Das unvorhersehbare milde Dauerstress Protokoll zur Induktion Anhedonie bei Mäusen
24. Oktober 2018
Hier präsentieren wir das unberechenbare milde Dauerstress Protokoll bei Mäusen. Dieses Protokoll induziert einen langfristige Depressive-ähnlichen Phänotyp und ermöglicht es, um die Wirksamkeit von vermeintlichen Antidepressiva bei der Umkehr der Verhaltens- und Neuromolecular depressiv-ähnliche Defizite zu beurteilen.
Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass sie wichtige neurobiologische und Verhaltensmerkmale, die mit der Pathogenese, Ätiologie und Behandlung von Depressionen verbunden sind, angemessen übersetzt. Diese Methode kann helfen, schlüsselhafte Fragen beim Verständnis der Pathophysiologie von Angst und Depression zu beantworten und die Entwicklung neuer pharmakologischer Behandlungen zu fördern. Die Implikation dieser Technik erstreckt sich auf die Therapie von Depressionen, weil sie Screenings auf potenzielle Antidepressiva ermöglicht, während sie dem langwierigen Verlauf der Remission ähnelt, der bei menschlichen Patienten offensichtlich ist.
Beginnen Sie mit dem Füllen von Hauskäfigen mit frischem Sägemehl und fügen Sie ein Stück Watte zur Anreicherung hinzu. Haustiere im Hauskäfig für eine Akklamationszeit von einer Woche, und halten Sie einen konsistenten 12-Stunden-Licht/Dunkel-Zyklus. Erlauben Sie ad libitum Zugang zu Nagetier Chow und Wasser.
Entwerfen Sie ein vierwöchiges Stressor-Regime, bei dem jeder der sieben Stressoren einmal pro Woche an einem anderen Tag pro Woche eingesetzt wird. Nach einer Woche Akklamation die Anwendung der Stressoren auf die vier Wochen alten Mäuse im UCMS-Raum initiieren. Für den ersten Stressor, legen Sie Mäuse zusammen mit ihren Hauskäfig-Gegenstücken in einem leeren Käfig.
Füllen Sie den leeren Käfig mit Wasser, das bei 24 plus-oder-minus-ein Grad Celsius gehalten wird, bis zu einer Tiefe von einem Zentimeter, und halten Sie Mäuse vier Stunden im nassen Käfig. Dann übertragen Sie jede Maus in einen separaten individuellen transienten Trockenkäfig mit einer Wärmelampe darüber, einem Heizkissen unter ihr und Papiertuchbetten. Legen Sie ein Thermometer in den transienten Käfig, um zu überprüfen, ob die Temperatur 37 Grad Celsius nicht überschreitet.
Halten Sie jede Maus im vorübergehenden Käfig, bis sie trocken ist und belebt aussieht, und bringen Sie dann Mäuse mit den gleichen Gegenstücken in den heimischen Käfig zurück. Für gedämpftes Sägemehl wird schlechtes Wasser bei 24 Plus-oder-Minus-Eins-Grad-Grad Celsius in den heimischen Käfig gehalten, bis das Sägemehl mäßig gedämpft ist. Nach vier Stunden trocknen Sie die Mäuse in vorübergehenden Käfigen.
Dann legen Sie die Mäuse mit Hauskäfig-Gegenstücken in einen sterilen Käfig mit frischem Sägemehl. Für den nächsten Stressor, kippen Sie den Käfig bei 45 Grad gegen die Wand für vier Stunden. Für Empty Cage, übertragen Sie alle fünf Mäuse zusammen mit ihren spezifischen Home-Käfig-Pendants aus dem Heimischen Käfig in einen leeren Käfig für vier Stunden.
Für den fünften Stressor, übertragen Mäuse zusammen mit ihren spezifischen Hauskäfig-Pendants aus dem Hauskäfig in einen Käfig, der von einer anderen Gruppe von Mäusen für einen Zeitraum von mindestens drei Tagen vor der Stressoranwendung untergebracht wurde. Halten Sie Mäuse vier Stunden im unbekannten Käfig auf. Für den sechsten Stressor jede Maus einzeln in einem sauberen Maus-Restrainer für vier Stunden.
Danach kehren Sie Mäuse mit den gleichen Gegenstücken in den heimischen Käfig zurück. Für den letzten Stressor, übertragen Sie Mäuse in ihrem Hauskäfig mit ihren spezifischen Gegenstücken in den UCMS-Raum. Halten Sie das Licht 24 aufeinanderfolgende Stunden an.
