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Articolo metodologico

Un modello murino di subcronica e Mild Sconfitta sociale stress per la comprensione deficit comportamentali e fisiologiche allo stress indotto

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⸱

DOI:

10.3791/52973

⸱

24 novembre 2015

 , 
1College of Agriculture, Ibaraki University, 2Cooperation between Agriculture and Medical Science, Ibaraki University, 3United Graduate School of Agricultural Science, Tokyo University of Agriculture and Technology

In questo articolo

Sommario

Qui, metodi per sviluppare un modello di topo di subcronica e mite lo stress sconfitta sociale sono descritti e usati per studiare le caratteristiche patogene di depressione, tra cui hyperphagia- e sintomi simil-polidipsia seguenti aumento di peso corporeo.

Abstract

Gli eventi stressanti della vita spesso aumentano l'incidenza della depressione negli esseri umani. Per studiare i meccanismi della depressione, lo sviluppo di modelli animali di depressione è essenziale. Poiché esistono diversi tipi di depressione, sono necessari vari modelli animali per una comprensione più profonda del disturbo. In precedenza, è stato stabilito un modello murino di stress da sconfitta sociale subcronico e lieve (sCSDS) utilizzando un paradigma di stress da sconfitta sociale cronica modificato (CSDS). Nel paradigma, per ridurre le lesioni fisiche da aggressori, la durata del contatto fisico tra l'aggressore e un subordinato è stata ridotta rispetto al paradigma CSDS originale. I topi sCSDS hanno mostrato un aumento del peso corporeo, dell'assunzione di cibo e dell'acqua durante il periodo di stress e i loro comportamenti sociali sono stati soppressi dopo il periodo di stress. In termini di validità apparente dell'eccesso di cibo e di alcol indotti dallo stress a seguito dell'aumento del peso corporeo, i topi sCSDS possono mostrare alcune caratteristiche legate alla depressione atipica negli esseri umani. Pertanto, un modello murino di sCSDS può essere utile per studiare i meccanismi patogenetici alla base della depressione. Questo protocollo aiuterà a stabilire il modello murino sCSDS, in particolare per lo studio dei meccanismi alla base dell'aumento di peso indotto dallo stress e dei sintomi simili alla polidipsia e all'iperfagia.

Introduzione

Molti tipi di eventi stressanti si verificano durante tutto la vita di esseri umani. Lo stress eccessivo porta spesso a conseguenze fisiologiche nocivi nell'uomo e negli animali. Negli esseri umani, gli eventi stressanti sono i principali fattori di rischio per la precipitazione disturbi psichiatrici come la depressione 1. Un Global Burden of Disease studio ha indicato che la depressione è uno dei disturbi più invalidanti, in termini di anni di vita adattati alla disabilità (DALY) e gli anni vissuti con disabilità 2. Inoltre, la depressione rappresenta la maggior parte del DALY suicidi 3. Le persone che soffrono di depressione hanno difficoltà a gestire la propria vita, e di conseguenza, la qualità della vita peggiora spesso. Pertanto, vi è una forte necessità di sviluppare terapie efficaci per migliorare la qualità della vita in questi pazienti.

Molti studi sono stati condotti sui principali disturbi depressivi, e hanno rivelato che il contributo genetico alla malattia susceptibility è circa il 30-40%, che si spiega con gli effetti di loci multipli di piccoli effetti 4. A causa dei complessi meccanismi patogenetici alla base della depressione, l'eziologia dettagliata della malattia rimane inafferrabile. Rapporti clinici indicano che ci sono sottotipi di depressione, come malinconica e atipico depressione 5, da cui risultano ridotti e aumento del peso corporeo, rispettivamente, 6. Anche se il 25-30% e il 15-30% dei pazienti con depressione rappresentano caratteristiche melanconici e atipici puri, rispettivamente, la maggior parte di loro hanno caratteristiche miste di entrambi i sottotipi 7. Pertanto, la depressione ha una vasta gamma di sintomi. Al fine di trovare biomarker e sviluppare terapie oggettivi per i vari tipi di depressione negli esseri umani, è importante stabilire diversi modelli animali differenti di depressione 8.

