Las enfermedades, las lesiones en la cabeza, las modificaciones genéticas y el tratamiento de ratones con medicamentos pueden tener efectos profundos en el comportamiento. Utilizando enfoques bien caracterizados y validados, como el entierro de mármol y la trituración de nidos, los comportamientos compulsivos se pueden documentar con precisión en ratones como modelos del trastorno obsesivo-compulsivo humano y el trastorno del espectro autista.
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Enterrar Mármol y Nestlet Trituración como pruebas de Conductas repetitivas, compulsivo-como en ratones
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Resumen
Resumen
El trastorno obsesivo-compulsivo (TOC) y los trastornos del espectro autista (TEA) son afecciones psiquiátricas graves y debilitantes, y cada una constituye un importante problema de salud pública, especialmente en los niños. Ambas condiciones se destacan por la expresión repetida de comportamientos sin sentido. Las personas con TOC a menudo muestran controles, lavado frecuente de manos y conteo. Los niños con TEA también realizan golpecitos repetitivos, aleteo de brazos o manos y mecedores. Estos comportamientos pueden variar ampliamente en intensidad y frecuencia de expresión. Las formas más intensas de comportamientos repetitivos pueden incluso provocar lesiones (por ejemplo, aseo excesivo, lavado de manos y autoestimulación). Por lo tanto, estos comportamientos son muy perturbadores y dificultan el discurso social normal. Las opciones de tratamiento para las conductas repetitivas en el TOC y los TEA son algo limitadas y existe un gran interés en desarrollar terapias más efectivas para cada condición. En las últimas tres décadas se han desarrollado numerosos modelos animales para evaluar comportamientos similares a los compulsivos. Quizás los modelos animales con mayor validez y facilidad de uso son la prueba de enterramiento de mármol y la prueba de trituración de nidos. Ambas pruebas aprovechan el hecho de que los comportamientos objetivo ocurren espontáneamente en ratones. En la prueba de entierro de mármol, se colocan 20 canicas sobre la superficie de un lecho limpio. El número de canicas enterradas en una sesión de 30 minutos es calificado por investigadores ciegos al tratamiento o al estado de los sujetos. En la prueba de trituración de nidos, se pesa previamente un nido compuesto de fibra de algodón en pulpa y se coloca encima de la cama de la jaula y se determina la cantidad de nido que permanece intacta después de una sesión de prueba de 30 minutos. A continuación, describimos los protocolos y mostramos la documentación cinematográfica del entierro de mármol y la trituración de nidos. Ambas pruebas se puntúan de forma fácil y precisa, y cada una es sensible a pequeños cambios en la expresión de comportamientos compulsivos que resultan de manipulaciones genéticas, enfermedades o lesiones en la cabeza.
Introducción
Los modelos de ratón de comportamientos humanos, y en particular de trastornos psiquiátricos, constituyen enfoques experimentales importantes y esenciales para el estudio de los mecanismos de la enfermedad y para el desarrollo de nuevas terapias. Muchas enfermedades psiquiátricas siguen siendo extremadamente difíciles de modelar en animales (por ejemplo, la esquizofrenia). Sin embargo, los animales exhiben un gran número de comportamientos naturales y distintivos que pueden vincularse fácilmente con comportamientos similares en los humanos. El movimiento o la actividad locomotora es un ejemplo de un comportamiento en los animales que tiene una contraparte en los humanos. Los roedores a menudo se involucran en una variedad de comportamientos repetitivos y los ejemplos incluyen el acicalamiento o la excavación. Una condición psiquiátrica que implica la exhibición de comportamientos recurrentes y no deseados en los seres humanos es el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC). Los comportamientos que son muy característicos del TOC incluyen revisar, contar y lavarse o aseo en exceso. El TOC es un trastorno psiquiátrico altamente prevalente (afecta al 1-3% de la población) y debilitante1. Se ha utilizado un gran número de enfoques farmacológicos y conductuales para tratar el TOC. Muchos de ellos no proporcionan un alivio a largo plazo y la recaída es común al final de un régimen de tratamiento2,3. Otra condición psiquiátrica que involucra la expresión de conductas repetitivas es el trastorno del espectro autista (TEA). Los TEA se caracterizan por déficits en la comunicación y la interacción social y comportamientos repetitivos y estereotipados que incluyen girar, mecerse, mover los dedos o aletear y movimientos corporales complejos. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades han estimado que aproximadamente 1 de cada 88 niños son diagnosticados con TEA. Las opciones de tratamiento para este trastorno son extremadamente limitadas en número y eficacia4,5. La intensidad y la frecuencia de la aparición de comportamientos repetitivos en el TOC y el TEA pueden llegar a ser lo suficientemente grandes como para desplazar la mayoría de los otros comportamientos normales e interacciones sociales en pacientes con estas afecciones. A la luz de la prevalencia y la naturaleza debilitante de las afecciones psiquiátricas caracterizadas por comportamientos repetitivos, y teniendo en cuenta la escasa comprensión de sus causas y las limitadas opciones de tratamiento, el uso de modelos animales para estudiar estos comportamientos adquiere una urgencia adicional.
