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.
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.
O enriquecimento ambiental (EE) é um paradigma experimental usado para explorar os efeitos de um ambiente complexo e desafiador que não salientar os animais 1. EE é uma técnica de alojamento dos animais composto por aumento do espaço, atividade física, e interações sociais, que por sua vez aumenta sensorial, cognitivo, motor e estimulação social 2. Iglus, rodas de corrida, rodas pires, labirintos de tubos e outros objetos no ambiente de habitação promover esta cognitiva sensorial, social e estimulação motora através da promoção da exploração e interação. A disposição dos objetos nas mudanças de gabinete regularmente para apresentar um ambiente de romance, a que os ratos são forçados a se adaptar. Esta estratégia apresenta desafios leves e breves que induzem uma resposta adaptativa benéfico, benigno, e saudável, conhecido como eustress, em oposição a um ambiente mais aversivo, hostil ou mal adaptado angústia 3,4. Ao promover eustress e limitando aflição prejudicial, ratosmostram uma variedade de fenótipos favoráveis.
EE é um modelo experimental de confiança com uma vasta gama de aplicações, sendo desprovido de elementos tradicionalmente pensados como estressante 1. Os efeitos da EE sobre roedores têm sido estudados há mais de meio século. No início da década de 1960 os estudos mostraram que os níveis de colinesterase cortical diminuída e os níveis de colinesterase subcorticais aumentados em ratos que foram alojadas em ambientes com maior espaço de vida, aumento do número de ratos, e uma variedade de brinquedos de madeira, labirintos, e plataformas de 5,6. Além disso, EE está associada com muitas alterações adaptativas no cérebro, comportamento, e metabolismo em ratinhos de diferentes idades e origens genéticas. Portanto, EE é um paradigma útil para uma ampla gama de estudos experimentais sobre os efeitos do ambiente em ratinhos. Efeitos EE pode ser observado em ratos tão rapidamente como a exposição de uma semana, e pode ser observada em animais mais velho que 18 meses 7. EE é frequentemente used em experimentos de neurociência e neurocomportamentais para estudar a recuperação da função, aprendizagem e memória 2. Além disso, EE tem um impacto considerável sobre o fenótipo de uma variedade de toxina induzida e modelos animais transgénicos de doenças neurológicas humanas, incluindo a doença de Huntington, doença de Alzheimer, doença de Parkinson, epilepsia, acidente vascular, e mais 2.
No entanto, ao longo dos anos, houve inconsistência com o projeto de enriquecimento de fazer comparações entre estudos de diferentes laboratórios difíceis. Por exemplo, cada um dos estudos sobre os efeitos de EE em relação a doenças neurológicas humanas acima referidas tinham variando os parâmetros para o enriquecimento. O estudo sobre a doença de Huntington alojados 4-6 ratos em gaiolas (44 x 28 x 12.5 cm3) que contêm as caixas de cartão, túneis, e folhas, bem como objectos de madeira e plástico que foram alteradas a cada dois dias 8,9. Um dos estudos feitos sobre Alzheimer &# 8217; s alojados 20 camundongos em uma gaiola maior (1 m 3) contendo 2 rodas de corrida, tubos de plástico, caixas de papelão e material de nidificação, que foram alteradas ou reorganizados semanal 10. Muitas configurações de EE têm temas semelhantes, como objetos para serem executados no ou esconder, mas o número de ratos por habitação EE, sala de estar, eo período de mudar o ambiente variam muito.
Os projetos inconsistentes de EE levaram a replicação falhou de efeitos EE. Os nossos dados sobre o cancro e metabolismo em conjunto sugerem que a combinação de estímulos fornecidas no seguinte protocolo de ligação de habitação EE detalhada para anti-cancro significativa e efeitos anti-obesidade 14,15. No entanto, a diferença de configurações de EE adoptadas por diferentes laboratórios pode influenciar os resultados de EE, como é visto em uma tentativa falhada para reproduzir os efeitos de EE sobre o crescimento de tumores cancerosos específicos implantados em ratos 11. Os diferentes resultados poderiam ser devido a uma variedade de razões que variam from diferentes taxas de crescimento das culturas de células tumorais para o tipo de detergente utilizado para a limpeza de equipamento de alojamento 11. A fim de reproduzir os resultados observados em nossos experimentos, é necessário um projeto particular de enriquecimento e pecuária. O procedimento a seguir detalha a habitação EE que permitirá que outros pesquisadores para replicar com sucesso o nosso modelo de enriquecimento eficaz.
Os efeitos robustos de EE na expressão do gene no cérebro, diminuição da adiposidade e crescimento do câncer em ratos dependem fortemente da habilidade do pesquisador para manter o novo ambiente e lidar com os animais de uma forma que promove a atividade física, interação social e desafios cognitivos, ainda não aflição dos animais. Há duas etapas processuais mais importantes para se lembrar. Em primeiro lugar, lembre-se de alterar o posicionamento dos brinquedos, objetos e gaiolas cada semana. Embora os brinquedos e objectos podem ser o mesmo a partir da semana anterior, os ratinhos perceber o ambiente como novo. Alterar os brinquedos e os próprios objetos com diferentes pessoas a cada duas semanas. Em segundo lugar, lembre-se de manter o ambiente limpo. Se a cama suja não são removidos, o aumento dos níveis de azoto pode ser um stressor para os animais.
