Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.
Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of ‘toys’ to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.
Omgevingsverrijking (EE) is een experimentele paradigma gebruikt om de effecten van een complexe en moeilijke omgeving die de dieren 1 geen spanning staand. EE is een dier behuizing techniek bestaat uit meer ruimte, lichamelijke activiteit en sociale interacties, die op zijn beurt verhoogt de zintuiglijke, cognitieve, motorische en sociale stimulatie 2. Iglo, loopwielen, schotel wielen, buis doolhoven en andere objecten in de woonomgeving bevorderen deze zintuiglijke cognitieve, sociale en motorische stimulatie door het bevorderen van de exploratie en interactie. De indeling van de voorwerpen in de ruimte verandert regelmatig een nieuwe omgeving, waarbij de muizen moeten aanpassen presenteren. Deze strategie biedt mild en kort uitdagingen die een positieve, goedaardige en gezonde adaptieve reactie, bekend als eustress induceren, in tegenstelling tot een meer aversieve, vijandige milieu of onaangepast distress 3,4. Door het bevorderen van eustress en het beperken van schadelijke nood, muizentonen een verscheidenheid van gunstige fenotypen.
EE is een betrouwbaar experimenteel model met een breed scala aan toepassingen, terwijl zonder elementen oudsher als belastend 1. De effecten van EE op knaagdieren zijn bestudeerd voor meer dan een halve eeuw. In het begin van 1960 bleek studies die corticale cholinesterase daalden en subcorticale cholinesterase niveau verhoogd in ratten die werden gehuisvest in een omgeving met verhoogde leefruimte toegenomen aantal ratten en diverse houten speelgoed, labyrinten en platforms 5,6. Bovendien is EE geassocieerd met vele adaptieve veranderingen in de hersenen, gedrag en metabolisme in muizen van verschillende leeftijden en genetische achtergronden. Daarom EE is een nuttig model voor een breed scala aan experimenten bestuderen de effecten van het milieu op muizen. EE effecten kunnen worden waargenomen bij muizen snel een week blootstelling en kan worden gezien bij dieren zo oud als anderhalf jaar 7. EE vaak used in de neurowetenschappen en neuro experimenten om herstel van de functie, leren en geheugen 2 bestuderen. Bovendien EE heeft aanzienlijke invloed op het fenotype van verschillende toxine geïnduceerde en transgene diermodellen van menselijke neurologische ziekten waaronder de ziekte van Huntington, ziekte van Alzheimer, ziekte van Parkinson, epilepsie, beroerte, en 2.
Echter, door de jaren heen is er inconsistentie is met de verrijking ontwerp het maken van vergelijkingen tussen studies uit verschillende laboratoria moeilijk. Bijvoorbeeld, elk van de studies op de effecten EE opzichte van menselijke bovengenoemde neurologische ziektes had parameters verrijking variëren. Het onderzoek naar de ziekte van Huntington ondergebracht 6/4 muizen in grote kooien (44 x 28 x 12,5 cm 3) met kartonnen dozen, tunnels en lakens, alsmede hout en plastic voorwerpen die werden iedere twee dagen 8,9. Eén van de onderzoeken gedaan naar Alzheimer &# 8217; s gehuisvest 20 muizen in een grotere kooi (1 m 3) met 2 draaiende wielen, plastic buizen, kartonnen dozen en nestmateriaal die werden veranderd of wekelijks 10 herschikt. Vele opstellingen van EE hebben vergelijkbare thema's als objecten om op te draaien of te verbergen in, maar het aantal muizen per EE huisvesting, de woonkamer, en de periode van het veranderen van het milieu veel verschillen.
