Unter Verwendung des Activity-based Anorexia Nagetiermodell die neurobiologischen Grundlagen von Anorexia Nervosa Study

Anorexia nervosa (AN) ist eine psychiatrische Erkrankung, die durch übermäßige Einschränkung der Nahrungsaufnahme, Über Bewegung und irrationale Ängste vor Gewichtszunahme. Eine der tödlichsten psychiatrischen Erkrankungen ^1, hat einen nicht anerkannten pharmakologischen Behandlung auf dem neuesten Stand, und die neurobiologischen Mechanismen und Auswirkungen der Krankheit sind weitgehend unverstanden. Wir untersuchen ein Tiermodell der AN, um die neurobiologischen und neurochemische Veränderungen mit Markenzeichen Symptome der Krankheit assoziiert zu entdecken.

Activity-Based Anorexie (ABA) ist ein Bio-Verhaltensphänomen bei Nagetieren beschrieben, dass Modelle einige der Merkmale eines ^2,3. Bei Nagetieren mit freiem Zugang zu freiwilligen Übung auf einem Laufrad Erfahrung Nahrungseinschränkung, viele, aber nicht alle, werden hyperaktiv - laufen mehr als liefen sie vor dem Ausbruch der Lebensmitteleinschränkung ^3,4. Es gab viele Erklärungsversuche für die Über Ausübung ausgestelltABA Tieren und einem Patienten: dass es eine Form der Sammelverhalten ⁵ ist ein Mechanismus, mit dem Stress der Lebensmittel-Restriktions ⁶ fertig zu werden, ein Versuch, die Körpertemperatur während Hunger-induzierte Rückgang der Stoffwechsel ⁷ zu erhöhen, oder ein Ergebnis der hypoleptinemia ⁸ . Diese Nagetiermodell gibt die AN Symptome der Körpergewichtsverlust, Hyperaktivität, freiwillige Nahrungsmittelbeschränkung, indem sie sich auf den Zugang zu bestimmten Lebensmitteln führen, Korrelationen mit Angst traits ^9,10, und die Anfälligkeit durch frühe Lebenserfahrung ¹¹ betroffen. Während die Nagetiermodell ABA gilt als ein Stress-Modell, kann dies nicht genau widerspiegeln AN bei menschlichen Patienten, die erhöhte Immunfunktion ^{12 zeigen.} Sowohl bei Nagetieren und menschlichen Patienten, einige Personen, weitere Schwachstelle als andere. Während epidemiologische Studien bemühen, die Risikofaktoren für AN aufzuklären, haben relativ wenige Studien versucht, die neurobiologischen Grundlagen für individuelle Unterschiede in der vulnerab verstehenility um ABA-Induktion in Nagetieren.

Es ist wichtig zu beachten, dass die ABA-Paradigma ist weit verbreitet, und seine Verwendung als ein Tiermodell einer schon umfassend besprochen ^6,13-15. Der Beitrag dieser aktuellen Arbeit ist es, die spezifischen Methoden verwendet werden, um ABA bei jugendlichen weiblichen Mäusen zu induzieren und einen Überblick über die Änderungen, die erforderlich sind, um die bestehenden Nagermodellen, um die Überlebensrate bei jungen Mäusen zu verbessern waren zu skizzieren. Darüber hinaus diskutieren wir verschiedene Techniken, die mit der ABA Verhaltens-Paradigma, um andere Aspekte des Tiermodell zu untersuchen gekoppelt werden kann.

Die Maus ABA-Modell ermöglicht Exploration strikt der Neurobiologie der Krankheit AN. Dies ist trennbar von den sozio-kulturellen Einflüsse, die ohne Zweifel tragen dazu Anfälligkeit einer Person. Die ABA-Modell kann auch verwendet werden, um die Wirkung der wiederkehrenden Nahrungsbeschränkung oder andere Formen von Stress in Kombination mit Rad Zugang zu untersuchen, um soeinige Aspekte eines Rückfalls ¹⁶ zu erfassen. Hemmenden Neurotransmitter-System-Funktion im Gehirn Angstzentren wurde mithilfe elektronenmikroskopischen Techniken ^4,16,17 sucht. Dendritischen Verzweigung wurde mit Neurolucida unterstützten Rückverfolgung und Analyse der Pyramidenzellen in der CA1 Bereich des Hippocampus und Amygdala ^{18,19 17} untersucht.   Auswirkungen der Nahrungsmittelbeschränkung und Rad-Zugriff auf Angst habe mit Verhaltenstests untersucht, wie die erhöhten Plus-Labyrinth ^10. Die genetischen Grundlagen der Sicherheitslücke wurde unter Verwendung verschiedener Inzuchtstämme von Mäusen ⁹ untersucht. Pharmakologische Manipulationen können in einem Tiermodell vor menschliche Versuche ^20-24 getestet werden. Gentechnisch veränderte Tiere und vorübergehende Zuschlags von Genen verwendet werden, um zu untersuchen, wie Manipulation von bestimmten molekularen Wege kann das Verhalten in der ABA-Paradigma zu beeinflussen. Die Auswirkungen von Stress während der frühen Leben auf Differenz Anfälligkeit für ABA wOuld ein anderes Thema, das durch diesen Ansatz angegangen werden kann.

