Kurze Sitzung High Intensity Intervalltraining und Laufband-Beurteilung im Alter Mäuse
Summary
Kurze Session (≤10 min) hohe Intensität Intervall-Training (HIIT) erweist sich als eine Alternative zu längeren Übung Modalitäten, doch die kürzeren Varianten sind selten in tierexperimentellen Studien modelliert. Hier beschreiben wir eine 10 min, 3 Tage pro Woche, bergauf Laufband HIIT Protokoll verbessert, die körperliche Leistungsfähigkeit in männlich und weiblich im Alter von Mäusen.
Abstract
High-Intensity Intervalltraining (HIIT) erweist sich als ein Therapieansatz zu verhindern, verzögern oder Gebrechlichkeit zu verbessern. Vor allem kurze Sitzung HIIT, mit Therapien, die kleiner oder gleich 10 min von besonderem Interesse ist, wie mehrere Studien am Menschen verfügen über Routinen so kurz wie ein paar Minuten ein paar Mal in der Woche. Allerdings gibt es ein Mangel an Untersuchungen an Tieren, die die Auswirkungen der kurzen Session HIIT zu modellieren. Hier beschreiben wir eine Methodik für eine individuell zugeschnittene und progressive kurze Sitzung HIIT Regime von 10 min 3 Tage pro Woche für Mäuse mit einem geneigten Laufband im Alter gegeben. Unsere Methodik umfasst auch Protokolle für Laufband-Bewertung. Mäuse sind zunächst auf das Laufband akklimatisiert und dann Grundlinie flach und bergauf Laufband Bewertungen. Trainingseinheiten beginnen mit 3 min Aufwärmen, dann drei Intervallen von 1 min in einem schnellen Tempo, gefolgt von 1 min bei einer aktiven Erholung Tempo. Im Anschluss an diese Intervalle, die Mäuse erhalten eine abschließende Segment, das beginnt bei der schnellen Tempo und für 1 min beschleunigt. Das HIIT-Protokoll ist individuell zugeschnitten, da die Geschwindigkeit und Intensität für jede Maus basierend auf anaerobe Erstprüfung Partituren bestimmt werden. Darüber hinaus zeigen wir die Bedingungen für die Erhöhung oder Verringerung der Intensität für individuelle Mäuse je nach Leistung. Schließlich wird die Intensität für alle Mäuse alle zwei Wochen erhöht. Wir bereits berichtet in diesem Protokoll verbessert körperliche Leistungsfähigkeit im Alter von männlichen Mäusen und zeigen, dass es auch Laufband in Leistungssteigerungen im Alter von weiblichen Mäusen. Unser Protokoll Vorteile geringen Verwaltungsaufwand (ca. 15 min pro 6 Mäuse, 3 Tage pro Woche), Strategie zur Individualisierung für Mäuse, besseres Modell vorgeschrieben, Übung und eine modulare Bauweise, die für das Hinzufügen oder Entfernen von der Anzahl und Länge der ermöglicht Abständen zu titrieren Übung nutzen.
Introduction
Regelmäßige Bewegung ist effektiv bei der Verhinderung oder Verzögerung viele altersassoziierter Erkrankungen wie Sarkopenie und Gebrechlichkeit1,2,3,4. Jedoch weniger als 15 % von jenen 65 und älteren treffen Empfehlungen von 150 min pro Woche moderate Intensität ausüben und Stärke
Training5,6. Da der Mangel an Zeit und langwierige Sitzungen sind gemeinsame Barrieren auszuüben, ist im high-Intensity Intervalltraining (HIIT) als Alternative zu traditionellen Therapien entstehen. HIIT verfügt über mehrere kurze Bursts intensiver Aktivität, die mit kurzen Perioden der aktiven Erholung durchsetzt sind, und wurde vor kurzem Interesse bei der Ermittlung der kürzesten Regimen, die noch vorteilhafte Ergebnisse ergeben. Solche Studien sind 3 Tage eine Woche Therapien mit insgesamt Sitzungszeiten 4 min7, 2-3 min.8, 1,5 min9, ein einzelnes min.10und sogar 40 s11.
