Krankheiten, Kopfverletzungen, genetische Veränderungen und die Behandlung von Mäusen mit Medikamenten können tiefgreifende Auswirkungen auf das Verhalten haben. Unter Verwendung gut charakterisierter und validierter Ansätze wie Marmorvergraben und Nestlet-Schreddern können zwangsähnliche Verhaltensweisen bei Mäusen als Modelle für menschliche Zwangsstörungen und Autismus-Spektrum-Störungen genau dokumentiert werden.
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Methodenartikel
Murmelvergraben und Nestlet-Schreddern als Tests für sich wiederholende, zwanghafte Verhaltensweisen bei Mäusen
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Zwangsstörungen (OCD) und Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) sind schwerwiegende und schwächende psychiatrische Erkrankungen und stellen jeweils ein erhebliches Problem für die öffentliche Gesundheit dar, insbesondere bei Kindern. Beide Zustände werden durch die wiederholte Äußerung bedeutungsloser Verhaltensweisen hervorgehoben. Menschen mit Zwangsstörungen zeigen oft Überprüfungen, häufiges Händewaschen und Zählen. Kinder mit ASDs klopfen auch wiederholt, flattern mit dem Arm oder der Hand und schaukeln. Diese Verhaltensweisen können in Intensität und Häufigkeit des Ausdrucks stark variieren. Intensivere Formen sich wiederholender Verhaltensweisen können sogar zu Verletzungen führen (z. B. übermäßige Körperpflege, Händewaschen und Selbststimulation). Diese Verhaltensweisen sind daher sehr störend und erschweren den normalen gesellschaftlichen Diskurs. Die Behandlungsmöglichkeiten für sich wiederholende Verhaltensweisen bei Zwangsstörungen und ASDs sind etwas begrenzt und es besteht ein großes Interesse daran, wirksamere Therapien für jede Erkrankung zu entwickeln. In den letzten drei Jahrzehnten wurden zahlreiche Tiermodelle zur Bewertung zwanghafter Verhaltensweisen entwickelt. Die vielleicht größten Tiermodelle mit der größten Aussagekraft und Benutzerfreundlichkeit sind der Marmorvergrabungstest und der Nestlet-Zerkleinerungstest. Beide Tests machen sich die Tatsache zunutze, dass die Zielverhaltensweisen bei Mäusen spontan auftreten. Beim Marmorvergrabungstest werden 20 Murmeln auf der Oberfläche der sauberen Einstreu angeordnet. Die Anzahl der Murmeln, die in einer 30-minütigen Sitzung vergraben werden, wird von Ermittlern bewertet, die für die Behandlung oder den Status der Probanden blind sind. Beim Nestlet-Zerkleinerungstest wird ein Nestlet aus zerkleinerter Baumwollfaser vorgewogen und auf die Käfigeinstreu gelegt, und es wird die Menge des Nestlets bestimmt, die nach einer 30-minütigen Testsitzung noch intakt ist. Zurzeit beschreiben wir Protokolle für das Vergraben von Marmor und das Zerkleinern von Nestchen und zeigen Filmdokumentationen. Beide Tests lassen sich leicht und genau bewerten und reagieren empfindlich auf kleine Veränderungen in der Ausprägung zwanghafter Verhaltensweisen, die aus genetischen Manipulationen, Krankheiten oder Kopfverletzungen resultieren.
