Un protocollo per Mice Housing in un ambiente arricchito
Summary
Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.
Abstract
Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of ‘toys’ to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.
Introduction
L'arricchimento ambientale (EE) è un paradigma sperimentale utilizzato per esplorare gli effetti di un ambiente complesso e impegnativo che non sottolinei gli animali 1. EE è una tecnica di stabulazione degli animali, composto di una maggiore spazio, l'attività fisica, e le interazioni sociali, che a sua volta aumenta sensoriali, cognitive, motorie, e la stimolazione sociali 2. Igloo, ruote girevoli, ruote piattino, labirinti di tubi e altri oggetti presenti nell'ambiente custodia promuovere questo cognitivo sensoriale, sociale, e la stimolazione del motore attraverso la promozione di esplorazione e interazione. La disposizione degli oggetti nei cambiamenti di stabulario regolarmente per presentare un nuovo ambiente, a cui i topi sono costretti ad adattarsi. Questa strategia offre sfide lievi e brevi che inducono una risposta adattativa benefica, benigno, e sano, noto come eustress, al contrario di un ambiente ostile, più repulsivo o angoscia disadattivi 3,4. Promuovendo eustress e distress limitare dannose, topimostrano una varietà di fenotipi favorevoli.
EE è un modello sperimentale affidabile con una vasta gamma di applicazioni, pur essendo privo di elementi tradizionalmente pensato come stressanti 1. Gli effetti di EE su roditori sono stati studiati per più di mezzo secolo. Nei primi anni 1960 studi hanno dimostrato che i livelli di colinesterasi corticali diminuzione ei livelli di colinesterasi sottocorticali sono aumentati in ratti che sono stati alloggiati in ambienti con maggiore spazio di vita, aumento del numero di ratti, e una varietà di giocattoli di legno, labirinti e piattaforme 5,6. Inoltre, EE è associato con molti cambiamenti adattativi nel cervello, il comportamento e il metabolismo in topi di diverse età e background genetico. Pertanto, EE è un paradigma utile per un ampio spettro di esperimenti studiare gli effetti dell'ambiente sui topi. Effetti EE possono essere osservati in topi più rapidamente di una settimana di esposizione, e può essere visto in animali come vecchio diciotto mesi 7. EE è spesso used negli esperimenti di neuroscienze e neurocomportamentali a studiare il recupero della funzione, l'apprendimento e la memoria 2. Inoltre, EE ha un notevole impatto sul fenotipo di una varietà di tossina indotta e modelli animali transgenici di malattie neurologiche umane, tra cui la malattia di Huntington, malattia di Alzheimer, il morbo di Parkinson, epilessia, ictus, e altri 2.
Tuttavia, nel corso degli anni si è incoerenza con il disegno di arricchimento fare confronti tra studi da diversi laboratori difficili. Ad esempio, ciascuno degli studi sugli effetti EE relativi a malattie neurologiche umane di cui sopra erano variando parametri arricchimento. Lo studio sulla malattia di Huntington ospitato 4-6 topi in grandi gabbie (44 x 28 x 12.5 cm 3) contenenti scatole di cartone, tunnel, e fogli, così come gli oggetti in legno e plastica che sono stati modificati ogni due giorni 8,9. Uno degli studi condotti su Alzheimer &# 8217; s ospitati 20 topi in una gabbia più grande (1 m 3) contenente 2 ruote corsa, tubi di plastica, scatole di cartone e materiale di nidificazione che sono stati modificati o riorganizzato settimanale 10. Molte configurazioni di EE hanno temi simili, come oggetti da eseguire su o nascondere in, ma il numero di topi per abitazioni EE, la zona giorno, e il periodo di cambiare l'ambiente variano molto.
