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

ברצוננו להודות לאגודת הסטודנטים לתארים מתקדמים, למשרד למחקר סטודנטים ולמחלקה למדעי הבריאות וההתעמלות באוניברסיטת מדינת אפלאצ'יאן על מתן מימון לתמיכה בפרויקט זה. בנוסף, ברצוננו להודות למוניק אקרד ות'רין ויליאמס-פריי על הפיקוח על הפעילות היומיומית של מתקן המחקר בבעלי חיים.

מחקר זה אושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת אפלאצ'יאן סטייט (#22-05).
1. בעלי חיים
<ol><li>רכשו עכברי C57BL/6 ממושבת העכברים הפנימית. הערה: נעשה שימוש בעכברים זכרים בני 5-8 חודשים בתחילת המחקר. פעילות הריצה היומית מגיעה לשיאה בסביבות 9-10 שבועות של...

<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>

מודלים קיימים של תרגילי התנגדות במכרסמים הוכיחו את עצמם כבעלי ערך רב למחקר שרירי השלד; עם זאת, רבים מהמודלים הללו הם פולשניים, לא רצוניים ו/או עתירי זמן ועבודה. LWR הוא מודל מצוין שלא רק משרה התאמות שרירים דומות לאלה שנצפו במודלים מקובלים אחרים של אימוני אימוני התנגדות, אלא גם מספק גירוי כרונ...

