Kemirgenler Zorla Egzersiz Uyum Başlarken: Eleştirel Bir Standart Yaşlanma ile ilgili Bozukluklar ve Hastalığında Egzersiz Impact değerlendirin
Summary
Exercise may alleviate behavioral impairments associated with neurodegenerative diseases. Studies of the mechanisms underlying exercise-mediated effects have increased in disease models, but the neurobiological background accompanying these diseases, specifically aging, is likely not considered. Here, we illustrate measures to increase the likelihood of a successful exercise paradigm in aged rats.
Abstract
Nörobiyolojik temeli olan bir çok hastalık durumlarını iyileştirmeye egzersizin olumlu etkisi farkındalık büyük bir artış var; Bu bilişsel işlev ve fiziksel performansı artırmak sayılabilir. Bunun bir sonucu olarak, egzersiz kullanılarak hayvan çalışmalarının sayısında bir artış vardır. Bu zorunlu egzersiz biri içsel değeri araştırmacı davranışsal sonuçlar egzersizin etkisini etkileyebilecek faktörler üzerinde kontrole sahip olduğunu iddia edilmektedir, özellikle egzersiz rejimi sıklığını, süresini ve yoğunluğunu egzersiz. Ancak, zorunlu egzersiz rejimleri uyum ayak-şok istihdam potansiyeli boşa çıkarıcıdır kaçınılmalıdır, özellikle eğer, bir sorun olabilir. Çoğu bilişsel ve lokomotor bozukluklar testi su'nun minimal ihtiyacını sağlamak için bir uyum mümkün olan en yüksek seviyede yaşlı kemirgenler kullanarak düşünmelisiniz bu bozukluk üzerinde egzersiz etkisini belirlemek, yaşlı bireyin grev beri dikkate almak da önemlidirbjects. Burada, ilgili adımları ve bir yaşlı kemirgen modelinde egzersiz koşu bandı neredeyse% 100 uyum sağlamak için gerekli hususlar sunulmuş ve tartışılacaktır. Özellikle egzersiz rejimi araştırmacı tarafından istihdam ediliyor rağmen, bizim protokol yaşlanma ile ilgili Parkinson ve Parkinson hastalığı da dahil olmak üzere yaşlanma ile ilgili bozukluklar, zorla egzersizin potansiyel etkileri özellikle ilgilenen araştırmacılar için faydalı olmalıdır.
Introduction
Her iki genellikle yaşlanma ile ilişkili, önlemek veya biliş ve lokomosyon bozuklukları hafifletmek ya noninvaziv yaşam stratejileri, sağlığı korumak ve 1,2 refahı için uygulanabilir pratikler olarak çekiş kazanıyor. Örneğin, orta yaşlı erkeklerde haftalık ve tutarlı sıkı egzersiz orta ölçüde yaş 3 ilerledikçe benzer yaşlı yaşıtlarına göre lokomotor yetenekleri artırabilirsiniz. Ayrıca, artan kanıtlar egzersiz gibi yaşam tarzı bu stratejiler, Parkinson hastalığı (PH) 4 gibi nörodejeneratif hastalıklar ile ilişkili bozuklukları ters bile hafifletmek veya düşündürmektedir.
Yaşlanma ile ilgili bozuklukların moleküler mekanizmalarını anlamak için çabalar da invaziv olmayan stratejileri, egzersiz gibi, ters ya da bu tür bozukluklara katkıda mekanizmaları zayıflatmak nasıl belirlenmesi yönelmiştir. Bandı egzersiz böyle bir Strat olduğuLokomotor veya bilişsel işlev gelişmelerin gerisinde mekanizmalar hala belirlenmektedir ki burada MSR giderek PH 5-7 ve kognitif bozukluk 1 modellerinde kullanılmış olmasıdır. Ancak, yaşlanma PH nörobiyolojik arka olduğuna işaret etmek önemlidir. Bir hayvan modelinde herhangi bir egzersiz yararı olası çeviri insan durumda gerçekleşmesi için Böylece, dikkate yaşlanma nörobiyolojik arka almalıdır. Örneğin, PD, ilerlemesi esnasında, lokomotor bozukluğu bertaraf telafi edici mekanizmalar 8 yaşlanma süreci ile bozulmuş olabilir. Böylece, o egzersiz paradigmalar sadece varlığında veya hastalık patoloji yokluğunda iki yaşlanma etkilerini dikkate geliştirildi, ama bu da başlatılan ve yaşlı kemirgenlerde muhafaza edilebilir olmalıdır nedenle duruyor.
