설치류에 강제 운동에 준수에 도착 : 긴요 한 표준 노화 관련 질환과 질병에 운동 미치는 영향을 평가하기 위해
Özet
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
신경 생물학적으로 여러 질병 상태를 개선 운동의 긍정적 인 영향에 대한 인식에 큰 증가가 있습니다; 이러한인지 기능 및 물리적 성능 향상이 포함됩니다. 따라서, 운동을 이용한 동물 실험의 수가 증가한다. 그것은 강제로 운동 한 고유 값이 조사는 행동 결과에 대한 운동의 효과에 영향을 미칠 수있는 요소를 제어 할 수 있습니다 있다는 것을 주장하고, 특히 운동 처방의 빈도, 기간, 운동 강도. 그러나, 강제 운동 요법의 준수는 발 충격을 채용의 잠재적 혼동을 피할 수있는 경우에 특히 문제가 될 수 있습니다. 그것은 대부분의인지 및 운동 기관 장애 테스트 수호를위한 최소한의 필요를 확인하기 위해 준수의 가장 높은 수준의 세 설치류를 사용하는 것이 좋습니다 이러한 손상에 대한 운동의 효과를 결정하는 세 개인에 공격 때문에 그것을 고려하는 것이 중요하다bjects. 여기서, 해당 단계와 세 설치류 모델에서 운동을 트레드밀 거의 100 % 준수를 달성하는 데 필요한 고려 사항을 제시하고 논의 될 것이다. 특히 운동 요법은 연구자에 의해 사용되는에도 불구하고, 우리의 프로토콜은 노화 관련 파킨슨와 파킨슨 병을 포함한 노화 관련 장애에 강제 운동의 잠재적 인 영향에 관심이있는 연구자들에게 유용 할 것이다.
Introduction
모두 종종 노화와 관련된 예방 또는인지와 운동에 장애를 완화 할 수 있습니다 비 침습 라이프 스타일 전략은, 건강을 유지하고 1,2 웰빙에 대한 실행 가능한 방법으로 견인을 얻고있다. 예를 들어, 중년 남성의 주간 및 일관된 기준에 엄격한 운동에 온건 크게 3 세의 발전과 유사하게 나이 또래에 비해 운동 기관의 기능을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 증가하는 증거는 운동 이러한 라이프 스타일 전략, 파킨슨 병 (PD) 4와 같은 신경 퇴행성 질환과 관련된 장애를 반전도 완화 또는 수 있음을 시사한다.
노화 관련 장애의 분자 메커니즘을 이해하기위한 노력 또한 비 침습적 전략, 운동 같은 역 또는 장애에 기여하는 메커니즘을 약화하는 방법을 식별 향해되었다. 러닝 머신 운동은 하나의 스트랫입니다전위 또는인지 기능의 개선 뒤에 메커니즘은 아직 결정되는 것을 특징으로 EGY는 점점 PD 5-7 및인지 장애 하나의 모델에 사용된다. 그러나 노화는 PD의 신경 생물학적 배경 인 것을 지적하는 것이 중요하다. 동물 모델에서의 어떤 운동 효과의 잠재적 인 변환이 인간 조건에서 실현하기 때문에, 그것을 고려 노화 신경 생물학적 배경을 취한다. 예를 들어, PD 진행 중에 전위의 손상을 막기 보상 메커니즘은 8 노화 과정에 의해 손상 될 수 있습니다. 따라서, 그 운동 패러다임에만 존재 또는 질환 병리의 부재 중 노화의 영향을 고려하지 않는 것이 개발하지만 것이 개시 숙성 설치류에서 유지 될 수 있어야 당연한.
따라서 쥐의 변형의 신경 생물학적 배경에 노화, 선택의 고려신중 연구자에 의해 고려되어야한다. 여러 쥐의 변종, 노화 연구에 사용할 수있는 특히 피셔 344과 브라운 – 노르웨이 / 피셔 344 F 일 (BNF) 하이브리드. 그것은 일반적으로 이러한 6 hydroxydopamine의 PD 모델로, 신경 변성 질환 모델에서 사용되는 바와 같이 일반적으로 사용되는 스프 라그 돌리 래트 (이계 균주), 또한 사용하기위한 의무이다. 우리 연구소는 노화 및 퇴행성 신경 질환 연구에서 스프 라그와 BNF 두 균주를 사용합니다. 이 보고서에서 우리는 두 균주를 사용하여 우리의 운동 프로토콜을 강조하는 결과를 발표 할 예정이다. 이들 연구자들은 엄격하게 나이와 관련된 연구에 초점을 맞추고 들어, BNF 변형은 몇 가지 중요한 이점을 제공한다. 첫째, (예 : 종양 등) 노화 관련 질환에 상대적으로 덜 취약하고, 다른 균주에 비해 뛰어난 장수 (일반 수명이 30 개월 초과)이 있습니다. 또한 생리 학적 및 행동 결과 9의 다양한 적은 변동성을D는 노화의 과정과 개입 방법을 조사하기에 적합하다. 또한, 강제적 인 운동과 같은 실험은 연구자에 의해 상당한 처리를 요구하고, BNF 균주의 부드러운 처분 유리하다. 노화 관련 선조체와 중뇌 도파민 조직 내용의 변화뿐만 아니라, 운동 활성의 변화는 BNF의 쥐와 영장류 10-11에서 유사하다. 우리의 실험실은 특성화와 BNF 변형 12-16에서 선조체와 중뇌 도파민 신호뿐만 아니라 운동 활성을 조작 광범위한 경험을 가지고 있습니다. 다른 neurobiologically 계 질환의 위험이 증가하기 때문에 노화에 따라서, 신경 퇴행성 질환의 동물 모델은 노화 연구에 광범위하게 사용 실적과 짐승 균주의 사용을 고려한다.