Einleitung
Mausmodelle des menschlichen Verhaltens und insbesondere psychiatrischer Störungen stellen wichtige und wesentliche experimentelle Ansätze zur Erforschung von Krankheitsmechanismen und zur Entwicklung neuer Therapien dar. Viele psychiatrische Erkrankungen sind bei Tieren nach wie vor extrem schwer zu modellieren (z.B. Schizophrenie). Tiere zeigen jedoch eine große Anzahl natürlicher und charakteristischer Verhaltensweisen, die ohne weiteres mit ähnlichen Verhaltensweisen beim Menschen in Verbindung gebracht werden können. Bewegung oder Fortbewegungsaktivität ist ein Beispiel für ein Verhalten bei Tieren, das eine Entsprechung beim Menschen hat. Nagetiere zeigen oft eine Vielzahl von sich wiederholenden Verhaltensweisen, Beispiele sind Fellpflege oder Graben. Eine psychiatrische Erkrankung, bei der wiederkehrende und unerwünschte Verhaltensweisen beim Menschen auftreten, ist die Zwangsstörung (OCD). Zu den Verhaltensweisen, die für Zwangsstörungen sehr charakteristisch sind, gehören Überprüfen, Zählen und übermäßiges Waschen oder Pflegen. Zwangsstörungen sind eine weit verbreitete (betrifft 1-3% der Bevölkerung) und schwächende psychiatrische Störung1. Eine große Anzahl pharmakologischer und verhaltensbezogener Ansätze wurde zur Behandlung von Zwangsstörungen eingesetzt. Viele von ihnen bieten keine langfristige Linderung, und am Ende eines Behandlungsschemas kommt es häufig zu einem Rückfall2,3. Eine weitere psychiatrische Erkrankung, bei der es sich um sich wiederholende Verhaltensweisen geht, ist die Autismus-Spektrum-Störung (ASS). ASDs zeichnen sich durch Defizite in der Kommunikation und sozialen Interaktion sowie sich wiederholende, stereotype Verhaltensweisen aus, zu denen Drehungen, Schaukeln, Fingerschnippen oder -flattern und komplexe Körperbewegungen gehören. Die Centers for Disease Control and Prevention haben geschätzt, dass bei etwa 1 von 88 Kindern ASDs diagnostiziert wird. Die Behandlungsmöglichkeiten für diese Störung sind in Anzahl und Wirksamkeit äußerst begrenzt4,5. Die Intensität und Häufigkeit des Auftretens von sich wiederholenden Verhaltensweisen bei OCD und ASD kann groß genug werden, um die meisten anderen normalen Verhaltensweisen und sozialen Interaktionen bei Patienten mit diesen Erkrankungen zu verdrängen. Angesichts der Prävalenz und des schwächenden Charakters psychiatrischer Erkrankungen, die durch sich wiederholende Verhaltensweisen gekennzeichnet sind, und angesichts des schlechten Verständnisses ihrer Ursachen und begrenzter Behandlungsmöglichkeiten gewinnt die Verwendung von Tiermodellen zur Untersuchung dieser Verhaltensweisen an zusätzliche Dringlichkeit.
Eine große Anzahl von Tiermodellen für sich wiederholende Verhaltensweisen, wie sie bei OCD und ASDs beobachtet werden, wurden in den letzten 30 Jahren entwickelt und zahlreiche ausgezeichnete Rezensionen, die diese Modelle beschreiben, wurden veröffentlicht6-14. Im Allgemeinen können diese etablierten Modelle als genetische, pharmakologische, neuroentwicklungs- und verhaltensbezogene Modelle klassifiziert werden und zeigen meist eine gute Gesichts-, Konstrukt- und prädiktive Validität6,7. Wir haben zwei Verhaltensmodelle - Marmorvergraben und Nestlet-Zerkleinern - verwendet, um sich wiederholende Verhaltensweisen bei Mäusen zu bewerten, die genetisch an Serotonin erschöpft waren15,16. Diese Methoden haben zahlreiche Vorteile, nicht zuletzt ihre einfache Anwendung, die Genauigkeit, mit der die Verhaltensweisen bewertet werden können, das spontane Auftreten dieser Verhaltensweisen bei Nagetieren und ihre Verwendung im Hochdurchsatz-Screening von genetisch veränderten Mäusen auf abnormale Verhaltensphänotypen. Darüber hinaus wird jeder Test in standardmäßigen und bekannten Nagetierhaltungskäfigen durchgeführt, die die gleiche Einstreu enthalten, die in den Heimkäfigen der Probanden verwendet wird, wodurch die Notwendigkeit der Gewöhnung von Mäusen an neuartige Testkammern minimiert wird. Futter- und/oder Wassereinschränkung sind nicht erforderlich, um Mäuse zur Leistung zu "motivieren". Der Marmorvergraben-Test nutzt die Neigung von Mäusen, in natürlichen Umgebungen (z. B. Höhlen, Fluchttunneln) und in Standard-Käfigeinstreu zu graben, und der Nestlet-Shred-Test macht sich die Tatsache zunutze, dass Mäuse von Natur aus nistende Tiere sind, die Nester bauen, um sich und ihre Nachkommen vor Umwelteinflüssen zu schützen (z.Schall, Licht, Temperatur). Unter Verwendung von nicht spezialisierten und allgemein verfügbaren Nagetierhaltungsmaterialien sind die Aufgaben zum Vergraben von Marmor und zum Zerkleinern von Nestchen einfache und aussagekräftige Verhaltenstests für sich wiederholende, zwanghafte Verhaltensweisen bei Mäusen.
