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

We willen de Graduate Student Government Association, Office of Student Research en het Department of Health and Exercise Science aan de Appalachian State University bedanken voor het verstrekken van financiering om dit project te ondersteunen. Daarnaast willen we Monique Eckerd en Therin Williams-Frey bedanken voor het toezicht op de dagelijkse activiteiten van de dieronderzoeksfaciliteit.

Deze studie werd goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee van de Appalachian State University (# 22-05).
1. Dieren
<ol><li>Koop C57BL/6-muizen uit de eigen muizenkolonie. OPMERKING: Mannelijke muizen van 5-8 maanden oud aan het begin van het onderzoek werden gebruikt. Dagelijkse hardloopactiviteit piekt en plateaus rond 9-10 weken oud26. Eerdere studies hebben aangetoond dat oude muizen (22-24 maanden) ook belaste wielloop<su...

<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>

Bestaande weerstandsoefeningsmodellen bij knaagdieren zijn van onschatbare waarde gebleken voor skeletspieronderzoek; veel van deze modellen zijn echter invasief, onvrijwillig en / of tijd- en arbeidsintensief. LWR is een uitstekend model dat niet alleen vergelijkbare spieraanpassingen induceert als die waargenomen in andere goed geaccepteerde weerstandstrainingsmodellen, maar ook een chronische, stressarme trainingsstimulans voor het dier biedt met minimale tijd / arbeidsinzet door de onderzoeker. Bovendien, omdat LWR-m...

