Un Imprevedibile cronica protocollo stress lieve per i sintomi depressivi Istigazione, cambiamenti comportamentali e negativi risultati di salute in Roditore

La malattia mentale depressiva è un disordine neurologico complesso che è attualmente riconosciuta come una delle principali cause di disabilità e malattia onere in tutto il mondo. Il NIMH riferisce che circa il 12% degli americani soffre di depressione clinica, con il doppio delle donne colpite contro uomini ^1. Solo negli Stati Uniti, la depressione rappresenta per miliardi di dollari i costi sanitari diretti e circa $ 193.000.000.000 più nei costi indiretti (abbassato guadagni e perdite di produttività) ^2. I sintomi della depressione includono anedonia, i cambiamenti nei cicli di peso e di sonno, ridotta attività fisica e l'igiene personale, sentimenti di disperazione o di colpa, e / o pensieri ricorrenti di morte o di suicidio. Durante l'ultimo decennio, epidemiologici e studi clinici hanno indicato che la depressione è un fattore di rischio indipendente per la malattia cardiovascolare (CVD) morbilità e mortalità ^{a 3,} ed è predittivo di più grave prognosi di patologie cardiovascolari, tra cui untherosclerosis, ipertensione, infarto del miocardio, e malattia coronarica, indipendentemente dalla precedente storia di malattia cardiovascolare conclamata ^4. Nonostante la crescente prevalenza e l'impatto negativo sulla salute pubblica di depressione, l'eziologia e la relativa fisiopatologia di questa malattia è poco conosciuta e l'eterogeneità della malattia a causa di vari fattori (ad esempio,, biologici, e componenti ambientali genetiche) ha reso diagnosi clinica difficile definire.

Le prove indicano che lo stress psicologico irrisolvibile è un fattore importante che contribuisce per lo sviluppo di malattie depressive e può anche essere un potente fattore patogeno che collega la depressione e malattie cardiovascolari, in parte a causa di interruzioni e disregolazione dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA) ^5,6. Disfunzione dell'asse HPA è un meccanismo importante che è stato collegato ai cambiamenti comportamentali e fisiologiche osservate in depressione e lo sviluppo di diversi fattori di rischio CVD, compresidislipidemia, obesità, diabete e ^7. Molteplici modelli preclinici di depressione sono stati sviluppati nel tentativo di replicare il meccanismo di alterazione dell'attività HPA asse caratteristico della depressione clinica; tali modelli forniscono un mezzo convalidati per indagare i cambiamenti comportamentali, neurologici e fisiologici associati con lo stress cronico e acuto negli animali. La validità di un modello animale della malattia si basa sulla rilevanza del l'eziologia e la progressione del modello di design e la sua capacità di ricapitolare anatomica, neurofisiologici, e le caratteristiche comportamentali osservati in malattie umane. Inoltre, le risposte preclinici ai trattamenti (come SSRI) dovrebbero portare a risultati simili a quelli osservati in ambito clinico.

Diversi modelli animali di depressione indotta da stress sono attualmente utilizzati nella ricerca, come ad esempio impotenza appreso, lo stress primi anni di vita, e lo stress sconfitta sociale. Tuttavia, ciascuno di questi modelli presenta svantaggi intrinseciche riducono la loro efficacia traslazionale ^8. Negli ultimi decenni, il protocollo Imprevedibile cronica stress lieve (UCMS) è emerso come uno dei modelli più translationally rilevanti per lo studio della fisiopatologia della depressione nei roditori ^9. Questo modello è basato sul concetto fondamentale che l'esposizione cronica a fattori di stress distrugge i sistemi di risposta allo stress e alla fine porta allo sviluppo di disturbi depressivi. Durante il protocollo UCMS, gli animali sono esposti a una serie di fattori di stress randomizzato ambientali e sociali miti su base giornaliera. Un fattore cruciale che aumenta la rilevanza di questo modello a situazioni umane risiede nell'elevato livello di imprevedibilità e incontrollabilità dei fattori di stress, come pure il momento in cui sono introdotti. Inoltre, il protocollo UCMS utilizza solo stress lievi, invece di basarsi su primi anni di vita o di stimoli fisici aggressivi. In un periodo di esposizione UCMS, comportamenti depressivi sviluppano e sono paragonabili a clinsintomi iCal, tra cui diminuzione dell risposta alle ricompense (anedonia), cambiamenti di attività fisica e il comportamento investigativo (impotenza e disperazione), il deterioramento dello stato di cappotto e alterato l'attività sessuale ^10. Quasi tutti i sintomi della depressione dimostrabili sono stati riportati utilizzando questo modello, e gli studi hanno dimostrato che questi comportamenti persistono per diverse settimane dopo la cessazione del dolore. Inoltre, questi comportamenti depressivi UCMS-indotte possono essere gradualmente venerati da cronica, ma non acuta, il trattamento con particolari antidepressivi, suggerendo effetti neurologici simili di miglioramento terapeutico che rispecchia da vicino l'azione e l'efficacia clinica variabile di questi agenti negli esseri umani ^{11,14- 18.} Qui riportiamo una descrizione dettagliata del protocollo UCMS e descriviamo risultati tipici comportamentali e vascolari in topi.

