Un protocole pour souris Bricolage dans un environnement enrichi
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
Enrichissement de l'environnement (EE) est un paradigme expérimental utilisé pour étudier les effets d'un environnement complexe et difficile qui ne souligne pas les animaux 1. EE est une technique de logement des animaux composée de plus d'espace, l'activité physique, et les interactions sociales, qui à son tour augmente sensoriel, cognitif, moteur, et la stimulation sociale 2. Igloos, des roues de roulement, des roues de soucoupe, des labyrinthes de tubes, et d'autres objets dans l'environnement du logement favorisent cette cognitive sensorielle, sociale, et la stimulation du moteur par la promotion de l'exploration et de l'interaction. La disposition des objets dans les modifications de l'enceinte de présenter régulièrement un nouvel environnement, à laquelle les souris sont obligés de s'adapter. Cette stratégie offre des défis douces et brèves qui induisent une réponse adaptative bénéfique, bénigne, et en bonne santé, connu comme eustress, par opposition à un environnement hostile plus d'aversion ou de détresse inadapté 3,4. En favorisant eustress et de limiter la détresse nuisibles, sourismontrer une variété de phénotypes favorables.
EE est un modèle expérimental fiable avec un large éventail d'applications, tout en étant dépourvue d'éléments traditionnellement considérés comme stressante 1. Les effets de l'EE sur des rongeurs ont été étudiés depuis plus d'un demi-siècle. Au début des années 1960, des études ont montré que les niveaux de la cholinestérase ont diminué corticales et sous-corticales niveaux de la cholinestérase ont augmenté chez les rats qui ont été logés dans des environnements avec plus d'espace de vie, augmentation du nombre de rats, et une variété de jouets en bois, des labyrinthes, des plates-formes et 5,6. En outre, EE est associé à de nombreux changements adaptatifs dans le cerveau, le comportement et le métabolisme chez la souris de différents âges et origines génétiques. Par conséquent, EE est un paradigme utile pour un large éventail d'expériences qui étudient les effets de l'environnement sur des souris. effets d'EE peuvent être observées chez les souris aussi vite que d'une semaine d'exposition, et peuvent être observés chez des animaux aussi vieux que dix-huit mois 7. EE est souvent used dans des expériences en neurosciences et neurocomportementaux pour étudier récupération de la fonction, de l'apprentissage et de la mémoire 2. En outre, EE a un impact considérable sur le phénotype d'une variété de toxine induit et les modèles animaux transgéniques de maladies neurologiques humaines, y compris la maladie de Huntington, la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, épilepsie, accident vasculaire cérébral, et plus 2.
Cependant, au fil des ans, il ya eu incompatibilité avec la conception d'enrichissement de faire des comparaisons entre les études de différents laboratoires difficiles. Par exemple, chacune des études sur les effets de l'EE relatives aux maladies neurologiques humaines mentionnées ci-dessus avaient varier les paramètres à l'enrichissement. L'étude sur la maladie de Huntington logé 4-6 souris dans de grandes cages (44 x 28 x 12,5 cm 3) contenant des boîtes de carton, des tunnels et des feuilles, ainsi que des objets en bois et en plastique qui ont été modifiées tous les deux jours 8,9. Une des études faites sur la maladie d'Alzheimer et# 8217; s logés 20 souris dans une cage plus grande (1 m 3) contenant 2 roues de course, des tubes en plastique, boîtes en carton et de matériaux de nidification qui ont été modifiées ou réarrangé hebdomadaire 10. De nombreuses configurations de EE ont des thèmes similaires tels que les objets à courir ou se cacher dans, mais le nombre de souris par logement d'EE, le salon, et la période de changement de l'environnement varient beaucoup.
