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

Vi vil gjerne takke Graduate Student Government Association, Office of Student Research og Department of Health and Exercise Science ved Appalachian State University for å gi finansiering for å støtte dette prosjektet. I tillegg vil vi takke Monique Eckerd og Therin Williams-Frey for å føre tilsyn med den daglige driften av dyreforsøksanlegget.

Denne studien ble godkjent av Appalachian State Universitys institusjonelle dyrepleie- og brukskomité (# 22-05).
1. Dyr
<ol><li>Anskaffe C57BL/6 mus fra den interne musekolonien. MERK: Hannmus i alderen 5-8 måneder ved starten av studien ble brukt. Daglig løpeaktivitet topper og platåer rundt 9-10 uker i alderen26 år. Tidligere studier har vist at gamle mus (22-24 måneder) også vil utføre lastet hjulkjøring27.</li>
...

<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>

Eksisterende motstandstreningsmodeller hos gnagere har vist seg uvurderlige for skjelettmuskelforskning; Imidlertid er mange av disse modellene invasive, ufrivillige og / eller tids- og arbeidskrevende. LWR er en utmerket modell som ikke bare induserer lignende muskulære tilpasninger som de som observeres i andre godt aksepterte motstandstreningstreningsmodeller, men gir også en kronisk, lavspenningstreningsstimulus for dyret med minimal tid / arbeidsforpliktelse fra forskeren. I tillegg, siden LWR-modeller krever mini...

