社会隔离模型：一种非侵入性啮齿类动物应激与焦虑模型
2022年11月11日
本文介绍了一种由社会隔离（SI）诱导的焦虑小鼠模型，该模型利用野生型C56BL/6J小鼠，在最少操作干预且无创的情况下诱导应激和类似焦虑的行为。该模型反映了现代社会生活中社会隔离的模式，是研究焦虑及相关疾病的理想模型。
该模型模拟了人类的社会隔离生活状态，是一种非侵入性且简便的焦虑和轻度认知障碍建模方法。该技术仅需适当的饲养条件和处理螺杆，无需注射或基因操作等繁琐过程。进行动物社会隔离时，使用一个底部面积为75平方英寸的标准小鼠笼具。
加入一半量的垫料，并放入一块一英寸见方的棉絮用于筑巢。使用不透明的黑色塑料袋包裹笼子外壁，确保袋体没有任何部分可从笼内触及。用胶带固定塑料袋，并确保动物无法看到笼外的环境或周围景象。
除非小鼠能够通过笼子的顶部和底部看到相邻的动物，否则不要包裹这两个部分。将对照小鼠在标准小鼠笼盒中以每组两到三只的方式群养，笼内铺满足量垫料，并提供一块2英寸见方的棉絮或等效的筑巢材料，不要用不透明袋子进行包裹。确保同笼饲养的小鼠之间相容，无攻击行为。
如果不符合条件，则将攻击者排除在分析之外。每周仅在黑暗周期内更换一次笼具，并将同一塑料袋重新包裹至新笼具中，除非出现明显破损。对于对照组小鼠，在黑暗周期内每周更换笼具两次或更频繁。
继续隔离小鼠至少四周以观察最佳效果。制备处理溶液时，将3%琼脂加入去离子水中，并使用加热板或微波炉在约90摄氏度下溶解。防止溶液起泡时溢出或沸腾外溢。
搅拌溶液直至形成均匀的混合液。在溶液仍然温热时，加入5%蔗糖。将均匀的溶液在倒入模具前再次轻轻搅拌。
在室温或 4 摄氏度下冷却并使其凝固。若为光敏感处理，请避光保护模具。凝固后，将琼脂切成 0.5 × 0.5 × 0.5 厘米的立方体，并于 4 摄氏度保存，直至使用。
按照预定的时间和频率给予处理，尽量减少操作。在明暗循环的暗期，安静而小心地将一个琼脂块放置于小型运载工具（如50毫升离心管的管帽）上，且不接触小鼠，然后让小鼠自行摄食琼脂。
在确认琼脂完全消耗后，小心地将小船从笼中取出，并根据需要重复操作。与对照组相比，社交隔离的小鼠在开放臂中停留的时间显著减少，而在封闭臂中停留的时间显著延长。在旷场实验中，社交隔离的小鼠行走距离更短，站立次数更少，且在角落区域停留的时间更长。
类似地，与对照组相比，它们在中心区域停留的时间更短，表明焦虑样行为增加。社交隔离小鼠在新物体识别和新情境识别方面也较对照组减弱，提示存在认知功能损害。该技术使我们能够研究焦虑和认知功能损害的发展过程，而不仅仅是这些疾病的结果。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
概述
本研究介绍了一种通过社会隔离诱导焦虑的非侵入性小鼠模型，采用野生型C56BL/6J小鼠。该模型可模拟现实生活中的社会隔离模式，适用于在无需侵入性操作的情况下研究应激和焦虑障碍。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为学研究
- 焦虑研究
背景
- 社会隔离是一种常见的应激源，可导致焦虑和认知功能障碍。
- 目前建立焦虑模型的方法通常涉及侵入性操作或频繁的人为干预。
- 本研究旨在通过提供一种简化且非侵入性的模型来克服这些局限性。
- 该模型的设计力求紧密模拟人类的社会隔离经历。
研究目的
- 建立一种能够准确反映社会隔离所致焦虑和认知障碍的小鼠模型。
- 使研究人员能够研究焦虑症的潜在机制。
- 在受控环境中探究与社会隔离相关的行为变化。
使用的方法
- 使用标准小鼠笼具并进行特定饲养条件调整的社会隔离实验装置。
- 对照组小鼠以群养方式饲养，确保个体间相容性，而隔离组小鼠则处于最低限度的环境刺激中。
- 隔离组小鼠的笼具每周更换一次，对照组笼具则更频繁地进行清洁。
- 该模型在黑暗阶段通过含5%蔗糖的3%琼脂处理来实施干预措施。
- 行为学观察包括在开放臂与闭合臂中的停留时间、移动距离以及识别任务表现。