Bu nedenle, sıçan suşu nörobiyolojik arka plan üzerinde yaşlanma, seçimi dikkatedüşünceli araştırmacı tarafından dikkate alınmalıdır. Çeşitli fare suşları, yaşlanma çalışmalar için uygun olan, özellikle 344 ve Fischer Kahverenkli Norveç / Fischer 344 F 1 (BNF) hibrid. Bu genellikle örneğin, 6-hidroksidopamin PD modeli olarak, nörodejeneratif hastalık modellerinde kullanıldığı gibi yaygın olarak kullanılan Dawley farelerinin (fare cinsinin çiftleştirilmesinden), aynı zamanda, kullanım için elverişlidir. Bizim laboratuar yaşlanma ve nörodejeneratif hastalık çalışmalarında Sprague Dawley ve BNF Her iki suş kullanılır. Bu raporda, biz de suşlar kullanarak bizim egzersiz protokollerini vurgulayarak sonuçlarını sunacak. Bu araştırmacılar kesinlikle yaşla ilgili çalışmalar odaklanarak için BNF gerginlik bazı önemli avantajlar sunuyor. İlk olarak, (tümörler gibi) yaşlanma ile ilgili bozukluklar için nispeten daha az savunmasız ve diğer suşları karşılaştırıldığında olağanüstü uzun ömürlü (tipik ömrü 30 ayı aşıyor) sahiptir. Ayrıca, fizyolojik ve davranışsal sonuçlar 9, bir çok çeşitli daha az değişkenliğe sahipd yaşlanma sürecine müdahale yaklaşımları araştırmak için uygundur. Ayrıca, böyle zorla egzersiz gibi deneyler araştırmacı tarafından önemli kullanım talep ve BNF suşu nazik eğilim avantajlıdır. Yaşlanma ile ilgili striatal dopamin ve orta beyin dokusundaki değişiklikler olarak lokomotor aktivitenin BNF sıçanlar ve primatlarda 10-11 benzerdir. Laboratuvarımız ayrıca karakterize ve BNF zorlanma 12-16 striatal ve beynin dopamin sinyalizasyon yanı sıra lokomotor aktivitesini manipüle geniş bir deneyime sahiptir. Diğer nörobiyolojik temelli hastalıkların riski yaşlanma ile artar, çünkü bu nedenle, nörodejeneratif hastalıkların hayvan modelleri yaşlanma çalışmalarında geniş bir kullanım sicili ile kemirgen suşların kullanmayı düşünmelidir.
Bizim protokolü, burada da araştırmacı sonuçları obtaine yorumunda dikkate alması gereken bazı kritik sorunları giderirBir egzersiz protokol d. Kemirgen koşu bandı cihaz (biz bu raporda vurgulamak hangi kullanımı), tipik olarak devreden çıkartılabilir koşu bandının her kulvarın arkasına elektrik şoku bobinleri ile donatılmıştır. Bu elektrik şoku bobinleri aktive edildiği takdirde bu bobinleri ile temas gibi, küçük bir ayak şoku hastaya teslim edilir. Bu strateji genellikle egzersiz koşu bandı uyumu kolaylaştırmak için egzersiz çalışmalarında kullanılır. Bu, özellikle, dopamin ya da norepinefrin sinyal etkilenir davranışsal çalışmalar dahil olanlar müfettişler için, göz için kritik bir noktadır. Elektrik footshock fizyolojik bir stres kaynağıdır ve her iki nörotransmitter sistemleri üzerindeki etkisi tirozin hidroksilaz 17-18 artmış aktivasyonu ile, iyi belgelenmiştir. Böylece, herhangi olup olmadığını yorumlamak için araştırmacı yatkın hale herhangi bir egzersiz etkisi yorumlanmasına neden olabilir ya nörotransmitter sentezini arttıEgzersiz sonrası davranış gözlenen değişimin egzersiz rejimi veya ayak şoku stresinin kesinlikle kaynaklanmaktadır. Önemlisi, önerilen zorla egzersiz rejimi bandı alışmadan herhangi bir noktada Ayak şokunun kullanımını istihdam veya eğitim dönemleri egzersiz değildir.