Les conceptions contradictoires de l'EE ont conduit à l'échec d'une réplication des effets de l'EE. Nos données sur le cancer et le métabolisme ensemble suggèrent que la combinaison de stimulations prévues dans le boîtier suivant EE protocole détaillé de plomb anti-cancer significative et des effets anti-obésité 14,15. Cependant, la différence des paramètres d'EE adoptées par les différents laboratoires pourraient influencer les résultats de l'EE, comme on le voit dans une tentative ratée pour reproduire des effets de l'EE sur la croissance des tumeurs cancéreuses spécifiques implantés dans des souris 11. Les différents résultats pourraient être dus à une variété de raisons, allant from différents taux des cultures de cellules tumorales pour le type de détergent utilisé pour le nettoyage de l'équipement de boîtier 11 de croissance. Afin de reproduire les résultats observés dans nos expériences, une conception particulière de l'enrichissement et de l'élevage est nécessaire. La procédure ci-dessous détaille le boîtier EE qui permettra aux autres chercheurs à répliquer avec succès notre modèle d'enrichissement efficace.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les effets robustes de l'EE sur l'expression des gènes dans le cerveau, une diminution de l'adiposité et de la croissance du cancer chez la souris dépendent fortement de la capacité du chercheur de maintenir le nouvel environnement et à traiter les animaux d'une manière qui favorise l'activité physique, l'interaction sociale, et des difficultés cognitives, encore ne pas détresse des animaux. Il ya deux étapes procédurales les plus importantes à retenir. Tout d'abord, pensez à modifier le placement des jouets, des objets et des cages chaque semaine. Même si les jouets et objets pourraient être les mêmes à la semaine précédente, les souris perçoivent l'environnement comme nouvelle. Changez les jouets et objets eux-mêmes avec différents tous les deux semaines. Deuxièmement, pensez à garder l'environnement propre. Si la litière souillée ne reçoit pas enlevé, les niveaux d'azote accrue peut être un facteur de stress pour les animaux.
En outre, il existe de nombreuses techniques à noter dans ce protocole d'EE. L'utilisation de jouets et différents différents ou uniquesconceptions de labyrinthes de tubes en plastique est encouragée. L'environnement peut être difficile, mais ne devrait pas constituer une menace pour la santé des animaux. De plus, méfiez-vous des jouets qui sont dysfonctionnels, parce que les jouets dysfonctionnelles augmentent le risque des membres de la souris se faire prendre, ou pourraient être toxiques pour les animaux si elle est consommée par la mastication sur elle. Une constante à l'EE est l'utilisation de trois roues de soucoupe sur le dessus de igloos, séquestrés à un coin ou un côté de la poubelle par 2-3 logs. Cette configuration de courir derrière les soucoupes journaux a été présente dans toutes nos études d'enrichissement. En termes d'utilisation et le placement des objets, la description de la disposition ci-dessus est un imprimé bleu fondamental de la configuration de l'EE. Variation de la configuration avec ce cadre fondamental de tubes en plastique, roues de roulement, la course de soucoupes, les cages et les journaux devraient fournir un environnement de roman suffisante pour reproduire les résultats rapportés.
Si vous travaillez avec des animaux transgéniques qui ont le diabète ou autre métaboliquemaladies, accorder une attention particulière à la consommation de nourriture et d'eau pour assurer que les animaux ne manquent pas de nourriture et d'eau. Si les animaux sont atteints de diabète, ils vont uriner plus, de sorte que la litière du boîtier de EE peut être nécessaire de place vérifié et nettoyé plus fréquemment. Les places dans le boîtier de l'EE qui ont besoin de literie enlevé le plus souvent sont les coins. Rappelez-vous de régler les roues et d'autres jouets, de sorte qu'ils peuvent être utilisés par les animaux. Les animaux sont capables d'exécuter des roues de soucoupe dans la literie et frapper roues fonctionnant plus. Si les animaux sont jeunes, de 3 à 5 semaines d'âge, ils peuvent creuser sous les cages à l'EE et se cachent ensemble sous là, laissant le chercheur désemparés quant à l'endroit où les animaux sont. Lors du retrait de la litière souillée, en remplacement de jouets, ou le nettoyage des cages, il est suggéré de mettre les animaux dans une cage standard propre afin de ne pas les stresser tout en ajustant leur environnement. Il est plus facile d'obtenir tous les animaux dans une cage si elles ont moins d'endroits pour se cacher dans le environnement. Par conséquent, de retirer les jouets avant de séquestrer les animaux dans une cage rend le processus plus facile. En outre, ne placez pas plus de 5-6 animaux dans une seule cage standard en attendant le nettoyage ou ajuster leur environnement EE. Les animaux mâles dans EE peuvent être agressifs en particulier lorsque EE est initié à l'âge adulte. Par conséquent, il est important d'observer l'environnement pour les animaux blessés ou morts.