Tutte le procedure descritte di seguito sono stati esaminati e approvati dalla cura degli animali e Usa Comitato Istituzionale al West Virginia University Health Sciences Center.

1. Selezione di un modello animale

NOTA: Le specie più comunemente utilizzati nel modello UCMS includono Sprague Dawley, e ratti Wistar e la BALB / CJ del mouse; altri modelli murini hanno dimostrato l'efficacia limitata (DBA / 2, C57BL / 6). Tuttavia, un'attenta considerazione dovrebbe essere data al particolare mouse o ceppo di ratti di scelta, come il background genetico e suscettibilità a stress ambientali variano ampiamente tra le specie e hanno dimostrato di essere fattori critici che influenzano i risultati del ^{11,14,15 studio, 19.}

1. Utilizzare gli animali di età appropriata (ad esempio, se l'endpoint desiderato deve essere valutata in un 17 settimane vecchio topo, poi i ratti devono iniziare il protocollo UCMS a ~ 9 settimane di età) in quanto questo protocollo prende almst 7-9 settimane per indurre completamente sintomi depressivi.
2. Animali Singolo-house sottoposti UCMS in gabbie e strutture IACUC approvati, con il cibo e il chow di serie ad libitum disponibile (salvo diversa prescrizione specifico protocollo).
3. Fare particolare attenzione a garantire controlli sono alloggiati in una stanza tranquilla con attività minima per ridurre gli effetti di eventuali fattori di stress ambientali sconosciuti.

2. Imprevedibile cronica lieve stress protocollo

NOTA: Gli animali sottoposti UCMS vengono trasportati ogni giorno (> 5 giorni alla settimana) per una camera pulita utilizzata per le manipolazioni UCMs. Gli animali sono esposti a 1 o 2 dei fattori di stress sotto elencati ogni giorno. Fattori di stress sono eseguite su un programma randomizzato, e ogni sforzo è somministrato per un minimo di 3-4 ore (vedere Tabella 1).

1. Inumidire la biancheria da letto versando 10-20 oncia acqua di pulito in ogni gabbia standard. Regolare la quantità di acqua specialmente per la misura dellagabbia per smorzare completamente la biancheria da letto, ma non provocare il pool di acqua. Conservati il ​​animali in gabbia umida per 3-4 ore.
2. Togliere biancheria da letto da ogni gabbia per 3-4 ore, dopo di che gli animali sono la transizione in un altro fattore di stress che richiede una gabbia vuota (bagno poco profondo, gabbia tilt) o posto in una gabbia pulita con biancheria fresca.
3. Gabbie Tilt a circa 45 ° (senza biancheria da letto) per 3-4 ore. Gabbie possono essere inclinati con un oggetto solido che rimarrà in luogo come l'animale si muove nella gabbia.
4. Alter normali cicli giorno / notte 12 ore di luce / 12 ore in successioni di 30 periodi minimo della durata di 8 ore. Dopo, gli animali tornare al normale ciclo.
5. Trasferire ciascun animale dalla gabbia sede che della gabbia di un animale vicina che è stato rimosso per 3 ore.
6. Remove tutte le lenzuola da ogni gabbia e aggiungere acqua fino ad una profondità pari a ~ 0,25 pollici per topi o ~ 0.5 pollici per i ratti per circa 4 ore. Usare acqua che è più calda di RT (~ 30 ° C) per ridurre al minimo hypothermpotenziale ia. Brevemente animali secco con un asciugamano morbido a conclusione dell'esposizione acqua prima del posizionamento in gabbie pulite.
7. Esporre animali predatore odori / suoni con l'aggiunta di ciuffi di campioni distribuiti in modo casuale di pelliccia o nelle urine (10-20 ml) da una specie di predatori naturali nella gabbia per 3-4 ore. In alternativa, giocare a ringhiare o rumori predatori di specie di predatori naturali in prossimità di gabbie per 3 ore.
8. Al termine di ciascun periodo di stress quotidiano, mettere tutti gli animali in gabbie pulite e restituirli alla struttura alloggiativa.