Skjelettmuskelmasse utgjør ca. 40% av kroppsmassen hos voksne mennesker; Dermed er det viktig å opprettholde skjelettmuskelmasse gjennom livet. Skjelettmuskelmasse spiller en integrert rolle i energimetabolisme, opprettholder kjernekroppstemperatur og glukosehomeostase1. Vedlikehold av skjelettmuskulatur er en balanse mellom proteinsyntese og proteinnedbrytning, men mange hull eksisterer fortsatt i forståelsen av de intrikate molekylære mekanismene som driver disse prosessene. For å studere de molekylære mekanismene som regulerer vedlikehold og vekst av muskelmasse, bruker menneskers forskningsmodeller ofte motstandsøvelsesbaserte inngrep, siden mekaniske stimuli spiller en integrert rolle i reguleringen av skjelettmuskelmasse. Mens forskning på mennesker har vært vellykket, begrenser tiden som er nødvendig for å vise tilpasninger og etiske bekymringer angående invasive prosedyrer (dvs. muskelbiopsier) mengden data som kan oppnås. Mens tilpasningene til motstandsøvelse er ganske allestedsnærværende på tvers av pattedyrarter, gir dyremodeller fordelen av å kunne kontrollere diett- og treningsregimet nøyaktig, samtidig som det muliggjør innsamling av hele vev i hele kroppen, som hjerne, lever, hjerte og skjelettmuskulatur.
Mange motstandstreningsmodeller er utviklet for bruk hos gnagere: synergistisk ablasjon2, elektrisk stimulering 3,4, vektet stigeklatring5, vektet sledetrekk6 og canvassed huk7. Det er tydelig at alle disse modellene, hvis de gjøres riktig, kan være effektive modeller for å indusere skjelettmuskulaturtilpasninger, for eksempel hypertrofi. Ulempene med disse modellene er imidlertid at de for det meste er ufrivillige, ikke en del av normal gnageradferd, tids- / arbeidsintensiv og invasiv.
Heldigvis løper mange muse- og rottestammer frivillig lange avstander når de får tilgang til et løpehjul. Videre er friløpshjul (FWR) treningsmodeller ikke avhengige av omfattende kondisjonering, positiv / negativ forsterkning eller anestesi for å tvinge bevegelse eller muskelaktivitet 8,9. Løpsaktivitet avhenger i stor grad av musebelastning, kjønn, alder og individuell basis. Lightfoot og medarbeidere sammenlignet løpeaktiviteten til 15 forskjellige musestammer og fant at den daglige løpedistansen varierer fra 2,93 km til 7,93 km, med C57BL/6 mus som løper lengst, uavhengig av kjønn10. FWR er allment akseptert som en utmerket modell for å indusere utholdenhetstilpasninger i skjelett- og hjertemuskler 11,12,13,14,15,16; Imidlertid er bruk av hjulkjøring i motstandstreningsmodeller mindre ofte undersøkt.
Som man kunne mistenke, kan den hypertrofiske effekten av hjulkjøring forsterkes ved å legge til motstand mot løpehjulet, kalt lastet hjulkjøring (LWR), og dermed kreve større innsats for å løpe på hjulet for å etterligne motstandstrening nærmere. Ved hjelp av varierte metoder for belastningsapplikasjon har tidligere studier vist at LWR-modellen ved bruk av rotter og mus rutinemessig viste økninger i muskelmasse på 5% -30% i løpet av 6-8 uker 17,18,19,20,21. Videre viste D'hulst og medarbeidere at et enkelt anfall av LWR førte til en 50% større økning i aktivering av proteinsyntesens signalvei sammenlignet med FWR22. Hjulmotstand har blitt mest brukt av en friksjonsbasert, konstant lastemetode, hvor en magnetisk brems eller spenningsbolt brukes til å bruke hjulmotstand 12,19,23,24. En advarsel ved friksjonsbasert, konstant belastningsmetode er at når moderat til høy motstand påføres, kan dyret ikke overvinne den høye motstanden for å starte bevegelse av hjulet, og effektivt slutte å trene. Viktigst av alt, mange av bur- og hjulsystemene som brukes til gnagere, er ganske kostbare og krever spesialutstyr.
Nylig utviklet Dungan og medarbeidere en progressiv vektet hjulgående (PoWeR) modell, som påfører en belastning på hjulet asymmetrisk via eksterne masser festet til en enkelt side av hjulet. Den ubalanserte hjulbelastningen og den variable motstanden til PoWeR-modellen antas å oppmuntre til fortsatt løpsaktivitet og fremme kortere utbrudd av lastet hjulkjøring hos mus, nærmere etterligne settene og repetisjonene som utføres med motstandstrening17. Til tross for at den gjennomsnittlige løpeavstanden var 10-12 km per dag, ga PoWeR-modellen en økning på henholdsvis 16% og 17% i plantaris muskel våtmasse og fibertverrsnittsareal (CSA). Til tross for mange praktiske fordeler har PoWeR-modellen til LWR noen begrensninger. Som anerkjent av forfatterne, er PoWeR-modellen en "hybrid" stimulus med høyt volum som reflekterer en blandet utholdenhets- / motstandstreningsmodell (dvs. samtidig trening hos mennesker), i motsetning til en strengere motstandsøvelsesbasert modell, som potensielt introduserer en interferenseffekt og bidrar til den mindre uttalt hypertrofi eller forskjellige mekanismer som hypertrofi induseres25 . Det er viktig å sikre at et samtidig treningsfenomen ikke forekommer i det som er ment å være en motstandstreningsmodell. Derfor ble PoWeR-modellen modifisert for å utvikle en LWR-modell som bruker høyere belastninger enn tidligere brukt til å ligne mer på en motstandstreningsmodell. Her er detaljer gitt for en enkel og billig 9 ukers progressiv motstandstrening LWR-modell i C57BL / 6 mus.

<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

Tidligere utviklede gnagermotstandsbaserte treningsmodeller, inkludert synergistisk ablasjon, elektrisk stimulering, vektet stigeklatring, og sist, vektet sledetrekking, er svært effektive for å gi en hypertrofisk stimulus for å indusere skjelettmuskeltilpasninger. Selv om disse modellene har vist seg uvurderlige for skjelettmuskelforskning, er de enten invasive eller ufrivillige og arbeidsintensive. Heldigvis løper mange gnagerstammer frivillig lange avstander når de får tilgang til et løpehjul. Ladd hjuldrift (LWR) modeller hos gnagere er i stand til å indusere tilpasninger som ofte observeres med motstandstrening hos mennesker, for eksempel økt muskelmasse og fiberhypertrofi, samt stimulering av muskelproteinsyntese. Imidlertid klarer ikke tillegget av moderat hjulbelastning enten å avskrekke mus fra å løpe store avstander, noe som reflekterer mer en utholdenhets- / motstandstreningsmodell, eller musene slutter å løpe nesten helt på grunn av metoden for belastningsapplikasjon. Derfor er det utviklet en ny høylasthjulsmodell (HLWR) for mus der ekstern motstand påføres og økes gradvis, slik at mus kan fortsette å løpe med mye høyere belastning enn tidligere utnyttet. Foreløpige resultater fra denne nye HLWR-modellen antyder at den gir tilstrekkelig stimulans til å indusere hypertrofiske tilpasninger i løpet av 9 ukers treningsprotokoll. Her beskrives de spesifikke prosedyrene for å utføre denne enkle, men rimelige progressive motstandsbaserte treningstreningsmodellen hos mus.