En los últimos 30 años se ha desarrollado un gran número de modelos animales de comportamientos repetitivos como se observa en el TOC y el TEA, y se han publicado numerosas reseñas excelentes que describen estos modelos6-14. En general, estos modelos establecidos pueden clasificarse en genéticos, farmacológicos, del neurodesarrollo y conductuales y la mayoría muestran buena cara, validez de constructo y predictiva6,7. Hemos utilizado dos modelos de comportamiento, el entierro de canicas y la trituración de nidos, para evaluar los comportamientos repetitivos en ratones genéticamente depletos de serotonina15,16. Estos métodos tienen numerosas ventajas, entre las que destacan su facilidad de uso, la precisión con la que se pueden puntuar los comportamientos, la exhibición espontánea de estos comportamientos en roedores y su uso en el cribado de alto rendimiento de ratones modificados genéticamente para detectar fenotipos de comportamiento anormales. Además, cada prueba se lleva a cabo en jaulas estándar y conocidas para roedores que contienen el mismo lecho que se usa en las jaulas domésticas de los sujetos, lo que minimiza la necesidad de que los ratones se habituen a nuevas cámaras de prueba. La restricción de alimentos y/o agua no es necesaria para "motivar" a los ratones a rendir. La prueba de enterramiento de mármol aprovecha la propensión de los ratones a cavar en entornos naturales (por ejemplo, madrigueras, túneles de escape) y en el lecho de jaulas estándar, y la prueba de trituración de nidos aprovecha el hecho de que los ratones son animales de anidación por naturaleza que construyen nidos para protegerse a sí mismos y a sus crías contra las condiciones ambientales (p. ej.sonido, luz, temperatura). Utilizando materiales de alojamiento para roedores no especializados y comúnmente disponibles, las tareas de enterramiento de mármol y trituración de nidos son ensayos de comportamiento simples y poderosos de comportamientos repetitivos y compulsivos en ratones.
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Protocolo
Todos los protocolos con animales se llevaron a cabo en estricta conformidad con las recomendaciones de la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud. Los protocolos fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso Institucional de la Universidad Estatal de Wayne (Número de Permiso A3310-01).
1. Preparación de jaulas para enterrar mármol y triturar nidos
- Utilice jaulas para ratas de policarbonato estándar (26 cm x 48 cm x 20 cm) con cubiertas de filtro ajustadas para la prueba de enterramiento de mármol. Agregue material de cama de ratón fresco y sin perfume a cada jaula a una profundidad de 5 cm y nivele la superficie de la cama insertando otra jaula del mismo tamaño en la superficie de la cama. Esto tiene la ventaja adicional de imprimir una plantilla de líneas paralelas en la superficie del lecho que se puede utilizar para la colocación de mármol.
- Coloque suavemente canicas de juguete de vidrio estándar (estilos y colores variados, 15 mm de diámetro, 5,2 g de peso) sobre la superficie de la ropa de cama en 5 filas de 4 canicas (ver Figura 1A). Lave las canicas con detergente suave de laboratorio, enjuague exhaustivamente con agua destilada y desionizada y seque antes de cada uso.
- Utilice jaulas de policarbonato estándar para ratas (19 cm x 29 cm x 13 cm) con cubiertas de filtro ajustadas para la parte superior del filtro para la prueba de trituración de nidos. Añada material de cama de ratón fresco y sin perfume a cada jaula hasta una profundidad de 0,5 cm y empaque la ropa de cama insertando otra jaula del mismo tamaño en la superficie de la cama.
