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.
העשרה סביבתית (EE) היא פרדיגמה ניסויית המשמשת כדי לחקור את ההשפעות של סביבה מורכבת ומאתגרת, שאינו מדגישה את החיות 1. EE הוא טכניקת דיור בעלי חיים מורכבות מהחלל גדל, פעילות גופנית, ואינטראקציות חברתיות, אשר בתורו מגדיל חושי, קוגניטיבית, מוטורי, וגירוי חברתי 2. איגלו, גלגלי ריצה, גלגלי צלחת, מבוכי צינור, ואובייקטים אחרים בסביבת הדיור לטפח קוגניטיבי זה חושי, חברתי, וגירוי מוטורי על ידי קידום חקר ואינטראקציה. הפריסה של האובייקטים בשינויים המתחם באופן קבוע כדי להציג סביבת רומן, שהעכברים נאלצים להסתגל. אסטרטגיה זו מציעה אתגרים קלים וקצרים שגורמים לתגובה מסתגלת מועילה, שפירה, ובריאה, הידוע בשם eustress, בניגוד לסביבה מרתיעה יותר, עוינת או מצוקת הסתגלות 3,4. על ידי קידום eustress והגבלת מצוקה מזיקה, עכבריםלהראות מגוון של פנוטיפים חיוביים.
EE הוא מודל ניסויי אמין עם מגוון רחב של יישומים, בעת היותו נטול אלמנטים מסורתיים של 1 חשבו מלחיץ כ. ההשפעות של EE במכרסמים נחקרו במשך יותר מחצי מאה. בשנתי ה -1960 מוקדמות מחקרים הראו כי רמות cholinesterase קליפת המוח ירדו ורמות cholinesterase קורטיקליים גדלו בחולדות ששוכנו בסביבות עם שטח מוגבר חיים, מספר גדל של חולדות, ומגוון רחב של צעצועי עץ, מבוכים, ופלטפורמות 5,6. בנוסף, EE קשור עם שינויים רבים מסתגלים במוח, ההתנהגות, וחילוף החומרים בעכברים בגילים שונים ורקע גנטי. לכן, EE הוא פרדיגמה שימושית לטווח רחב של ניסויי חקר ההשפעות של הסביבה על עכברים. יכולות להיות שנצפו תופעות EE בעכברים במהירות חשיפה של שבוע, וניתן לראות בבעלי חיים עתיקים כמו שנה וחצי 7. EE הוא לעתים קרובות used בניסויי מדעי המוח וneurobehavioral ללמוד התאוששות של תפקוד, למידה וזיכרון 2. יתר על כן, יש EE השפעה ניכרת על הפנוטיפ של מגוון רחב של רעלן מושרה ומודלים של בעלי חיים מהונדסים של מחלות נוירולוגיות אנושיות כוללים מחלת הנטינגטון, מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון, אפילפסיה, שבץ, ועוד 2.
עם זאת, במהלך השנים חלה חוסר עקביות בעיצוב ההעשרה עושה השוואות בין מחקרים ממעבדות שונות קשות. לדוגמא, כל אחד מהמחקרים על השפעות EE ביחס למחלות נוירולוגיות אדם הנזכרות לעיל שמשתנה פרמטרים להעשרה. המחקר על מחלת הנטינגטון שוכנו 4-6 עכברים בכלובים גדולים (44 x 28 x 12.5 סנטימטר 3) המכיל קופסות קרטון, מנהרות, וסדינים, כמו גם חפצי עץ ופלסטיק ששונו כל יומיים 8,9. אחד המחקרים שנעשו על אלצהיימר ו# 8217; s שוכנו 20 עכברים בכלוב גדול יותר (1 מ '3) המכיל גלגלי 2 ריצה, צינורות פלסטיק, קופסות קרטון וחומר הקינון ששונו או מחדש שבועי 10. יש הגדרות של EE רבים נושאים דומים כגון אובייקטים לרוץ על או להסתיר ב, עדיין מספר העכברים לדיור EE, אזור המגורים, והתקופה של שינוי הסביבה משתנים הרבה.