מסת שרירי השלד מהווה כ-40% ממסת הגוף בבני אדם בוגרים; לכן, שמירה על מסת שריר השלד לאורך כל החיים היא קריטית. מסת שרירי השלד ממלאת תפקיד אינטגרלי בחילוף החומרים האנרגטי, בשמירה על טמפרטורת הליבה של הגוף ובהומאוסטזיס גלוקוז1. שמירה על שרירי השלד היא איזון בין סינתזת חלבונים לבין פירוק חלבונים, אך עדיין קיימים פערים רבים בהבנת המנגנונים המולקולריים המורכבים המניעים תהליכים אלה. כדי לחקור את המנגנונים המולקולריים המווסתים את התחזוקה והצמיחה של מסת שריר, מודלים מחקריים של נבדקים אנושיים משתמשים לעתים קרובות בהתערבויות המבוססות על תרגילי התנגדות, שכן גירויים מכניים ממלאים תפקיד אינטגרלי בוויסות מסת שריר השלד. בעוד שהמחקר בבני אדם היה מוצלח, הזמן הדרוש כדי להציג התאמות וחששות אתיים לגבי הליכים פולשניים (כלומר, ביופסיות שרירים) מגבילים את כמות הנתונים שניתן להשיג. בעוד שההתאמות לאימוני התנגדות נמצאות בכל מקום בקרב מיני יונקים, מודלים של בעלי חיים מספקים את היתרון של היכולת לשלוט במדויק במשטר התזונה והפעילות הגופנית תוך שהם מאפשרים גם איסוף של רקמות שלמות בכל הגוף, כגון המוח, הכבד, הלב ושרירי השלד.
מודלים רבים לאימוני התנגדות פותחו לשימוש במכרסמים: אבלציה סינרגטית2, גירוי חשמלי3,4, טיפוס סולם משוקלל5, משיכת מזחלת משוקללת6 וסקוואט7. ברור כי כל המודלים הללו, אם נעשים בצורה נכונה, יכולים להיות מודלים יעילים כדי לגרום להסתגלות שרירי השלד, כגון היפרטרופיה. עם זאת, הנפילות של מודלים אלה הן שהם ברובם לא רצוניים, לא חלק מהתנהגות מכרסמים רגילה, עתירי זמן/עבודה ופולשניים.
למרבה המזל, זנים רבים של עכברים וחולדות רצים מרצונם למרחקים ארוכים כאשר ניתנת להם גישה לגלגל ריצה. יתר על כן, מודלים של תרגילי גלגל ריצה חופשי (FWR) אינם מסתמכים על התניה נרחבת, חיזוק חיובי/שלילי או הרדמה כדי לכפות תנועה או פעילות שרירים 8,9. פעילות הריצה תלויה מאוד במתח העכבר, במין, בגיל ובבסיס אישי. Lightfoot et al. השוו את פעילות הריצה של 15 זני עכברים שונים ומצאו כי מרחק הריצה היומי נע בין 2.93 ק"מ ל-7.93 ק"מ, כאשר עכברי C57BL/6 רצים הכי רחוק, ללא קשר למין10. FWR מקובל כמודל מצוין לגרימת התאמות סיבולת בשרירי השלד והלב 11,12,13,14,15,16; עם זאת, שימוש בריצות גלגלים בדגמי אימוני התנגדות נחקר פחות.
כפי שניתן לחשוד, ההשפעה ההיפרטרופית של ריצת גלגל עשויה להיות מוגברת על ידי הוספת התנגדות לגלגל הריצה, המכונה ריצת גלגל טעון (LWR), ובכך דורשת מאמצים גדולים יותר לרוץ על הגלגל כדי לחקות באופן הדוק יותר אימוני התנגדות. באמצעות שיטות מגוונות של יישום עומס, מחקרים קודמים הראו כי מודל LWR המשתמש בחולדות ועכברים הציג באופן שגרתי עלייה במסת שריר הגפיים של 5%-30% תוך 6-8 שבועות 17,18,19,20,21. יתר על כן, D'hulst et al. הראו כי התקף יחיד של LWR הוביל לעלייה של 50% בהפעלה של מסלול האיתות של סינתזת חלבונים בהשוואה ל-FWR22. התנגדות הגלגלים מיושמת לרוב בשיטת העמסה קבועה מבוססת חיכוך, לפיה בלם מגנטי או בורג מתח משמשים להפעלת התנגדות גלגל 12,19,23,24. אחת האזהרות של שיטת העומס הקבוע המבוססת על חיכוך היא שכאשר מופעלת התנגדות בינונית עד גבוהה, בעל החיים אינו יכול להתגבר על ההתנגדות הגבוהה ליזום תנועה של הגלגל, ובכך למעשה להפסיק את האימון. והכי חשוב, רבות ממערכות הכלובים והגלגלים המשמשות לדגמי גלגלי ריצה של מכרסמים הן יקרות למדי ודורשות ציוד מיוחד.
לאחרונה, Dungan et al. פיתחו מודל מתקדם של ריצה משוקללת (PoWeR), אשר מפעיל עומס על הגלגל באופן אסימטרי באמצעות מסות חיצוניות המודבקות לצד יחיד של הגלגל. העמסת הגלגלים הלא מאוזנת וההתנגדות המשתנה של דגם PoWeR נחשבים כמעודדים את המשך פעילות הריצה ומקדמים התפרצויות קצרות יותר של ריצות גלגלים טעונות בעכברים, תוך חיקוי הדוק יותר של הסטים והחזרות המבוצעות עם אימוני התנגדות17. למרות שמרחק הריצה הממוצע היה 10-12 ק"מ ביום, מודל PoWeR הניב עלייה של 16% ו-17% במסת השריר של פלנטריס ובאזור חתך הסיבים (CSA), בהתאמה. למרות יתרונות מעשיים רבים, למודל PoWeR של LWR יש כמה מגבלות. כפי שהוכר על ידי המחברים, מודל PoWeR הוא גירוי "היברידי" בנפח גבוה המשקף מודל משולב של תרגילי סיבולת/התנגדות (כלומר, אימון בו זמנית בבני אדם), בניגוד למודל המבוסס יותר על תרגילי התנגדות, מה שעשוי להציג אפקט הפרעה ולתרום להיפרטרופיה הפחות בולטת או למנגנונים שונים שבאמצעותם מושרה היפרטרופיה25 . ההבטחה שתופעת אימון מקבילה לא תתרחש במה שאמור להיות מודל אימון התנגדות היא הכרחית. לכן, מודל PoWeR שונה כדי לפתח מודל LWR המנצל עומסים גבוהים יותר ממה שהיה בעבר כדי להידמות יותר למודל אימון התנגדות. כאן, מפורטים פרטים עבור דגם LWR פשוט וזול של אימון התנגדות פרוגרסיבי בן 9 שבועות בעכברי 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