- Pese los nidos de fibra de algodón disponibles comercialmente (5 cm x 5 cm, 5 mm de grosor, ~ 2,5 g cada uno) en una balanza analítica y coloque un nido encima del lecho en cada jaula de prueba (consulte la Figura 3A).
- Establezca cronómetros o temporizadores para cronometrar la duración de las sesiones (30 minutos para cada prueba).
2. Manejo de animales antes de la prueba
- Aloje a los ratones individualmente o en grupos en una habitación con un ciclo de luz/oscuridad de 12 horas. Proporcionar a todos los ratones comida y agua ad libitum. Manipule los ratones con cuidado durante tres a cinco días antes de la prueba. Use ratones de ambos sexos para ambas pruebas.
- Realice pruebas de comportamiento entre las 9:00 a.m. y las 4:00 p.m. y transporte todas las jaulas domésticas que contengan ratones a la sala de pruebas 60 minutos antes del inicio de las pruebas.
3. Prueba de enterramiento de mármol
- Coloque un ratón en una esquina de la jaula que contenga canicas, teniendo cuidado de colocar el ratón en la ropa de cama lo más lejos posible de las canicas, y coloque la cubierta superior del filtro en la jaula. Evite comer y beber agua durante la prueba. Deje que el ratón permanezca en la jaula sin ser molestado durante 30 minutos.
- Retire el ratón y devuélvalo a su jaula de origen después de completar la prueba, teniendo mucho cuidado de no mover o desalojar las canicas en el proceso de sacar al sujeto de la jaula.
- Evaluadores de tareas (2-3) ciegos a las condiciones de tratamiento o al genotipo del ratón que se está probando para contar el número de canicas enterradas. Marca una canica como enterrada si dos tercios de su superficie están cubiertos por ropa de cama. Puntuaciones medias del número de canicas enterradas por cada ratón.
- Recupera las 20 canicas de la ropa de cama. Deseche la ropa de cama.
4. Prueba de trituración de nestlets
- Coloque un ratón en una jaula que contenga un solo nido prepesado y coloque la cubierta superior del filtro en la jaula. Evite comer y beber agua durante la prueba. Deje al ratón intacto en la jaula con el nido durante 30 minutos.
- Retire el mouse y devuélvalo a su jaula de inicio después de completar la prueba. Retire el material restante del nido intacto de la jaula con pinzas y deje secar el O/N.
- Pesa el nido restante sin triturar y divide este peso por el peso inicial para calcular el porcentaje de nido triturado. Si lo desea, marque la forma del nido producido por el ratón sujeto utilizando una escala de calificación de nido definitiva de 5 puntos17, pero teniendo en cuenta que esta escala generalmente está destinada a calificar la construcción de nidos, no la trituración obsesiva.
- Deseche el material restante de los nidos triturados y la ropa de cama.
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Resultados
Una ventaja principal de las pruebas de enterramiento de canicas y desmenuzamiento de nidos es que cada una depende de comportamientos naturales y espontáneos de los ratones que pueden cuantificarse tras la finalización de la prueba, lo que permite que un solo investigador prepare un experimento y permanezca fuera de la sala de pruebas hasta que finalicen las sesiones. Un componente crítico de la prueba de enterramiento de canicas es la extracción cuidadosa del sujeto de la jaula tras la prueba. Los ratones suelen intent...
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Discusión
Las pruebas de entierro de mármol y trituración de nidos son buenos ejemplos de métodos conductuales para estudiar comportamientos repetitivos y compulsivos en ratones. Ambas pruebas muestran una excelente validez aparente, de constructo y predictiva para los trastornos humanos que modelan6-11. Estos comportamientos repetitivos son naturales y espontáneos en roedores y su frecuencia e intensidad pueden variar después de modificaciones genéticas, como se muestra actualmente, o después de una lesión en la cabeza...
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Divulgaciones
Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por subvenciones del Departamento de Asuntos de Veteranos y los Institutos Nacionales de Salud.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Canicas de juguete de vidrio | juguetería local N | /A | variados, colores, transparentes y opacos |
| Nestlets | Ancare | NES3600 | |
| N10 | Jaula estándar para roedores Ancare | N10HT | |
| Jaula para ratas de la serie R20 | Ancare | R20 | jaula estándar para roedores con tapa de alambre |
| Bed-o'Cobs | Los Andersons | 8B | Lecho estándar para roedores a granel, 1/8 pulg |
Referencias
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Reimpresiones y permisos