Schließlich, nach Stressor Anwendung, geben Sie die Käfige der UCMS-Gruppe aus dem UCMS-Raum in den Wohnraum. Während der vier Wochen der Stressbelastung, halten Sie die naive Gruppe in ihren Hauskäfigen in der Wohnkabine. Am Tag nach der Einstellung des UCMS-Protokolls beginnen Sie mit der Verabreichung von vermeintlichen therapeutischen pharmakologischen Wirkstoffen.
Nach der Behandlungsphase entfernen Sie jede Maus aus dem Heimischen Käfig und legen Sie sie einzeln in einen Käfig, der mit frischem Sägemehl und einem Stück Watte zur Anreicherung gefüllt ist. Dann bereiten Sie zwei Flaschen, eine mit destilliertem Wasser, und eine andere mit 2%Saccharose-Lösung. Wiegen Sie die beiden Flaschen und legen Sie sie an beiden Enden des Käfigdeckels und legen Sie Nagetier Chow zwischen den beiden Flaschen, um Mäusen ad libitum Zugang zu beiden Lösungen und Nahrung für einen Zeitraum von 24, 48, 72 oder 144 Stunden zu ermöglichen.
Nach 12 Stunden oder einmal täglich, wenn die Testdauer 24 Stunden überschreitet, wiegen Sie die Flaschen, um den Verbrauch aus jeder Flasche zu schätzen, und wechseln Sie die Positionen der Düsen, um die Möglichkeit auszugleichen, dass die Ergebnisse durch Positionspräferenz verwirrt wurden. Schließlich wiegen Sie die Flaschen jeden Tag, um den Verbrauch aus jeder Flasche zu schätzen. Die UCMS-Gruppe zeigte eine verminderte Saccharosepräferenz im Vergleich zur naiven Gruppe, was darauf hindeutet, dass das UCMS-Protokoll wirksam bei der Indonie induzieren konnte.
Darüber hinaus zeigte die UCMS-Gruppe im Vergleich zur naiven Gruppe verminderte Hippocampus-BDNF-Spiegel, was darauf hindeutet, dass das UCMS-Protokoll zu einer Verringerung der Hippocampus-BDNF-Spiegel führte, wie sie bei menschlichen Depressionen offensichtlich war. Die Ergebnisse zeigten, dass die UCMS-Salinegruppe eine signifikante Abnahme der Saccharosepräferenz im Vergleich zur naiven Saline-Gruppe sowie im Vergleich zu den UCMS-Escitalopram- und den UCMS-NHT-Gruppen zeigte, was darauf hindeutet, dass sowohl Escitalopram als auch NHT die UCMS-induzierte Anhedonia normalisierten. Darüber hinaus zeigte die UCMS-Salinegruppe einen verringerten Hippocampus-BDNF-Spiegel im Vergleich zur naiven Saline-Gruppe sowie im Vergleich zu den UCMS-Escitalopram- und den UCMS-NHT-Gruppen, was darauf hindeutet, dass sowohl Escitalopram als auch NHT die UCMS-induzierte Reduktion der BDNF-Spiegel im Hippocampus normalisierten.
Nach diesem Verfahren können andere Methoden wie Schwanzsuspensionstest, erzwungener Schwimmtest und erhöhtes Plus-Maze durchgeführt werden. Diese Tests werden verwendet, um Verhaltensverzweiflung sowie exploratives und Angstähnliches Verhalten zu bewerten.
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Übersicht
Dieser Artikel stellt ein detailliertes Protokoll für die Methode des unvorhersehbaren chronischen leichten Stresses (UCMS) bei Mäusen vor, ein präklinisches Modell, das darauf abzielt, die Pathogenese der Depression nachzuahmen. Das Protokoll beinhaltet die Exposition jugendlicher Mäuse gegenüber einer Reihe unvorhersehbarer leichter Stressfaktoren, die im Erwachsenenalter zu depressionsähnlichen Phänotypen führen. Die Methode wird durch Verhaltens- und neuromolekulare Untersuchungen validiert, einschließlich des Saccharosepräferenztests (SPT) zur Beurteilung von Anhedonie und der Messung der hippocampalen BDNF-Spiegel.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Verhaltenspharmakologie
- Präklinische Depressionsforschung
Hintergrund
- Depression ist eine weit verbreitete und beeinträchtigende Erkrankung, bei der die Behandlungswirksamkeit für viele Patienten begrenzt ist.