מודלים של תרגילים המבוססים על התנגדות מכרסמים שפותחו בעבר, כולל אבלציה סינרגטית, גירוי חשמלי, טיפוס בסולם משוקלל, ולאחרונה, משיכה במזחלות משוקללות, יעילים מאוד במתן גירוי היפרטרופי כדי לגרום להסתגלות שרירי השלד. בעוד שמודלים אלה הוכחו כבעלי ערך רב למחקר שרירי שלד, הם פולשניים או לא רצוניים ועתירי עבודה. למרבה המזל, זני מכרסמים רבים רצים מרצונם למרחקים ארוכים כאשר ניתנת להם גישה לגלגל ריצה. מודלים של ריצת גלגלים טעונים (LWR) במכרסמים מסוגלים לגרום להתאמות הנצפות בדרך כלל באימוני התנגדות בבני אדם, כגון עלייה במסת שריר והיפרטרופיה של סיבים, כמו גם גירוי של סינתזת חלבון שריר. עם זאת, תוספת של עומס גלגלים מתון אינה מצליחה להרתיע עכברים מלרוץ מרחקים גדולים, מה שמשקף יותר מודל אימון סיבולת/התנגדות, או שהעכברים מפסיקים לרוץ כמעט לחלוטין בגלל שיטת יישום העומס. לכן, מודל ריצה חדשני של גלגל בעומס גבוה (HLWR) פותח עבור עכברים שבו ההתנגדות החיצונית מופעלת וגדלה בהדרגה, מה שמאפשר לעכברים להמשיך לרוץ עם עומסים גבוהים בהרבה ממה שהיה בשימוש בעבר. תוצאות ראשוניות ממודל HLWR חדשני זה מצביעות על כך שהוא מספק גירוי מספיק כדי לגרום להסתגלות היפרטרופית במהלך פרוטוקול האימון של 9 שבועות. כאן מתוארים הנהלים הספציפיים לביצוע מודל האימון הפשוט אך הזול הזה, המבוסס על אימוני התנגדות פרוגרסיביים, בעכברים.

במחקר זה, 24 עכברי C57BL/6 (6.3 ± 0.7 חודשים בתחילת מחקר זה) הוקצו באופן אקראי לאחת משלוש קבוצות טיפול: בישיבה (SED), הפעלת גלגלים טעונה (LWR; זהה ל- PoWeR שתואר על ידי Dungan et al.17), או LWR גבוה (HLWR), ולאחר מכן השלימו את פרוטוקול 9 השבועות שלהם בהתאמה. לאחר שבוע ההתאקלמות (שבוע 1), לא היו הבדלים של קבוצה א...

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

הליך זה מתאר מודל אימון התנגדות גלגל ריצה טעון פרוגרסיבי הניתן לתרגום בעכברים. היתרון העיקרי של מודל אימון התנגדות זה הוא שהוא התנדבותי לחלוטין, ובכך מפחית את הלחץ על בעלי החיים ואת העומס על החוקר.

