Short Session High Intensity Interval Training and Treadmill Assessment in Aged Mice

Kenneth  Ladd Seldeen; Yonas Z. Redae; Ramkumar Thiyagarajan; Reem  Nagi Berman; Merced  Marie Leiker; Bruce Robert Troen

doi:10.3791/59138

JoVE Journal > Behavior

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Davranış

Короткие сессии высокая интенсивность тренировки интервала и беговая дорожка оценки в возрасте мышей

Published: February 02, 2019

doi:

10.3791/59138

Kenneth Ladd Seldeen¹, Yonas Z. Redae¹, Ramkumar Thiyagarajan¹, Reem Nagi Berman¹, Merced Marie Leiker¹, Bruce Robert Troen¹

¹Division of Geriatrics and Palliative Medicine, Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences,University at Buffalo and Research Service, Veterans Affairs Western New York Healthcare System

Özet

Короткая сессия (≤10 мин) высокая интенсивность тренировки интервала (HIIT) формируется как альтернатива более упражнения условия, еще более короткие варианты редко моделируются в исследованиях на животных. Здесь мы описываем 10 мин, 3 дня в неделю, гору беговая дорожка HIIT протокол, повышает физическую работоспособность в Мале и девушки в возрасте от мышей.

Abstract

Высокая интенсивность тренировки интервала (HIIT) становится терапевтический подход для предотвращения, задержки или улучшить слабости. В частности короткая сессия HIIT, с схемы, которое меньше или равно 10 мин представляет особый интерес как несколько человеческих исследований располагают подпрограмм, как несколько минут несколько раз в неделю. Однако есть нехватка исследований на животных, которые моделируют воздействия короткой сессии HIIT. Здесь мы описываем методологии схема HIIT индивидуально на заказ и прогрессивные короткие сессии 10 мин, 3 дней в неделю для возрасте от мышей с использованием наклонная беговая дорожка. Наша методология включает в себя протоколы для оценки беговой дорожки. Мышей первоначально акклиматизировались на беговой дорожке и затем базовых плоские и гору беговая дорожка оценок. Тренировок начинаются с разминки 3 мин, затем три интервала 1 мин в быстром темпе, следуют 1 мин на активное восстановление темпов. После этих интервалов, мышей даны последний сегмент, который начинается в быстрый темп и ускоряет за 1 мин. Протокол HIIT индивидуально, как скорость и интенсивность для каждой мыши определяется на основе первоначальной оценки анаэробных. Кроме того мы подробно условия для увеличения или уменьшения интенсивности для отдельных мышей в зависимости от производительности. Наконец интенсивность увеличивается для всех мышей каждые две недели. Мы сообщалось ранее в этот протокол повышение физической работоспособности в возрасте самцов мышей и здесь показать, что он также увеличивает производительность беговая дорожка в возрасте самок мышей. Преимущества нашего протокола включают низкий администрации время (около 15 мин за 6 мышей, 3 дня в неделю), стратегия для индивидуализации для мышей лучше модель предписанные упражнения и модульная конструкция, которая позволяет для добавления или удаления числа и продолжительности интервалы для Титруйте упражнение выгоды.

Introduction

Регулярные физические упражнения является эффективным средством предотвращения или задержки многих возраст ассоциированных заболеваний, таких как саркопения и бренности¹^,²^,³^,⁴. Однако меньше, чем 15% 65 лет и старше отвечают рекомендациям 150 мин неделю умеренной интенсивности осуществлять плюс прочность
Подготовка⁵^,⁶. Отсутствие времени и продолжительных сессий, как общие препятствия для осуществления, высокая интенсивность тренировки интервала (HIIT) становится альтернативой традиционной схемы. HIIT есть несколько коротких очередей интенсивной деятельности, которые перемежаются с короткими периодами активного восстановления, и там был недавно интерес в выявлении короткие схемы, которые по-прежнему приносить пользу результатов. Такие исследования включают в себя 3 день недели схемы, показывая раз Общая сессия 4 мин⁷, 2-3 мин⁸, 1,5 мин⁹, один мин¹⁰, и даже 40 s¹¹.

