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Research Article
Stefan Vestring1,2, Tsvetan Serchov3,4, Claus Normann1,5
1Department of Psychiatry and Psychotherapy, Medical Center - University of Freiburg, Faculty of Medicine,University of Freiburg, 2Berta-Ottenstein-Programme for Clinician Scientists, Faculty of Medicine,University of Freiburg, 3Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS),Université de Strasbourg, Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives, 4Department of Stereotactic and Functional Neurosurgery, Medical Center - University Freiburg, Faculty of Medicine,University of Freiburg, 5Center for Basics in Neuromodulation, Faculty of Medicine,University of Freiburg
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
El modelo de ratón de desesperación crónica (MDL) de la depresión consiste en sesiones repetitivas de natación forzada y otra fase de natación retrasada como lectura. Representa un modelo adecuado para la inducción de un estado depresivo crónico estable durante al menos 4 semanas, modificable para evaluar intervenciones de tratamiento subcrónicas y agudas.
El trastorno depresivo mayor es una de las formas más prevalentes de enfermedades mentales y causa un tremendo sufrimiento individual y una carga socioeconómica. A pesar de su importancia, el tratamiento farmacológico actual es limitado y se necesitan urgentemente nuevas opciones de tratamiento. Un factor clave en la búsqueda de nuevos fármacos potenciales es la evaluación de su potencia antidepresiva en modelos animales apropiados. La clásica prueba de natación forzada porsolt se utilizó para este propósito durante décadas para inducir y evaluar un estado depresivo. Consiste en dos períodos cortos de natación forzada: el primero para inducir un estado depresivo y el segundo al día siguiente para evaluar el efecto antidepresivo del agente administrado entre las dos sesiones de natación. Este modelo podría ser adecuado como una herramienta de detección de posibles agentes antidepresivos, pero ignora el inicio tardío de la acción de muchos antidepresivos. El MDL se estableció recientemente y representó una modificación de la prueba clásica con diferencias notables. Los ratones se ven obligados a nadar durante 5 días consecutivos, siguiendo la idea de que en los seres humanos, la depresión es inducida por el estrés crónico en lugar de por el estrés agudo. En un período de descanso de varios días (1-3 semanas), los animales desarrollan una desesperación conductual sostenida. El método estándar de lectura es la medición del tiempo de inmovilidad en una sesión de natación retrasada adicional, pero se proponen varios métodos alternativos para obtener una visión más amplia del estado de ánimo del animal. Se pueden utilizar múltiples herramientas de análisis dirigidas a cambios de comportamiento, moleculares y electrofisiológicos. El fenotipo deprimido es estable durante al menos 4 semanas, proporcionando una ventana de tiempo para estrategias de tratamiento antidepresivo rápidas pero también subcrónicas. Además, las alteraciones en el desarrollo de un estado depresivo se pueden abordar utilizando este enfoque. El MDL, por lo tanto, representa una herramienta útil para comprender mejor la depresión y desarrollar nuevas intervenciones de tratamiento.
Los trastornos afectivos, como el trastorno depresivo mayor, se encuentran entre las enfermedades mentales más frecuentes y desafiantes y se asocian con un alto sufrimiento individual1, un aumento del riesgo de suicidio2 y causan una carga socioeconómica considerable3 para la sociedad. A pesar de su impacto, las opciones de tratamiento son limitadas, y existe una necesidad urgente para el desarrollo de nuevas intervenciones antidepresivas, especialmente debido a la crisis de innovación en psicofarmacología en las últimas décadas. Para comprender la fisiopatología de la depresión y probar nuevos agentes potenciales, se necesitan urgentemente modelos animales racionales y válidos4. Durante casi medio siglo, la clásica prueba de natación forzada (FST), originalmente descrita por Porsolt5, se utilizó como inducción y lectura para la detección de posibles nuevos antidepresivos. Consiste en un período de natación forzada durante 5-15 minutos el día 1, la posterior aplicación única de medicamentos y la evaluación de la porción que los ratones pasan inmóviles en el agua en otro período de natación al día siguiente. Se consideró que el tiempo de inmovilidad representaba un comportamiento de escape natural faltante y se pensó que se correlacionaba con el grado de un estado similar a la depresión en los ratones5.
El FST clásico ha sido muy criticado, no sólo en la comunidad científica6,7,8 sino también en los medios públicos8. La mayoría de las controversias en torno al FST se deben a los cortos períodos de inducción y tratamiento de solo 1 día en el paradigma clásico. Se argumentó que FST representa más bien un modelo de trauma agudo que un estado comparable a la depresión humana. Además, la prueba de Porsolt podría ser adecuada como una herramienta de detección de posibles agentes antidepresivos, pero ignora el inicio tardío de la acción de muchos antidepresivos.