Skeletspiermassa omvat ongeveer 40% van de lichaamsmassa bij volwassen mensen; daarom is het behoud van skeletspiermassa gedurende het hele leven van cruciaal belang. Skeletspiermassa speelt een integrale rol bij het energiemetabolisme, het handhaven van de kerntemperatuur van het lichaam en glucosehomeostase1. Het onderhoud van de skeletspieren is een balans tussen eiwitsynthese en eiwitafbraak, maar er zijn nog steeds veel hiaten in het begrip van de ingewikkelde moleculaire mechanismen die deze processen aandrijven. Om de moleculaire mechanismen te bestuderen die het onderhoud en de groei van spiermassa reguleren, maken de onderzoeksmodellen van menselijke proefpersonen vaak gebruik van op weerstandsoefeningen gebaseerde interventies, omdat mechanische stimuli een integrale rol spelen bij de regulatie van skeletspiermassa. Hoewel het onderzoek van menselijke proefpersonen succesvol is geweest, beperkt de tijd die nodig is om aanpassingen en ethische zorgen met betrekking tot invasieve procedures (d.w.z. spierbiopten) te vertonen, de hoeveelheid gegevens die kan worden verkregen. Hoewel de aanpassingen aan weerstandsoefeningen vrij alomtegenwoordig zijn bij zoogdiersoorten, bieden diermodellen het voordeel dat ze het dieet en het trainingsregime nauwkeurig kunnen beheersen, terwijl ze ook de verzameling van hele weefsels door het hele lichaam mogelijk maken, zoals de hersenen, lever, hart en skeletspieren.
Veel weerstandstrainingsmodellen zijn ontwikkeld voor gebruik bij knaagdieren: synergetische ablatie2, elektrische stimulatie 3,4, gewogen ladderklimmen5,verzwaarde slee trekken 6 en canvassed squatting7. Het is duidelijk dat al deze modellen, indien correct uitgevoerd, effectieve modellen kunnen zijn om skeletspieraanpassingen, zoals hypertrofie, te induceren. De nadelen van deze modellen zijn echter dat ze meestal onvrijwillig zijn, geen deel uitmaken van normaal knaagdiergedrag, tijd- / arbeidsintensief en invasief.
Gelukkig lopen veel muizen- en rattensoorten vrijwillig lange afstanden wanneer ze toegang krijgen tot een loopwiel. Bovendien vertrouwen free-running wheel (FWR) trainingsmodellen niet op uitgebreide conditionering, positieve / negatieve versterking of anesthesie om beweging of spieractiviteit te forceren 8,9. Hardloopactiviteit is sterk afhankelijk van de stam van de muis, het geslacht, de leeftijd en een individuele basis. Lightfoot et al. vergeleken de loopactiviteit van 15 verschillende muizenstammen en ontdekten dat de dagelijkse hardloopafstand varieert van 2,93 km tot 7,93 km, waarbij C57BL / 6-muizen het verst rennen, ongeacht geslacht10. FWR wordt algemeen aanvaard als een uitstekend model voor het induceren van uithoudingsvermogen aanpassingen in skelet- en hartspieren 11,12,13,14,15,16; het gebruik van wiellopen in weerstandstrainingsmodellen wordt echter minder vaak onderzocht.
Zoals men zou kunnen vermoeden, kan het hypertrofische effect van wiellopen worden versterkt door weerstand toe te voegen aan het loopwiel, genaamd loaded wheel running (LWR), waardoor grotere inspanningen nodig zijn om op het wiel te lopen om weerstandstraining beter na te bootsen. Met behulp van verschillende methoden voor het aanbrengen van belasting hebben eerdere studies aangetoond dat het LWR-model met ratten en muizen routinematig een toename van de spiermassa van ledematen van 5% -30% vertoonde in een kwestie van 6-8 weken 17,18,19,20,21. Bovendien toonden D'hulst et al. aan dat een enkele aanval van LWR leidde tot een 50% grotere toename van de activering van de signaalroute van eiwitsynthese in vergelijking met FWR22. Wielweerstand is meestal toegepast door een op wrijving gebaseerde, constante belastingsmethode, waarbij een magnetische rem of spanbout wordt gebruikt om wielweerstand 12,19,23,24 toe te passen. Een kanttekening bij de op wrijving gebaseerde, constante belastingsmethode is dat wanneer matige tot hoge weerstand wordt toegepast, het dier de hoge weerstand niet kan overwinnen om beweging van het wiel te initiëren, waardoor de training effectief wordt stopgezet. Het belangrijkste is dat veel van de kooi- en wielsystemen die worden gebruikt voor knaagdierloopwielmodellen vrij duur zijn en gespecialiseerde apparatuur vereisen.
Onlangs ontwikkelden Dungan et al. een progressief gewogen wiellopend (PoWeR) model, dat asymmetrisch een belasting op het wiel uitoefent via externe massa's die aan een enkele kant van het wiel zijn gehecht. De onevenwichtige wielbelasting en variabele weerstand van het PoWeR-model worden verondersteld om voortdurende loopactiviteit aan te moedigen en kortere uitbarstingen van geladen wiellopen bij muizen te bevorderen, waarbij de sets en herhalingen die worden uitgevoerd met weerstandstrainingnauwer worden nagebootst 17. Ondanks dat de gemiddelde hardloopafstand 10-12 km per dag was, leverde het PoWeR-model een toename van respectievelijk 16% en 17% op in plantaris spier natte massa en vezeldoorsnedegebied (CSA). Ondanks veel praktische voordelen heeft het PoWeR-model van LWR enkele beperkingen. Zoals erkend door de auteurs, is het PoWeR-model een "hybride" stimulus met een hoog volume die een weerspiegeling is van een gemengd duur/ weerstandsoefeningsmodel (d.w.z. gelijktijdige training bij mensen), in tegenstelling tot een strikter op weerstandsoefeningen gebaseerd model, dat mogelijk een interferentie-effect introduceert en bijdraagt aan de minder uitgesproken hypertrofie of verschillende mechanismen waardoor hypertrofie wordt geïnduceerd25 . Ervoor zorgen dat een gelijktijdig trainingsfenomeen niet optreedt in wat bedoeld is als een weerstandstrainingsmodel, is absoluut noodzakelijk. Daarom werd het PoWeR-model aangepast om een LWR-model te ontwikkelen dat hogere belastingen gebruikt dan eerder werd gebruikt om meer op een weerstandstrainingsmodel te lijken. Hierin worden details gegeven voor een eenvoudig en goedkoop 9 weken durende progressieve weerstandstraining LWR-model in C57BL / 6-muizen.

<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

Eerder ontwikkelde op knaagdierresistentie gebaseerde trainingsmodellen, waaronder synergetische ablatie, elektrische stimulatie, klimmen op een gewogen ladder en meest recent, gewogen sleetrekken, zijn zeer effectief in het bieden van een hypertrofische stimulus om skeletspieraanpassingen te induceren. Hoewel deze modellen van onschatbare waarde zijn gebleken voor skeletspieronderzoek, zijn ze invasief of onvrijwillig en arbeidsintensief. Gelukkig lopen veel knaagdierstammen vrijwillig lange afstanden wanneer ze toegang krijgen tot een loopwiel. Loaded wheel running (LWR) -modellen bij knaagdieren zijn in staat om aanpassingen te induceren die vaak worden waargenomen met weerstandstraining bij mensen, zoals verhoogde spiermassa en vezelhypertrofie, evenals stimulatie van spiereiwitsynthese. De toevoeging van matige wielbelasting kan muizen echter niet afschrikken om grote afstanden te lopen, wat meer een weerspiegeling is van een uithoudingsvermogen / weerstandstrainingsmodel, of de muizen stoppen bijna volledig met rennen vanwege de methode van belastingstoepassing. Daarom is een nieuw high-load wielloopmodel (HLWR) ontwikkeld voor muizen waarbij externe weerstand wordt toegepast en geleidelijk wordt verhoogd, waardoor muizen kunnen blijven rennen met veel hogere belastingen dan eerder werd gebruikt. Voorlopige resultaten van dit nieuwe HLWR-model suggereren dat het voldoende stimulans biedt om hypertrofische aanpassingen te induceren gedurende het trainingsprotocol van 9 weken. Hierin worden de specifieke procedures beschreven om dit eenvoudige maar goedkope progressieve weerstandsgebaseerde trainingsmodel bij muizen uit te voeren.