דגם גלגל ריצה פשוט וזול לאימוני התנגדות פרוגרסיביים בעכברים

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

פרוטוקול זה מאפשר לחוקרים לאמן קבוצות גדולות של עכברים בעלות נמוכה בהרבה בהשוואה לדגמים המשתמשים בציוד גלגלי ריצה זמין מסחרית. היתרון העיקרי של מודל אימון התנגדות זה הוא שהוא התנדבותי לחלוטין, מה שמפחית את הלחץ עבור בעלי החיים ואת מחויבות הזמן עבור החוקר. מודל זה יכול לסייע בהבנה טובה יותר של המנגנונים התאיים והמולקולריים המווסתים את מסת השריר בתגובה לאימון גופני.על פי התכנון, דגם ריצה זה של גלגל טעון הוא פשוט יחסית לביצוע. עם זאת, עדיין מומלץ לחוקרים לבצע בדיקות פיילוט במסגרת המעבדה הייחודית כדי להעריך את ביצועי הריצה של עכברים לפני הניסוי. מי שידגים את ההליך הזה יהיה פי ג'יי קופמנס, עוזר מחקר לתארים מתקדמים במעבדה שלי.כדי להגדיר את מנגנון גלגל הריצה, הדביקו מגנט חיישן יחיד של גרם אחד להיקף האמצעי החיצוני של גלגל הריצה והשתמשו בגלגל זה רק בשבוע הראשון של התאקלמות הגלגל. הפעלת גלגל טעון דורשת שני גרם של עומס, ומכאן להדביק שני מגנטים של גרם אחד זה לצד זה על ההיקף החיצוני של הגלגל. ניתן להשתמש בסרט כדי להחזיק את המגנטים במקום עד שהדבק מתייבש היטב.ככל שהשבועות חולפים, יש להפעיל עומס נוסף בשבועות 3, 4, 5 ו-7 על ידי הנחת מגנט נוסף של גרם אחד על גבי כל מגנט שכבר קיים. מכיוון שמגנטים אלה נצמדים זה לזה בחוזקה, לא יהיה צורך בדבק. מערך הפעלת גלגלים טעון גבוה דורש שלושה סטים של גלגלים.סט הגלגלים הראשון, הנדרש לשבוע השני, כולל רק מגנט יחיד במשקל 2.5 גרם המודבק על ההיקף החיצוני של הגלגל. סט הגלגלים השני, הנדרש לשבוע השלישי בלבד, כולל שני מגנטים במשקל 2.5 גרם המודבקים זה לצד זה על ההיקף החיצוני של הגלגל. סט הגלגלים השלישי הנדרש במשך ארבעה שבועות ואילך כולל שלושה מגנטים במשקל 2.5 גרם המודבקים זה לצד זה על ההיקף החיצוני של הגלגל.יש למרוח עומס נוסף במשך השבוע השישי והשמיני על ידי הנחת מגנט נוסף במשקל 2.5 גרם על גבי אחד מהמגנטים שכבר קיימים. ודא שסוללה חדשה מוכנסת למחשב האופניים לפני ההרכבה. לאחר מכן הרכיבו את גלגלי הריצה באמצעות כלוב המצויד במחשב אופניים דיגיטלי כדי לעקוב אחר הזמן והמרחק שעברו במהלך האימון.המהירות הממוצעת בקילומטרים לשעה נגזרת אריתמטית. הגדר את גודל הגלגל במהלך תכנות המחשב הראשוני של האופניים וחשב לכל מרחק סיבוב על ידי מדידת ההיקף החיצוני של גלגל הריצה. כדי להבטיח שכל רכיבי המחשב והחיישן נמצאים בתוך מחסום מוצק מחוץ לכלוב כדי למנוע מעכברים ללעוס את הרכיבים, השתמש במכסה של קופסת קצה פיפטה ריקה עם חיתוך מלבני קטן עבור חיישן האופניים המגנטי והחלק העיקרי של הקופסה כדי להחזיק את מחשב האופניים, וחוט.קדחו שני חורים דרך פינות מכסה תיבת קצה הפיפטה כדי לאבטח את חיישן האופניים המגנטי ואת גלגל הריצה במקומם בצד החיצוני של הכלוב והכניסו את בסיס גלגל הריצה הפוך דרך המרווחים במכסה הכלוב אך על גבי המשטח המוצק. הצמידו את בסיס הגלגלים ואת חיישן המחשב לחלק העליון של הכלוב באמצעות חומרה. ודא שחיישן מחשב האופניים ומכסה תיבת קצה הפיפטה נמצאים ישירות מעל המקום שבו ממוקם מגנט החיישן של הגלגל ושמגנט החיישן וחיישן המחשב מרווחים זה מזה לא יותר מסנטימטר אחד כדי לאפשר הקלטה נכונה של תנועת הגלגל.חברו את גלגל הריצה המתאים לבסיס הגלגל לפני הנחת המכסה על הכלוב, ולאחר מכן הניחו היטב את המכסה על הכלוב. כאשר הגלגל תלוי ממכסה הכלוב, ודא לפחות 2.5 ס"מ של מרווח מרצפת הכלוב. לאחר מכן הניחו כמות מינימלית של חומר מצעים בכלוב כדי להבטיח שהגלגל יסתובב בחופשיות אך לא ייפגע על ידי הצטברות מצעים.