3. Monitoraggio animali / Grooming punteggi

1. Controllare ogni animale giornaliera per lo sviluppo di ferite o piaghe che possono richiedere trattamento veterinario. Gli animali che si sviluppano lesioni lievi possono continuare nel protocollo UCMS sul consenso del veterinario.
   1. Due investigatori addestrati nella valutazione cappotto toelettatura ispezionare ogni animale e assegnano un punteggio cappotto settimanale su una scala 0-1. Questo punteggio è scoraggiareminato assegnando punteggi individuali (0- pulito, 1-sporco) a ciascuno di testa 8 regioni: corpo, collo, cappotto dorsale, cappotto ventrale, coda, arti anteriori, arti posteriori, e della regione genitale. Gli stessi ricercatori sono per eseguire questa operazione in tutto il protocollo UCMS per mantenere la coerenza in l'assegnazione di punteggi cappotto.
   2. Ogni animale che vive una forte riduzione del peso corporeo (cioè,> 15%) devono essere segnalati al personale veterinario e deve essere rimosso dal protocollo.

4. comportamentale Prove e misure di outcome

NOTA: Diversi metodi di valutazione può essere utilizzato per quantificare i cambiamenti comportamentali del protocollo UCMS nei roditori.

1. Cumulative Score Coat Grooming.
   1. Come descritto in precedenza, un punteggio cappotto governare settimanale viene assegnato per ciascun animale.
2. Saccarosio Splash prova:
   1. Posto l'animale in una gabbia pulita foderato con un batuffolo di cotone o un asciugamano per evitare biancheria da lettodi aderire al suo cappotto. Spruzzare una soluzione di saccarosio al 10% sulla testa e dorsale mano di ogni animale e registrare il comportamento complessivo governare per 5 min.
   2. Governare l'attività (definito come la pulizia del pelo leccando o graffi) si misura con latenza (tempo di inattività tra il primo spruzzo e l'avvio di grooming) e frequenza (numero di volte che governare una particolare parte del corpo).
3. Saccarosio Preferenza Test:
   1. Abituare animali bere 1% di soluzione di saccarosio (w / v) 72 hr prima della prova e quindi fornire esposizione a due bottiglie (soluzione di saccarosio al 1% contro acqua di rubinetto in diverse bottiglie). Dopo assuefazione, fornire animali con ad libitum l'accesso a una soluzione e rubinetto di saccarosio per 3 ore. Dopo circa 3 ore di registrazione dei volumi di consumo di soluzione di saccarosio e acqua di rubinetto e calcolare la preferenza di saccarosio come: [(consumo saccarosio) / (consumo di acqua + Consumo saccarosio)] × 100.
4. Tail sospensione di prova (Mouse Solo):
   1. Sutrascorrere topi per la coda da un asta stabile (20 cm dal pavimento) con del nastro adesivo (2 cm dalla punta della coda). Tempo di immobilità Record su 5 min. I topi sono considerati immobili solo quando si appendono passivamente e completamente immobile.
5. Il Swim prova forzata:
   1. Posizionare gli animali in un contenitore (~ 15-20 cm di diametro per i topi; ~ 55-60 cm di diametro per i ratti) riempiti con acqua ad una temperatura di 26 ± 0,5 ° C. Registrare la latenza per il primo periodo della mobilità e il tempo trascorso immobile durante il periodo di prova di 5 min. Alla fine del test, posizionare l'animale bagnato in una gabbia tenuta su una piastra elettrica (30-35 ° C) con biancheria normale coperto da un foglio di carta assorbente fino a secco.
6. Più elevata labirinto:
   1. Consentire ad ogni animale per esplorare il labirinto liberamente per 5 min. Registra voci totali in ogni braccio, e il tempo totale trascorso in ogni braccio, secondo un criterio a priori ^20.
7. Locomotor attività:
   1. Livelli di attività record, definiti come movimento complessivo, movimenti fini, movimenti allevamento, e l'inattività, sia acuta (30 min) e / o cronica (12 hr) periodi di tempo. Farlo utilizzando la gabbia casa o di un nuovo ambiente, a seconda dell'ambiente individuo (anche se la coerenza dovrebbe essere mantenuta) in tempo reale da un osservatore o post-hoc per la riproduzione e l'analisi di filmati della telecamera.