In deze studie werden 24 C57BL/6 muizen (6,3 ± 0,7 maanden aan het begin van deze studie) willekeurig toegewezen aan een van de drie behandelingsgroepen: sedentair (SED), geladen wiellopen (LWR; hetzelfde als PoWeR beschreven door Dungan et al.17), of hoge LWR (HLWR), en voltooiden vervolgens hun respectieve 9 weken protocol. Na de acclimatisatieweek (week 1) waren er geen groeps- of groep x tijdsverschillen in loopafstand of trainingsvolume (figuur 5).
<p class=...

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

Deze procedure beschrijft een vertaalbaar progressief belast loopwielweerstandstrainingsmodel bij muizen. Het belangrijkste voordeel van dit weerstandstrainingsmodel is dat het volledig vrijwillig is, waardoor stress voor de dieren en de belasting voor de onderzoeker wordt verminderd.

Een eenvoudig en goedkoop loopwielmodel voor progressieve weerstandstraining bij muizen

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

Dit protocol stelt onderzoekers in staat om grote cohorten muizen te trainen tegen veel lagere kosten in vergelijking met modellen die commercieel verkrijgbare loopwielapparatuur gebruiken. Het belangrijkste voordeel van dit weerstandstrainingsmodel is dat het volledig vrijwillig is, wat stress voor de dieren en tijdsbesteding voor de onderzoeker vermindert. Dit model kan helpen de cellulaire en moleculaire mechanismen die de spiermassa reguleren als reactie op trainingstraining beter te begrijpen.Door het ontwerp is dit belaste wielloopmodel relatief eenvoudig uit te voeren. Het wordt echter nog steeds aanbevolen dat onderzoekers pilottests uitvoeren in de unieke laboratoriumomgeving om de loopprestaties van muizen voorafgaand aan experimenten te schatten. Deze procedure wordt gedemonstreerd door PJ Koopmans, een afgestudeerde onderzoeksassistent in mijn laboratorium.Om het loopwielapparaat in te stellen, lijmt u een enkele sensormagneet van één gram op de buitenste middelste omtrek van het loopwiel en gebruikt u dit wiel alleen voor de eerste week van de acclimatisatie van het wiel. Beladen wiellopen vereist twee gram belasting, dus lijm twee magneten van één gram naast elkaar op de buitenomtrek van het wiel. Een tape kan worden gebruikt om de magneten op hun plaats te houden totdat de lijm stevig droogt.Naarmate de weken verstrijken, breng je extra belasting aan in week 3, 4, 5 en 7 door nog eens een grammagneet bovenop een van beide reeds aanwezige magneten te plaatsen. Omdat deze magneten stevig aan elkaar hechten, is er geen lijm nodig. Voor een hoogbelaste wielloopopstelling zijn drie sets wielen nodig.De eerste set wielen, die nodig is voor week twee, heeft slechts een enkele magneet van 2,5 gram op de buitenomtrek van het wiel gelijmd. De tweede set wielen, die alleen voor week drie nodig is, heeft twee magneten van 2,5 gram naast elkaar op de buitenomtrek van het wiel gelijmd. De derde set wielen die vier weken en daarna nodig is, heeft drie magneten van 2,5 gram naast elkaar op de buitenomtrek van het wiel gelijmd.Breng extra belasting aan voor week zes en acht door nog een magneet van 2,5 gram op een van de reeds aanwezige magneten te plaatsen. Zorg ervoor dat er een nieuwe batterij in de fietscomputer wordt geplaatst voordat de montage plaatsvindt. Monteer vervolgens de loopwielen met behulp van een kooi die is uitgerust met een digitale fietscomputer om de tijd en afstand tijdens het sporten te controleren.De gemiddelde snelheid in kilometers per uur wordt rekenkundig afgeleid. Stel de wielmaat in tijdens de eerste fietscomputerprogrammering en bereken de omwentelingsafstand door de buitenomtrek van het loopwiel te meten. Om ervoor te zorgen dat alle computer- en sensorcomponenten zich in een stevige barrière buiten de kooi bevinden om te voorkomen dat muizen op de componenten kauwen, gebruikt u het deksel van een lege pipetpuntdoos met een kleine rechthoekige uitsparing voor de magnetische fietssensor en het grootste deel van de doos om de fietscomputer vast te houden, en draad.Boor twee gaten door de hoeken van het deksel van de pipetpuntdoos om de magnetische fietssensor en het loopwiel aan de buitenkant van de kooi op hun plaats te houden en plaats de loopwielbasis ondersteboven door de openingen in het deksel van de kooi, maar bovenop het vaste oppervlak. Bevestig de wielbasis en de computersensor aan de bovenkant van de kooi met hardware. Zorg ervoor dat de