Başarılı egzersiz rejimleri de deneklerin egzersiz maksimum uyumu gerektirir. Bağımlı ölçü (daha önce açıklandığı gibi) ayak şoku etkilendiğini sinyalizasyon nörotransmitterlerle ilgili zaman uyumu sağlamak amacıyla Ayak şokunun istihdam deneysel sonuçların yorumlanmasına neden olabilir. Böylece, meydan kemirgenler almak için, ve özellikle yaşlı kemirgenlerde, bir egzersiz rejimi uymak. Bu egzersiz rejimi tamamlamak için gerekli hayvanların sayısını azaltacak gibi herhangi bir egzersiz rejimi bir arzu hedefi, neredeyse% 100 uyum sağlamaktır. Özellikle, azami uyum egzersiz ve egzersiz rejimi sonuçların yorumlanması olabilir baktif (uyanıklık) döngüsü sırasında egzersiz hayvanları sağlayan 1) bir ters ışık-karanlık döngüsü dahil olmak üzere birçok egzersiz öncesi prosedürlerin bir sonucu olarak egzersiz rejimi elde e, 2) sağlanması lokomotor performans taban ayrılığı eşit öncelikli yavaş yavaş egzersiz rejimi şartları onları tanıtan bir alışma süresinden için test konularının tanıtılması kontrolü ve egzersiz grupları, ve 3). Burada, yaklaşık 100% uyumu sağlamak için gerekli bahsedilen deneysel düşünceler ve adımlar bir yaşlı kemirgende egzersiz koşu bandı (> yaş 18 ay) değerlendirilir ve sunulacaktır. Son olarak, egzersiz ile ilişkili çevre stresli olabilir ve bu şekilde mevcut potansiyel egzersiz özgü fizyolojik etkilerini belirlemek için boşa. Bizim protokol de aklimasyonundan fazının her yönüyle nonexercise grubu dahil ederek koşu bandı potansiyel stres uyaran ortama maruz kalma kontrolleri dahil (modest koşu bandı koşu) ve koşu bandı egzersiz eğitim sırasında sabit koşu bandı üzerinde yerleştirerek. Dolayısıyla, bu protokol tek başına egzersizin fizyolojik etkilerini belirlemek için gerekli tedbirleri ortaya koymaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Alzheimer hastalığı ve Parkinson 20 gibi nörodejeneratif hastalıkların dahil olmak üzere kronik yaşa bağlı hastalıkları ve kardinal semptomları, için riskini azaltabilir, egzersiz gibi yaşam tarzı stratejiler önermek kanıt yoktur. Dönen bir tekerlek üzerinde istemli egzersiz aksine bir koşu bandı üzerinde zorunlu egzersiz faydası, araştırmacı egzersizin sıklığı, hızı ve / veya egzersiz yoğunluğunu ve süresini belirlemek olabilir. Bu yüzden, artan lokomotor veya bilişsel p…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu iş için finansman (AG040261) Ulusal Yaşlanma Enstitüsü MF Salvatore verilen bir araştırma hibe tarafından sağlandı. Yazarlar ayrıca çalışma ile ilişkili davranışsal deneyler koşu bandı için Geri döndürmez inşaatı ile yaptığı yardım için Mackenzie Orchard sunulan ve ona yardım için Victoria alanları kabul etmek istiyorum.
Materials
| Table of Specific Materials/Equipment | |||||
| Name of Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description | ||
| Exer-4 Treadmill for Rats | Columbus Instruments | 96157-2 | Columbus has a variety of treadmills for animals with varying numbers of lanes, and other options such as metabolic measurements | ||
| Animal Activity Meter: Opto-Varimex 4-Auto Track | Columbus Instruments | 0170-R4 | Columbus has several options for activity chambers with varying arena sizes, beam spacing, and sensors | ||
References
- Erickson, K. I., et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (7), 3017-3022 (2011).
- Zigmond, M. J., Cameron, J. L., Hoffer, B. J., Smeyne, R. J. Neurorestoration by physical exercise: Moving forward. Parkinsonis., and Related Dis. 18 (S1), S147-S150 (2012).
