De loopband Vermoeidheid Test: Een eenvoudige, High-throughput assay van vermoeidheid-achtig gedrag van de muis

Vermoeidheid van invloed op een breed scala van mensen, kan aanzienlijk verminderen de kwaliteit van leven, en vaak heeft een onduidelijke of onbekende pathogenese. Kanker gerelateerde vermoeidheid (CRF), bijvoorbeeld, wordt ervaren door de meerderheid van kankerpatiënten die behandeld en kan lang blijven bestaan ​​na kanker behandeling is voltooid en in afwezigheid van detecteerbare kanker ^1. Bovendien vermoeidheid is een prominent symptoom bij vele andere ziekten en aandoeningen, waaronder chronische vermoeidheidssyndroom, depressie, diabetes en fibromyalgie. Gelukkig zijn er niet-farmacologische interventies die in staat is het helpen van sommige mensen ervaren vermoeidheid (bijvoorbeeld oefening kan verminderen CRF voor sommige borstkankerpatiënten ^2,3), maar veel mensen hebben nog steeds een effectieve behandeling. Bovendien hebben bestaande geneesmiddelen behandelingen voor CRF niet gevonden in grote lijnen, of helemaal doeltreffend ^4-7.

Ondanks de therapeutische behoefte en gebrek aan drug behandelingsmogelijkheden, preklinische testen van vermoeidheid om te helpen bij de ontdekking en ontwikkeling van nieuwe behandelingen vermoeidheid ontbreekt, vooral in diermodellen. Een van de weinige preklinische testen van vermoeidheid voor knaagdieren studies is vrijwillig wiel draait activiteit (VWRA) ^9-15, waarin muizen en andere knaagdieren krijgen gratis toegang tot een loopwiel en hun dagelijkse gang activiteit wordt geregistreerd. In veel studies, VWRA is de enige maatregel van vermoeidheid-achtig gedrag, met vermoeidheid-achtig gedrag gedefinieerd (in zowel VWRA of het huidige protocol) als een afname van de gemeten fysieke activiteit in de experimentele groep. Hoewel VWRA een nuttige longitudinale mate van vermoeidheid-achtig gedrag kan bieden, is het een relatief lage-throughput assay, hardlopen verschilt aanzienlijk tussen inteelt muis stammen ^16, en het vereist onderwerpen afzonderlijk te worden gehuisvest, die veranderingen in het gedrag en de testprestaties kan veroorzaken ^17-19. Andere testen, zoals de kooi gedrags-monitoring enanalyse, kan ook continu verzamelen van gegevens en sommige systemen kunnen zorgen voor onderwerpen worden gehuisvest in paren ^20. Deze assays zijn nuttig, maar kunnen minder gevoelig als een middel voor het detecteren vermoeidheid-achtige gedrag en dergelijke wiel draait, zijn ook lage doorvoer.

In tegenstelling tot VWRA, doe muis loopband proeven niet vertrouwen op vrijwilligerswerk en kan in een kort tijdsbestek worden afgerond, waardoor een hogere doorvoersnelheid. In vergelijking met VWRA, deze tests beroep doen op externe motivators. Specifiek is er meestal een geëlektrificeerde metalen rooster gelegen aan de achterzijde van de bewegende band aan muizen met een elektrische shock moeten zij geen werking. Daarnaast shock raster, kunnen muizen worden gemotiveerd op de loopband te lopen via verschillende andere methoden, zoals prikken, prikken, of raken ze met een hand, borstel of ander gereedschap en de leiding korte pufjes lucht bij hen. In plaats van vermoeidheid, zijn muis loopband testen vaak gebruikt voor het meten aërobe en / of anaerobic inspanningscapaciteit ^21-25. Muizen gemotiveerd draaien tot zij niet in staat of willen blijven lopen op de loopband als middel ontsnappen verdere elektrische schokken. Testen eindigt dan wanneer de muizen het criterium voor uitputting te voldoen. In deze protocollen, zodat muizen bereikt waar fysiologische uitputting, is het criterium voor uitputting vaak gedefinieerd als uitgaven vijf opeenvolgende seconden, die bovenop de schok net en niet te blijven draaien in aanwezigheid van herhaalde aversieve stimuli. Aldus kan vermoeidheid-achtig gedrag worden gemaskeerd typische loopband proeven door de sterke aversieve aard van de externe motivatie en criterium voor het beëindigen van de test. Interessant is dat in tegenstelling tot veel andere studies met knaagdieren loopbanden, een recente publicatie beschrijft een andere versie van een loopband vermoeidheid test, die werd gebruikt als onderdeel van een onderzoek naar de effecten van sociale stress in muizen ^26. Hoewel de methode van deze groep sterk verschilde van de current protocol (dat wil zeggen, in dienst ze een single-lane loopband en vereiste 10 sec op een elektrische schok als criterium voor het beëindigen van hun test), hun studie wijst op het nut van en interesse in het ontwikkelen van een snelle, eenvoudige vermoeidheid test met de muis loopband.

Vermoeidheid wil detecteerbaar met uitzondering wiel draait middelen en veranderingen in gedrag routine zijn. CRF maakt patiënten zich uitgeput door een kleinere hoeveelheid spiervermoeidheid, zoals bepaald door elektromyografische analyse, dan mensen zonder CRF ^27. Daarnaast heeft verminderd motivatie opgemerkt in en wordt gemeten door verschillende schalen meten menselijke vermoeidheid ^28,29. Dus een nuttig preklinische test vermoeidheid-achtig gedrag onderscheid tussen gezonde en vermoeid muizen op basis van een ander dan fysiologische te meten, neemt niet weg dalingen motivatie. Om dat doel te bereiken, terwijl het vermijden van beperkingen van VWRA en andere testen, de huidige methode was ontwikkeld door het aanpassen van de muis loopband-test. Deze methode maakt gebruik van een schok net als de enige externe motivator om muizen te lopen op de loopband te maken. Muizen snel leren dat het rooster zorgt voor een aversieve stimulus en zullen zo snel mogelijk af te stappen van het wanneer geplaatst op de loopband en onderhouden van enige afstand van deze tijdens het hardlopen.

Bij muizen vermoeidheid, brengen ze geleidelijk langer naar de achterkant van de loopband in plaats van het handhaven van de snelheid naar de voorkant. Derhalve is het criterium voor testvoltooiing in dit protocol uitgaven vijf seconden continu in de aangegeven vermoeidheid zone (dwz de achterkant van de loopband, variërend van ongeveer een lichaamslengte van de schok rooster, en met het rooster shock). Dit maakt gebruik van de aversieve aard van het netwerk zonder dat muizen veel of concrete schokken ontvangen na training. Doordat muizen beproefd met de huidige criterium plaats uitputting voltooien (zoals hierboven gedefinieerd),Deze werkwijze verschaft een middel voor het gebruik van de loopband vermoeiing-achtig gedrag in plaats van de maximale (of bijna maximale) fysiologische functie te meten. Zo kan deze werkwijze een eenvoudige, high-throughput assay vermoeidheid-achtig gedrag bij muizen geven en kan ofwel als een onafhankelijke of aanvullende maatregel andere assays vermoeidheid-achtig gedrag.