De inconsistente ontwerpen van EE hebben geleid tot mislukte replicatie van EE-effecten. Onze gegevens over kanker en metabolisme tezamen suggereren dat de combinatie van stimulaties Op de volgende gedetailleerde EE behuizing protocol leiden tot significante anti-kanker en anti-obesitas effect 14,15. Het verschil van EE door verschillende laboratoria neemt de resultaten van EE kunnen beïnvloeden, zoals wordt gezien in een instelling mislukte EE effecten te reproduceren op de groei van specifieke tumoren geïmplanteerd in muizen 11. De verschillende resultaten kunnen worden veroorzaakt door uiteenlopende redenen variërend from verschillende groei van de tumor celkweken het type wasmiddel voor het reinigen stalinrichting 11. Om de resultaten te zien in onze experimenten repliceren, is een bepaald ontwerp van verrijking en veeteelt vereist. De volgende procedure beschrijft de EE behuizing die zal toestaan dat andere onderzoekers om succesvol te repliceren onze effectieve verrijking model.
De robuuste effecten van EE op genexpressie in de hersenen, verminderde adipositas en de groei van kanker in muizen hangt sterk af van het vermogen van de onderzoeker aan de nieuwe omgeving op een wijze die lichaamsbeweging, sociale interactie en cognitieve problemen bevordert handhaven en omgaan met de dieren, maar niet leed van de dieren. Er zijn twee belangrijkste procedurele stappen te onthouden. Ten eerste, vergeet niet om de plaatsing van het speelgoed, objecten en kooien veranderen elke week. Hoewel het speelgoed en objecten hetzelfde van de vorige week zou kunnen zijn, de muizen waarnemen het milieu als nieuw. Verander het speelgoed en objecten zich met verschillende degenen om de andere week. Ten tweede, vergeet niet om de omgeving schoon te houden. Als de vervuilde strooisel niet verwijderd krijgt, kan de verhoogde stikstoftrappen een stressor voor de dieren.
Daarnaast zijn er vele technieken merk daarbij EE protocol. Het gebruik van verschillende of unieke speelgoed en verschillendeontwerpen van plastic buis doolhoven wordt aangemoedigd. De omgeving kan een uitdaging zijn, maar mag niet een bedreiging voor de gezondheid van de dieren opleveren. Bovendien, pas op speelgoed dat disfunctioneel zijn, omdat de disfunctionele speelgoed verhogen het risico van de muis ledematen gepakt, of giftig voor de dieren zou kunnen zijn als verbruikt door te kauwen op. Een constant het EE is het gebruik van drie wielen schotel boven iglo, afgezonderd een hoek of kant van de bak met 2-3 logs. Deze opstelling van het runnen van schoteltjes achter de logs is aanwezig in al onze verrijking studies geweest. Wat betreft het gebruik en de plaatsing van de andere objecten, de beschrijving van de inrichting boven een fundamentele blauwdruk van het EE setup. Variatie van de setup met dit fundamentele kader van kunststof buizen, loopwielen, lopen schotels, kooien en logs moet een voldoende nieuwe omgeving om de gerapporteerde resultaten te reproduceren bieden.
Bij het werken met transgene dieren die diabetes en andere metabole hebbenziekten, besteden veel aandacht aan het voedsel en waterverbruik te verzekeren dat de dieren niet uit voedsel en water doen lopen. Als de dieren hebben diabetes, zullen ze meer plassen, dus het beddengoed van de EE behuizing kan nodig zijn om ter plaatse worden gecontroleerd en vaker schoongemaakt. De plaatsen in de EE behuizing die moeten beddengoed verwijderde meestal zijn de hoeken. Herinner de wielen en ander speelgoed te passen, zodat deze kan worden gebruikt door de dieren. De dieren zijn in staat van het runnen van schotel wielen in het beddengoed en kloppen loopwielen voorbij. Als de dieren zich jonge, 3-5 weken oud, kunnen ze graven onder de kooien in de EE en samen verstoppen daaronder, waarbij de onderzoeker geen idee waar de dieren. Bij het verwijderen van vuil beddengoed, ter vervanging van speelgoed, of het schoonmaken kooien, wordt voorgesteld om de dieren in een schone standaard kooi te zetten, zodat ze niet te benadrukken terwijl het aanpassen van hun omgeving. Het is gemakkelijker om al de dieren in een kooi wanneer zij minder schuilplaatsen in het environment. Daarom, voorafgaand aan het verwijderen speelgoed sekwestreren dieren in een kooi maakt het gemakkelijker. Bovendien, niet meer dan 5-6 dieren te plaatsen in een enkele standaard kooi tijdens het wachten voor het schoonmaken of aanpassing van hun EE omgeving. De mannelijke dieren in EE kan agressief zijn in het bijzonder wanneer EE wordt geïnitieerd in de volwassenheid. Daarom is het belangrijk om het milieu geobserveerd kan gewonde of dode dieren.
