نموذج قائم على تمارين المقاومة بشكل أكثر صرامة ، مما قد يؤدي إلى تأثير تداخل ويساهم في تضخم أقل وضوحا أو آليات مختلفة يتم من خلالها تحفيز التضخم25 . ومن الضروري ضمان عدم حدوث ظاهرة تدريب متزامنة في ما يقصد به أن يكون نموذجا للتدريب على تمارين المقاومة. لذلك ، تم تعديل نموذج PoWeR لتطوير نموذج LWR يستخدم أحمال أعلى مما كان يستخدم سابقا ليشبه إلى حد كبير نموذج تدريب المقاومة. هنا ، يتم توفير تفاصيل لنموذج LWR بسيط وغير مكلف للتدريب على المقاومة التدريجية لمدة 9 أسابيع في الفئران C57BL / 6.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 g disc neodymium magnets</td>
			<td>Applied Magnets</td>
			<td>ND018-6</td>
			<td>Used for all sensor magnets and 1 g increments of wheel loading</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.5 g disc neodymium magnets</td>
			<td>Applied Magnets</td>
			<td>ND022</td>
			<td>Used for 2.5 g increments of wheel loading</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-32 x 1&#34; stainless steel screws</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>https://www.amazon.com/gp/product/B07939RS23/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&#38;psc=1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-32 Wing Nuts</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>https://www.amazon.com/gp/product/B07YYWW2SB/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&#38;th=1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 &#181;L pipette tip box (empty)</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>2140</td>
			<td>We used empty ART Pipette tip boxes, but any similar sized boxes/trays would suffice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extreme Liquid Glue</td>
			<td>Loctite</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminin primary antibody</td>
			<td>Novus Biologicals</td>
			<td>NB300-144AF647</td>
			<td>primary antibody conjugated with AF657; 1:200 in PBS containing 10% normal goat serum</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium 3 V battery</td>
			<td>n/a</td>
			<td>CR2032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M10 (3/16&#34; x 1 1/4&#34;) stainless steel fender washers</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>https://www.amazon.com/gp/product/B00OHUHEU8/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&#38;th=1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MyoVision: Automated Image Quantification Platform&#160;</td>
			<td>Wen et al. (2017)</td>
			<td>v1.0</td>
			<td>https://www.uky.edu/chs/center-for-muscle-biology/myovision</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate rodent cage (430 mm L x 290 mm W x 201 mm H), with narrow width stainless steel wired bar lid</td>
			<td>Orchid Scientific</td>
			<td>Polycarbonate Rat Cage Type II</td>
			<td>https://orchidscientific.com/product/rat-cage/ - 1519974600758-c29bc1c5-6dfa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sigma Sport 509 Bike Computer</td>
			<td>Sigma Sport</td>
			<td></td>
			<td>Does not need to be this model in particular, but must have distance and time monitoring capabilities</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silent Spinner Running Wheel (mini 11.4 cm)</td>
			<td>Kaytee</td>
			<td>SKU# 100079369</td>
			<td>https://www.kaytee.com/all-products/small-animal/silent-spinner-wheel</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple and inexpensive running wheel model for progressive resistance training in mice

إن نماذج التمارين القائمة على مقاومة القوارض التي تم تطويرها سابقا ، بما في ذلك الاستئصال التآزري ، والتحفيز الكهربائي ، وتسلق السلم المرجح ، ومؤخرا ، سحب الزلاجات المرجحة ، فعالة للغاية في توفير حافز ضخامي للحث على تكيف العضلات الهيكلية. في حين أثبتت هذه النماذج أنها لا تقدر بثمن لأبحاث العضلات الهيكلية ، إلا أنها إما غازية أو لا إرادية وكثيفة العمالة. لحسن الحظ ، تعمل العديد من سلالات القوارض طواعية لمسافات طويلة عند السماح لها بالوصول إلى عجلة الجري. نماذج تشغيل العجلات المحملة (LWR) في القوارض قادرة على إحداث تكيفات شائعة الملاحظة مع تدريب المقاومة لدى البشر ، مثل زيادة كتلة العضلات وتضخم الألياف ، وكذلك تحفيز تخليق بروتين العضلات. ومع ذلك ، فإن إضافة حمولة العجلة المعتدلة إما تفشل في ردع الفئران عن الجري لمسافات كبيرة ، وهو ما يعكس بشكل أكبر نموذج تدريب التحمل / المقاومة ، أو تتوقف الفئران عن الجري بالكامل تقريبا بسبب طريقة تطبيق الحمل. لذلك ، تم تطوير نموذج جديد لتشغيل العجلات عالية الحمل (HLWR) للفئران حيث يتم تطبيق المقاومة الخارجية وزيادتها تدريجيا ، مما يمكن الفئران من مواصلة الجري بأحمال أعلى بكثير مما كان يستخدم سابقا. تشير النتائج الأولية من نموذج HLWR الجديد هذا إلى أنه يوفر حافزا كافيا للحث على التكيف الضخامي على بروتوكول التدريب لمدة 9 أسابيع. هنا ، يتم وصف الإجراءات المحددة لتنفيذ نموذج التدريب على المقاومة التدريجية البسيطة وغير المكلفة في الفئران.