I disegni inconsistenti di EE hanno portato alla replica fallito effetti EE. I nostri dati sul cancro e metabolismo insieme suggeriscono che la combinazione di stimoli forniti nella seguente custodia dettagliata EE protocollo portare a significative anti-cancro e anti-obesità 14,15. Tuttavia, la differenza di impostazioni EE adottate dai diversi laboratori potrebbero influenzare i risultati di EE, come si vede in un tentativo fallito di riprodurre effetti EE sulla crescita di tumori specifici impiantati in topi 11. I diversi risultati potrebbero essere dovuti a una serie di motivi che vanno from diversi tassi di crescita delle colture di cellule tumorali al tipo di detersivo utilizzato per la pulizia di attrezzature abitazioni 11. Al fine di replicare i risultati osservati nei nostri esperimenti, è richiesto un particolare disegno di arricchimento e zootecnia. Dettagli La seguente procedura custodia EE che permetterà altri ricercatori di replicare con successo il nostro modello di arricchimento efficace.
Protocol
Representative Results
Discussion
Gli effetti esaurienti di EE sull'espressione genica nel cervello, diminuzione l'adiposità e la crescita del cancro nei topi dipendono fortemente dalla capacità del ricercatore di mantenere l'ambiente romanzo e gestire gli animali in modo da promuovere l'attività fisica, l'interazione sociale, e le sfide cognitive, ma non fa di soccorso agli animali. Ci sono due principali fasi procedurali da ricordare. In primo luogo, ricordatevi di modificare la posizione dei giocattoli, oggetti e gabbie ogni settimana. Anche se i giocattoli e gli oggetti potrebbero essere la stessa rispetto alla settimana precedente, i topi percepiscono l'ambiente come romanzo. Modificare i giocattoli e oggetti stessi con quelle diverse ogni due settimane. In secondo luogo, ricordarsi di mantenere l'ambiente pulito. Se la biancheria sporca non ottiene rimosso, l'aumento dei livelli di azoto possono essere una fonte di stress per gli animali.
In aggiunta, ci sono molte tecniche da notare in questo protocollo EE. L'uso di giocattoli e diversi differenti o unicidisegni di labirinti di tubi in plastica è incoraggiata. L'ambiente può essere impegnativo, ma non dovrebbe costituire una minaccia per la salute degli animali. Inoltre, fai attenzione ai giocattoli che sono disfunzionali, perché i giocattoli disfunzionali aumentano il rischio di essere scoperti membra del mouse, o potrebbero essere tossici per gli animali, se consumati da masticare su di esso. Una costante per la EE è l'uso di tre ruote piattino in cima a igloo, sequestrati in un angolo o il lato del contenitore per 2-3 registri. Questa configurazione di correre piattini dietro i registri è presente in tutti i nostri studi di arricchimento. In termini di uso e la collocazione degli altri oggetti, la descrizione del layout di cui sopra è una stampa blu fondamentale della configurazione EE. Variazione della messa a punto con questo quadro fondamentale di tubi di plastica, ruote, correre piattini, gabbie e registri dovrebbe fornire un nuovo ambiente sufficiente a riprodurre i risultati riportati.
Se si lavora con gli animali transgenici che hanno il diabete o altre metabolicamalattie, prestare molta attenzione al consumo di cibo e acqua per assicurare che gli animali non a corto di cibo e acqua. Se gli animali hanno il diabete, si urinare più, quindi la biancheria dell'alloggiamento EE potrebbero dover essere posto controllato e pulito più frequentemente. I posti nella custodia EE che hanno bisogno di letti rimosso il più delle volte sono gli angoli. Ricordare di regolare le ruote e altri giocattoli, in modo che possano essere utilizzati dagli animali. Gli animali sono in grado di eseguire ruote piattino nella biancheria da letto e bussare ruote in esecuzione oltre. Se gli animali sono giovani, da 3 a 5 settimane di età, potrebbero scavare sotto le gabbie della EE e nascondono insieme lì sotto, lasciando il ricercatore all'oscuro di dove gli animali sono. Quando si rimuove biancheria sporca, sostituendo giocattoli o gabbie pulizia, si suggerisce di mettere gli animali in gabbia serie pulito in modo da non sollecitare fuori durante la regolazione loro ambiente. E 'più facile per ottenere tutti gli animali in una gabbia se hanno un minor numero di posti per nascondersi nella environment. Pertanto, la rimozione giocattoli prima sequestrare gli animali in gabbia rende il processo più facile. Inoltre, non mettere più di 5-6 animali in un'unica gabbia standard di attesa per la pulizia o la regolazione del loro ambiente EE. Gli animali maschi della EE possono essere aggressivi in particolare quando EE è iniziata in età adulta. Pertanto, è importante osservare l'ambiente per tutti gli animali feriti o morti.