Alle in diesem Protokoll beschriebenen Verfahren sind in Übereinstimmung mit der Institutional Animal Care und Verwenden Ausschuss der New York University (Animal Welfare Assurance # A3317-01).
Hinweis: Dieses Protokoll ist für heranwachsende weibliche C57BL / 6-Mäuse optimiert. Die Tiere wurden in einer Anlage, RT hält bei 72 ° ± 2 ° C und Raumluftfeuchte von 50% ± 10% untergebracht. Raumbeleuchtung eingeschaltet wird von 07.00 Uhr bis 07.00 Uhr täglich.

1. Herstellung der Käfige mit Laufrädern

1. Richten Sie den Computer und USB-Schnittstellen-Hub Stellen Sie in einem sicheren Bereich der Tierhalteraum, von fließendem Wasser und Fußgängerverkehr, aber nahe genug, um den Käfig Zahnstange, um innerhalb der Funkreichweite der Sender sein. Stellen Sie sicher, dass der Computer und USB-Schnittstellen-Hub sowohl Empfangsleistung aus der Steckdose, und der USB-Schnittstelle Hub eine Verbindung mit dem Computer über ein USB-Kabel. Verwenden Sie ein Netz Backup-Gerät, um den Computer und den USB-Hub zu betreiben.
2. Schließen Sie den Computer to Die USB-Schnittstelle Hub über das USB-Kabel, das mit dem Laufrad Ausrüstung.
3. Starten Sie den Computer und starten Sie die Laufrad-Software durch Doppelklick auf das Symbol.
4. Installieren Sie drei AAA-Batterien in die Basis von jedem der Laufräder, und bestätigen, dass das Rad-Manager-Software hat sich der Sender erkannt. Listen Sie jedes Rad im Programmfenster unter der Überschrift "Rad-Sensoren."
5. Einrichten der Konfiguration der Datenerfassung nach den jeweiligen Vorgaben des Experiments.
6. Bereiten Sie einen Käfig für jede Maus Thema mit Bettwäsche, nestlets, freien Zugang zu Wasser und einem Laufrad. Üblicherweise werden 8 Mäusen pro Experiment für Neuroanatomie Studien verwendet. Mehr Mäuse können für Verhaltensstudien erforderlich sein, um eine ausreichende statistische Aussagekraft zu gewährleisten.
7. Sicherstellen, dass das Laufrad ist in der Lage, sich frei ohne Berühren der Käfigwände, Nahrungsmittelkorb oder Käfig oben zu bewegen. Spin jedes Rad ein paar Mal, und bestätigen Sie, dass ter Software wird die Aktualisierung der Rad zählt für jedes Rad.

2. Akklimatisierung Phase

1. Platzieren Sie jede Maus Thema (weibliche C57BL / 6-Maus; Alters P36) einzeln in einem Käfig mit einem Laufrad.
2. Fügen Sie einen vorher gewogenen Menge an Trockenfutter (ca. 100 g) in die Futterraufe, und setzen Sie einen vorher gewogenen Vollcontainer (ca. 50 g) des Nassfutter in den Käfig.
3. Im Programmfenster, beginnt das Rad-Aktivität Datenerfassung und Datenspeicherung durch Wahl der Option "Start Acquisition" im Datei-Menü. Wählen Sie das Verzeichnis, in dem die Daten gespeichert werden. Die Software wird Radumdrehungen kontinuierlich aufzuzeichnen, bis das Experiment manuell beendet wird.
4. Wiegen Sie das Tier, Nassfutter und Trockenfutter jeden Tag zu der Zeit, die Lichter ausgeschaltet sind im Raum eingeschaltet. Refill-Trockenfutter, wenn das Gewicht unter 50 g, und ersetzen Sie die nassen Lebensmittelbehälter, wenn das Essen trocknet aus oder wird mit Bettwäsche verschmutzt. Manuell erfassen die wheel zählen jeden Tag zu dieser Zeit als auch, im Falle des Verlustes der digitalen Daten.