5. Espansione / Variazione del protocollo UCMS

1. Amministrare appropriati agenti terapeutici o le sfide di studiare la loro capacità di smussare o lo sviluppo dei risultati UCMS-indotti (se avviato precoce) o per invertire la gravità dei risultati UCMS indotte stabiliti (se iniziata in ritardo). Questo dipende dal singolo laboratorio o ^protocollo 11.

6. Valutazioni Risultato finale

1. A seguito della conclusione di protocolli UCMS e test comportamentali, utilizzare animali in seguito esperiiments in modo che affronti le ipotesi specifiche, obiettivi o obiettivi del singolo laboratorio.
   NOTA: Come esempi, questo può includere le risposte cardiovascolari, infiammatorie o endocrine allo stress cronico. In alternativa, gli interventi terapeutici possono essere introdotti a questo punto per valutare l'efficacia e basi meccanicistici.

Un esempio di programma per una settimana dopo la procedura UCMS è mostrato nella tabella 1. Ogni settimana, i fattori di stress sono stati randomizzati per prevenire acclamazione e garantire imprevedibilità della sfida sforzo ogni giorno.

Misure di Depressive come Comportamenti

A seguito di 8 settimane di UCMS, ci sono stati cambiamenti significativi per entrambi i risultati comportamentali e fisiologici nei roditori cronicamente stressati rispetto ai loro ceppi di controllo non stressati. Sviluppo di depressivo come sintomi seguenti UCMS era valutazione tramite punteggio cappotto, prova della spruzzata di saccarosio, e la sospensione posteriore (solo topi, fa riferimento a 12,13). Un progressivo declino nei punteggi governare giacca era osservata in tutti gli animali UCMS (Figura 1, pannello A), e questo ha segnato il degrado dello stato fisico del mantello suggerisce ridotta governare attività. Questo comportamento può parallelo la mancanza di motivazione o perdita di interesse per performing attività quotidiane, come ad esempio il mantenimento della minima cura della persona.

Animali UCMS anche dimostrato un aumento della latenza di sposo e ridotto tempo totale governare nel test spruzzi saccarosio (Figura 1, Pannelli B e C). Aumento del tempo di avviare governare comportamento insieme con ridotto il tempo trascorso governare è associata con la motivazione ridotta e un calo comportamento auto stimolazione, o ridotta sensibilità al piacere. Questo è rappresentativo del sintomo nucleo della depressione, anedonia. Inoltre, vi è stato un aumento significativo del tempo di immobilità durante il test di sospensione coda nei topi. Come detto in precedenza, questo comportamento è una misura di disperazione comportamentale con maggiore immobilità rappresenta una depressione più grave come sintomo.

Misure di fisiologici Cambiamenti

MAP può essere significativamente elevati a causa del protocollo UCMS, ma questo non è sempre osservata ( (Figura 2). Questa maggiore spostamento verso risposte dilatatori spuntate è osservata in casi clinici di aumento del rischio di sviluppo di malattie cardiovascolari.

UCMS topi manifestato aumento dei livelli plasmatici di cortisolo, un marker di stress fisiologico cronico, e nitrotirosina, un marker di stress ossidativo cronico (Tabella 2).