우리의 프로토콜은 여기에 또한 연구자들이 결과 obtaine의 해석에 고려해야 할 몇 가지 중요한 문제를 해결합니다운동 프로토콜에서 D. 설치류 디딜 방아 장치는 (우리는이 보고서에서 강조되는의 사용), 일반적으로 비활성화 할 수 있습니다 디딜 방아의 각 레인의 뒷면에 전기 충격 코일이 장착되어 있습니다. 이러한 감전 코일이 활성화 그러나 때 코일과 접촉 같이 작은 footshock 주제에 전달된다. 이 전략은 종종 운동을 트레드밀 규정 준수를 용이하게하기 위해 운동 연구에 사용된다. 특히 도파민 또는 노르 에피네프린 신호에 의해 영향을 받는다 행동 연구에 참여하는 연구자에 대한 고려를위한 중요한 포인트입니다. 전기 footshock은 생리적 스트레스이며, 두 신경 전달 물질 시스템에 미치는 영향은 티로신 수산화 17-18의 증가 활성화와 함께 잘 설명되어 있습니다. 따라서, 임의의 여부를 해석하는 연구자가 책임을 만들고, 어떤 운동 효과의 해석을 혼동 할 수 중 하나 신경 전달 물질의 생합성을 증가운동 후 행동의 관측 된 변화는 운동 요법이나 footshock 응력으로 인해 엄격하다. 중요한 것은, 제안 된 강제 운동 요법 디딜 방아 순응의 어느 지점에서 footshock의 사용을 고용 또는 훈련 기간을 행사하지 않습니다.
성공적인 운동 요법은 시험 대상에서 운동하는 최대의 준수를 요구합니다. 종속 계수는 (앞서 논의 된 바와 같이) footshock 의해 영향을 받는다는 시그널링 신경 전달 물질과 관련 될 때 적합성을 달성하기 위해 footshock의 고용은 실험 결과의 해석을 혼란시킬 수있다. 따라서, 문제는 설치류를 얻는 것입니다, 특히 세 설치류, 운동 요법을 준수 할 수 있습니다. 이 운동 요법을 완료하는 데 필요한 동물의 수를 줄이는 것 같은 임의의 운동 요법의 바람직한 목적은, 거의 100 %의 적합성을 달성하는 것이다. 특히, 최대 준수 운동을하고 운동 요법 결과의 해석은 수 b그들의 활성 (알람)주기 동안 운동 동물 수 1) 역방향 명암주기, 등 여러 운동 전 절차의 결과로 우리의 운동 처방에서 얻어진 즉, 2) 보장 된 운동 성능 기준은 편석 동일한 종래 아르 서서히 운동 처방의 요구로 도입 순응 기간에 시험 대상을 도입 운동 제어 그룹 및 3). 여기에 거의 100 % 준수를 달성하는 데 필요한 전술 실험적인 고려 사항과 단계를 세 설치류에서 운동을 트레드밀 (> 세 18 개월)을 평가 표시됩니다. 마지막으로, 운동과 관련된 환경 스트레스 수 있고, 이와 같이, 본 전위 행사할 특정 생리 학적 영향을 결정하기 위해 혼동. 우리는 또한 프로토콜 순응 단계의 모든 측면에서 nonexercise기를 포함하여 트레드밀의 잠재적 스트레스 – 유발 환경에 노출 제어 (MO 포함이명 디딜 방아 실행)와 트레드밀 운동 훈련 동안 고정 디딜 방아에 그들을 배치. 따라서,이 프로토콜은 단독으로 운동의 생리적 영향을 결정하기 위해 필요한 조치를 설명하는 것이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
알츠하이머 병 및 PD (20)과 같은 신경 퇴행성 질환을 포함한 만성 연령과 관련된 질병 및 그들의 주 증상에 대한 위험을 줄일 수 있으며, 예컨대 그 운동 등 생활 전략을 제시하는 증거가있다. 주행 륜에 자발적 운동에 반대 트레드밀 강제 운동의 장점은, 조사원이 운동 세션의 주파수, 속도 및 / 또는 운동의 강도 및 지속 기간을 결정할 수 있다는 것이다. 따라서, 이러한 증가 된 운동이나?…
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품에 대한 자금 조달은 (AG040261)을 노화에 국립 연구소에서 MF 살바토레에게 수여 연구 보조금에 의해 부분적으로 제공되었다. 저자는 또한 작업과 관련된 행동 실험 디딜 방아에 대한 역전의 건설 그의 도움을 매켄지 과수원을 제시하고 그녀의 도움 빅토리아 필드를 인정하고 싶습니다.
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 | ||
Referanslar
- 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. Nörobilim. 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).
