Evaluación de Anorexia basada en actividad en ratones
14 de mayo de 2018
Ratones alojados individualmente con una rueda de funcionamiento mientras que dado el acceso limitado a alimentos desarrollan reducciones en consumo de alimentos y aumentan la actividad en la corriente de la rueda. Este fenómeno experimental se llama anorexia basada en actividad. Este paradigma proporciona una herramienta experimental para el estudio de la neurobiología y comportamientos subyacen aspectos de la anorexia nerviosa.
El objetivo general de este experimento es examinar la neurobiología y el comportamiento que subyacen a la anorexia nerviosa. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la psiquiatría relacionadas con los trastornos alimentarios, como cuáles son los fundamentos neuronales de la anorexia nerviosa y qué circuitos cerebrales están involucrados. La principal ventaja de esta técnica es que se puede utilizar para estudiar algunos mecanismos subyacentes de la anorexia, que no se pueden evaluar en humanos.
Configure un área experimental eligiendo un bastidor de jaula cerca de la computadora portátil y los cubos de las ruedas. Esto limitará los problemas con la transmisión de datos. Ahora active la conexión entre los cubos de las ruedas y el software.
Primero abra el software de administración de ruedas para asegurarse de que ambos bujes inalámbricos estén activos. Desde el software, restablezca las conexiones de rueda predeterminadas. Abra herramientas y seleccione eliminar ruedas.
Repita este paso cinco veces, luego cierre el software y vuelva a abrirlo. A continuación, proporcione potencia a las ruedas. Conecte los cables del paquete de baterías a los herrajes de la rueda e inserte las baterías en la distancia entre ejes.
Entonces eche un vistazo al software. La distancia entre ejes debe aparecer con el ID de uno debajo del hub inalámbrico apropiado. De lo contrario, desenganche el paquete de baterías, elimine la rueda en el software y vuelva a intentarlo.
Si se reconoce la rueda, reemplace la identificación con la identificación del animal apropiado. A continuación, adhiera la base de la rueda para correr a la parte inferior de la jaula con cinta adhesiva para garantizar la estabilidad. No permita que sobresalga la cinta, ya que los ratones masticarán la cinta expuesta. A continuación, coloque un disco de rueda para correr sin un imán corroído en la base y gire la rueda para verificar la distancia entre las paredes de la jaula y la rejilla.
Gire el disco y compruebe que cada revolución se registra correctamente con el software. A continuación, use cinta adhesiva para asegurar el frasco de comida a la jaula. Colócalo lejos de la rueda para correr y la botella de agua.
Luego, coloque dos piezas de comida en el frasco, coloque una botella de agua llena en la jaula y agregue ropa de cama al fondo de la jaula. Después de que todas las jaulas se hayan preparado de esta manera, coloque individualmente a los ratones en sus jaulas apropiadas. Una vez que todos los ratones estén en sus jaulas, vaya al software y haga clic en archivo, y luego inicie la adquisición.
A lo largo del experimento se inician nuevas adquisiciones para dividir las fases de prueba. Ahora deje que los ratones se aclimaten a las condiciones de alojamiento durante dos días completos. Durante esta fase, decida si cada ratón está lo suficientemente sano como para manejar el experimento ABA.
En el tercer día del experimento, mida unos nueve gramos de comida y registre el peso a 1/1000 de gramo. A continuación, saque con cuidado al ratón de la jaula y péselo en un vaso de plástico grande hasta la décima de gramo más cercana. Haga esto con un estrés mínimo para el mouse.
Con el ratón fuera de la jaula, busca y retira toda la comida de la jaula. Además de quitar la comida en el frasco, revise la ropa de cama para ver si hay comida esparcida. A continuación, si es necesario, limpie la rueda de correr con isopropanol al 70% y toallas de papel.
Antes de devolver al ratón a su jaula, asegúrese de que el isopropanol se haya secado. Luego cargue el mouse y los nueve gramos de comida en la jaula. Al día siguiente, regrese a la instalación de animales dentro de los 10 minutos posteriores a la última visita.
Vuelva a cargar nueve gramos de comida en un pequeño vaso de plástico y registre el peso exacto. Nuevamente, retire suavemente el mouse y péselo con un esfuerzo mínimo para el mouse. Ahora saca el frasco de comida de la jaula e investiga.
