2021年12月17日
本方案描述了在动物模型中使用静态和动态梯子进行抗阻训练和测试的方法。
该抗阻训练方案具有重要意义,因为它可用于动物研究,以阐明力量训练对健康的影响。该方法的主要优势在于,可适用于多种力量训练模型和力量评估。该技术可深入了解身体机能,特别是肌肉力量,并可用于研究全身性疾病以及治疗对肌肉功能的影响。
该方法可用于训练并评估小鼠的握力,但有一个必要条件,即必须完成充分的适应性训练。此方法的可视化演示至关重要,因为对小鼠操作、训练及抗阻能力评估过程的直观展示比文字描述更具意义。本次操作演示由 Benjamin Fernandez-Garcia 博士实验室的 Cristina Tomas-Zapico 博士和 Manuel Fernandez Sanjurjo 博士完成。
首先,根据研究关注的特征仔细选择实验动物。规划好与训练相关的所有事项,特别是训练的时间表、训练周期的持续时间以及训练的频率,并制定训练计划表。接下来,让小鼠适应停留在梯子顶部的休息区域,每天将动物以每组四只的方式置于该区域,并放置其笼内的垫料,持续15分钟。
训练小鼠攀爬并敲落梯子。使用固定梯子,将小鼠放置在靠近梯子顶部的横档上,使其能够看到休息区域并凭本能前往。训练应逐步进行:第一天从5个横档开始,第二天增加至10个横档,直至最终达到15个横档。
接下来,使用动态梯子采用相同的步骤,首先在梯子静止的情况下进行,然后在梯子以每秒5.4和6.6厘米的速度移动的情况下进行,小鼠攀爬2分钟,完成5组。接下来,准备以下抗阻训练所需材料:砝码、用于固定砝码的金属丝、钢制鳄鱼夹和医用胶带。在适应期的第三天,剪下一小段医用胶带,将其缠绕在小鼠尾巴上,使其适应负重状态。
在适应期的第七天,将小重量砝码插入金属丝中,并挂上鳄鱼夹。将鳄鱼夹夹在固定于小鼠尾巴上的医用胶带上,然后将小鼠放置于梯子上。当小鼠攀爬完指定横档后,立即取下夹子,让小鼠在尾巴仍贴有医用胶带但无负重的情况下休息。在进行递增负荷测试以评估最大力量之前,需先进行热身,包括3组、每组10次重复、每次重复10步、无外部负重的攀爬练习。
将坡度设为90度进行第一组实验,随后将坡度设为85度。每组实验之间留出60秒的休息时间。如先前所示,在小鼠尾部附加10克的外部负载后,以85度坡度开始测试,完成一组10步的实验。
取下重物,在休息区休息120秒。然后进行连续10次的递增负荷测试,每次外部负荷增加5克,直至力竭。每组测试之间需休息120秒。
如果小鼠在特定负重下无法攀爬10级台阶,则在休息120秒后允许再次尝试相同负重。如果再次失败,则将上一次成功完成的负重记录为最大负重。如果小鼠在该负重下成功攀爬,则继续使用下一个负重进行测试。
为了通过动态梯进行渐进性测试以评估最大力量,将适当重量的配重夹在临床胶带上,并以每秒4.2厘米的速度开始测试。每60秒将速度增加1.2厘米,直至小鼠力竭,记录持续时间作为结果。在完成无负重的热身训练后,如前所述,通过静态梯进行最大耐力阻力测试时,将适当重量的配重夹在环绕小鼠尾部的临床胶带上。
然后,保持梯子呈85度斜角,以连续进行每组10步的攀爬,组间不休息,直至力竭,记录攀爬的横档数量。进行动态梯子最大耐力阻力测试时,将梯子斜度设为85度,速度设为每秒4.2厘米。热身时,先完成3组每组100步的攀爬,不施加外部负荷,每组之间休息60秒。
热身后,开始测试前需进行120秒的休息。然后将带有外部负载的夹子固定在小鼠身上,将小鼠放置于跑梯上,并启动秒表。当小鼠无法继续维持上升速率时,测试结束。
进行静梯抗阻训练时,从休息区开始训练,先在无外部负重的情况下完成热身。然后将配重夹固定在临床胶带上,轻轻将小鼠放置在休息位置下方10至20级梯级处。让小鼠抓紧梯级并攀爬回到休息区。
重复此过程,直至完成该组中的所有横档数量。取下小鼠尾巴上的重物,等待120秒后进行下一组。在整个训练期间,根据训练计划逐步增加每组的步数和最大负重。
进行动态爬梯抗阻训练时,先将爬梯坡度设置为85度,关闭休息区的门,并以所需速度启动爬梯。在小鼠完成热身程序并处于休息区时,将负重通过医用胶带固定在小鼠的鳄鱼夹上。或者,也可在小鼠位于爬梯上时进行负重固定。
然后将小鼠轻轻放置在移动梯子的顶部,尾巴上挂上重物,让小鼠抓住横档并向上攀爬。当完成该组设定的横档数量后,取下重物并打开门,使动物进入休息区。每组之间的休息时间为120秒。
重复此操作直至训练阶段完成。此处显示了在动态梯子上进行六周力量训练后对阻力的影响。最大力量的变化显示,力量训练组和耐力阻力组在训练后均有显著提升,而对照组该参数未发生变化。
在训练期结束时,耐力阻力组的耐力阻力测量值显著高于力量组和对照组。适当的适应性训练,包括学习攀爬以及适应临床胶带和负重,非常重要。该方法使研究人员能够设计多种类型的抗阻训练干预方案。
力量与人类健康和衰老密切相关。研究人员可利用这些方法探索运动和药物干预对肌力的影响。
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本方案概述了一种在动物模型(特别是小鼠)中利用静态和动态梯子进行抗阻训练的技术,以研究力量训练对健康的影响。该特定方法对于多种力量训练评估至关重要,并可为系统性疾病的机制研究及肌肉功能治疗策略提供参考。
动物模型中的抗阻训练方案为研究与肌肉骨骼疾病相关的力学适应机制以及治疗干预筛选提供了重要依据。基于梯架的系统可对负荷、训练量和运动速度等运动变量进行精确调控,支持对抗运动模拟物或促合成代谢药物的临床前评估。该方法通过将疾病模型中的身体功能表现结果与分子通路相联系,有助于靶点的验证。
该方案适用于从靶点验证到临床前药效测试的整个发现过程,其中耐力测量可作为肌肉骨骼健康的功能性生物标志物。