מכיוון שעכברים הם מין לילי, רוב פעילות הכלוב הטבעית שלהם, כולל ריצת גלגלים, תבוצע בשעות החשוכות של מחזור האור. במהלך הניסוי, רשום נתונים אלה ממחשב האופניים במרווח זמן קבוע שנקבע כדי להבטיח ניטור פעילות מדויק. בית בנפרד עכברים בישיבה במשך תשעה שבועות בכלוב המכיל גלגל ריצה נעול כדי למנוע כל ריצה.הפחת את העומס עבור קבוצות ריצת הגלגלים הטעונות וקבוצות ריצת הגלגלים הטעונות גבוה במידת הצורך כדי להבטיח שהעכברים ימשיכו להתאמן במשך כל פרוטוקול תשעת השבועות בהתאם ללוח הזמנים של הטעינה. במהלך המחקר, עכברים הוקצו באופן אקראי לאחת משלוש קבוצות טיפול, כלומר ריצה בישיבה, ריצה על גלגלים טעונים או ריצת גלגל טעון גבוה, ולאחר מכן השלימו את פרוטוקול תשעת השבועות שלהם. לאחר שבוע אחד של התאקלמות, לא היו הבדלים של קבוצה או קבוצה לפי זמן במרחק הריצה או בנפח האימונים.מסת הסולאוס המנורמלת הייתה גדולה ב-21.4% בקבוצת הגלגלים הטעונים גבוה מאשר בקבוצת הישיבה, למרות שלא היה הבדל בשטח החתך של הסיבים. אף על פי שמסת השריר של פלנטריס ושטח החתך הממוצע של הסיבים לא הזיזו הבדלים מובהקים סטטיסטית, נראה שיש שינוי בשיעור הסיבים עם שטח חתך גדול יותר בפלנטריס של ריצת גלגל טעון גבוה בהשוואה לריצה בישיבה וגלגל טעון. לא היו הבדלים משמעותיים בעוויתות או בכוח השיא של קומפלקס ה-GPS בין קבוצות כפי שנמדד על ידי בדיקת תפקוד שרירים NC2.חשוב לוודא שהגלגל מסתובב בחופשיות בתוך הכלוב ושהמגנט של חיישן הגלגלים קרוב לחיישן המחשב של האופניים, כך שסיבוב הגלגל אינו מפריע ומחשב האופניים רושם במדויק את נתוני הריצה. לאחר הליך זה, חוקרים יכולים לבצע ניתוחים מאוחרים יותר כגון תפקוד התכווצות או טכניקות אימונוהיסטוכימיות כדי לבחון את התגובות הפיזיולוגיות השונות עוד יותר לאימון גופני.

Research

JoVE Journal

Biology

Pyrosequencing: A Simple Method for Accurate Genotyping

Pyrosequencing: שיטה פשוטה genotyping מדויק

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

In-סטנט restenosis הדמיה: דגם זולה, Preclinical אמין, מהיר

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

הפיך, לא פולשני שיטת ההתנגדות מדידות דרכי הנשימה ואת נוזל שטיפה ברונכואלוואולרית דגימה של עכברים

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

מדידות סידן cytosolic בתאי האפיתל כליות על ידי cytometry הזרימה

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

בידוד סינון של חומצות גרעין: שיטת הפקת DNA פשוטה ומהירה

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

פרוטוקול פשוט יעילות גבוהה לבידוד איון הלבלב של עכברים

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

שיטה פשוטה ויעילה In Vivo מניפולציה ג'ין ספציפיות הלב באמצעות הזרקת Intramyocardial בעכברים

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

ניתוח ספקטרומטר המסה כדי לזהות את אוביקווילציה של EYFP-מתויג 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

In vivo מדידה של שריר המתיר הברך תפקוד שריר בעכברים

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

מודל כירורגי מותאם של איסכמיה בגפיים אחוריות ב- ApoE-/- עכברים באמצעות חתך מיניאטורי

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 ...