3. Beginnend Nahrungseinschränkung

1. Entfernen Sie alle Nass- und Trockenfutter aus dem Käfig zu Mittag (oder 7 Stunden, bevor die Raumbeleuchtung sind geplant, um auszuschalten) am ersten Tag von Lebensmitteln Einschränkung.
2. Am selben Tag, an dem Einsetzen des Dunkelzyklus aufzuzeichnen, das Gewicht des Tieres und dem Rad Zahl. Legen Sie einen vorher gewogenen Menge an Trockenfutter (ca. 50 g) in die Nahrungsmittelbehälter und einer vorgewogenen Menge an Nassfutter (ca. 5 g) in den Käfig in einem Wägeschiffchen.
3. Eine frische Käfig mit Bettwäsche und nestlets für jedes Tier.
4. Nach 2 Stunden, übertragen Sie die Laufrad auf die vorbereitete frische Käfig. Dieser Käfig Änderung stellt sicher, dass das Tier bleibt Lebensmitteln beschränkt bis zur nächsten Fütterung, falls einige Essenskrümel sind gefallen oder in der Bettwäsche gehortet worden. Um die Belastung des Käfigs Änderung zu reduzieren, fügen Sie zwei Hände voll (ca. 500 ml) der verschmutztenBettwäsche ist aus dem alten Käfig, und verschieben Sie das Tier in den neuen Käfig.
5. Das Gewicht der verbleibenden Nass- und Trockenfutter, um die Menge der Nahrung, die gegessen wurde zu bestimmen. Nehmen Sie das Rad Zählung am Ende der Nahrungszugriffsperiode.

4. Überwachung Tiergesundheit während der Nahrungsmittelbeschränkung

1. Jeden Tag, beim Einsetzen des Dunkelzyklus aufzuzeichnen, das Gewicht des Tieres und dem Rad Zahl. Legen Sie einen vorher gewogenen Menge des Trocken- und Nassfutter in den Käfig.
2. Wenn das Körpergewicht des Tieres fällt unter 75% ihres ursprünglichen Körpergewichts vor der Nahrungsmittelbeschränkung, entfernen Sie sie aus dem Experiment.
   HINWEIS: Weitere Hinweise auf übermäßigen Hunger gehören eine gekrümmte Haltung und die Unfähigkeit, um den Käfig zu bewegen. Das Tier kann kalt anfühlt, und nicht während der 2 Stunden von Lebensmitteln Zugang essen.
3. Eine frische Käfig mit Bettwäsche und nestlets für jedes Tier.
4. Nach 2 Stunden, übertragen Sie die Laufrad auf die vorbereitete frische Käfig. In two Handvoll (ca. 500 ml) der verschmutzten Betten aus dem alten Käfig, und verschieben Sie das Tier in den neuen Käfig.
5. Das Gewicht der verbleibenden Nass- und Trockenfutter, um die Menge der Nahrung, die gegessen wurde zu bestimmen. Nehmen Sie das Rad Zählung am Ende der Nahrungszugriffsperiode.

5. Beenden des Experiment

1. Nach drei Tagen der Nahrungsmittelbeschränkung, beenden Sie die ABA-Experiment. Euthanize das Tier für die Sammlung von Hirngewebe, oder damit die Tiere vor einer zusätzlichen Verhaltenstests zu erholen.
2. Klicken Sie auf die Option "End Acquisition" unter dem Menü Datei in dem Programmfenster.
3. Entfernen Sie die Laufräder aus den Käfigen, und entfernen Sie die Batterien aus der Radstand.
4. Wenn damit die Tiere sich zu erholen, geben einen vorgewogenen Menge Trockenfutter in die Futterraufe und erlauben den Tieren ad libitum Zugang zu Futter während der Wiederherstellung.

6. Datenanalyse

1. Save all Raddaten für das Experiment in einer .wls Datei in dem zu Beginn des Experiments gewählten Verzeichnis.
2. Exportieren von Daten in einer Tabellenkalkulation durch Wahl der Option "Export" im Datei-Menü. Wählen Sie die gewünschten .wls Dateien in der Option "Quelldatendatei". Wählen Sie den Beginn und das Ende Datum und Uhrzeit, und wählen Sie jedes Rad Sensor für den Export in den Radsensoren Liste.

Um die Wirkung von ABA in einer ähnlichen Population menschlicher Magersucht zu untersuchen, wurden diese Experimente in weiblichen jugendlichen Mäusen durchgeführt worden. So beginnt Rad Akklimatisierung bald nach dem Einsetzen der Pubertät bei Mäusen an Tag P36. Die Eingewöhnungsphase von P36-P40 durchgeführt und Nahrungsmittelbeschränkung von P40-P43 erfolgt.

Adolescent Mäusen wachsen weiter, und ihr Körpergewicht weiter zu erhöhen, wie sie nähern volle Erwachsenenalter. Während Rad Akklimatisierung, die Mäuse in der Regel verlieren eine kleine Menge von Gewicht oder Plateau in Gewicht. Nach dem Beginn der Nahrungsmittelbeschränkung, des Körpergewichts des ABA Tieren stark ab (Abbildung 1). Das Körpergewicht der Tiere in der ABA-Gruppe verglichen werden können, um (CON) Tiere, die keinen Zugang zu einem Laufrad und nicht Nahrungsmittelbeschränkung erleben steuern.