Retire las heces con pinzas y use un colador sobre el vaso de precipitados para quitar la ropa de cama. Desmenuza los trozos más grandes de comida para que pasen a través del filtro, dejando solo la ropa de cama en el colador. A continuación, busca restos de comida en la cama de la jaula y añádelos al vaso de precipitados.
Luego anote la masa de la comida que permaneció en la jaula. A continuación, limpie el frasco y devuélvalo a la jaula vacío. Aplique cinta adhesiva nueva si es necesario.
Luego cargue el frasco con la ración de comida preparada de nueve gramos. Como antes, limpie las ruedas de correr sucias y devuélvalas a las jaulas. Reinicie todas las jaulas de esta manera todos los días.
En los días cinco, siete y nueve, reinicie la adquisición de datos de la computadora en el programa de ejecución de ruedas. Después de recopilar los datos de referencia, el día 11 reinicie la adquisición de datos y comience la fase de restricción. Básicamente, siga el protocolo de referencia con algunos cambios.
En primer lugar, no despeje las ruedas de funcionamiento al cambiar la comida. En segundo lugar, limitar el acceso de los animales a su ración de comida de nueve gramos a solo seis horas. El período de alimentación puede ser diurno o nocturno.
Ambas opciones tienen mérito. Después de seis horas, pesa la comida que queda en el frasco y la jaula. En este punto, si es necesario, limpie la rueda, pero hágalo rápidamente para que la siguiente jaula pueda ser atendida rápidamente.
En todos y cada uno de los días de la fase de restricción, repita este procedimiento. Ahora se vuelve muy importante monitorear la pérdida de peso de los animales. Si un ratón cae al 75% de su peso corporal basal, elimínelo del experimento.
Proporcione a estos ratones comida ilimitada desde el suelo de la jaula y sin acceso a una rueda para correr. Después de que se hayan evaluado todas las jaulas, se aplica la eutanasia a los ratones caídos a menos que se vaya a estudiar su recuperación. Utilizando el experimento descrito, se evaluó un grupo de ratones con anorexia basada en la actividad junto con tres grupos de control.
Siguiendo el procedimiento descrito, la comida se restringió a seis horas diurnas. Cuando un ratón fue eliminado del estudio debido a una pérdida de peso excesiva, un ratón de control seleccionado al azar también lo fue. El peso corporal se redujo en los días uno a cinco en ambos grupos expuestos a la alimentación programada, y esto se correlacionó lógicamente con la reducción de la ingesta de alimentos.
Curiosamente, la pérdida de peso no tuvo ningún efecto sobre la actividad de correr sobre ruedas. Después del estudio del comportamiento, los cerebros fueron recolectados y congelados para su análisis bioquímico. Un análisis de tejido del área tegmental ventral mostró que el funcionamiento de la rueda aumentó significativamente la expresión de BDNF, mientras que la restricción de alimentos aumentó la expresión de ARNm de NCAM1, pero no alteró la expresión de ARNm de BDNF.
Al intentar este procedimiento, es importante recordar limitar el estrés en los ratones, ser constante en el cronometraje de sus mediciones, ser paciente para obtener lecturas precisas y verificar constantemente el software de funcionamiento de la rueda para detectar cualquier problema técnico. Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos como la inmunohistoquímica y la unión de radioligandos en cerebros de ratones para responder preguntas adicionales relacionadas con la función del virus en el paradigma de la anorexia.
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Visión general
Este estudio investiga la neurobiología y el comportamiento subyacentes a la anorexia nerviosa utilizando un modelo de ratón de anorexia basada en la actividad. Los ratones con acceso limitado a alimentos y una rueda de correr muestran una reducción en el consumo de alimentos y un aumento en la actividad, proporcionando información sobre los mecanismos de la anorexia.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Ciencia del comportamiento
- Psiquiatría
Antecedentes
- La anorexia basada en la actividad es un fenómeno observado en ratones.
- Este modelo ayuda a estudiar los aspectos neurobiológicos de la anorexia nerviosa.
- Entender estos mecanismos puede informar estrategias de tratamiento.
- El estudio aborda preguntas clave sobre los circuitos neuronales involucrados en los trastornos alimentarios.
Propósito del estudio
- Examinar la neurobiología de la anorexia nerviosa.