Modelli animali di depressione sono stati stabiliti utilizzando diversi approcci compresi imparatoimpotenza, lo stress cronico lieve imprevedibile, e lo stress sconfitta sociale cronico (CSDS) 9-12. Toyoda e colleghi stabiliti i modelli CSD di ratti e topi 13-17, al fine di chiarire il metabolismo e comportamenti che sono associati con la depressione. Dato che i modelli animali di depressione sono valutati da validità faccia 18, il contesto in cui è stabilito il modello è importante. Inoltre, Golden et al. 19 hanno riportato i metodi per la creazione di topi CSD in dettaglio. E 'noto che i deficit nel comportamento sociale dei topi CSD possono essere recuperati da un trattamento cronico, ma non per il trattamento acuto, con antidepressivi, e che condividono sintomi simili a quelli in pazienti con depressione in termini di regolamentazione di brain-derived neurotrophic fattore 6.

Goto et al. 13 precedentemente sviluppato la subcronica e mite lo stress sconfitta sociale (sCSDS) modello di topo, modificando i metodidi Golden et al. 19. I sCSDS topi mostrano sintomi polydipsia- e iperfagia come seguenti aumenti di peso corporeo e una maggiore corpo contenuto di acqua 13. In questa relazione, il protocollo per stabilire il modello del mouse sCSDS è fornito e discutiamo l'utilità di questo modello.

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Protocollo

Gli studi su animali sono stati approvati dal e il rispetto delle linee guida sia della cura degli animali e del Comitato uso di Ibaraki University e il Ministero della Cultura Istruzione, Sport, Scienza, Tecnologia e (MEXT), Giappone (Notifica No.71). Una panoramica completa del protocollo è mostrato in Figura 1.

1. Apparato

  1. Preparare due tipi di gabbie: una gabbia singola (larghezza [W] × profondità [D] × altezza [H] = 143 millimetri x 293 millimetri x 148 mm), e una "sconfitta sociale (SD)" gabbia (L × P × H = 220 mm × 320 mm × 135 millimetri).
  2. Come mostrato in figura 2, dividere la gabbia SD in due scomparti con un acrilico trasparente bordo divisore (5 mm di spessore) con 15 fori circolari (3 × 5 matrice: 8 mm di diametro).
  3. Ottenere i chip di legno-rasatura a base di abeti, pellet cibo purificato-dieta, e una bottiglia di acqua potabile. Inoltre, ottenere asciugamani di carta, una maschera e guanti in lattice.
  4. Per la prova interazione sociale, preparare un'arena campo aperto (L × P × = 40 centimetri × 40 cm x 40 cm) in grigio polivinilcloruro, un peso in acciaio (190 g), e una scatola di interazione di plastica (W × P × = 10 × 10 cm × 13 cm, 100 g) con tre finestre di rete metallica (L x P = 5 centimetri x 5 cm) (Figura 3).
  5. Posizionare una telecamera CCD (2,8-12 mm; F ​​= 1: 1,4; 1/3 di pollice CCD) e un sistema automatizzato di monitoraggio nella sala prove del comportamento nella struttura animali. Inserire un ripiano appropriato per le gabbie di topo nella camera test comportamentali abituare i topi all'ambiente della camera di prova per almeno 30 min.

