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.
El enriquecimiento ambiental (EE) es un paradigma experimental utilizado para explorar los efectos de un entorno complejo y desafiante que no hace hincapié en los animales 1. EE es una técnica de alojamiento de los animales compuesto por un mayor espacio, la actividad física, y las interacciones sociales, que a su vez aumenta sensorial, cognitivo, motor y estímulo social 2. Iglús, ruedas para correr, ruedas platillo, laberintos de tubos y otros objetos en el entorno de vivienda fomentan este cognitivo sensorial, social y estimulación motora mediante la promoción de la exploración y la interacción. La disposición de los objetos en los cambios de recinto regularmente para presentar un nuevo entorno, a la que los ratones se ven obligadas a adaptarse. Esta estrategia ofrece retos leves y breves que inducen una respuesta adaptativa beneficioso, benigno, y saludable, conocido como eustress, en oposición a un entorno hostil más aversivo o angustia maladaptive 3,4. Al promover eustress y limitar la angustia perjudiciales, los ratonesmostrar una variedad de fenotipos favorables.
EE es un modelo experimental fiable con una amplia gama de aplicaciones, mientras que al estar desprovisto de elementos tradicionalmente pensado como estresante 1. Los efectos de la EE en los roedores se han estudiado durante más de medio siglo. En la década de 1960 estudios mostraron que los niveles de colinesterasa corticales y disminuyeron los niveles de colinesterasa subcorticales aumentaron en las ratas que fueron alojados en entornos con un aumento de espacio de vida, el aumento de número de ratas, y una variedad de juguetes de madera, laberintos, y plataformas de 5,6. Además, EE se asocia con muchos cambios adaptativos en el cerebro, la conducta y el metabolismo en ratones de diferentes edades y orígenes genéticos. Por lo tanto, EE es un paradigma útil para una amplia gama de experimentos que estudian los efectos del medio ambiente en los ratones. EE efectos se pueden observar en ratones tan rápido como la exposición de una semana, y se puede ver en los animales como de edad hasta dieciocho meses 7. EE es a menudo used en neurociencia y neuroconductuales experimentos para estudiar la recuperación de la función, el aprendizaje y la memoria 2. Por otra parte, EE tiene un impacto considerable en el fenotipo de una variedad de inducido toxina y modelos de animales transgénicos de enfermedades neurológicas humanas incluyendo la enfermedad de Huntington, enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson, epilepsia, apoplejía, y más 2.
Sin embargo, en los últimos años ha habido incompatibilidad con el diseño de enriquecimiento de hacer comparaciones entre los estudios de diferentes laboratorios difíciles. Por ejemplo, cada uno de los estudios sobre los efectos de EE relativos a las enfermedades neurológicas humanas mencionadas anteriormente tenido diversos parámetros al enriquecimiento. El estudio sobre la enfermedad de Huntington alojado 4-6 ratones en grandes jaulas (44 x 28 x 12,5 cm 3) que contienen cajas de cartón, túneles, y hojas, así como objetos de madera y de plástico que se cambia cada dos días 8,9. Uno de los estudios realizados sobre el Alzheimer y# 8217; s alojados 20 ratones en una jaula más grande (1 m 3) que contiene 2 ruedas de funcionamiento, tubos de plástico, cajas de cartón y material de nidificación que fueron cambiados o reorganizado semanal 10. Muchas configuraciones de EE tienen temas similares, como objetos para correr o esconderse, sin embargo, el número de ratones por vivienda EE, la sala de estar, y el período de cambiar el medio ambiente varían mucho.
Los diseños inconsistentes de EE han dado lugar a la replicación fallida de efectos EE. Nuestros datos sobre el cáncer y el metabolismo en conjunto sugieren que la combinación de estímulos previstos en el siguiente protocolo de plomo vivienda detallada EE a anticáncer significativa y efectos anti-obesidad 14,15. Sin embargo, la diferencia de la configuración de EE adoptadas por diferentes laboratorios podrían influir en los resultados de EE, como se ve en un intento fallido para reproducir los efectos de EE en el crecimiento de los tumores de cáncer específicos implantados en ratones 11. Los diferentes resultados podrían deberse a una variedad de razones que van from diferentes tasas de crecimiento de los cultivos de células tumorales para el tipo de detergente utilizado para la limpieza de equipos de la vivienda 11. Con el fin de replicar los resultados observados en nuestros experimentos, se requiere un diseño particular de enriquecimiento y la cría de animales. El procedimiento siguiente detalla la vivienda EE que permitirá a otros investigadores a replicar con éxito nuestro modelo de enriquecimiento eficaz.
Los efectos robustos de EE sobre la expresión génica en el cerebro, disminución de la adiposidad y el crecimiento del cáncer en ratones dependen en gran medida de la capacidad del investigador para mantener la novela medio ambiente y manejar los animales de una manera que promueve la actividad física, la interacción social, y los desafíos cognitivos, todavía ¿no socorro a los animales. Hay dos más importantes pasos procesales para recordar. En primer lugar, recuerde cambiar la colocación de los juguetes, objetos y jaulas cada semana. A pesar de que los juguetes y los objetos pueden ser la misma que la semana anterior, los ratones perciben el medio ambiente como novela. Cambie los juguetes y objetos a sí mismos con otras diferentes cada dos semanas. En segundo lugar, recuerde que debe mantener el medio ambiente limpio. Si la ropa de cama sucia no se eliminan, el aumento de los niveles de nitrógeno pueden ser un factor de estrés a los animales.