fietscomputersensor en het deksel van de pipetpuntdoos zich direct boven de plaats bevinden waar de sensormagneet van het wiel zich bevindt en dat de sensormagneet en computersensor niet meer dan een centimeter uit elkaar staan om de juiste registratie van wielbewegingen mogelijk te maken.Bevestig het juiste loopwiel aan de wielbasis voordat u het deksel op de kooi plaatst en plaats het deksel vervolgens stevig op de kooi. Met het wiel hangend aan het deksel van de kooi, zorg voor ten minste 2,5 centimeter speling van de kooivloer. Plaats vervolgens een minimale hoeveelheid strooiselmateriaal in de kooi om ervoor te zorgen dat het wiel vrij ronddraait, maar niet wordt gehinderd door de opeenhoping van beddengoed.Omdat muizen een nachtactieve soort zijn, zal het grootste deel van hun natuurlijke kooiactiviteit, inclusief wielrennen, worden uitgevoerd tijdens de donkere uren van de lichtcyclus. Leg tijdens het experiment deze gegevens van de fietscomputer vast met een consistent interval dat is gepland om nauwkeurige activiteitsmonitoring te garanderen. Huisvest sedentaire muizen individueel gedurende negen weken in een kooi met een vergrendeld loopwiel om rennen te voorkomen.Verminder indien nodig de belasting voor de belaste wielloop- en hoogbelaste wielloopgroepen om ervoor te zorgen dat muizen de volledige negen per week blijven trainen volgens het laadschema. Tijdens het onderzoek werden muizen willekeurig toegewezen aan een van de drie behandelingsgroepen, namelijk sedentair, geladen wiellopen of hoogbelast wiellopen, en voltooiden vervolgens hun respectieve protocol van negen weken. Na de ene week acclimatisatie waren er geen groeps- of groepstijdverschillen in loopafstand of trainingsvolume.De genormaliseerde soleusmassa was 21,4% groter in de hoogbelaste wielloopgroep dan in de sedentaire groep, ondanks geen verschil in vezeldoorsnede. Hoewel plantaris spiermassa en gemiddelde vezeldoorsnede niet statistisch significante verschillen hebben verdrongen, lijkt er een verschuiving te zijn in het aandeel vezels met een groter dwarsdoorsnedegebied in de plantaris van hoogbelaste wielloop in vergelijking met sedentaire en belaste wielloop. Er waren geen significante verschillen in spiertrekking of piekkracht van het GPS-complex tussen groepen zoals gemeten door een NC2-spierfunctietest.Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat het wiel vrij ronddraait in de kooi en dat de wielsensormagneet zich dicht bij de fietscomputersensor bevindt, zodat de wielrotatie ongehinderd is en de fietscomputer nauwkeurig de loopgegevens registreert. Na deze procedure kunnen onderzoekers daaropvolgende analyses uitvoeren, zoals contractiele functie of immunohistochemische technieken om de verschillende fysiologische reacties verder op trainingstraining te onderzoeken.

Research

JoVE Journal

Biology

Pyrosequencing: A Simple Method for Accurate Genotyping

Pyrosequencing: een eenvoudige methode voor Nauwkeurige Genotyping

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

Imaging in-stent restenose: een goedkope, betrouwbare en snelle preklinisch model

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

Een reversibele, niet-invasieve methode voor Airway Resistance Metingen en bronchoalveolaire lavage Fluid Sampling in Muizen

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

Cytosole Calcium Metingen in Renal epitheelcellen door flowcytometrie

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

Filtratie Isolatie van nucleïnezuren: Een eenvoudige en snelle DNA Extraction Method

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

Een eenvoudig hoog rendement protocol voor isolatie van de alvleesklier eiland van muizen

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

Een eenvoudige en efficiënte methode voor In Vivo Cardiac-specifieke genetische manipulatie door Intramyocardial injectie in muizen

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

Massaspectrometrieanalyse om alomtegenwoordigheid van EYFP-tagged CENP-A (EYFP-CENP-A) te identificeren

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

In vivo meting van de spierfunctie van de knie-extensor bij muizen

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

Een gewijzigd chirurgisch model van ischemie van de achterpoten in ApoE-/- Muizen met behulp van een miniatuurincisie

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 ...