Аналогичным образом наблюдается значительный интерес в HIIT животных моделях. Большинство исследований используются мышей¹²^,¹³^,¹⁴^,^,¹⁵¹⁶^,^,¹⁷¹⁸^,¹⁹^,²⁰^, ²¹ или крысы²²^,²³^,²⁴^,²⁵ и выполнялись с помощью беговой дорожке, хотя несколько других используемых плавательный протоколы²⁶^,²⁷ ^, ²⁸. Большинство этих исследований использовать VO₂max для задания начального интенсивность упражнения¹³^,¹⁴^,¹⁹^,²¹^,²⁴. Кроме того хотя часто описаны преимущества HIIT имеет короткие схемы, почти все из них определены исследования функции схемы что последние 30 минут или больше¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴ ^,¹⁵^,¹⁸^,¹⁹^,²¹, за исключением одного с немного больше чем 10 мин режим²⁰, а другой с 19 мин через три различных интенсивности¹⁶. К нашему знанию есть никаких сообщений о животных исследований, которые изучить 10 мин или менее HIIT режима, или адаптировать режим для отдельных животных, за исключением наших опубликованное исследование¹⁷ , который служит основой для этого протокола.

Здесь мы описываем протокол для HIIT в возрасте мышей разработаны модели индивидуального, короткая сессия (≤10 мин) варианты, недавно использованных в человеческих исследования⁷^,⁸^,⁹^,¹⁰^,¹¹. Метод включает режим 10 мин на беговой дорожке наклонных (25°) с 3 мин, согреться и четыре интервалы 1 мин в высокой интенсивности, перемежаются с трех сегментов активного восстановления 1 мин. Преимущества протокола включают более клиническое значение как особенностей стратегии для пошива интенсивности для отдельных животных, Настройка интенсивности, которые не основаны на VO₂Макс, избегая тем самым необходимости метаболических беговые дорожки и модульные Дизайн, whereby число интервалов и тайминги легко регулируемая. Кроме того в рамках настоящего протокола мы предоставляем инструкции по две стратегии для оценки беговой дорожки, которые включают плоские непрерывной и гору интервал, изучить выносливость. Используя эти методы, мы выражаем наши предыдущие выводы что короткие сессии, HIIT расширение функциональных возможностей в возрасте самцов мышей¹⁷и теперь продемонстрировать HIIT повышает производительность беговая дорожка в возрасте самок мышей.

Protocol

Все исследования и экспериментальные протоколы были одобрены и в соответствии с руководства университета в Буффало и ва Западной Нью-Йорке животное уход и использование комитетов. 1. эксперимент установки и общие рекомендации Примечание: В общей ?…

Representative Results

В общей сложности двадцать пять самок мышей были разведены и возрасте в доме. Мышей C57BL/6J фона осуществляется SIRT1loxp-exon4-loxp мутации29; Однако, этот условный нокаут не вызывали и поэтому все мыши выставлены полная длина Sirtuin1 (данные не показаны). В возраст?…

Discussion

Выгоды от коротких сессий являются ключевым аспектом высокой интенсивности тренировки интервала, который захватывает научных и общественных интересов. Однако, исследования на животных редко расследовать HIIT схемы, которые являются 10 минут или меньше. Здесь мы описываем протокол для 10 …

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы хотим поблагодарить персонал ухода за животными в университете Буффало животное животных лаборатория. Это исследование было поддержано ветеран делам реабилитации исследований и развития Грант RX001066 и след фонда индейцев.

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.

Referanslar

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).

Etiketler

– High Intensity Interval Training (HIIT)- Treadmill Assessment- Aging- Physical Performance- Acclimation- Treadmill Software- Shock Grid- Uphill Treadmill

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Bu Makaleden Alıntı Yapın

Seldeen, K. L., Redae, Y. Z., Thiyagarajan, R., Berman, R. N., Leiker, M. M., Troen, B. R. Short Session High Intensity Interval Training and Treadmill Assessment in Aged Mice. J. Vis. Exp. (144), e59138, doi:10.3791/59138 (2019).