- Identificar los circuitos cerebrales involucrados en el trastorno.
- Explorar los cambios de comportamiento asociados con el acceso limitado a alimentos.
Métodos utilizados
- Alojamiento individual de ratones con acceso a una rueda de correr.
- Disponibilidad limitada de alimentos para inducir anorexia basada en la actividad.
- Monitoreo del consumo de alimentos y actividad en la rueda.
- Recolección de datos a través de software conectado a los cubos de la rueda.
Principales resultados
- Los ratones mostraron una reducción en la ingesta de alimentos cuando se les dio acceso a una rueda de correr.
- Se observó un aumento en la actividad en la rueda de correr.
- El modelo proporciona información sobre los fundamentos neurobiológicos de la anorexia.
- Los hallazgos pueden ayudar a entender los trastornos alimentarios humanos.
Conclusiones
- El modelo de anorexia basada en la actividad es efectivo para estudiar la anorexia nerviosa.
- Permite la investigación de mecanismos neuronales no evaluables en humanos.
- Los resultados contribuyen a la comprensión de los trastornos alimentarios y posibles tratamientos.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
The activity-based anorexia (ABA) model in mice provides a translational system to investigate neurobehavioral mechanisms underlying anorexia nervosa, a disorder with high unmet medical need. By enabling controlled study of feeding behavior and hyperactivity phenotypes, the model supports target validation and mechanistic de-risking in early discovery. This facilitates hypothesis-driven screening for novel therapeutic candidates affecting appetite regulation and reward pathways.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to feeding behavior and activity regulation in a disease-relevant system.
- Operational Value: Supports biological de-risking by isolating neural and behavioral contributors to anorexia-like phenotypes.
- Predictive Value: Enhances confidence in target engagement through quantifiable outputs such as food intake and wheel running activity.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized, quantifiable phenotypic readout for compound screening affecting energy balance and motivation.
- Operational Value: Enables assay reproducibility through precise monitoring of food consumption and wheel rotations via connected software.
- Scalability: Facilitates longitudinal tracking across restriction and baseline phases for dose-response evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with disease relevance by modeling key behavioral features of anorexia nervosa, including reduced caloric intake and increased activity.
- Operational Value: Supports translational continuity from discovery through preclinical validation using measurable behavioral endpoints.
- Risk Mitigation: Informs risk-adjusted advancement decisions by identifying compounds that normalize aberrant behavior without inducing excessive weight loss.
Pipeline & Workflow Integration
The ABA model fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead identification, particularly for CNS-active compounds affecting homeostatic and reward circuits.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of neural circuits involved in appetite and motivation, such as those involving BDNF and NCAM1 pathways.
- Screening: Delivers quantitative, time-series data on food intake and locomotor activity, enabling reliable compound evaluation.
- Analytics: Generates measurable dependent variables (e.g., grams of food consumed, wheel revolutions) that allow statistical comparison across experimental groups.
- Translational Research: Connects behavioral outputs to neurochemical changes, supporting biomarker alignment in preclinical studies.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable behavioral platform adaptable across strains and genetic models for target validation and mechanism of action studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by modeling a face-valid anorexia-like state driven by ethologically relevant conditions.
- Operational Value: Ensures standardization through protocolized feeding schedules, wheel access, and automated data acquisition.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by reducing ambiguity in behavioral phenotypes linked to eating disorder pathophysiology.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on normalization of ABA phenotypes, reducing late-stage biological attrition.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience, rodent handling, and automated monitoring systems.
- Dependent on instrumentation including running wheels with magnetic sensors, wireless hubs, and data acquisition software.
- Necessitates cross-team standardization of feeding protocols, weighing procedures, and wheel maintenance to ensure data integrity.
- Involves adaptation considerations across mouse strains, as baseline activity and feeding behaviors may vary.
- Includes practical limitations such as stress from handling, technical issues in wheel tracking, and the need for consistent timing of measurements.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:41
Set Up and Pre-experimental Acclimation Phase - Days 1 and 2
3:13
Experimental Baseline Phase - Days 3 to 9
5:23
Experimental Restriction Phase - Days 11 to 23
6:39
Results: Assessing Biochemical Consequences of Activity-based Anorexia
7:44
Conclusion