2. assuefazione all'ambiente

  1. Utilizzare maschio C57BL / 6JJmsSlc (B6) topi che sono 7 settimane di vita e di sesso maschile Slc: ICR (ICR) i topi, che sono più di 5 mesi e consegnare alla struttura da una società di allevamento di animali.
  2. Indipendentemente spostare due gruppi di topi B6 (n= 12 in ciascun gruppo) per l'impianto; utilizzare un gruppo (screener B6 topi) per lo screening di aggressivi topi ICR e un altro gruppo (soggetto B6 topi) per lo sviluppo del modello sCSDS.
  3. Introdurre topi ICR (n = 12) per l'impianto, al fine di selezionare i loro comportamenti aggressivi.
  4. Casa i topi individualmente in gabbie singole per 1 settimana sotto un ciclo luce-buio di 12 ore (circa luce fluorescente 100 lux, si accende alle 08:00) con temperatura costante (intorno a 23 ° C) e umidità (circa 40%) al fine di abituare all'ambiente. Partizionare ogni gabbia posizionando tavole di plastica di colore bianco tra le gabbie in modo che i topi non sono influenzati dai comportamenti dei topi vicini.
  5. Fai pellet cibo purificato-dieta e acqua ad osmosi inversa disponibili ad libitum. Utilizzare AIN-93G chow perché gli ingredienti di altri pellet dieta non purificate possono variare.
  6. Misurare il peso corporeo, l'assunzione di cibo (FI) e di acqua (WI) dei topi ogni giorno. Calcolare il baumento di peso ody (BWG) dal giorno iniziale.

3. Proiezione di aggressivo ICR Mice

  1. Dopo assuefazione per 1 settimana come già detto, schermare i topi ICR (residenti) utilizzando test di soggiornante di intrusione per una prova di 3 minuti con i topi vagliatore B6 (antintrusione, 8 settimane di età) nel pomeriggio (14: 00-17: 00) sotto illuminazione di circa 300 lux nella stanza custodia.
    1. In particolare, verificare ogni mouse ICR per tre prove al giorno per 5 giorni consecutivi (15 prove in totale) verso molteplici topi B6 possibile per trovare quale i topi ICR mostrano elevata aggressività verso gli intrusi. Durante le prove, registrare la latenza attacco e la durata del comportamento aggressivo (movimenti rapidi con attacco mordere).
  2. Identificare iper-aggressivo ICR topi controllando le ferite danno sui topi intruso B6 dopo ogni prova.
  3. Calcolare il rapporto di prove in cui la latenza attacco è inferiore a 30 sec come primo indice del punteggio aggressione.
  4. Calculate il rapporto di prove in cui la latenza attacco è meno di 3 minuti in un secondo indice del punteggio aggressione.
  5. Valutare i punteggi aggressione del primo indice. Utilizzare il secondo indice quando il primo indice è uguale.
  6. Selezionare i topi ICR che avevano punteggi più alti aggressione senza comportamenti iper-aggressivo come aggressivi topi ICR. Utilizzare i topi ICR aggressivi ripetutamente per tutta la prossima serie di esperimenti fino a circa 12 mesi di età; tuttavia, eseguire il processo di screening per aggressivi topi ICR come descritto in precedenza prima di ogni esperimento per confermare l'aggressività dei topi ICR.
  7. Dopo ogni sessione dello screening, registrare il grado di lesione dei topi screener B6. Se il mouse è ferito, isolare il mouse in una singola gabbia e osservare i progressi controllando il suo guadagno di peso corporeo, l'assunzione di cibo, e l'assunzione di acqua. In caso di gravi ferite che influenzano la fisiologia e comportamento nei topi, eutanasia li secondo I localiLinee guida ACUC.