El modelo de desesperación crónica (MDL)9,10,11,12,13,14,15, que se deriva del FST original, representa un modelo animal más apropiado para la depresión. En CDM, el estrés repetido de la natación durante 5 días consecutivos evita los efectos traumáticos agudos. Al no poder escapar de una situación estresante repetida y continua, se cree que los ratones desarrollan un estado de impotencia, entrega y, en última instancia, desesperación. Este paradigma es más comparable a las teorías psicológicas actuales para el desarrollo de la depresión en humanos que un solo trauma agudo, que se experimenta comúnmente al inicio de un trastorno de estrés postraumático. El estado similar a la depresión resultante en cdm es estable hasta por 4 semanas9 y, por lo tanto, abre la posibilidad de períodos de tratamiento más largos, que son mejor comparables a las condiciones clínicas, donde los antidepresivos generalmente necesitan de 2 a 4 semanas para mostrar un beneficio16.
La evaluación del estado depresivo debe ser entonces multidimensional. La medición del tiempo de inmovilidad, como en el FST clásico, es útil, pero no debe usarse como el único parámetro de resultado. Varios métodos, que se describen a continuación, deberían ser capaces de mapear diferentes dimensiones de un estado depresivo en línea con los síntomas que generalmente se encuentran en humanos deprimidos. Las evaluaciones de lectura adecuadas podrían incluir el comportamiento de escape (tiempo de inmovilidad9,10,17), la prueba de suspensión de la cola (TST)9, la anhedonia (prueba clásica de preferencia de sacarosa [SPT]18), el comportamiento orientado a la motivación (prueba de preferencia de sacarosa de nariz-poke [NPSPT]10), la expectativa/comportamiento de exploración (respuesta a una señal ambigua19; Prueba de laberinto en Y9), electrofisiología (mediciones de plasticidad a largo plazo (potenciación a largo plazo, LTP; depresión a largo plazo, LTD)20), evaluaciones moleculares (patrones de activación de genes tempranos inmediatos (IEG); patrones de estrés adicionales21).
Teóricamente, una prueba de natación repetida se puede utilizar para inducir un estado depresivo sin ninguna evaluación del tiempo de inmovilidad. Sin embargo, se recomienda encarecidamente proporcionar al menos una serie experimental de prueba de concepto con tiempos de inmovilidad. Además, CDM representa un modelo adecuado para evaluar el desarrollo de un estado depresivo mediante la medición del tiempo de inmovilidad durante la fase de inducción. Las cepas específicas de ratón o ratones tratados antes de nadar se pueden evaluar con respecto a la resiliencia o vulnerabilidad al estrés y la inducción de la desesperación conductual.
Todos los experimentos se realizaron de acuerdo con las directrices europeas (UE 2010/63) y de acuerdo con la ley alemana de protección animal (TierSchG), FELASA (www.felasa.eu/guidelines.php), la guía del organismo nacional de bienestar animal GV-SOLAS (www.gv-solas.de/index.html) para el cuidado y uso de animales de laboratorio, y fueron aprobados por el comité de bienestar animal de la Universidad de Friburgo y por el Comite d'Ethique en Matiere d'Experimentation Animale de Strasbourg (CREMEAS, CEEA35), así como las autoridades locales. Ambos sexos de ratones de tipo salvaje C57Bl6N de 10 a 14 semanas (70-98 días postnatales, PND) se utilizaron para experimentos indicados de tipo salvaje (WT). Como línea resistente al estrés, se utilizó la línea de ratón transgénico con expresión mejorada de receptores de adenosina A1 bajo el promotor neuronal CaMKII del cerebro anterior9,15. Después de los experimentos, los ratones fueron sacrificados por dislocación cervical.
1. Preparación
2. Fase de inducción
3. Evaluación de un tratamiento antidepresivo
4. Evaluación del desarrollo de un estado depresivo
En la primera sesión de natación de la fase de inducción de CDM, los ratones suelen mostrar un tiempo medio de inmovilidad entre 190 s y 230 s, que aumenta constantemente con cada sesión de natación adicional (Figura 1A). Este aumento es más pronunciado en los primeros 3 días y alcanza una fase similar a una meseta durante los últimos 2-3 días. El tiempo de inmovilidad medido en el día 5 permanece estable durante hasta 4 semanas, lo que indica una desesperación conductual estable. La potencia antidepresiva de una intervención se puede evaluar tratando al animal entre el último día de la fase de inducción y el día de la prueba. Tenga en cuenta que el tiempo de puntuación absoluta durante las sesiones de natación es bastante subjetivo y depende del experimentador, la edad, el sexo y la línea del ratón utilizada. Sin embargo, la diferencia relativa entre las sesiones es bastante estable con solo pequeñas diferencias interraterales.