העיצובים עקביים של EE הובילו לשכפול כושל של השפעות EE. הנתונים שלנו על סרטן וחילוף חומרים יחד מציעים כי השילוב של גירויים הניתנים בפרוטוקול להוביל דיור EE מפורט הבאים לאנטי-סרטני משמעותיות והשפעות אנטי-השמנת 14,15. עם זאת, ההבדל של הגדרות EE שאומצו על ידי מעבדות שונות עשויים להשפיע על התוצאות של EE, כפי שנראה באחד נכשל ניסיון לשחזר השפעות EE על הצמיחה של גידולי סרטן ספציפיים הושתלו בעכברים 11. התוצאות השונות יכולות להיות בגלל מגוון סיבות, החל הלוך ושובמ 'שיעורי צמיחה שונים של תרביות תאי גידול לסוג של חומר ניקוי המשמש לניקוי ציוד דיור 11. כדי לשכפל את התוצאות ראו בניסויים שלנו, נדרש עיצוב מיוחד של בעלי העשרה ובעלי חיים. ההליך הבא מפרט את דיור EE שיאפשר לחוקרים אחרים לשחזר את מודל ההעשרה היעיל שלנו בהצלחה.
ההשפעות חזקות של EE על ביטוי גנים במוח, ירידה בהשמנה וצמיחת הסרטן בעכברים תלויות במידה רבה ביכולתו של החוקר כדי לשמור על הסביבה החדשנית ולטפל בבעלי החיים באופן שמקדם פעילות גופנית, אינטראקציה חברתית, ואתגרים קוגניטיביים, עדיין לא מצוקת בעלי החיים. ישנם שני שלבים פרוצדורליים החשובים ביותר לזכור. ראשית, זכור לשנות את המיקום של צעצועים, חפצים, וכלובים בכל שבוע. למרות הצעצועים וחפצים עשויים להיות זהים מהשבוע הקודם, העכברים תופסים את הסביבה כרומן. לשנות את הצעצועים וחפצים עצמם עם אלה שונים בכל שבוע אחר. שנית, זכור לשמור על הסביבה נקייה. אם המצעים המלוכלכים לא מקבלים שהוסרו, רמות החנקן מוגברות עשויות להיות לחץ לבעלי החיים.
בנוסף, ישנן טכניקות רבות ללב בפרוטוקול EE זה. השימוש בצעצועים ושונים שונים או ייחודייםעיצובים של מבוכי צינור פלסטיק מעודד. הסביבה יכולה להיות מאתגרת אבל לא צריך להוות איום על בריאותם של בעלי החיים. יתר על כן, להיזהר מצעצועים שהם לא מתפקדים, כי הצעצועים לא מתפקדים להגביר את הסיכון של גפיים עכבר להיתפס, או עלול להיות רעיל לבעלי החיים אם נצרכו על ידי לעיסה על זה. קבוע אחת לEE הוא השימוש בשלושה גלגלי צלחת על גבי איגלו, מוחרם לפינה או צד של בן על ידי 2-3 יומנים. התקנה זו של ריצת צלחות מאחורי היומנים כבר היום בכל מחקרי ההעשרה שלנו. במונחים של השימוש ומיקום של חפצים האחרים, התיאור של הפריסה לעיל היא הדפסה כחולה יסוד של התקנת EE. וריאציה של ההתקנה עם מסגרת זו יסוד של צינורות פלסטיק, פועל גלגלים, פועל צלחות, כלובים ויומנים צריכים לספק סביבת רומן מספיק כדי לשחזר את התוצאות המדווחות.