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Protokoll
Alle Protokolle mit Tieren wurden in strikter Übereinstimmung mit den Empfehlungen im Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren der National Institutes of Health durchgeführt. Die Protokolle wurden vom Institutional Care and Use Committee der Wayne State University genehmigt (Genehmigungsnummer A3310-01).
1. Vorbereitung von Käfigen für das Marmorvergraben und Nestlet-Zerkleinern
- Verwenden Sie für den Marmorvergrabungstest Standard-Rattenkäfige aus Polycarbonat (26 cm x 48 cm x 20 cm) mit angebrachten Filterabdeckungen. Geben Sie frisches, unparfümiertes Einstreumaterial bis zu einer Tiefe von 5 cm in jeden Käfig und ebnen Sie die Einstreufläche, indem Sie einen weiteren Käfig der gleichen Größe auf die Oberfläche der Einstreu einsetzen. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass eine Schablone aus parallelen Linien auf die Beetoberfläche gedruckt werden kann, die für die Platzierung von Marmor verwendet werden kann.
- Legen Sie handelsübliche Spielzeugmurmeln aus Glas (verschiedene Stile und Farben, 15 mm Durchmesser, 5,2 g Gewicht) in 5 Reihen à 4 Murmeln vorsichtig auf die Oberfläche der Einstreu (siehe Abbildung 1A). Waschen Sie Murmeln in einem milden Laborwaschmittel, spülen Sie sie gründlich mit destilliertem und entionisiertem Wasser ab und trocknen Sie sie vor jedem Gebrauch.
- Verwenden Sie für den Nestlet-Zerkleinerungstest Standard-Rattenkäfige aus Polycarbonat (19 cm x 29 cm x 13 cm) mit angebrachten Filterabdeckungen. Geben Sie frisches, unparfümiertes Einstreumaterial bis zu einer Tiefe von 0,5 cm in jeden Käfig und verpacken Sie die Einstreu, indem Sie einen weiteren Käfig der gleichen Größe auf die Oberfläche der Einstreu legen.
- Wiegen Sie handelsübliche Nestlets aus Baumwollfasern (5 cm x 5 cm, 5 mm dick, jeweils ~2,5 g) auf einer Analysenwaage und legen Sie ein Nestlet auf die Einstreu in jedem Testkäfig (siehe Abbildung 3A).
- Stellen Sie Stoppuhren oder Timer für die Zeitmessung der Sitzungslängen ein (30 Minuten für jeden Test).
2. Umgang mit Tieren vor der Prüfung
- Beherbergen Sie Mäuse einzeln oder in Gruppen in einem Raum mit einem 12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus. Versorgen Sie alle Mäuse nach Belieben mit Futter und Wasser. Gehen Sie drei bis fünf Tage lang vorsichtig mit Mäusen um, bevor Sie den Test durchführen. Verwenden Sie für beide Tests Mäuse beiderlei Geschlechts.
- Führen Sie Verhaltenstests zwischen 9:00 und 16:00 Uhr durch und transportieren Sie alle Heimkäfige mit Mäusen 60 Minuten vor Testbeginn in den Testraum.
3. Test zum Vergraben von Marmor
- Platzieren Sie eine Maus in einer Ecke des Käfigs, in der sich Murmeln befinden, und achten Sie darauf, die Maus so weit wie möglich von Murmeln entfernt auf der Einstreu zu platzieren, und platzieren Sie die obere Abdeckung des Käfigs auf dem Käfig. Halten Sie während des Tests Futter und Wasser zurück. Lassen Sie die Maus 30 Minuten lang ungestört im Käfig verbleiben.