Das Rad Aktivität jedes Tier kann auf verschiedene Weise analysiert werden: (1) Die tägliche (24-Stunden) RadAktivität der ABA Tiere aufgetragen werden, die zeigen, dass die Tiere beginnen, übermäßig nach dem Beginn der Nahrungsmittelbeschränkung (Figur 2) ausgeführt werden. (2) Rad Aktivität pro Tier bei einer feineren Skala mit Hilfe der Analyse-Software, welche die zirkadiane Muster der Rad-Aktivität (Abbildung 3) untersucht werden. (3) Das Rad Aktivität während der 2 Stunden von Lebensmitteln Zugriff zeigt die freiwillige Nahrungs Einschränkung, da die Tiere die Wahl, statt zu laufen essen. (4) Nach dem Nahrungsmittel Restriktions beginnt, einige Tiere zeigen eine Zunahme der Aktivität in der Zeit unmittelbar vor dem Zeitpunkt der Zuführung. Diese tägliche Zunahme der lokomotorischen Aktivität vor der Präsentation der Speisen wird als "food antizipatorische Aktivität" (Figur 4). (5) Die Geschwindigkeit, mit der die Tiere laufen kann verglichen werden, da sowohl der Abstand und die Verweilzeit auf dem Rad werden kontinuierlich überwacht. Änderung dieser Parameter kann der Lernphase der auf dem Rad laufen zu reflektieren.

16. In der gleichen Studie wurde auch gezeigt, dass die GABA-erge Innervation des Hippocampus CA1-Pyramidenzellen wurde in den Tieren, die verringerte Hyperaktivität in einem zweiten Erfahrung zeigte ABA erhöht. In einer Studie mit ABA Ratten wurde festgestellt, dass die Expression von GABA-Rezeptoren, die die α4-Untereinheit korreliert mit verringerten Hyperaktivität oder Widerstandsfähigkeit gegenüber ABA 25.

Abbildung 1. Änderungen des Körpergewichts während der ABA. Das Körpergewicht Daten von einer Kohorte von fünf jugendlichen weiblichen Mäusen gezeigt. Die Mäuse hatten Laufrad Zugang für die vollen 7 Tage des Experiments. Die ersten vier Tage waren die Gewöhnungsphase, nach der Nahrungsmittelbeschränkung wurde für weitere 3 Tage verhängt. Tag 0 den Beginn Nahrungsmittelbeschränkung. Fehlerbalken zeigen Standardfehler des Mittelwerts. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 2. Tägliche Rad Aktivität vor und nach dem Beginn der Nahrungsmittelbeschränkung. Täglich (24 hr) Rad-Aktivität ist für eine Maus gezeigt. Tag 0 den Beginn Nahrungsmittelbeschränkung. Gesamttages Rad Aktivität steigt um fast zwei-fach, nachdem dieBeginn der Nahrungsmittelbeschränkung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 3. kontinuierlich überwacht Laufrad Aktivität über den 8 Tage Versuch. Ein Screenshot aus der Rad-Analyse-Software angezeigt. Dies zeigt das Rad Aktivität (Rades zählt auf der vertikalen Achse) einer einzelnen Maus über acht Tage (Zeit auf der horizontalen Achse) für den Zugang zu einem Laufrad. Unterhalb der Aktivität Grundstück ist eine Überlagerung, die die Zeiten, in denen Lichter an und aus in den Raum. Vor der Nahrungsmittelbeschränkung beginnt, das Tier zeigt minimale Aktivität während des Lichtzyklus. Die erste vertikale gestrichelte Linie zeigt den Beginn der Nahrungsmittelbeschränkung, die drei darauffolgenden Linien zeigen die 2 h Stillen beginnen jeden Tag, und rote Pfeile zeigen the Entstehung von Nahrungsmittelvorausschauende Tätigkeit während der Lichtphase. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 4-Rad-Aktivität wird in allen Stunden des Tages erhöht, aber am dramatischsten in der Zeit vor dem Essen Zugang. Radfahr ist für vier 6 h Sektoren des Tages angezeigt. Bars mit "Vor FR" zeigen die durchschnittliche Anzahl der Rad zählt in den letzten beiden Tagen der Akklimatisierung Phase. Bars mit "Während FR" zeigen die ersten beiden Tage der Nahrungsmittelbeschränkung phase. "Recovery" zeigt die Aktivitätsniveaus, nachdem die Tiere durften ohne Laufrad für mindestens 6 Tage zu erholen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Die Finanzierung dieser Veröffentlichung wurde von Med Associates, Inc. bereitgestellt, die die in diesem Artikel verwendeten Geräte herstellt.