Además, hay muchas técnicas a tener en cuenta en este protocolo EE. El uso de diferentes o únicos juguetes y diferentesdiseños de laberintos de tubos de plástico se anima. El medio ambiente puede ser un reto, pero no debe representar una amenaza para la salud de los animales. Además, ten cuidado con los juguetes que son disfuncionales, debido a que los juguetes disfuncionales aumentan el riesgo de quedar atrapados extremidades ratón, o pueden ser tóxicos para los animales si se consume masticando en él. Una constante de la EE es la utilización de tres ruedas platillo en la parte superior de iglús, secuestrados a una esquina o lateral de la papelera por 2-3 registros. Esta configuración de correr detrás de los platillos registros ha estado presente en todos nuestros estudios de enriquecimiento. En cuanto a la utilización y colocación de los otros objetos, la descripción de la disposición anterior es un proyecto original fundacional de la configuración de EE. Variación de la instalación con este marco fundacional de un tubo de plástico, ruedas corriendo, corriendo platillos, jaulas y los registros deben proporcionar un ambiente novedoso suficiente para reproducir los resultados reportados.
Si se trabaja con animales transgénicos que tienen diabetes u otra metabólicaenfermedades, prestar mucha atención al consumo de alimentos y agua para asegurar que los animales no se quedan sin comida y agua. Si los animales tienen la diabetes, van a orinar más, así que la ropa de cama de la vivienda EE pueden necesitar ser punto revisado y limpiado con más frecuencia. Los lugares de la vivienda EE que necesitan camas elimina con mayor frecuencia son las esquinas. Recuerde ajustar las ruedas y otros juguetes, de modo que puedan ser utilizados por los animales. Los animales son capaces de ejecutar ruedas platillo en la ropa de cama y golpeando ruedas ejecutan más. Si los animales son jóvenes, de 3 a 5 semanas de edad, podrían cavar bajo las jaulas en el EE y esconden juntos bajo allí, dejando el investigador ni idea de donde están los animales. Al retirar la ropa de cama sucia, en sustitución de los juguetes, o jaulas de limpieza, se sugiere poner a los animales en una jaula estándar limpia a fin de no hacer hincapié a cabo mientras se ajusta su entorno. Es más fácil para obtener todos los animales en una jaula si tienen menos lugares para esconderse en el environment. Por lo tanto, la eliminación de los juguetes antes de secuestrar a los animales en una jaula hace el proceso más fácil. Además, no coloque más de 5-6 animales en una sola jaula estándar a la espera de la limpieza o ajustar su entorno EE. Los machos en EE pueden ser agresivos sobre todo cuando EE se inicia en la edad adulta. Por lo tanto, es importante observar el medio ambiente para los animales heridos o muertos.
Además, el número típico de animales que albergamos en EE para esta gran tamaño del contenedor es de 10-20 ratones. El número de animales que los investigadores utilizan para EE variar, utilizando alrededor de 10 o menos los ratones, y el tamaño de la jaula o contenedor deben tenerse en cuenta para determinar el número de animales a la casa en EE. Tener demasiados animales en un entorno de vida puede conducir a la agresión en ratones machos. Los ratones que hemos alojado en EE haber sido de C57BL / 6 antecedentes. Los ratones de otras cepas puede ser más o menos agresivo, o más propensos a problemas de salud enesta configuración EE. Esto debe tenerse en cuenta para determinar el plan de cría para los ratones y el medio ambiente enriquecido.
Cuatro semanas EE vivienda es suficiente para inducir la disminución de la adiposidad, la caída de nivel de leptina, y la inhibición del crecimiento de melanoma B16. Mayor EE puede dar lugar a efectos más fuertes sobre el metabolismo y la inhibición del cáncer. Si los ratones sometidos a procedimientos quirúrgicos durante o antes de la exposición a EE, pueden ser alojados con suturas intactas. Sea o no los animales responden bien a esta configuración EE particular, con grapas quirúrgicas o catéteres intactas no se ha estudiado. Además, actualmente estamos investigando cómo esta EE particular, afecta a la vida útil o healthspan de animales de edad avanzada. Los datos preliminares sugieren que C57BL hembra / 6 ratones, 10 meses de edad, responde a EE de manera similar a los ratones jóvenes. Una limitación de la carcasa EE está acomodando una bandeja grande como en el espacio animalario, y preferentemente en una habitación específica de género. Por lo tanto los futuros estudios sobre el efeja de EE en menor escala, así como la búsqueda de juguetes que son fáciles de limpiar, soportar limpieza a alta temperatura y son seguros para la salud de los animales, mejorarán las aplicaciones de la EE en metabólico y la investigación del cáncer.
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue apoyado por el NIH subvenciones CA163640, CA166590 y AG041250 a 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 |