Ebenso gab es erhebliches Interesse an Tiermodellen HIIT. Ein Großteil der Studien verwendeten Mäuse12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21 oder Ratten22,23,24,25 und wurden mit einem Laufband durchgeführt, obwohl ein paar andere Schwimmen verwendet Protokolle26,27 , 28. ein Großteil dieser Studien verwenden VO2max um die anfängliche Intensität der Übung13,14,19,21,24festzulegen. Zusätzlich, obwohl ein oft beschriebenen Vorteil von HIIT kürzere Therapien hat, identifiziert fast alle diese Studien Feature Therapien die letzten 30 min oder länger11,12,13,14 ,15,18,19,21, mit Ausnahme eines mit einem etwas länger als 10 min Therapie20, und zum anderen mit 19 min. über drei verschiedene Intensitäten16. Unseres Wissens gibt es keine gemeldeten tierexperimentellen Studien, die untersuchen ein 10 min oder weniger HIIT-Therapie oder maßgeschneiderte Therapie für einzelne Tiere, mit Ausnahme unserer veröffentlichten Studie17 , die als Grundlage für dieses Protokoll dient.
Hier beschreiben wir ein Protokoll für HIIT in Alter Mäuse entwickelt, um individualisierte, Modell kurzen Session (≤10 min) Varianten vor kurzem in Humanstudien7,8,9,10,11verwendet. Die Methode beinhaltet eine 10 min Therapie auf ein Laufband geneigt (25°) mit einem 3 min Aufwärmen und vier 1 min Abständen mit hoher Intensität, durchsetzt mit drei 1 min aktive Erholung Segmente. Vorteile des Protokolls sind größere klinischen Relevanz wie freuen Sie sich auf Strategien für die Anpassung der Intensität einzelner Tiere, Intensitäten, die nicht auf VO2max, wodurch die Notwendigkeit für metabolische Laufbänder und modulare Einstellung Design, wobei die Anzahl der Intervalle und Timings leicht verstellbar sind. Darüber hinaus bieten innerhalb dieses Protokolls wir Anleitungen für zwei Strategien für Laufband Bewertung, darunter flach kontinuierliche und bergauf-Intervall, um Ausdauer zu untersuchen. Mit diesen Methoden, wir erweitern unsere bisherigen Erkenntnisse dieser kurzen Session HIIT Funktionsfähigkeit in gealterten männlichen Mäusen17erhöht und jetzt demonstrieren HIIT erhöht Laufband Leistung in gealterten weiblichen Mäusen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vorteile von kurzen Sitzungen sind ein wichtiger Aspekt von hoher Intensität Intervall-Training, das wissenschaftlich erfasst und öffentlichem Interesse. Tierexperimentelle Studien untersuchen jedoch selten HIIT Regimen, die 10 min sind oder weniger. Hier beschreiben wir ein Protokoll für ein 10 min kurzen Session HIIT bergauf Laufband Übung Regime, die Leistungssteigerung Laufband in gealterten weiblichen Mäusen und das wir zuvor haben gezeigt, dass körperliche Leistungssteigerung in männliche Mäuse im Alter von…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir möchten das Tier Pflegepersonal an der University at Buffalo Tier Tier Laboreinrichtung danken. Diese Forschung wurde von einem Veteran Affairs Rehabilitation Research und Development Grant RX001066 und Indian Trail Foundation unterstützt.
Materials
| Exer-3/6 Open Treadmill w/ Shock, Detection, auto-calibration and PC Interface/Software | Columbus Instruments | 1055-SDRM | The Columbus Instruments 3/6 treadmill allow up to 6 mice or 3 rats simultaneously. The device comes with controllers to allow manual control of treadmill belt speed and shock intensity, or connections to a computer and software to run and control these elements. |
| Bleach | Varies | Varies | 0.25-0.5% Bleach solution (V/V) is used to clean the treadmill belt between sessions |
| Ethanol | Varies | Varies | 70% ethanol solution (V/V) can alternatively be used to clean treadmill belt between runs and sesions. |
| Make-up Brush (large) | Varies | Varies | A make-up brush provides a soft surface and ample length to motivate mice to continue exercise. |
References
- Cameron, I. D., et al. A multifactorial interdisciplinary intervention reduces frailty in older people: randomized trial. BMC Medicine. 11 (65), (2013).