Além disso, existem muitas técnicas a serem observados neste protocolo EE. O uso de brinquedos e diferente diferentes ou exclusivosdesenhos de labirintos de tubos de plástico é incentivada. O ambiente pode ser um desafio, mas não deve representar uma ameaça para a saúde dos animais. Além disso, cuidado com os brinquedos que são disfuncional, porque os brinquedos disfuncionais aumentar o risco de ser pego membros do mouse, ou pode ser tóxico para os animais se consumida pela mastigação sobre ele. Uma constante para o EE é a utilização de três rodas pires em cima de igloos, sequestradas para um canto ou lado do bin por 2-3 logs. Esta configuração de funcionamento de discos atrás dos registros está presente em todos os nossos estudos de enriquecimento. Em termos do uso e colocação de outros objetos, a descrição do esquema acima é uma cópia azul fundacional da configuração EE. Variação da configuração com este quadro fundamental de tubos de plástico, rodas de correr, correr pires, gaiolas e os logs devem proporcionar um novo ambiente suficiente para reproduzir os resultados relatados.
Se estiver trabalhando com animais transgênicos que têm diabetes ou outra metabólicadoenças, preste muita atenção para o consumo de alimentos e água para garantir que os animais não ficar sem comida e água. Se os animais têm diabetes, que vai urinar mais, de modo a roupa de cama do alojamento EE pode precisar de ser local verificados e limpos com mais freqüência. Os lugares na habitação EE que precisam da cama removido na maioria das vezes são os cantos. Recorde para ajustar as rodas e outros brinquedos, de modo que possam ser usadas pelos animais. Os animais são capazes de executar rodas pires na cama e bater rodas correndo. Se os animais são jovens, de 3 a 5 semanas de idade, eles podem cavar sob as gaiolas no EE e esconder juntos sob lá, deixando o pesquisador menor idéia de onde os animais são. Ao remover cama suja, substituindo os brinquedos, ou limpar gaiolas, sugere-se a colocar os animais em uma gaiola padrão limpo para não salientar-los ao ajustar seu ambiente. É mais fácil obter todos os animais em uma gaiola, se eles têm menos lugares para se esconder no environment. Portanto, a remoção de brinquedos antes de sequestrar os animais em uma gaiola torna o processo mais fácil. Além disso, não coloque mais de 5-6 animais em uma única gaiola padrão enquanto se espera para a limpeza ou ajustar seu ambiente EE. Os animais do sexo masculino em EE pode ser agressivo particularmente quando EE é iniciada na idade adulta. Portanto, é importante observar o ambiente para quaisquer animais feridos ou mortos.
Além disso, o número de animais que típico alojar em EE para esta grande tamanho do recipiente é de 10-20 ratinhos. O número de animais outros investigadores usam para EE variar, usando cerca de 10 ou menos ratinhos, e o tamanho da gaiola ou caixa deve ser tido em consideração quando se determina o número de animais para a casa em EE. Ter muitos animais em um ambiente de vida pode levar à agressão em ratos do sexo masculino. Os ratos que temos instalado em EE foram de C57BL / 6 fundos. Ratos de outras estirpes podem ser mais ou menos agressivo, ou mais propensas a problemas de saúde emesta configuração EE. Isto deve ser tomado em consideração na determinação do plano de criação para os ratos e o ambiente enriquecido.
Quatro semanas EE habitação é suficiente para induzir a diminuição da adiposidade, queda do nível de leptina, e a inibição de crescimento do melanoma B16. Longer EE pode levar a efeitos mais fortes sobre o metabolismo e inibição câncer. Se os ratos submetidos a procedimentos cirúrgicos durante ou antes da exposição a EE, que pode ser alojado com suturas intactas. Quer ou não os animais respondem bem a esta configuração particular EE com grampos cirúrgicos ou cateteres intactas não foi estudado. Além disso, estamos neste momento a investigar como isto EE particular afeta a vida útil ou healthspan de animais idosos. Dados preliminares sugerem que C57BL feminino / 6 ratos, 10 meses de idade, responder à EE de forma semelhante a ratos jovens. Uma limitação do alojamento EE é que acomodam um grande bin tal no espaço facilidade animal, e preferencialmente em uma sala específica de gênero. Assim, estudos futuros sobre o FEPECTS de EE em menor escala, bem como brinquedos encontrando que são fáceis de limpar, suportar limpeza de alta temperatura e são seguros para a saúde animal, irá melhorar as aplicações da EE em metabólica e pesquisa do câncer.
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi financiado pelo NIH concede CA163640, CA166590, e AG041250 a LC.
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 |