אם עבודה עם בעלי חיים מהונדסים שיש להם סוכרת או מטבולים אחריםמחלות, לשים לב לצריכת מזון ומים כדי להבטיח שבעלי החיים לא נגמרו אוכל ומים. אם יש לי בעלי החיים סוכרת, הם להשתין יותר, כך המצעים של דיור EE ייתכן שיהיו הצורך לבדוק מקום וניקו בתדירות גבוהה יותר. המקומות בדיור EE שצריכים מצעים הוסרו לרוב הם הפינות. זכור להתאים את הגלגלים וצעצועים אחרים, כך שהם יכולים להיות בשימוש על ידי בעלי החיים. בעלי החיים הם מסוגלים להריץ גלגלי צלחת למצעים ודפיקות גלגלי דריסה. אם בעלי החיים צעירים, 3-5 שבועות של גיל, הם עלולים לחפור מתחת לכלובים בEE ולהסתיר יחד תחת שם, משאירים את חוקר מושג לגבי איפה בעלי החיים. בעת הסרת מצעים מלוכלכים, החלפת צעצועים, או ניקוי כלובים, הוא הציע לשים את החיות בכלוב סטנדרטי נקי כדי לא להדגיש אותם תוך התאמת סביבתם. קל יותר לקבל את כל בעלי החיים בכלוב אחד, אם יש להם פחות מקומות להתחבא בenvironment. לכן, הסרת צעצועים לפני sequestering בעלי החיים בכלוב הופכת את התהליך לקל יותר. יתר על כן, אין מקום יותר מ 5-6 חיות בכלוב סטנדרטי אחת בזמן ההמתנה לניקוי או התאמת סביבת EE. בעלי החיים ממין זכר בEE יכולים להיות אגרסיביים במיוחד כאשר EE הוא יזם בבגרות. לכן, חשוב לשמור על הסביבה לכל בעלי חיים פצועים או מתים.
בנוסף, המספר הטיפוסי של בעלי חיים אנו בבית א 'א' לגודל גדול זה של מיכל הוא 10-20 עכברים. מספר בעלי החיים חוקרים אחרים להשתמש לEE להשתנות, באמצעות כ -10 או פחות עכברים, ואת הגודל של הכלוב או סל צריך להילקח בחשבון בעת קביעת מספרם של בעלי החיים לבית בEE. יש בעלי חיים רבים מדי בסביבת חיים יכול להוביל לתוקפנות בעכברי זכרים. העכברים ששוכנו בEE היו של C57BL / 6 רקע. עכברים של זנים אחרים עשויים להיות פחות או יותר אגרסיווי, או יותר נוטים לבעיות בריאות בהתקנת EE זה. זה צריך להילקח בחשבון בקביעת תכנית הגידול לעכברים והסביבה המועשרת.
ארבעה שבועות דיור EE הוא מספיק כדי לגרום ירידה של השמנה, ירידה של רמת הלפטין, ועיכוב של צמיחה מלנומה B16. עוד EE יכול להוביל להשפעות חזקות יותר על חילוף חומרים ועיכוב הסרטן. אם עכברים לעבור ניתוחים במהלך או לפני החשיפה לEE, הם עשויים להיות שוכנו עם תפרים בשלמותה. אם לא בעלי חיים מגיבים היטב להגדרת EE המסוימת הזה עם סיכות או צנתרים שלמים לא נחקר כירורגית. יתר על כן, אנו חוקרים כעת כיצד EE מסוים זה משפיע על תוחלת החיים של בעלי חיים או healthspan גילאים. נתונים ראשוניים מצביעים על כך שC57BL נקבה / 6 עכברים, 10 חודשים של גיל, להגיב לEE בדומה לעכברים צעירים. מגבלה אחת של דיור EE היא אדיב בן כה גדול בחלל מתקן בעלי חיים, ומעדיף בחדר ספציפי מגדר. מחקרים עתידיים על כך EFFרישומם של EE בקנה מידה קטנה יותר, כמו גם צעצועי מציאת, כי הם קלים לניקוי, לסבול ניקוי בטמפרטורה גבוה ובטוחים לבריאות בעלי החיים, ישפרו את היישומים של EE בחילוף חומרים וחקר הסרטן.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי NIH מענקי CA163640, CA166590, וAG041250 לLC.
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 |