Sesión corta de alta intensidad intervalo formación y evaluación de caminadora en ratones envejecidos
Summary
Corto período de sesiones (≤10 min) alto entrenamiento de intensidad intervalo (HIIT) surge como una alternativa a las modalidades de ejercicio más largo, sin embargo, las variantes más raramente están modeladas en estudios con animales. Aquí, describimos un 10 min, 3 días a la semana, protocolo HIIT de cinta de correr cuesta arriba mejora el rendimiento físico en el hombre y mujer entre ratones.
Abstract
Entrenamiento interválico de alta intensidad (HIIT) está surgiendo como un enfoque terapéutico para prevenir, retrasar o mejorar la fragilidad. En particular sesión corta de HIIT, con regímenes de que menor o igual a 10 minutos es de particular interés como varios estudios cuentan con rutinas tan cortas como algunos minutos un par de veces a la semana. Sin embargo, hay una escasez de estudios en animales que modelan los impactos de la corta sesión de HIIT. Aquí, describimos una metodología para un régimen de HIIT individualmente a medida y progresiva sesión corta de 10 minutos 3 días a la semana durante años ratones utilizando una caminadora inclinada. Nuestra metodología también incluye protocolos para la evaluación de la caminadora. Ratones son inicialmente aclimatados a la caminadora y luego base plana y las evaluaciones de la cinta de correr cuesta arriba. Sesiones de ejercicio comienzan con un calentamiento de 3 minutos, luego tres intervalos de 1 minuto a un rápido ritmo, seguido de 1 min a una recuperación activa ritmo. Después de estos intervalos, los ratones se dan un segmento final que se inicia en el rápido ritmo y acelera durante 1 minuto. El protocolo HIIT es individualmente a la medida de la velocidad y la intensidad de cada ratón se calculan basados en puntuaciones de la evaluación anaeróbica inicial. Además, detallamos las condiciones para aumentar o disminuir la intensidad para los ratones individuales dependiendo del rendimiento. Por último, es aumento de la intensidad de todos los ratones cada dos semanas. Hemos divulgado previamente en este protocolo mejorado rendimiento físico en ratones machos años y aquí ver también aumenta el rendimiento de la cinta de correr en de ratones femeninos. Ventajas de nuestro protocolo incluyen administración bajo tiempo (unos 15 minutos por 6 ratones, 3 días a la semana), estrategia para individualizar para ratones modelo mejor prescribe ejercicio y un diseño modular que permite la adición o eliminación del número y longitud de intervalos para valorar los beneficios del ejercicio.
Introduction
El ejercicio regular es efectivo para prevenir o retrasar enfermedades asociados con la edad muchos como sarcopenia y fragilidad1,2,3,4. Sin embargo, menos del 15% de las recomendaciones cumplen 65 años y mayores de 150 min por semana de intensidad moderada ejercer más fuerza
entrenamiento5,6. Como la falta de tiempo y sesiones largas barreras comunes para ejercer, entrenamiento interválico de alta intensidad (HIIT) surge como una alternativa a los regímenes tradicionales. HIIT cuenta con múltiples arranques cortos de actividad intensa que se entremezclan con breves períodos de recuperación activa, y ha habido interés reciente en la identificación de los regímenes más cortos que todavía producen resultados beneficiosos. Estos estudios incluyen el día 3 un regímenes semana con tiempos de sesión total de min 472-3 min8, 1,5 min9, un solo minuto10e incluso 40 s11.
Asimismo, ha habido considerable interés en modelos animales de HIIT. La mayoría de estudios utiliza ratones12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21 o ratas22,23,24,25 y se realizaron con una cinta de correr, aunque algunos otros utilizan natación protocolos26,27 , 28. la mayoría de estos estudios utilizar VO2máximo para establecer la intensidad inicial del ejercicio13,14,19,21,24. Además, aunque un beneficio a menudo descrito de HIIT es tener regímenes más cortos, casi todos ellos identifican regímenes de estudios característica pasado 30 minutos o más largo11,12,13,14 ,15,18,19,21, con la excepción de uno con un poco más larga que 10 min régimen20y otro con 19 minutos a través de tres diferentes intensidades de16. A nuestro conocimiento, no hay informó los estudios en animales que examinan un 10 min o menos régimen HIIT, o adaptar el tratamiento a los animales, a excepción de nuestro estudio publicado17 que sirve como base para este protocolo.
Aquí, describimos un protocolo para HIIT en ratones envejecidos diseñados para modelo individualizado, variantes de sesión corta (≤10 min) usadas recientemente en los estudios humanos7,8,9,10,11. El método incluye un régimen de 10 minutos sobre una caminadora inclinada (25°) con un calentamiento de 3 minutos y cuatro intervalos de 1 minuto a alta intensidad, intercaladas con tres segmentos de recuperación activa de 1 minuto. Las ventajas del protocolo incluyen una mayor relevancia clínica ya que cuenta con estrategias para el confección de intensidad a cada animal, el ajuste de intensidad que no se basa en VO2max, evitando así la necesidad de cintas metabólicas y modular diseño por el que el número de intervalos y horarios es fácilmente ajustable. Además, dentro de este protocolo ofrecemos instrucciones para dos estrategias para la evaluación de la cinta, que incluyen intervalo plano continuo y ascendente, para examinar la resistencia. Utilizando estos métodos, Ampliamos nuestros hallazgos anteriores corta sesión que HIIT aumenta capacidad funcional en ratones machos de17y demostrar HIIT aumenta rendimiento de caminadora en ratones femeninos de.
Protocol
Representative Results
Discussion
Beneficios de sesiones cortas son un aspecto clave de entrenamiento interválico de alta intensidad que captura científica y de interés público. Sin embargo, los estudios en animales raramente investigar regímenes HIIT que son 10 minutos o menos. Aquí, describimos un protocolo para un 10 min sesión corta HIIT cuesta caminadora ejercicio régimen que mejorado rendimiento de caminadora en ratones hembra edad y que anteriormente hemos demostrado para aumentar el rendimiento físico en ratones machos de<sup class="xref…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Queremos agradecer al personal de cuidado de los animales en la Universidad en el búfalo Animal laboratorio Animal Facility. Esta investigación fue apoyada por una investigación de rehabilitación de asuntos de veteranos y desarrollo Grant RX001066 y la Fundación camino del indio.
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).