4. sCSDS

  1. Introdurre soggetto topi B6 7 giorni prima (giorno -6) il giorno di esposizione iniziale di stress (giorno 1) e dalla casa dei topi singolarmente in gabbie singole loro abituare all'ambiente.
  2. Tre giorni prima del giorno 1 (il giorno -2), spostare i topi ICR aggressive in un compartimento di ogni gabbia SD, che è diviso da un divisore acrilica per consentire ai topi stabiliscono loro territori nelle gabbie SD (lo stesso numero di soggetti B6 topi).
  3. Dividere le gabbie SD utilizzando schede partizionamento di colore bianco, come nella condizione singola gabbia sopra descritto.
  4. Per i topi B6 non stressati controllo, preparare gabbie SD (metà del numero di topi) per mantenere i topi a coppie; posizionare due topi in ciascun vano diviso per il divisore in una gabbia SD per 10 giorni.
  5. Dopo le misurazioni quotidiane BWG, FI, e WI il giorno 1, topi posto soggetto B6 in uno degli scomparti delle gabbie SD (casa-gabbia di residenti) nel afternoon (14: 00-16: 00) con illuminazione di circa 300 lux nella stanza alloggiamento e misurare il tempo di contatto fisico dal primo morso attacco per completare il test residente-intruso.
  6. Il giorno 1, impostare il tempo di contatto fisico a 5 min dal primo morso attacco e hanno osservatori contare il numero di punture di attacco da topi ICR che sono dirette preferenzialmente sul retro o fianchi dell'avversario come descritto da Miczek et al. 20 determinare il grado di stress fisico a topi B6.
  7. Dopo il tempo di contatto fisico, salvataggio soggetti topi B6, e controllare e registrare il loro stato di pelliccia e ferite. Quindi, posizionare i topi B6 in un altro scompartimento accanto ai topi ICR nelle gabbie SD fino a esposizione a stress fisico il giorno successivo.
  8. Poiché il divisore in acrilico nella gabbia SD è trasparente e contiene buchi, esporre soggetti topi B6 a vari stress emotivi, tra cui visivi, uditivi, olfattivi e stimoli, dalle topi ICR nel vano vicinazione della gabbia SD per 24 ore ogni giorno.
  9. Misurare la BWG, FI e WI di topi B6 controllo quotidiano e poi metterli in ciascun comparto nelle gabbie SD per 1 giorno.
  10. Il giorno 2, dopo le misurazioni giornaliere del BWG, FI, e WI, introdurre soggetti topi B6 nei territori di altri topi ICR per esporli a stress fisico.
  11. Impostare la durata del contatto fisico a 4,5 minuti dal primo boccone attacco il giorno 2, e contare il numero di punture di attacco.
  12. Spostare i topi B6 di controllo in diversi comparti e modificare le combinazioni di coppie allo scopo di mischiare il posizionamento e partner di coppie ogni giorno.
  13. Diminuire la durata del contatto fisico di 0,5 minuti al giorno, in modo che la durata del giorno 10 è impostato a 0,5 min dal primo morso attacco.
  14. Il giorno 7, sostituire circa la metà dei trucioli in tutti i compartimenti nelle gabbie SD.
  15. Dopo l'esposizione all'ultima stress fisico al giorno 10, spostare soggette topi B6 in gabbie singole. Simile ai topi B6 soggetto, spostare i topi di controllo B6 in gabbie singole il giorno 10.
  16. Se un mouse ICR non mostra eventuali punture di attacco fino a 5 minuti in ogni prova nei giorni da 1 a 10, terminare il processo. Sostituire il mouse con i pezzi di topi ICR ICR aggressivi e condurre un processo alternativa per il mouse soggetto B6.
  17. Se il mouse è ferito, isolare il mouse in una singola gabbia e osservare i progressi controllando il suo guadagno di peso corporeo, l'assunzione di cibo, e l'assunzione di acqua. Segui le tue linee guida IACUC per l'analgesia. In caso di gravi ferite che influenzano la fisiologia e comportamento nei topi, eutanasia loro secondo le direttive IACUC locali.