- Savela, S. L., et al. Physical activity at midlife and health-related quality of life in older men. Arch. Intern. Med. 170 (13), 1171-1172 (2010).
- Ridgel, A. L., Vitek, J. L., Alberts, J. L. Forced, not voluntary, exercise improves motor function in Parkinson’s disease patients. Neurorehabil. Neural Repair. 23 (6), 600-608 (2009).
- Demirel, H. A., Serova, L., Sabban, E. L., Broxson, C. S., Powers, S. K. Gene expression of catecholamine biosynthetic enzymes following exercise: modulation by age. Neuroscience. 103 (3), 703-711 (2001).
- Petzinger, G. M., et al. Effects of treadmill exercise on dopaminergic transmission in the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-lesioned mouse model of basal ganglia injury. J. Neurosci. 27 (20), 5291-5300 (2007).
- Yoon, M. C., et al. Treadmill exercise suppresses nigrostriatal dopaminergic neuronal loss in 6-hydroxydopamine-induced Parkinson’s rats. Neurosci. Lett. 423 (1), 12-17 (2007).
- Collier, T. J., et al. Aging-related changes in the nigrostriatal dopamine system and the response to MPTP in nonhuman primates: Diminished compensatory mechanisms as a prelude to parkinsonism. Neurobiol. Dis. 26 (1), 56-65 (2007).
- Phelan, J. P., Austad, S. N. Selecting animal models of human aging: inbred strains often exhibit less biological uniformity than F1 hybrids. J. Gerontol. 49 (1), B1-B11 (1994).
- Yurek, D. M., Hipkens, S. B., Hebert, M. A., Gash, D. M., Gerhardt, G. A. Age-related decline in striatal dopamine release and motoric function in brown Norway/Fischer 344 hybrid rats. Brain Res. 791 (1-2), 246-256 (1998).
- Spangler, E. L., Waggie, K. S., Hengemihle, J., Roberts, D., Hess, B., Ingram, D. K. Behavioral assessment of aging in male Fischer 344 and brown Norway rats strains and their F1 hybrid. Neurobiol. Aging. 15 (3), 319-328 (1994).
- Salvatore, M. F., Pruett, B. S., Spann, S. L., Dempsey, C. Aging reveals a role for nigral tyrosine hydroxylase ser31 phosphorylation in locomotor activity generation. PLoS One. 4 (1), (2009).
- Pruett, B. S., Salvatore, M. F. GFR α-1 receptor expression in the aging nigrostriatal and mesoaccumbens pathways. J. Neurochem. 115 (3), 707-715 (2010).
- Salvatore, M. F., Pruett, B. S., Dempsey, C., Fields, V. Comprehensive profiling of dopamine regulation in substantia nigra and ventral tegmental area. J. Vis. Exp. (66), e4171 (2012).
- Salvatore, M. F., Pruett, B. S. Dichotomy of tyrosine hydroxylase and dopamine regulation between somatodendritic and terminal field areas of nigrostriatal and mesoaccumbens pathways. PLoS One. 7 (1), e29867 (2012).
- Pruett, B. S., Salvatore, M. F. Nigral GFR α-1 infusion in aged rats increases locomotor activity, nigral tyrosine hydroxylase, and dopamine content in synchronicity. Mol. Neurobiol. 47 (3), 988-999 (2013).
- Abercrombie, E. D., Zigmond, M. J., Bloom, ,. F. .. E., Kupfer, D. .. J. Chapter 31: Modification of central categcholaminergic systems by stress and injury: Functional significance and clinical implications. Psychopharmacology: The Fourth Generation of Progress. 31, 355-361 (1995).
- Ong, , et al. Neurobiological consequences of acute footshock stress; effects on tyrosine hydroxylase phosphorylation and activation in the rat brain and adrenal medulla. J. Neurochem. , (2013).
- Al-Jarrah, M., et al. Endurance exercise promotes cardiorespiratory rehabilitation without neurorestoration in the chronic mouse model of parkinsonism with severe neurodegeneration. J. Neurosci. 149 (1), 28-37 (2007).
- Dishman, R. K., et al. Neurobiology of exercise. Obesity. 14 (3), 345-356 (2006).