في هذه الدراسة ، تم تعيين 24 فأرا C57BL / 6 (6.3 ± 0.7 شهرا في بداية هذه الدراسة) بشكل عشوائي إلى واحدة من ثلاث مجموعات علاجية: المستقرة (SED) ، أو تشغيل العجلات المحملة (LWR ؛ نفس PoWeR الذي وصفه Dungan et al.17) ، أو LWR العالي (HLWR) ، ثم أكملت بروتوكول 9 أسابيع الخاص بها. بعد أسبوع التأقلم (الأسبوع 1) ، لم ?...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple and Inexpensive Running Wheel Model for Progressive Resistance Training in Mice at JoVE.com

A Simple and Inexpensive Running Wheel Model for Progressive Resistance Training in Mice

يصف هذا الإجراء نموذج تدريب على مقاومة عجلة الجري المحمل تدريجيا قابلا للترجمة في الفئران. الميزة الأساسية لنموذج تدريب المقاومة هذا هي أنه طوعي تماما ، وبالتالي تقليل الضغط على الحيوانات والعبء على الباحث.

نموذج عجلة تشغيل بسيط وغير مكلف للتدريب على المقاومة التدريجية في الفئران

Previously developed rodent resistance-based exercise models, including synergistic ablation, electrical stimulation, weighted-ladder climbing, and most ...