En la Figura 1, se muestran varios tratamientos representativos. La imipramina, la privación del sueño y la ketamina redujeron significativamente el tiempo de inmovilidad, mientras que la privación del sueño combinada con un sueño de recuperación no mostró un cambio significativo del fenotipo depresivo. Estos resultados son concordantes con una potencia antidepresiva de los tratamientos aplicados y similares a los efectos observados en pacientes humanos. El tratamiento consistió en la ingestión de imipramina 20 mg/kg/día durante 3 semanas a través de agua potable, 3 mg/kg de ketamina mediante una sola inyección intraperitoneal 24 h antes de la prueba, y privación del sueño durante 6 h antes de la prueba.
Dependiendo de la pregunta de investigación, se pueden mostrar varias representaciones. Una representación de valores absolutos puede dar una visión general de los datos reales y permite una buena evaluación de la fase de inducción y de un solo tratamiento (Figura 1A, D). Sin embargo, las diferencias de varios tratamientos no se pueden comparar directamente; por lo tanto, cada grupo de tratamiento tiene diferentes valores medios de tiempo de inmovilidad en el día 5. Por lo tanto, se recomienda utilizar la representación de valores medios normalizados en este caso (Figura 1B). Se puede elegir una representación reducida debido a limitaciones de espacio (Figura 1C). Tenga en cuenta que es obligatorio mostrar al menos los resultados del día 1, el día 5 y el día de la prueba.

Figura 1: Resultados exitosos en valores absolutos y normalizados. (A) Se puede observar una inducción exitosa de un estado similar al depresión en 30 ratones. Cada punto representa el tiempo de inmovilidad de un solo animal en un día específico y las barras representan los valores medios de los animales probados. El tiempo de inmovilidad se representa para cada día de la fase de inducción (día 1 a día 5) y para el día de prueba (después de la línea punteada) con o sin tratamiento. Tenga en cuenta que en esta muestra, se puede observar un aumento significativo entre el día 1 y el día 2. En algunos casos, los niveles de significancia se alcanzan primero entre el día 1 y el día 3. Para la continuación del experimento, es obligatorio un aumento estadísticamente significativo entre el día 1 y el día 5. Tenga en cuenta el efecto techo típico (aumento entre los días 1, 2 y 3, en comparación con la diferencia entre los días 4 y 5). Entre el día 5 y los días de prueba, los animales fueron alojados durante 4 semanas en sus jaulas domésticas, ya sea sin tratamiento adicional (MDL) o tratados con imipramina (Imip.); privación del sueño (DE); privación del sueño y recuperación del sueño (RS), y ketamina (Ket). (B) Se da un curso de tiempo ejemplar del desempeño de animales individuales para cada día. (C) Representación normalizada de los mismos resultados ya mostrados en la Figura 1A. El tiempo de inmovilidad de cada animal y día se normalizó a su correspondiente tiempo de inmovilidad en el día 5 y se expresó en porcentaje. Los valores posteriores al tratamiento de diferentes grupos se pueden mostrar y comparar mejor utilizando este enfoque. (D) Representación de los valores normalizados para el día 1, el día 5 y el día de prueba (MDL). Después de un estudio de prueba de concepto exitoso, los puntos de tiempo de evaluación pueden reducirse al día uno, al día cinco y al día del examen. Estos puntos de tiempo son necesarios porque es necesario un aumento significativo entre el día 1 y el día 5 para demostrar una inducción exitosa, y el día 5 debe compararse con el día de la prueba para dar una declaración sobre la eficacia del tratamiento. (E) Comparación del tiempo de inmovilidad de tres líneas de ratón diferentes: Wildtype (WT) muestra una inducción exitosa; una línea resiliente (RL) ejemplar muestra una disminución significativa del comportamiento similar a la depresión en los primeros tres días y en el día de la prueba. ANOVA unidireccional con prueba post hoc de Bonferroni: ∗/#p < 0.05, ∗∗/##p < 0.01, ∗∗∗/###p < 0.001, ∗∗∗∗/####p < 0.0001. (#indicar diferencia a los valores medios del día 1, ∗indique la diferencia a los valores medios del día 5 en la Figura 1A,C y a la línea del ratón WT en la Figura 1E). Los datos se expresan como el medio ± SEM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
En caso de un tiempo de inmovilidad sin cambios durante los 5 días (Figura 2), el estrés aplicado no pudo cambiar el comportamiento de manera relevante, y no se pueden evaluar los efectos del tratamiento; los animales deben ser sacrificados y no deben ser utilizados más.