- Aktuelle Tiermodelle für Depression weisen häufig eine unzureichende Übertragbarkeit auf.
- Das UCMS-Modell zielt darauf ab, die chronische und multifaktorielle Natur der menschlichen Depression besser nachzubilden.
- Verhaltensbezogene und molekulare Marker, wie Anhedonie und BDNF-Spiegel, sind entscheidend zur Beurteilung depressionsähnlicher Zustände bei Nagetieren.
Zweck der Studie
- Eine reproduzierbare Methode zur Induktion depressionsähnlicher Verhaltensweisen bei Mäusen mittels UCMS bereitstellen.
- Die Untersuchung potenzieller antidepressiver Substanzen in einem Modell mit hoher translationaler Relevanz ermöglichen.
- Verhaltensbezogene und neuromolekulare Parameter nach chronischem Stress und pharmakologischer Intervention bewerten.
Verwendete Methoden
- Akklimation von adolescenten Mäusen in Wohneinheiten mit Bereicherung und kontrollierten Licht/Dunkel-Zyklen.
- Durchführung eines vierwöchigen Regimes mit sieben verschiedenen leichten Stressoren, die jeweils einmal pro Woche in zufälliger Reihenfolge angewendet werden (z. B. nasse Einstreu, Käfigkippung, Fixierung, Aussetzung gegenüber unbekannten Käfigen, verlängerte Lichtexposition).
- Gabe pharmakologischer Substanzen (z. B. Escitalopram, NHT) nach der Stressphase zur Bewertung therapeutischer Effekte.
- Verhaltensmusteranalyse mittels des Saccharosepräferenztests (SPT) zur Messung von Anhedonie sowie zusätzlicher Tests wie Schwanzfesselung, erzwungener Schwimmtest und erhöhter Plus-Maze zur weiteren Verhaltensanalyse.
- Bestimmung der hippocampalen BDNF-Spiegel als neuromolekulares Marker.
Hauptergebnisse
- Mäuse, die UCMS ausgesetzt waren, zeigten eine verminderte Saccharosepräferenz im Vergleich zu naiven Kontrollen, was auf Anhedonie hindeutet.
- UCMS führte zu einer Abnahme der BDNF-Spiegel im Hippocampus, was Befunden bei menschlicher Depression entspricht.
- Chronische Behandlung mit Escitalopram oder NHT kehrte die UCMS-induzierte Anhedonie um und normalisierte die BDNF-Spiegel.
- Eine akute Behandlung war nicht wirksam bei der Behebung dieser Defizite, was die Validität des Modells für Studien zur chronischen Depression untermauert.
Schlussfolgerungen
- Das UCMS-Protokoll induziert zuverlässig depressive-ähnliche Verhaltensweisen und neurobiologische Veränderungen bei Mäusen.
- Dieses Modell eignet sich zur Untersuchung der Wirksamkeit von Antidepressiva und zur Erforschung der Mechanismen, die der Depression zugrunde liegen.
- UCMS bietet eine verbesserte translationale Relevanz im Vergleich zu anderen Nagetier-Depressionsmodellen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Das Protokoll des unvorhersehbaren chronischen leichten Stresses (UCMS) modelliert die Pathogenese einer Depression, indem es Anhedonie und Verhaltensdefizite bei adolescenten Mäusen hervorruft, und bietet damit eine translationale Relevanz für die Antidepressiva-Screening. Es ermöglicht die Bewertung therapeutischer Kandidaten hinsichtlich sowohl verhaltensbezogener als auch neuromolekularer Endpunkte und unterstützt so die Zielvalidierung sowie die mechanistische Entlastung in der präklinischen Forschung. Die Fähigkeit des Protokolls, Phänotypen durch chronische – jedoch nicht akute – Behandlung umzukehren, erhöht das Vorhersagevertrauen für die klinische Translation.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Untersucht therapeutische Hypothesen, indem depressionstypische Phänotypen durch anhaltende Stressexposition in einer sensiblen Entwicklungsphase modelliert werden.
- Operationaler Wert: Bietet ein reproduzierbares System, um die Zielstrukturenbindung anhand der Saccharosepräferenz und der BDNF-Spiegel im Hippocampus als translationale Biomarker zu bewerten.
- Predictive Value: Ermöglicht die Unterscheidung zwischen akuten und chronischen antidepressiven Wirkungen und unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen auf Grundlage nachhaltiger Zielstrukturenmodulation.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Bereitschaft: Etabliert validierte Verhaltens- und molekulare Endpunkte (Saccharosepräferenz, BDNF) für das Hochdurchsatz-Screening von Antidepressivakandidaten.