I denne studien ble 24 C57BL/6 mus (6,3 ± 0,7 måneder ved starten av denne studien) randomisert til en av tre behandlingsgrupper: stillesittende (SED), lastet hjulkjøring (LWR; samme som PoWeR beskrevet av Dungan et al.17), eller høy LWR (HLWR), og fullførte deretter sin respektive 9 ukers protokoll. Etter akklimatiseringsuken (uke 1) var det ingen gruppe- eller gruppe x tidsforskjeller i løpeavstand eller treningsvolum (figur 5).
<p class="jove_content bigl...

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

Denne prosedyren beskriver en oversettbar progressiv lastet løpehjulmotstandstreningsmodell hos mus. Den primære fordelen med denne motstandstreningsmodellen er at den er helt frivillig, og dermed reduserer stress for dyrene og belastningen på forskeren.

En enkel og rimelig løpehjulmodell for progressiv motstandstrening hos mus

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

Denne protokollen gjør det mulig for forskere å motstandstrene store kohorter av mus til en mye lavere pris sammenlignet med modeller som bruker kommersielt tilgjengelig løpehjulutstyr. Den primære fordelen med denne motstandstreningsmodellen er at den er helt frivillig, noe som reduserer stress for dyrene og tidsbruk for forskeren. Denne modellen kan bidra til å bedre forstå de cellulære og molekylære mekanismene som regulerer muskelmasse som svar på treningstrening.Ved design er denne lastede hjulkjøringsmodellen relativt enkel å utføre. Imidlertid anbefales det fortsatt at forskere utfører pilottesting i den unike laboratorieinnstillingen for å estimere løpeytelsen til mus før eksperimentering. Demonstrere denne prosedyren vil være PJ Koopmans, en utdannet forskningsassistent i laboratoriet mitt.For å sette opp løpehjulapparatet, lim en enkelt ett gram sensormagnet til den ytre midtomkretsen av løpehjulet og bruk dette hjulet bare den første uken med hjulakklimatisering. Lastet hjulkjøring krever to gram belastning, og lim derfor to magneter på ett gram side om side på hjulets ytre omkrets. En tape kan brukes til å holde magnetene på plass til limet tørker godt.Etter hvert som ukene går, påfør ekstra belastning i uke 3, 4, 5 og 7 ved å plassere en annen ett gram magnet på toppen av en magnet som allerede er tilstede. Siden disse magnetene fester seg godt til hverandre, vil det ikke være nødvendig med lim. Høyt lastet hjulkjøringsoppsett krever tre sett med hjul.Det første settet med hjul, som kreves for uke to, har bare en enkelt 2,5 gram magnet limt på hjulets ytre omkrets. Det andre settet med hjul, som bare kreves for uke tre, har to 2,5 gram magneter limt side om side på hjulets ytre omkrets. Det tredje settet med hjul som kreves i fire uker og utover, har tre 2,5 gram magneter limt side om side på hjulets ytre omkrets.Påfør ekstra belastning for uke seks og åtte ved å plassere en annen 2,5 gram magnet på toppen av en av magnetene som allerede er tilstede. Forsikre deg om at et nytt batteri er satt inn i sykkelcomputeren før montering. Monter deretter løpehjulene ved hjelp av et bur utstyrt med en digital sykkelcomputer for å overvåke tid og avstand reist under trening.Gjennomsnittshastigheten i kilometer i timen er avledet aritmetisk. Still inn hjulstørrelsen under innledende sykkelcomputerprogrammering og beregn per omdreiningsavstand ved å måle løpehjulets ytre omkrets. For å sikre at alle datamaskin- og sensorkomponenter er inne i en solid barriere utenfor buret for å forhindre at mus tygger på komponentene, bruk lokket på en tom pipettespissboks med en liten rektangelutskjæring for magnetisk sykkelsensor og hoveddelen av boksen for å holde sykkelcomputeren, og ledning.Bor to hull gjennom hjørnene på lokket på pipettespissboksen for å feste magnetsykkelsensoren og løpehjulstativet på plass på utsiden av buret og sett den løpende hjulbasen opp ned