En outre, le nombre typique d'animaux que nous abritons dans EE pour cette grande taille des conteneurs est de 10-20 souris. Le nombre d'animaux d'autres chercheurs utilisent pour EE varier, en utilisant environ 10 ou moins souris, et la taille de la cage ou bin doivent être prises en considération lors de la détermination du nombre d'animaux à la maison en EE. Avoir trop d'animaux dans un milieu de vie peut conduire à l'agression chez les souris mâles. La souris, nous avons logé dans EE ont été de C57BL / 6 milieux. Souris d'autres souches peut être plus ou moins agressif, ou plus sujettes à des problèmes de santé danscette configuration d'EE. Ceci doit être pris en considération pour déterminer le plan de l'élevage pour les souris et l'environnement enrichi.
Quatre semaines EE logement est suffisante pour induire une diminution de l'adiposité, la chute du niveau de la leptine, et l'inhibition de la croissance du mélanome B16. Plus EE peut conduire à des effets plus importants sur le métabolisme et l'inhibition du cancer. Si les souris subissent des interventions chirurgicales au cours ou avant une exposition à EE, ils peuvent être logés avec des sutures intactes. Si oui ou non les animaux répondent bien à cette configuration EE notamment avec des agrafes ou de cathéters intactes n'a pas été étudié chirurgicales. En outre, nous étudions actuellement comment cette EE particulière affecte la durée de vie ou healthspan des animaux âgés. Les données préliminaires suggèrent que C57BL femme / 6 souris, 10 mois d'âge, de répondre à EE similaire à de jeunes souris. Une limitation du boîtier de EE est accueillant un tel grand bac dans l'espace de l'animalerie, et de préférence dans une salle spécifique de genre. Ainsi des études futures sur le effets de l'EE sur une plus petite échelle, ainsi que des jouets de trouver qui sont faciles à nettoyer, supporter nettoyage à haute température et sont sûrs à la santé des animaux, permettra d'améliorer les applications de l'EE dans métabolique et recherche sur le cancer.
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par le NIH accorde CA163640, CA166590 et AG041250 à 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 |
Referenzen
- Cao, L., During, M. J. What is the brain-cancer connection. Annu. Rev. Neurosci. 35, 331-345 (2012).
- Nithianantharajah, J., Hannan, A. J. Enriched environments, experience-dependent plasticity and disorders of the nervous system. Nat. Rev. Neurosci. 7, 697-709 (2006).
- Milsum, J. H. A model of the eustress system for health/illness. Behav. Sci. 30, 179-186 (1985).
- Selye, H. . Stress Without Distress. , (1974).
- Krech, D., Rosenzweig, M. R., Bennett, E. L. Effects of environmental complexity and training on brain chemistry. J. Comp. Physiol. Psychol. 53, 509-519 (1960).
- Rosenzweig, M. R., Krech, D., Bennett, E. L., Diamond, M. C. Effects of environmental complexity and training on brain chemistry and anatomy: A replication and extension. J. Comp. Physiol. Psychol. 55, 429-437 (1962).
- Frick, K. M., et al. Effects of Environmental Enrichment on Spatial Memory and Neurochemistry in Middle-Aged Mice. Learn. Mem. 10 (3), 187-198 (2003).
- Dellen, A., Blakemore, C., Deacon, R., York, D., Hannan, A. J. Delaying the onset of Huntington’s in mice. Nature. 404, 721-722 (2000).
- Spires, T. L., et al. Environmental enrichment rescues protein deficits in a mouse model of Huntington’s disease, indicating a possible disease mechanism. J. Neurosci. 24 (9), 2270-2276 (2004).
- Jankowsky, J. L., et al. Environmental enrichment mitigates cognitive deficits in a mouse model of Alzheimer’s disease. J. Neurosci. 25 (21), 5217-5224 (2005).
- Westood, J. A., Darcy, P. K., Kershaw, M. H. Environmental Enrichment does not impact on tumor growth in mice. F1000Research. 2, 140 (2013).
- Cao, L., et al. VEGF links hippocampal activity with neurogenesis, learning. Nat. Genet. 36 (8), 827-835 (2004).
- Young, D., Lawlor, P. A., Leone, P., Dragunow, M., During, M. J. Environmental enrichment inhibits sponta- neous apoptosis, prevents seizures and is neuroprotective. Nat. Med. 5 (4), 448-453 (1999).
- Cao, L., et al. Environmental and genetic activation of a brain-adipocyte BDNF/leptin axis causes cancer remission and inhibition. Cell. 142 (1), 52-64 (2010).
- Cao, L., et al. White to brown fat phenotypic switch induced by genetic and environmental activation of a hypothalamic-adipocyte axis. Cell Metab. 14 (3), 324-338 (2011).