يسمح هذا البروتوكول للباحثين بمقاومة مجموعات كبيرة من الفئران بتكلفة أقل بكثير مقارنة بالنماذج التي تستخدم معدات عجلات الجري المتاحة تجاريا. الميزة الأساسية لنموذج تدريب المقاومة هذا هي أنه طوعي تماما ، مما يقلل من الإجهاد للحيوانات والالتزام بالوقت للباحث. يمكن أن يساعد هذا النموذج في فهم أفضل للآليات الخلوية والجزيئية التي تنظم كتلة العضلات استجابة للتدريب على التمرين.حسب التصميم ، فإن نموذج تشغيل العجلات المحمل هذا سهل التنفيذ نسبيا. ومع ذلك ، لا يزال يوصى بأن يقوم الباحثون بإجراء اختبار تجريبي في بيئة مختبرية فريدة لتقدير الأداء التشغيلي للفئران قبل التجريب. سيوضح هذا الإجراء PJ Koopmans ، مساعد أبحاث الدراسات العليا في مختبري.لإعداد جهاز عجلة الجري ، قم بلصق مغناطيس مستشعر واحد بوزن جرام واحد على المحيط الأوسط الخارجي لعجلة الجري واستخدم هذه العجلة للأسبوع الأول فقط من التأقلم مع العجلات. يتطلب تشغيل العجلة المحملة غرامين من الحمل ، وبالتالي قم بلصق مغناطيسين من غرام واحد جنبا إلى جنب على المحيط الخارجي للعجلة. يمكن استخدام شريط لتثبيت المغناطيس في مكانه حتى يجف الغراء بقوة.مع مرور الأسابيع ، ضع حملا إضافيا في الأسابيع 3 و 4 و 5 و 7 عن طريق وضع مغناطيس آخر بغرام واحد فوق أي من المغناطيس الموجود بالفعل. نظرا لأن هذه المغناطيسات تلتصق ببعضها البعض بقوة ، فلن تكون هناك حاجة إلى الغراء. يتطلب إعداد تشغيل العجلات عالية التحميل ثلاث مجموعات من العجلات.تحتوي المجموعة الأولى من العجلات ، المطلوبة للأسبوع الثاني فقط على مغناطيس واحد يبلغ وزنه 2.5 جرام ملتصق بالمحيط الخارجي للعجلة. تحتوي المجموعة الثانية من العجلات ، المطلوبة للأسبوع الثالث فقط ، على مغناطيسين بوزن 2.5 جرام ملتصقين جنبا إلى جنب على المحيط الخارجي للعجلة. تحتوي المجموعة الثالثة من العجلات المطلوبة لمدة أربعة أسابيع وما بعدها على ثلاثة مغناطيسات بوزن 2.5 جرام ملتصقة جنبا إلى جنب على المحيط الخارجي للعجلة.ضع حملا إضافيا للأسبوعين السادس والثامن عن طريق وضع مغناطيس آخر بوزن 2.5 جرام فوق أي من المغناطيسات الموجودة بالفعل. تأكد من إدخال بطارية جديدة في كمبيوتر الدراجة قبل التجميع. ثم قم بتجميع عجلات الجري باستخدام قفص مجهز بكمبيوتر دراجة رقمي لمراقبة الوقت والمسافة المقطوعة أثناء التمرين.يتم اشتقاق متوسط السرعة بالكيلومترات في الساعة حسابيا. اضبط حجم العجلة أثناء البرمجة الأولية لكمبيوتر الدراجة واحسب مسافة كل دورة عن طريق قياس المحيط الخارجي لعجلة الجري. لضمان احتواء جميع مكونات الكمبيوتر والمستشعر داخل حاجز صلب خارج القفص لمنع الفئران من مضغ المكونات ، استخدم غطاء صندوق طرف ماصة فارغ مع قطع مستطيل صغير لمستشعر الدراجة المغناطيسية والجزء الرئيسي من الصندوق لحمل كمبيوتر الدراجة ، والأسلاك.قم بحفر ثقبين من خلال زوايا غطاء صندوق طرف الماصة لتأمين مستشعر الدراجة المغناطيسي وحامل عجلة الجري في مكانه على السطح الخارجي للقفص وأدخل قاعدة عجلة الجري رأسا على عقب من خلال الفجوات الموجودة في غطاء القفص ولكن فوق السطح الصلب. قم بتأمين قاعدة العجلات ومستشعر الكمبيوتر في الجزء العلوي من القفص باستخدام الأجهزة. تأكد من أن مستشعر كمبيوتر الدراجة وغطاء صندوق طرف الماصة أعلى مباشرة من مكان وجود مغناطيس المستشعر للعجلة وأن مغناطيس المستشعر ومستشعر الكمبيوتر متباعدان بما لا يزيد عن سنتيمتر واحد للسماح بالتسجيل السليم لحركة العجلات.قم بتوصيل عجلة التشغيل المناسبة بقاعدة العجلات قبل وضع الغطاء على القفص ، ثم ضع الغطاء بشكل آمن على القفص. مع تعليق العجلة من غطاء القفص ، تأكد من إزالة 2.5 سم على الأقل من أرضية القفص. ثم ضع الحد الأدنى من مواد الفراش في القفص للتأكد من أن العجلة تدور بحرية ولكن لا يعوقها تراكم الفراش.نظرا لأن الفئران هي نوع ليلي ، فإن معظم نشاطها الطبيعي في القفص ، بما في ذلك تشغيل العجلات ، سيتم تنفيذه خلال الساعات المظلمة من دورة الضوء. أثناء التجربة ، سجل هذه البيانات من كمبيوتر الدراجة في فترة زمنية متسقة مجدولة لضمان مراقبة النشاط بدقة. قم بإيواء الفئران المستقرة بشكل فردي لمدة تسعة أسابيع في قفص يحتوي على عجلة تشغيل مقفلة لمنع أي جري.قلل الحمل لمجموعات تشغيل العجلات المحملة ومجموعات تشغيل العجلات عالية التحميل إذا لزم الأمر لضمان استمرار الفئران في ممارسة الرياضة طوال التسعة بروتوكولات في الأسبوع وفقا لجدول التحميل. خلال الدراسة ، تم تعيين الفئران عشوائيا إلى واحدة من ثلاث مجموعات علاجية ، وهي المستقرة ، أو تشغيل العجلات المحملة ، أو تشغيل العجلات عالية التحميل ، ثم أكملت بروتوكول كل منها لمدة تسعة أسابيع. بعد أسبوع واحد من التأقلم ، لم تكن هناك مجموعة أو مجموعة حسب الاختلافات الزمنية في مسافة الجري أو حجم التدريب.كانت كتلة النعل الطبيعية أكبر بنسبة 21.4٪ في مجموعة تشغيل العجلات عالية التحميل مقارنة بالمجموعة المستقرة على الرغم من عدم وجود فرق في منطقة المقطع العرضي للألياف. على الرغم من أن كتلة العضلات الأخمصية ومتوسط مساحة المقطع العرضي للألياف لم تحل محل الاختلافات ذات الأهمية الإحصائية ، يبدو أن هناك تحولا في نسبة الألياف ذات مساحة المقطع العرضي الأكبر في أخمص العجلات عالية التحميل مقارنة بتشغيل العجلات المستقرة والمحملة. لم تكن هناك اختلافات كبيرة في الارتعاش أو قوة الذروة لمجمع GPS بين المجموعات كما تم قياسها بواسطة اختبار وظيفة العضلات NC2.من المهم التأكد من أن العجلة تدور بحرية داخل القفص وأن مغناطيس مستشعر العجلة قريب من مستشعر كمبيوتر الدراجة بحيث يكون دوران العجلة دون عوائق ويسجل كمبيوتر الدراجة بدقة بيانات التشغيل. بعد هذا الإجراء ، يمكن للباحثين إجراء تحليلات لاحقة مثل وظيفة الانقباض أو التقنيات الكيميائية النسيجية المناعية لفحص الاستجابات الفسيولوجية المختلفة لمزيد من التدريب على التمرين.