gjennom hullene i burlokket, men på toppen av den faste overflaten. Fest hjulbasen og datasensoren til toppen av buret med maskinvare. Forsikre deg om at sykkelcomputersensoren og lokket på pipettespissboksen er rett over der sensormagneten på hjulet er plassert, og at sensormagneten og datasensoren ikke er plassert mer enn en centimeter fra hverandre for å tillate riktig registrering av hjulbevegelse.Fest riktig løpehjul til hjulbunnen før du plasserer lokket på buret, og plasser deretter lokket sikkert på buret. Med hjulet hengende fra burlokket, sørg for minst 2,5 centimeter klaring fra burgulvet. Legg deretter en minimal mengde sengetøymateriale i buret for å sikre at hjulet spinner fritt, men ikke blir hindret av oppbygging av sengetøy.Siden mus er en nattlig art, vil det meste av deres naturlige buraktivitet, inkludert hjulkjøring, utføres i løpet av de mørke timene i lyssyklusen. Under eksperimentet, registrer disse dataene fra sykkelcomputeren med et konsekvent intervall planlagt for å sikre nøyaktig aktivitetsovervåking. Hus individuelt stillesittende mus i ni uker i et bur som inneholder et låst løpehjul for å forhindre løping.Reduser belastningen for de lastede hjulkjørings- og høylastede hjulkjøringsgruppene om nødvendig for å sikre at musene fortsetter å trene i hele ni i uken-protokollen i henhold til lasteplanen. I løpet av studien ble mus tilfeldig tildelt en av tre behandlingsgrupper, nemlig stillesittende, lastet hjulkjøring eller høyt lastet hjulløping, og fullførte deretter sin respektive ni ukers protokoll. Etter den ene uken med akklimatisering var det ingen gruppe- eller gruppe-for-tid-forskjeller i løpeavstand eller treningsvolum.Normalisert soleusmasse var 21,4 % større i gruppen med høyt lastet hjul enn i stillesittende gruppe til tross for ingen forskjell i fibertverrsnittsareal. Selv om plantaris muskelmasse og gjennomsnittlig fiber tverrsnittsareal ikke fortrengte statistisk signifikante forskjeller, ser det ut til å være et skifte i andelen fibre med større tverrsnittsareal i plantaris av høyt lastet hjulløp sammenlignet med stillesittende og lastet hjulkjøring. Det var ingen signifikante forskjeller i rykninger eller toppkraft i GPS-komplekset mellom grupper målt ved en NC2 muskelfunksjonstest.Det er viktig å sikre at hjulet spinner fritt i buret og at hjulsensormagneten er nær sykkelcomputersensoren, slik at hjulrotasjonen er uhindret og sykkelcomputeren registrerer kjøredata nøyaktig. Etter denne prosedyren kan forskere utføre påfølgende analyser som kontraktil funksjon eller immunhistokjemiske teknikker for å undersøke de ulike fysiologiske responsene videre for å trene trening.

Research

JoVE Journal

Biology

Pyrosequencing: A Simple Method for Accurate 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

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

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

Cytosolisk Kalsium Målinger i nyre Epitelceller med flowcytometri

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

Filtrering Isolering av nukleinsyrer: En enkel og Rapid 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

En enkel High Efficiency Protocol for bukspyttkjertelen Islet Isolation fra mus

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

En enkel og effektiv metode i Vivo hjerte-spesifikke Gene manipulering av Intramyocardial injeksjon i mus

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

Massespektrometrianalyse for å identifisere Ubiquitylation av EYFP-merket 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 Måling av kneet Extensor Muskel Funksjon i Mus

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

En modifisert kirurgisk modell av hind lem iskemi i ApoE- / - Mus ved hjelp av et miniatyr snitt

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 ...