Die Tretmühle Ermüdungstest: Eine einfache, Hochdurchsatz-Assay von Fatigue-ähnliches Verhalten für die Maus

Müdigkeit wirkt sich auf eine Vielzahl von Menschen, kann deutlich die Lebensqualität reduzieren, und häufig hat eine unklare oder unbekannter Pathogenese. Krebs-related fatigue (CRF), zum Beispiel, wird von der Mehrheit der Krebspatienten erfahren Behandlung unterziehen und kann lange bleiben auch nach der Krebsbehandlung und in Abwesenheit von nachweisbaren Krebs ¹ abgeschlossen ist. Darüber hinaus ist Müdigkeit auch ein prominentes Symptom in zahlreichen anderen Krankheiten und Störungen, einschließlich chronischem Müdigkeitssyndrom, Depressionen, Diabetes und Fibromyalgie. Glücklicherweise gibt es nicht-pharmakologische Interventionen , die einige Menschen zu helfen , erleben Müdigkeit fähig sind (zB Übung kann CRF reduzieren für einige Brustkrebspatientinnen ^2,3), aber viele Menschen fehlt immer noch eine wirksame Behandlung. Darüber hinaus wurden bestehende medikamentöse Behandlungen für CRF nicht gefunden worden , im Großen und Ganzen zu sein, wenn überhaupt, wirksam ^4-7.

Trotz der therapeutischen Notwendigkeit und der Mangel an Drug Behandlungsmöglichkeiten, präklinische Tests von Müdigkeit in der Entdeckung und Entwicklung von neuartigen Behandlungen Müdigkeit zu unterstützen fehlen, vor allem in Tiermodellen. Einer der wenigen präklinischen Tests von Müdigkeit für Studien an Nagetieren ist freiwillig Radfahr Aktivität (VWRA) ^9-15, in denen Mäuse und andere Nagetiere sind den freien Zugang zu einem Laufrad und ihre tägliche Laufaktivität gegeben wird aufgezeichnet. In vielen Studien ist VWRA das einzige Maß für ermüdungsähnliche Verhalten, mit Müdigkeit ähnliches Verhalten definiert (entweder VWRA oder dem aktuellen Protokoll) als eine Abnahme der gemessenen körperlichen Aktivität in der experimentellen Gruppe. Obwohl VWRA eine nützliche Längs Maß für Ermüdungsähnliches Verhalten bereitstellen kann, ist es eine relativ geringe Durchsatzassay ausgeführt variiert beträchtlich zwischen den Inzucht – Mausstämmen ^16, und es erfordert Fächer einzeln untergebracht werden, was Veränderungen im Verhalten und Testleistung verursachen kann ^17-19. Andere Tests, wie zum Beispiel Heimkäfig Verhaltensüberwachung undAnalyse kann auch eine kontinuierliche Datenerfassung liefern und einige Systeme erlauben kann für Themen in Paaren ²⁰ untergebracht werden. Diese Assays sind nützlich, kann aber weniger empfindlich als Mittel zur Erfassung Ermüdungsartiges Verhalten und wie Radfahr sind auch Low-Durchsatz.