Figura 2: Resultados fallidos. Una representación de una inducción ineficaz se muestra en la figura. Tenga en cuenta que no se produce un aumento significativo en el tiempo de inmovilidad entre el día 1 y el día 5. Por lo tanto, no se lograron los criterios para la continuación del experimento, y ninguna prolongación adicional es racional (en este caso, solo se probaron ratones machos, y después de una investigación retrospectiva, se encontró que no eran compañeros de camada). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Se deben utilizar métodos de lectura adicionales para describir una visión más amplia de la desesperación conductual de los animales. Una variedad de pruebas de comportamiento, mediciones electrofisiológicas y evaluaciones moleculares de los cambios inducidos por el estrés están disponibles. En la Figura 3 se dan resultados ejemplares para la prueba de suspensión de la cola (TST), con CDM, tratamiento con imipramina y ketamina, prueba de preferencia de sacarosa en la nariz (NPSPT) y evaluación de la potenciación a largo plazo utilizando la técnica de pinza de parche. Estos resultados fomentan el uso de la fase de inducción del MDL como una herramienta general para la inducción de la desesperación conductual. Para más detalles sobre las técnicas utilizadas (TST, NPSPT, LTP-assessment) ver9,10,17,20.

Figura 3: Resultados adicionales con ratones CDM. (A) Una representación ejemplar de los efectos del MDL en la prueba de suspensión de la cola. Los ratones fueron suspendidos por su cola y se registró el tiempo pasado inmóvil (para detalles metodológicos, véase9). Cada punto representa el tiempo de inmovilidad de un solo animal, y las barras representan los valores medios de los animales probados. ANOVA unidireccional con prueba post hoc de Bonferroni: ∗∗∗p < 0.001. Los datos se expresan como media ± SEM. (B) Resultados representativos de la prueba de preferencia de sacarosa de pinchazos nasales recientemente establecida en ratones CDM. En esta tarea, la preferencia por sacarosa se midió con un esfuerzo creciente gradual para llegar a la botella de sacarosa (número de nosepokes) (para detalles metodológicos ver10). Tenga en cuenta que la preferencia por la sacarosa disminuyó en CDM y que la diferencia entre CDM y ratones de control aumenta gradualmente con el esfuerzo (valores medios de golpes nasales en cada día indicados como Nspk1-7) que los ratones tuvieron que aplicar para beber la solución dulce. ANOVA bidireccional con prueba post hoc de Bonferroni: ∗∗p < 0.01, ∗∗∗p < 0.001. Los datos se expresan como medias ± SEM. (C) Los cambios dependientes de CDM en la plasticidad sináptica a largo plazo se presentan como cambios en los valores medios de epSP después de la aplicación de un protocolo asociativo de inducción de LTP en rebanadas cerebrales del hipocampo de ratones WT. Los datos se obtuvieron mediante la estimulación de la sinapsis CA3-CA1 (para más detalles ver17,20). Prueba t no emparejada, ∗∗p < 0.01, los datos se expresan como los medios ± SEM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Material complementario. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Todos los autores declaran no tener conflictos de intereses.
El modelo de ratón de desesperación crónica (MDL) de la depresión consiste en sesiones repetitivas de natación forzada y otra fase de natación retrasada como lectura. Representa un modelo adecuado para la inducción de un estado depresivo crónico estable durante al menos 4 semanas, modificable para evaluar intervenciones de tratamiento subcrónicas y agudas.
Este trabajo fue financiado por fondos internos de la Clínica Universitaria de Friburgo, el Departamento de Psiquiatría y Psicoterapia y el Programa Berta-Ottenstein para Científicos Clínicos (a SV). TS está financiado por las subvenciones de la Fundación de Investigación Médica (FRM) (AJE201912009450) y el Instituto de Estudios Avanzados de la Universidad de Estrasburgo (USIAS) (2020-035), así como el Centro Nacional de la Investigación Científica (CNRS), Francia.
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| Cronómetro ROTILABO | Carl Roth | L423.1 | cualquier cronómetro posible |
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