主要结果
- 社交隔离的小鼠在开阔区域的探索行为减少，表明其焦虑样行为增加。
- 与对照组相比，隔离小鼠在测试中于封闭臂停留时间更长且整体活动减少，进一步证实了焦虑反应的存在。
- 隔离小鼠表现出认知功能障碍，表现为对新物体和新环境的识别能力下降。
- 该研究揭示了社交隔离、焦虑样行为与认知衰退之间的关联。
结论
- 这种非侵入性社会隔离模型为研究焦虑症和认知障碍提供了一种有价值的工具。
- 研究结果强调了社会因素对心理健康的影响，并指出了未来研究的潜在方向。
- 该模型可能有助于阐明焦虑的机制及其与人类心理状况的相关性。
常见问题
行业应用价值
能够模拟现实世界应激因素的非侵入性啮齿类动物模型，对于转化型焦虑症和认知障碍研究至关重要。社会隔离模型通过模拟环境应激，避免了遗传或药物干扰，从而实现可靠的靶点验证和机制性风险排除。该方法有助于提高早期神经精神类药物研发及项目筛选的预测可信度。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可在受控的非侵入性应激条件下，探究与焦虑相关通路的功能。
- 通过将行为表型与分子机制相联系，促进功能靶点的验证。
- 通过模拟与人类相关的应激暴露，提高对候选靶点的预测可信度。
筛选与检测方法开发
- 提供一种标准化的行为学系统，用于评估抗焦虑药物在体内的疗效。
- 提供可重复、定量的行为学输出，用于化合物筛选。
- 通过减少操作处理和侵入性干预，降低实验操作的变异性。
转化与临床前研究
- 与在人类群体中观察到的与疾病相关的环境应激因素相一致。
- 支持从发现到焦虑及认知终点的临床前验证的连续性研究。
- 通过模拟焦虑和认知功能障碍表型，支持基于风险调整的推进决策。
流程与工作流整合
该模型适用于从早期发现到临床前研究的连续过程，可支持神经精神类适应症的靶点验证和先导化合物筛选。
- Discovery Biology：支持对压力诱导的焦虑和认知功能障碍机制进行假设验证。
- Screening：提供可用于化合物评价的即用型行为终点检测方法。
- Analytics：实现对开放臂停留时间、物体识别等行为指标的定量比较。
- Translational Research：将临床前研究结果与人类相关的应激和焦虑表型相联系。
- Enterprise Reuse：提供一种可扩展、非侵入性的平台，适用于各类神经行为学研究项目。
运营与企业影响
- 科学价值：提高焦虑研究的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：通过标准化和最低操作需求，简化工作流程。
- 战略价值：提升神经精神疾病项目组合中“推进/终止”决策的质量与资本使用效率。
- 组合影响：实现对针对焦虑和认知障碍的早期阶段资产进行基于风险调整的优先排序。
实施注意事项
- 需要具备行为神经科学和啮齿类动物操作的专业知识。
- 需要标准笼具、不透明屏障以及最少垫料，以实现环境控制。
- 要求以琼脂为基础的处理方式给药一致，并尽量减少对动物的干扰。
- 跨团队标准化对于行为终点指标的可重复性至关重要。
- 该模型仅限于应激诱导的焦虑，可能无法涵盖人类焦虑障碍的所有方面。
生物制药常见问题
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:36
Animals and Cage Setup
1:34
Care and Treatment During the Social Isolation Period
1:58
Agar Drug/Treatment Preparation: A Non-Invasive Drug Treatment and Behavioral Analysis
3:15
Results: Social Isolation (SI)-Induced Anxiety Mouse Model
3:56
Conclusion