- Entfernen Sie die Maus und bringen Sie sie nach Abschluss des Tests in ihren Heimatkäfig zurück, wobei Sie äußerst darauf achten sollten, dass sich die Murmeln beim Entfernen des Objekts aus dem Käfig nicht bewegen oder entfernen.
- Aufgabenbewerter (2-3) sind blind für die Behandlungsbedingungen oder den Genotyp der getesteten Maus, um die Anzahl der vergrabenen Murmeln zu zählen. Bewerten Sie eine Murmel als vergraben, wenn zwei Drittel ihrer Oberfläche von Einstreu bedeckt sind. Durchschnittliche Punktzahl für die Anzahl der Murmeln, die für jede Maus vergraben wurden.
- Holen Sie alle 20 Murmeln aus der Einstreu. Entsorgen Sie Bettwäsche.
4. Nestlet-Schredder-Test
- Setzen Sie eine Maus in einen Käfig mit einem einzelnen, vorgewogenen Nestlet und setzen Sie die obere Filterabdeckung auf den Käfig. Halten Sie während des Tests Futter und Wasser zurück. Lassen Sie die Maus 30 min lang ungestört im Käfig mit dem Nestchen.
- Entfernen Sie die Maus und kehren Sie nach Abschluss des Tests in ihren Heimatkäfig zurück. Entfernen Sie das restliche intakte Nestlet-Material mit einer Pinzette aus dem Käfig und lassen Sie O/N trocknen.
- Wiegen Sie das verbleibende ungeschredderte Nestlet und dividieren Sie dieses Gewicht durch das Ausgangsgewicht, um den Prozentsatz des zerkleinerten Nestlets zu berechnen. Falls gewünscht, bewerten Sie die Form des Nestes, die von der Versuchsmaus erzeugt wurde, mit einer definitiven 5-Punkte-Nestbewertungsskala17, aber beachten Sie, dass diese Skala im Allgemeinen für die Bewertung des Nestbaus und nicht für obsessives Schreddern gedacht ist.
- Entsorgen Sie das restliche zerkleinerte Nestlet-Material und die Einstreu.
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Ergebnisse
Ein primärer Vorteil der Marmor-vergraben- und Nestmaterial-zerfetzen-Tests liegt darin, dass beide auf natürlichen und spontanen Verhaltensweisen von Mäusen basieren, die nach Abschluss des Tests quantifiziert werden können, wodurch ein einzelner Forscher das Experiment aufbauen und bis zum Ende der Sitzungen außerhalb des Versuchsraums bleiben kann. Eine entscheidende Komponente des Marmor-vergraben-Tests ist das sorgfältige Herausnehmen des Versuchstieres aus dem Käfig nach der Testdurchführung. Mäuse versuchen typisc...
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Diskussion
Die Tests zum Vergraben von Marmor und zum Zerkleinern von Nestchen sind gute Beispiele für Verhaltensmethoden zur Untersuchung von sich wiederholenden und zwanghaften Verhaltensweisen bei Mäusen. Beide Tests zeigen eine ausgezeichnete Gesichts-, Konstrukt- und prädiktive Validität für die menschlichen Störungen, die sie modellieren6-11. Diese sich wiederholenden Verhaltensweisen sind bei Nagetieren natürlich und spontan und ihre Häufigkeit und Intensität können nach genetischen Veränderungen, wie derzeit geze...
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Offenlegungen
Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse des Department of Veterans Affairs und der National Institutes of Health unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Glasspielzeug Murmeln örtlicher | Spielwarenladen | N/A | verschiedene Stile, Farben, klar und undurchsichtig |
| Nestlets | Ancare | NES3600 | |
| N10 Serie Mauskäfig | Ancare | N10HT | Standard Nagetierkäfig mit Draht oben |
| R20 Serie Rattenkäfig | Ancare | R20 | Standard Nagetierkäfig mit Draht |
| Top Bed-o'Cobs | The Andersons | 8B | Standard-Einstreu für Nagetiere, 1/8 Zoll |
Referenzen
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