- Manas, A., et al. Reallocating Accelerometer-Assessed Sedentary Time to Light or Moderate- to Vigorous-Intensity Physical Activity Reduces Frailty Levels in Older Adults: An Isotemporal Substitution Approach in the TSHA Study. Journal of the American Medical Directors Association. 19 (185), (2018).
- Rogers, N. T., et al. Physical activity and trajectories of frailty among older adults: Evidence from the English Longitudinal Study of Ageing. PLoS One. 12, e0170878 (2013).
- Yamada, M., Arai, H., Sonoda, T., Aoyama, T. Community-based exercise program is cost-effective by preventing care and disability in Japanese frail older adults. Journal of the American Medical Directors Association. 13, 507-511 (2012).
- de Rezende, L. F., Rey-Lopez, J. P., Matsudo, V. K., do Carmo Luiz, O. Sedentary behavior and health outcomes among older adults: a systematic review. BMC Public Health. 14 (333), (2014).
- Wullems, J. A., Verschueren, S. M., Degens, H., Morse, C. I., Onambele, G. L. A review of the assessment and prevalence of sedentarism in older adults, its physiology/health impact and non-exercise mobility counter-measures. Biogerontology. 17, 547-565 (2016).
- Tjonna, A. E., et al. Low- and high-volume of intensive endurance training significantly improves maximal oxygen uptake after 10-weeks of training in healthy men. PLoS One. 8, e65382 (2013).
- Burgomaster, K. A., et al. Similar metabolic adaptations during exercise after low volume sprint interval and traditional endurance training in humans. Journal of Physiology. 586, 151-160 (2008).
- Cavar, M., et al. Effects of 6 Weeks of Different High-Intensity Interval and Moderate Continuous Training on Aerobic and Anaerobic Performance. Journal of Strength and Conditioning Research. , (2018).
- Gillen, J. B., et al. Twelve Weeks of Sprint Interval Training Improves Indices of Cardiometabolic Health Similar to Traditional Endurance Training despite a Five-Fold Lower Exercise Volume and Time Commitment. PLoS One. 11, e0154075 (2016).
- Metcalfe, R. S., Babraj, J. A., Fawkner, S. G., Vollaard, N. B. Towards the minimal amount of exercise for improving metabolic health: beneficial effects of reduced-exertion high-intensity interval training. European Journal of Applied Physiology. 112, 2767-2775 (2012).
- Belmonte, L. A. O., et al. Effects of Different Parameters of Continuous Training and High-Intensity Interval Training in the Chronic Phase of a Mouse Model of Complex Regional Pain Syndrome Type I. The Journal of Pain. , (2018).
- Chavanelle, V., et al. Effects of high-intensity interval training and moderate-intensity continuous training on glycaemic control and skeletal muscle mitochondrial function in db/db mice. Scientific Reports. 7 (204), (2017).
- de Oliveira Sa, G., et al. High-intensity interval training has beneficial effects on cardiac remodeling through local renin-angiotensin system modulation in mice fed high-fat or high-fructose diets. Life Sciences. 189, 8-17 (2017).
- Marcinko, K., et al. High intensity interval training improves liver and adipose tissue insulin sensitivity. Molecular Metabolism. 4, 903-915 (2015).
- Niel, R., et al. A new model of short acceleration-based training improves exercise performance in old mice. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. 27, 1576-1587 (2017).
- Seldeen, K. L., et al. High Intensity Interval Training (HIIT) improves physical performance and frailty in aged mice. The Journals of Gerontology Series A Biological Sciences. 73 (4), 429-437 (2017).
- Tuazon, M. A., McConnell, T. R., Wilson, G. J., Anthony, T. G., Henderson, G. C. Intensity-dependent and sex-specific alterations in hepatic triglyceride metabolism in mice following acute exercise. Journal of Applied Physiology. 118, 61-70 (2015).
- Wang, N., Liu, Y., Ma, Y., Wen, D. High-intensity interval versus moderate-intensity continuous training: Superior metabolic benefits in diet-induced obesity mice. Life Sciences. 191, 122-131 (2017).
- Wilson, R. A., Deasy, W., Stathis, C. G., Hayes, A., Cooke, M. B. Intermittent Fasting with or without Exercise Prevents Weight Gain and Improves Lipids in Diet-Induced Obese Mice. Nutrients. 10, (2018).