Bovendien is het typische aantal dieren huisvesten we in EE dit grote omvang van container 10-20 muizen. Het aantal dieren dat andere onderzoekers gebruiken voor EE variëren, met behulp van ongeveer 10 of minder muizen, en de grootte van de kooi of bak moet rekening worden gehouden bij het bepalen van het aantal dieren naar huis in EE. Na te veel dieren in een leefomgeving kan leiden tot agressie bij mannelijke muizen. De muizen hebben we ondergebracht in EE geweest van C57BL / 6 achtergronden. Muizen andere stammen kunnen meer of minder agressieve of meer vatbaar voor gezondheidsproblemen in zijnDit EE setup. Dit moet in aanmerking worden genomen bij het bepalen van de veehouderij plan voor de muizen en de verrijkte omgeving.
Vier weken EE behuizing voldoende afname van adipositas, druppel leptinespiegel, en remming van B16 melanoma groei te induceren. Langere EE kan leiden tot sterkere effecten op de stofwisseling en remming van kanker. Als muizen vertonen operatieve behandelingen tijdens of vóór blootstelling aan EE kunnen zij worden ondergebracht met hechtingen intact. Of dieren goed reageren op deze bijzondere EE setup met chirurgische nietjes of katheters intact is niet onderzocht. Verder zijn we onderzoeken momenteel hoe dit bijzondere EE van invloed op de levensduur of healthspan van oude dieren. Voorlopige gegevens suggereren dat vrouwelijke C57BL / 6-muizen, 10 maanden, reageren op dezelfde manier EE jonge muizen. Een beperking van de EE behuizing is de opvang van zo'n grote bak in dierlijke faciliteit ruimte, en bij voorkeur in een genderspecifieke kamer. Zo toekomstige studies over het EVFsp EE op kleinere schaal, net als het vinden speelgoed die gemakkelijk te reinigen, te verdragen hoge temperaturen reinigen en veilig aan de dieren gezondheid, zal de toepassing van de EE in metabole en kankeronderzoek verbeteren.
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd ondersteund door NIH subsidies CA163640, CA166590, en AG041250 LC.
Large enrichment bin (120cm x 90cm x 76cm) | Custom made. | Custom made. | Made of polypropylene. Edges of the bin are 1.5cm thick. |
Large enrichment bin alternative (120cm x 110cm x 76cm) | Global Industrial | 155202 | If necessary, this bin works as an alternative to the one above. |
Habitrail Mini tubes | Habitrail | 62720; 62705; 62725; 62715; 62054 | – |
Plastic igloos with saucer wheels | Bio Serv | K3327; K3250 | – |
Metal Running Wheels | Super Pet | 61392; 61394; 61396 | – |
Manzanita Wood Gnawing Sticks, 3" | Bio Serv | W0016 | |
Mouse Tunnels | Bio Serv | K3322 | – |
Mouse cages that go in the large EE bin. | Lab Products Inc | 10027 Mouse Cage | – |
Cage Klenz 180 Alkaline Cage Wash Detergent, Cage Klenz 250 Acid Detergent | Steris Life Sciences | 1K1802; 1K2502 | These detergents are used in the cage wash for the toys, large enrichment bins, and cages. |
Sporklenz | Steris Life Sciences | 6526Q8 | Alternative sporicide/disinfectant to washing toys, bins, and cages in cage wash. |
Bed-O-Cobs 1/4" bedding | The Andersons, Inc. | 4B | Corn cob bedding is 1/4" in diameter. |
Nestlets for control housed mice | Ancare | Cotton squares |