慢性应激改变小鼠在Y迷宫障碍任务中的努力相关选择行为

摘要

Y迷宫屏障任务是一种行为测试，用于检测个体为获得奖励而付出努力的动机。本文中，我们讨论了将该行为测试应用于多种经过充分验证的慢性应激模型，包括慢性皮质酮处理和社会挫败应激，以及一种新型的慢性非选择性社会挫败应激（CNSDS），后者在雌性动物中同样有效。

摘要

包括重度抑郁症在内的情绪障碍可能由慢性应激引发。Y迷宫屏障任务是一种努力相关选择测试，用于测量个体为获得奖励而付出努力的动机。在小鼠中，与未受应激的小鼠相比，慢性应激暴露会显著影响其在可自由获得低价值奖励的情况下，仍努力获取高价值奖励的动机。本文描述了慢性皮质酮给药范式，该范式可导致小鼠在Y迷宫屏障任务中努力反应模式的改变。在Y迷宫任务中，一个臂内放置4粒食物颗粒，而另一个臂内仅放置2粒。当小鼠学会选择高奖励臂后，在多次测试阶段中，逐步增加高度的屏障将被引入高奖励臂内。然而，大多数慢性应激范式（包括皮质酮处理和社会挫败应激）均是在雄性小鼠中建立的，在雌性小鼠中效果较差。因此，我们还介绍了慢性非选择性社会挫败应激（CNSDS）——一种我们开发的、在雄性和雌性小鼠中均有效的应激范式。结合在雄性和雌性小鼠中使用多种不同的慢性应激源重复实验结果，并增加具有转化相关性的行为任务的应用，将有助于深入理解慢性应激如何引发情绪障碍。

引言

抑郁症和焦虑症等情绪障碍在当今社会极为普遍。数十年来，研究人员持续致力于寻找更有效的治疗方法，并开发相关啮齿类动物模型以研究这些复杂的疾病¹。慢性应激是导致抑郁症等情绪障碍的重要诱因²。因此，研究人员在雄性小鼠中建立了慢性社会挫败应激（chronic social defeat stress, SDS）和慢性皮质酮给药（chronic corticosterone administration, CORT）等慢性应激范式，现已被广泛用于评估长期应激暴露对神经生物学和行为的影响。目前最常用的评估慢性应激效应的行为学检测方法包括与回避行为相关的实验任务，例如高架十字迷宫、旷场实验和新奇环境抑制摄食实验，以及评估抗抑郁药效的实验，例如强迫游泳实验。然而，这些在啮齿类动物中观察到的行为在表型效度方面存在争议，更重要的是，其预测效度和对人类抑郁症等疾病的转化相关性有限。

一种常用的慢性应激模型——慢性不可预测性轻度应激（chronic unpredictable mild stress, CUMS）已通过诸如蔗糖偏好等行为进行了广泛验证³。CUMS会降低动物对1%蔗糖溶液相较于水的偏好，传统上将此行为解释为与快感缺失相关的行为表现^4,5

方案

这些实验均遵循美国国立卫生研究院（NIH）实验动物护理指南，并经罗格斯大学机构动物护理和使用委员会批准。

1. 慢性皮质酮（CORT）

1. 将小鼠随机分配至处理组。将成年雄性C57BL/6J小鼠随机分为溶剂对照组（Vehicle）和皮质酮（Corticosterone, CORT）处理组。
   1. 将对照组小鼠和CORT处理小鼠分别饲养在不同的笼具中，因为其处理通过饮水瓶给予。
   2. 标记特殊的水瓶卡片并放置于笼具中，以提醒动物护理人员瓶中所装为实验所需的溶液。
2. 在1 L带螺口盖的玻璃容器中，将3.375 g β-环糊精溶解于750 mL自来水中，制备空白溶剂溶液。
   1. 用该溶液填充对照组笼具的水瓶。确保瓶子无泄漏，以准确测量液体消耗量。
   2. 标记容器，并在实验室的架子上室温保存。使用溶剂溶液填充笼瓶，使用时间约为1周。
   3. 每周内随时补充溶剂瓶中的液体。根据需要，每周更换笼具瓶中的液体1至2次。每周在周初或周末更换一次新鲜的瓶子。
      注意：一周后，β-环糊精将开始附着在水瓶内壁，并使溶液变浑浊。
   4. 每周监测两次液体消耗量并记录。分别称量每个瓶子的重量并记录，注意不要洒出任何液体。补充液体后将各瓶子放回原位。
      注意：5只小鼠的笼子在3-4天内会消耗80-120 mL液体。<....

结果

慢性CORT处理持续4周，随后进行Y迷宫屏障训练与测试（图1A）。在另一个队列中，同样采用10天SDS范式，随后进行Y迷宫屏障任务的训练与测试（图1C），以确定这些慢性应激范式对雄性小鼠努力相关选择行为的影响。与溶剂对照组小鼠和SDS对照组小鼠相比，慢性CORT和SDS均导致平均体重下降，如通过 t-测试（表1）。这些小鼠在整个测试期间平均消耗的笼内实验室饲料也较少（表1).

在CORT队列中，以CORT为组间因素、周数为组内因素的混合方差分析（ANOVA）显示，给予溶剂（Vehicle）和CORT的小鼠在4周给药期及随后3周行为测试期（共7周）内摄入的液体体积相似（图1B）。在SDS队列中，对照组和实验组雄性小鼠均完成了为期10天的SDS实验方案，并通过社会互动实验评估其对SDS方案的易感性，该实验比较了小鼠与新引入的.......

讨论

尽管慢性CORT处理范式通过饮水提供持续的CORT剂量，但根据经验，小鼠实际摄入的剂量可能存在一定个体间差异。此外，饮水消耗量只能以笼为单位进行总体评估，再根据每笼中小鼠的数量计算平均值。同时，在称量水瓶、将小鼠转移用于行为学测试或更换新笼具时，可能发生液体洒漏。然而，在数周的处理和行为学测试期间，仍可对溶剂对照（Vehicle）和CORT的消耗量进行有效且准确的追踪。我们强烈建议每周仅更换一次含有溶剂或CORT的新鲜水瓶，并固定称量和更换水瓶的时间。例如，可在每周一进行水瓶称重与更换，随后在周四或周五再次统一称重并补充水瓶。同样，建议每周在固定的一天同一时间对所有小鼠进行体重测量。最后，需要特别指出的是，该CORT处理范式会抑制下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴内源性皮质酮的分泌。因此，小鼠必须在整个行为学测试期间持续接受CORT处理，直至被处死。若中途停止CORT供给，小鼠可能出现急性肾上腺功能不全，即艾迪生病危象。其他替代方案曾采用2–3周的CORT暴露，随后逐步停用CORT，并在内源性皮质酮水平恢复正常的约3–4周窗口期内开展行为学测试^17,

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
丙烯酸板	McMaster Carr	8560K215	透明，3/16" 厚，24" × 36"
β-环糊精	Sigma-Aldrich	C4767	500 mg
C57BL/6J 小鼠	Jackson Labs	000664	成年，7–8 周龄
皮质酮	Sigma-Aldrich	C2505 或 C27840	100 或 500 mg
雄性 CD-1 小鼠	Charles River	022	"退役种鼠"
聚氯乙烯丙烯酸板	McMaster Carr	8560K215	白色，3/16" 厚，48" × 48"
固态超声波清洗器	Fisher Scientific	FS-28	频率必须达到 40 kHz
钢丝网布	McMaster Carr	9219T143	1 英尺 × 2 英尺