5. Evitare di prova sociale (interazione sociale Test)

  1. Effettuare test comportamentali per evitamento sociale di mattina (09: 00-12: 00) il giorno 11.
  2. Trenta minuti prima del test, trasferire le gabbie di controllo e soggetto B6 topi su un ripiano (penombra inferiore a 1 lux) nella comportamentalesala prove sotto illuminazione inferiore a 20 lux per permettere loro di abituare all'ambiente.
  3. Per ridurre ordine effetti, alternativamente test di controllo e soggetto B6 topi.
  4. Pulire un'arena campo aperto (illuminato con una luce di 20 lux al centro del campo) e una scatola di interazione plastica con carta assorbente imbevuti con etanolo al 70% prima della prova comportamentale per ogni mouse per rimuovere le feci, urine, e gli odori .
  5. Inserire un topo ICR sconosciuta (non utilizzato come un aggressore) da una singola gabbia vicino all'apparecchiatura campo aperto.
  6. Posizionare il mouse B6 nel campo aperto della scatola interazione vacante, come illustrato nella figura 4. Monitorare e analizzare il comportamento di 2.5 min utilizzando il sistema automatico di analisi (descritto al punto 5.10).
  7. Dopo la prima prova, togliere il mouse B6 dal campo e metterlo nella sua gabbia casa.
  8. A seguito di questo, posizionare il mouse ICR non familiare maschio (target sociale) nella casella di interazione e quindi introdurre il B6il mouse per i campi e controllare il suo comportamento per 2.5 min.
  9. Dopo il secondo processo, restituire sia la B6 e topi ICR alle loro gabbie a casa, e pulire il campo e la scatola di interazione di cui sopra.
  10. Ripetere questi passaggi per ogni mouse B6 per testare il comportamento sociale. Nel corso di ogni prova, registrare filmati top-vista con una camera CCD.
    1. Dopo le prove comportamentali, calcolare il tempo trascorso nella zona di interazione (in secondi) e nella zona d'angolo (in secondi) per ciascuna prova come mostrato in Goto et al. 13. Giudicare la posizione del mouse in base al centro del mouse.
    2. Calcolare il punteggio di interazione sociale come 100 × (tempo di interazione, con target) / (tempo di interazione, senza bersaglio), seguendo i metodi pubblicati in Krishnan et al. 21.

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Risultati

Per monitorare il grado di stress fisico per nei periodi di 10 giorni, il numero di punture di attacco di topi ICR stato contato manualmente da un ricercatore. Figura 5A indica i singoli valori per il numero di punture attacco ricevuti. C'era una notevole variabilità nella fase iniziale (circa 10-120 punture al giorno 1), ma questa variabilità è stata ridotta nella fase successiva (circa 5-20 morsi sul giorno 10). La figura 5B indica che il numero medio di punture di attacco ricevut...

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Discussione

Ci sono state differenze definitive del peso corporeo tra sCSDS topi e topi CSD sottoposti al protocollo CSDS standard (5-10 min di contatto fisico con gli aggressori al giorno) 19. I sCSDS topi hanno mostrato un aumento BWG durante il periodo di stress, mentre i topi normali CSD hanno mostrato una diminuzione del peso corporeo durante il periodo di stress 21,22,23. Vi è una differenza sostanziale tra i due protocolli in termini di durata totale di contatto fisico con aggressori durante il periodo ...

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Dichiarazioni

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Ringraziamenti

Gli autori ringraziano Drs. Kentaro Nagaoka (Tokyo University of Agriculture and Technology) e Wataru Iio (Prefettura di Ibaraki) per la discussione utile. Questa ricerca è stata sostenuta in parte da Ibaraki cooperazione universitaria tra agricoltura e Scienze Mediche (IUCAM) (Il MEXT, Giappone) e il progetto di ricerca sullo sviluppo dei prodotti agricoli e di alimenti con benefici che promuovono la salute (NARO) (Il MAFF, Giappone) .

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
gabbia singolaCharles River Laboratories Giapponelarghezza [W] & volte; profondità [D] & volte; altezza [H] = 143 & volte; 293 &volte; 148 mm
M gabbiaNatsume SeisakushoW & volte; D &volte; H = 220 &volte; 320 e volte; 135 mm
WhiteflakeCharles River Laboratories GiapponeTrucioli da barba di legno ricavati da alberi di abete
AIN-93GLievitopurificato-dieta cibo pellet
KimtowelNippon Paper Crecia Co.Tovaglioli di carta
arena per campi apertiO' Hara & Co.realizzato in polivinilcloruro grigio
rosso orientale

Riferimenti

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