- Hafstad, A. D., et al. High intensity interval training alters substrate utilization and reduces oxygen consumption in the heart. Journal of Applied Physiology. 111, 1235-1241 (2011).
- Brown, M. B., et al. High-intensity interval training, but not continuous training, reverses right ventricular hypertrophy and dysfunction in a rat model of pulmonary hypertension. American Journal of Physiology Regulatory. Integrative and Comparative Physiology. 312, R197-R210 (2017).
- Hoshino, D., Yoshida, Y., Kitaoka, Y., Hatta, H., Bonen, A. High-intensity interval training increases intrinsic rates of mitochondrial fatty acid oxidation in rat red and white skeletal muscle. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism. 38, 326-333 (2013).
- Rahimi, M., et al. The effect of high intensity interval training on cardioprotection against ischemia-reperfusion injury in wistar rats. EXCLI Journal. 14, 237-246 (2015).
- Songstad, N. T., et al. Effects of High Intensity Interval Training on Pregnant Rats, and the Placenta, Heart and Liver of Their Fetuses. PLoS One. 10, e0143095 (2015).
- Motta, V. F., Aguila, M. B., Mandarim-De-Lacerda, C. A. High-intensity interval training (swimming) significantly improves the adverse metabolism and comorbidities in diet-induced obese mice. The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness. 56 (5), 655-663 (2015).
- Pimenta, M., et al. High-intensity interval training beneficial effects on body mass, blood pressure, and oxidative stress in diet-induced obesity in ovariectomized mice. Life Sciences. , 75-82 (2015).
- Vieira, J. M., et al. Caffeine prevents changes in muscle caused by high-intensity interval training. Biomedicine and Pharmacotherapy. 89, 116-123 (2017).
- Price, N. L., et al. SIRT1 is required for AMPK activation and the beneficial effects of resveratrol on mitochondrial function. Cell Metabolism. 15, 675-690 (2012).
- Bains, R. S., et al. Assessing mouse behaviour throughout the light/dark cycle using automated in-cage analysis tools. Journal of Neuroscience Methods. 300, 37-47 (2018).
- Hanell, A., Marklund, N. Structured evaluation of rodent behavioral tests used in drug discovery research. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (252), (2014).
- Hopkins, M. E., Bucci, D. J. Interpreting the effects of exercise on fear conditioning: the influence of time of day. Behavioral Neuroscience. 124, 868-872 (2010).
- Hollinski, R., et al. Young and healthy C57BL/6 J mice performing sprint interval training reveal gender- and site-specific changes to the cortical bone. Scientific Reports. 8, 1529 (2018).
- Picoli, C. C., et al. Peak Velocity as an Alternative Method for Training Prescription in Mice. Frontiers in Physiology. 9 (42), (2018).
- Castro, B., Kuang, S. Evaluation of Muscle Performance in Mice by Treadmill Exhaustion Test and Whole-limb Grip Strength Assay. Bio-protocol. 7, (2017).
- Dougherty, J. P., Springer, D. A., Gershengorn, M. C. The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse. Journal of Visualized Experiments. , 111 (2016).
- Conner, J. D., Wolden-Hanson, T., Quinn, L. S. Assessment of murine exercise endurance without the use of a shock grid: an alternative to forced exercise. Journal of Visualized Experiments. 90, e51846 (2014).
- Aguiar, A. S., Speck, A. E., Amaral, I. M., Canas, P. M., Cunha, R. A. The exercise sex gap and the impact of the estrous cycle on exercise performance in mice. Scientific Reports. 8, 10742 (2018).
- Barbato, J. C., et al. Spectrum of aerobic endurance running performance in eleven inbred strains of rats. Journal of Applied Physiology. 85, 530-536 (1998).
- Nagasawa, T. Slower recovery rate of muscle oxygenation after sprint exercise in long-distance runners compared with that in sprinters and healthy controls. Journal of Strength and Conditioning Research. 27, 3360-3366 (2013).
- Arnold, J. C., Salvatore, M. F. Getting to compliance in forced exercise in rodents: a critical standard to evaluate exercise impact in aging-related disorders and disease. Journal of Visualized Experiments. (90), (2014).