Inoltre, il tipico numero di animali abbiamo casa in EE per questo grandi dimensioni del contenitore è 10-20 topi. Il numero di animali altri ricercatori utilizzano per EE variare, utilizzando circa 10 o meno topi, e le dimensioni della gabbia o bin devono essere presi in considerazione per determinare il numero di animali da casa in EE. Avere troppi animali in un ambiente di vita può portare alla aggressione nei topi maschi. I topi che abbiamo ospitato in EE sono stati di C57BL / 6 sfondi. Topi di altri ceppi può essere più o meno aggressivo, o più soggetto a problemi di salute inquesta configurazione EE. Questo dovrebbe essere preso in considerazione nella determinazione del piano allevamento per i topi e per l'ambiente arricchito.
Quattro settimane EE abitazioni è sufficiente per indurre riduzione delle adiposità, calo del livello di leptina, e l'inibizione della crescita B16 melanoma. Longer EE può portare a forti effetti sul metabolismo e l'inibizione del cancro. Se topi sottoposti a procedure chirurgiche durante o prima dell'esposizione EE, possono essere alloggiati con suture intatti. O meno gli animali rispondono bene a questa particolare impostazione EE con graffette chirurgiche o cateteri intatto non è stato studiato. Inoltre, stiamo studiando come questo particolare EE influisce sulla durata della vita o healthspan di animali anziani. I dati preliminari suggeriscono che C57BL femmina / 6 topi, 10 mesi di età, risponde a EE in modo simile a topi giovani. Una limitazione della custodia EE è accomodante un grande bidone del genere nello spazio stabulario, e preferibilmente in un locale specifico genere. Così studi futuri sulla effetti di EE su scala più piccola, così come trovare i giocattoli che sono facili da pulire, resistere pulizia ad alta temperatura e sono sicuri per la salute degli animali, miglioreranno le applicazioni della EE in metabolico e la ricerca sul cancro.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da NIH concede CA163640, CA166590, e AG041250 a LC.
Materials
| Large enrichment bin (120cm x 90cm x 76cm) | Custom made. | Custom made. | Made of polypropylene. Edges of the bin are 1.5cm thick. |
| Large enrichment bin alternative (120cm x 110cm x 76cm) | Global Industrial | 155202 | If necessary, this bin works as an alternative to the one above. |
| Habitrail Mini tubes | Habitrail | 62720; 62705; 62725; 62715; 62054 | – |
| Plastic igloos with saucer wheels | Bio Serv | K3327; K3250 | – |
| Metal Running Wheels | Super Pet | 61392; 61394; 61396 | – |
| Manzanita Wood Gnawing Sticks, 3" | Bio Serv | W0016 | |
| Mouse Tunnels | Bio Serv | K3322 | – |
| Mouse cages that go in the large EE bin. | Lab Products Inc | 10027 Mouse Cage | – |
| Cage Klenz 180 Alkaline Cage Wash Detergent, Cage Klenz 250 Acid Detergent | Steris Life Sciences | 1K1802; 1K2502 | These detergents are used in the cage wash for the toys, large enrichment bins, and cages. |
| Sporklenz | Steris Life Sciences | 6526Q8 | Alternative sporicide/disinfectant to washing toys, bins, and cages in cage wash. |
| Bed-O-Cobs 1/4" bedding | The Andersons, Inc. | 4B | Corn cob bedding is 1/4" in diameter. |
| Nestlets for control housed mice | Ancare | Cotton squares |
References
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