Research

JoVE Journal

Biology

Pyrosequencing: A Simple Method for Accurate Genotyping

Pyrosequencing : طريقة بسيطة لالتنميط الجيني دقيقة

Pharmacogenetic research benefits first-hand from the abundance of information provided by the completion of the Human Genome Project. With such a ...

Imaging In-Stent Restenosis: An Inexpensive, Reliable, and Rapid Preclinical Model

التصوير داخل ستينت عودة التضيق : غير مكلفة ، الموديل ما قبل السريرية موثوقة ، ورابيد

Preclinical models of restenosis are essential to unravel the pathophysiological processes that lead to in-stent restenosis and to optimize existing and ...

A Reversible, Non-invasive Method for Airway Resistance Measurements and Bronchoalveolar Lavage Fluid Sampling in Mice

A عكسية ، غير الغازية طريقة لقياس مقاومة مجرى الهواء وأخذ عينات السوائل غسل القصبات في الفئران

Airway hyperreactivity (AHR) measurements and bronchoalveolar lavage (BAL) fluid sampling are essential to experimental asthma models, but repeated ...

Cytosolic Calcium Measurements in Renal Epithelial Cells by Flow Cytometry

قياس الكالسيوم عصاري خلوي في الخلايا الظهارية الكلوية بواسطة التدفق الخلوي

A variety of cellular processes, both physiological and pathophysiological, require or are governed by calcium, including exocytosis, mitochondrial ...

Filtration Isolation of Nucleic Acids:  A Simple and Rapid DNA Extraction Method

عزل الترشيح من الأحماض النووية: وبسيطة وسريعة استخراج الحمض النووي الطريقة

FINA, filtration isolation of nucleic acids, is a novel extraction method which utilizes vertical filtration via a separation membrane and absorbent pad ...

A Simple High Efficiency Protocol for Pancreatic Islet Isolation from Mice

بروتوكول بسيط عالي الكفاءة لعزل الجزيرة البنكرياسية عن الفئران

Pancreatic islets, also called the Islets of Langerhans, are a cluster of endocrine cells which produces hormones for glucose regulation and other ...

A Simple and Efficient Method for In Vivo Cardiac-specific Gene Manipulation by Intramyocardial Injection in Mice

A Simple and Efficient Method for In Vivo Cardiac-specific Gene Manipulation by Intramyocardial Injection in Mice

طريقة بسيطة وفعالة في فيفو التلاعب بالجينات الخاصة بالقلب بالحقن إينتراميوكارديال في الفئران

Gene manipulation specifically in the heart significantly potentiate the investigation of cardiac disease pathomechanisms and their therapeutic potential. ...

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A (EYFP-CENP-A)

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A EYFP-CENP-A

تحليل قياس الطيف الكتلي لتحديد Ubiquitylation من EYFP الموسومة CENP-A (EYFP-CENP-A)

Studying the structure and the dynamics of kinetochores and centromeres is important in understanding chromosomal instability (CIN) and cancer ...

In vivo Measurement of Knee Extensor Muscle Function in Mice

في قياس الجسم الحي لوظيفة العضلات إكستنور الركبة في الفئران

Skeletal muscle plasticity in response to countless conditions and stimuli mediates concurrent functional adaptation, both negative and positive. In the ...

A Modified Surgical Model of Hind Limb Ischemia in ApoE-/- Mice using a Miniature Incision

A Modified Surgical Model of Hind Limb Ischemia in ApoE-/- Mice using a Miniature Incision

نموذج جراحي معدل لإقفارية الأطراف الخلفية في ApoE-/- الفئران باستخدام شق مصغر

The purpose of this study is to introduce and evaluate a modified surgical approach to induce acute ischemia in mice that can be implemented in most ...