Im Gegensatz zu VWRA, Maus Tretmühle Tests stützen sich nicht auf freiwillige Aktivität und kann in kurzer Zeit abgeschlossen werden, für einen höheren Durchsatz ermöglicht. Im Vergleich zu VWRA verwenden diese Tests externe Motivatoren. Insbesondere gibt es normalerweise eine elektrifizierte Metallgitter an der Rückseite des sich bewegenden Bandes angeordnet Mäuse mit einem elektrischen Schock zu liefern sollten sie laufen einzustellen. Zusätzlich zu diesem Schock Gitter, Mäuse können auf dem Laufband über mehrere andere Methoden ausgeführt werden motiviert, einschließlich Stoßen, stossen, oder sie mit einer Hand, einer Bürste oder einem anderen Werkzeug zu berühren und kurze Luftstöße auf sie zu lenken. Statt Müdigkeit, sind Tests Maus Tretmühle häufig verwendet, um zu messen aeroben und / oder anaerobic Trainingskapazität ^21-25. Die Mäuse sind motiviert, zu laufen, bis sie nicht in der Lage oder nicht willens sind, auf dem Laufband als Mittel, um weiterzulaufen weiterer Elektroschocks zu entkommen. Testing dann endet, wenn Mäuse, die das Kriterium für die Erschöpfung erfüllen. In diesen Protokollen, um sicherzustellen, dass Mäuse wahre physiologische Erschöpfung zu erreichen, ist das Kriterium für die Erschöpfung oft als er fünf Sekunden lang mit an der Spitze des Stoßnetz und in Ermangelung definiert angesichts der wiederholten aversiven Reize weiterlaufen. Somit kann Ermüdungsähnliches Verhalten in typischen Laufband Tests maskierenden aufgrund der starken aversive Natur der externen Motivation und Kriterium für den Test zu beenden. Interessanterweise und im Gegensatz zu vielen anderen Studien mit Nagetieren Tretmühlen, eine aktuelle Publikation beschreibt eine andere Version einer Tretmühle Ermüdungstest, die im Rahmen einer Untersuchung der Auswirkungen von sozialem Stress bei Mäusen ²⁶ verwendet wurde. Obwohl die von dieser Gruppe verwendete Methode unterschied sich deutlich von der current Protokoll (dh sie verwendet , um eine einspurige Laufband und benötigt 10 Sekunden eines elektrischen Schlags als Kriterium ihre Prüfung für die Beendigung), ihre Studie unterstreicht die Nützlichkeit und das Interesse an einer schnellen, einfachen Ermüdungstest der Entwicklung der Maus Laufband.

Müdigkeit ist wahrscheinlich durch nachweisbar zu sein, andere als Radfahr und Veränderungen in der Routineverhalten. CRF macht Patienten mit einer geringeren Menge an Muskelermüdung erschöpft fühlen, wie durch Elektromyographie – Analyse bestimmt, als Menschen ohne CRF ^27. Zusätzlich reduziert die Motivation in bemerkt worden , und wird von mehreren Skalen zur Messung menschlicher Ermüdungs ^​​28,29 gemessen. Somit sollte ein nützliches preclinical Assay Ermüdungsähnliches Verhalten zwischen gesunden und ermüdeten Mäuse auf der Grundlage einer andere Maßnahme als physiologische Fähigkeit unterscheiden, und sollte nicht verdunkeln Abnahmen der Motivation. Um dieses Ziel zu erreichen, während Einschränkungen von VWRA und anderen Tests zu vermeiden, die aktuellen Verfahren was durch die Anpassung der Maus Tretmühletest entwickelt. Dieses Verfahren verwendet einen Schockgitter als einzige externe motivator Mäuse auf dem Laufband zu machen. Mäuse lernen schnell, dass das Gitter einen aversiven Reiz bietet und wird von ihm sofort wegziehen, wenn sie auf dem Laufband gelegt und in einiger Entfernung von ihm halten beim Laufen.

Wenn Mäuse Müdigkeit, verbringen sie zunehmend mehr Zeit in Richtung der Rückseite des Laufband statt Geschwindigkeit zu dem vorderen Ende aufrecht zu erhalten. Daher ist das Kriterium für die Beendigung des Tests in diesem Protokoll zu verbringen fünf Sekunden lang in der vorgesehenen Ermüdungszone (dh der Rückseite des Laufband, im Bereich von etwa einer Körperlänge von dem Schock Gitter zu und einschließlich dem Schock Gitter). Dies nutzt die aversiven Natur des Gitters ohne Mäuse erfordern viele oder keine tatsächliche Schocks nach dem Training zu erhalten. Indem Mäuse Tests unter Verwendung des aktuellen Kriterium abzuschließen anstatt Erschöpfung (wie oben definiert),Dieses Verfahren stellt ein Mittel, um das Laufband mit ermüdungs ​​Verhalten eher als seine maximale (oder nahezu maximalen) physiologische Fähigkeit zu messen. Somit kann dieses Verfahren stellen eine einfache, Hochdurchsatz-Assay von Ermüdungsartiges Verhalten bei Mäusen und kann entweder als eigenständige oder ergänzende Maßnahme zu anderen Assays Ermüdungsähnliches Verhalten dienen.