- Quantitative Ausgabe: Liefert messbare, bidirektionale Veränderungen im Saccharosverbrauch und in der Proteinausprägung, um Dosis-Wirkungs-Analysen und Untersuchungen zur Zielstrukturenbindung zu ermöglichen.
- Wiederholbarkeit des Screenings: Verwendet standardisierte Stressorrotation und Umweltkontrollen, um eine konsistente Phänotypherzeugung über verschiedene Kohorten hinweg sicherzustellen.
Translationale und präklinische Forschung
- Klinische Relevanz: Spiegelt die Pathogenese menschlicher Depression wider, indem langanhaltende Anhedonie und neurochemische Veränderungen induziert werden, die auf eine chronische antidepressive Behandlung ansprechen.
- Translationale Kontinuität: Unterstützt den Übergang von der Zielstruktur-Validierung zur präklinischen Wirksamkeitsprüfung unter Verwendung klinisch relevanter Endpunkte wie der Saccharosepräferenz und der Normalisierung von BDNF.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Ermöglicht eine mechanistische Entlastung des Risikos, indem die Umkehr sowohl verhaltensbezogener als auch molekularer Defizite bestätigt wird und somit falsch-positive Fortschritte reduziert werden.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das UCMS-Protokoll ist in den Entdeckungsprozess von der Target-Validierung über die Identifizierung von Leitstrukturen bis hin zur präklinischen Wirksamkeitsbewertung integriert und ermöglicht eine iterative Beurteilung von Antidepressivakandidaten hinsichtlich Verhaltens- und neuromolekularer Phänotypen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung durch Modellierung stressinduzierter neuroadaptiver Vorgänge, die für die Ätiologie der Depression und die Behandlungsantwort relevant sind.
- Screening: Liefert standardisierte, quantifizierbare Messgrößen (Saccharosepräferenz, BDNF) für eine zuverlässige Bewertung von Substanzen und die Weiterentwicklung von Hits zu Leitstrukturen.
- Analytik: Ermöglicht statistische Vergleiche zwischen Behandlungsgruppen anhand von Messungen vor und nach dem Stressreiz sowie anhand pharmakologischer Umkehrung, was eine objektive Wirksamkeitsbewertung unterstützt.
- Translationale Forschung: Schafft eine Verbindung zur präklinischen Validierung, indem die Umkehrung induzierter Phänotypen durch chronische Gabe von Antidepressiva gezeigt wird, was klinischen Behandlungskonzepten entspricht.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Funktioniert als wiederverwendbare Plattform zum Screening verschiedener chemischer Serien und Wirkmechanismen in Programmen zur Entdeckung von Antidepressiva.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verbessert die Zielvalidierung und Vorhersagesicherheit, indem kernbezogene depressive Symptome und ihre molekularen Korrelate modelliert werden.
- Operationaler Wert: Stellt durch standardisierte Stressprotokolle und kontrollierte Haltung die Reproduzierbarkeit sicher und verringert die Variabilität bei der phänotypischen Untersuchung.
- Strategischer Wert: Steigert die Kapitalnutzungseffizienz, indem eine frühzeitige Identifizierung von Wirkstoffen mit nachhaltiger Zielinteraktion ermöglicht wird und das Risiko von Fehlschlägen in späteren Entwicklungsstadien reduziert wird.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung, indem Wirkstoffe, die sowohl verhaltensbezogene als auch molekulare Defizite umkehren, von solchen mit vorübergehender Wirkung unterschieden werden.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der Verhaltensneurowissenschaft und bei der Durchführung von Stressprotokollen, um eine konsistente Phänotyp-Induktion sicherzustellen.
- Benötigt präzise Umweltkontrollsysteme zur exakten Anwendung der Stressoren (z. B. Wassertemperatur, Käfigneigung, Lichtzyklen).
- Setzt eine Standardisierung über verschiedene Arbeitsgruppen hinweg – Tierpflege, Verhaltensanalytik und molekularbiologische Analyse – für reproduzierbare Ergebnisse voraus.
- Erfordert Anpassungen, wenn das Protokoll auf verschiedene Mausstämme, Altersgruppen oder Haltungsanlagen übertragen wird.
- Eingeschränkt durch die vierwöchige Dauer des Protokolls und die Notwendigkeit einer chronischen Applikation, um einen Reversal-Effekt zu beobachten, was die Durchsatzkapazität bei Screenings beeinträchtigt.