Inoltre, i topi hanno mostrato livelli significativamente UCMS elevati del marker pro-infiammatori TNF-α e MCP-1. Insieme, questi risultati suggeriscono che gli animali stressati sviluppare un profilo fisiopatologico malattia dopo 8 settimane di UCMS (Tabella 2).

Divergenza di sesso

Recenti evidenze hanno suggerito che esiste una sostanziale divergen quantitativace nelle risposte al UCMS tra maschi e femmine di topo (13). In particolare, i dati suggeriscono che le femmine di topo, esposti al protocollo UCMS identici come i maschi di pari età, sviluppano più gravi risposte comportamentali al protocollo di quanto non facciano gli uomini (Tabella 3 e Figura 3), con livelli elevati di cortisolo, nitrotirosina e marcatori di infiammazione .

Tuttavia, nonostante questa divergenza tra i sessi seguenti protocollo UCMS, la vasculopatia che si sviluppa come risultato sembra essere smussata nel sesso femminile rispetto ai maschi, suggerendo fortemente una manutenzione superiore della funzione endoteliale, nonostante l'ambiente compromesso (Figura 4) .

Per figure 1 e 3, i risultati sono stati ottenuti utilizzando le tecniche sopra descritte, con l'applicazione di ANOVA e t-test come appropriato. Per le figure 2 e 4, sono stati ottenuti risultati u cantare rapporti concentrazione-risposta in ex vivo preparati anello aortico. Le curve sono state in forma con una equazione logistica di tre parametri, con ANOVA e t-test a seconda dei casi per i limiti inferiori delle curve. Si prega di consultare i riferimenti 12,13 per i dettagli.

Figura 1. I sintomi depressivi dopo otto settimane di UCMS nei topi. I dati sono presentati per lo stato di cappotto (Pannello A), la latenza (Pannello B) e frequenza (pannello C) di governare facciale a seguito di una soluzione spray di saccarosio al 10%, e il totale periodo di immobilità durante il test di sospensione coda (pannello D) per il controllo e topi UCMs. * P <0.05 vs control.Please vedi riferimento 12 per i dettagli.lank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2. vasodilatatore risposte a Methacholine da topi dopo otto settimane di UCMS. I dati sono presentati per i topi in condizioni di controllo (controllo associato inferiore = 10,3 ± 2,4%) e, dopo otto settimane del protocollo UCMS imposto (UCMS limite inferiore = 33.6 ± 4.4 %). * P <0.05 vs risposte in anelli vascolari non trattati provenienti da topi di controllo. Ri-stampata dal riferimento 12 con il permesso. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3. Le differenze di sintomi depressivi Following otto settimane di UCMS in topi maschi e femmine. I dati sono presentati per lo status di mano (A), la latenza (B) e frequenza (C) di governare facciale a seguito di una soluzione di saccarosio spruzzo il 10%, e il periodo totale di immobilità durante il test di sospensione della coda (D) per il controllo e topi UCMs. * P <0.05 versus Controllo dell'altro sesso; † p <0.05 vs UCMS-Male. Ri-stampata dal riferimento 13 con il permesso. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4. Le differenze di vasodilatatore risposte dai topi maschi e femmine, dopo otto settimane di UCMS. Risposte dilatatore di anelli aortici alla crescente concentrations di metacolina (pannello superiore) e nitroprussiato di sodio (pannello inferiore) di topi in condizioni di controllo e dopo otto settimane di UCMS. * P <0.05 versus Controllo dell'altro sesso; † p <0.05 vs UCMS-Male. Ri-stampata dal riferimento 13 con il permesso. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Tabella 1. Due settimane di esempio per imposizione di protocollo imprevedibile stress lieve cronica (UCMS).

Tabella 2. Le caratteristiche basali tra i gruppi di topo in condizioni di controllo e seguenti 8 settimane di UCMS. Tutti i topi vengono invecchiati 17-18 settimane. * P <0,05 rispetto al controllo. Modificato da riferimento 12.

Tabella 3. Le caratteristiche basali tra maschi e femmine di topo gruppi in condizioni di controllo e dopo 8 settimane di UCMS. Tutti i topi sono di età compresa 17-18 settimane. * P <0.05 rispetto ai controlli. Modificato da riferimento 13.

Gli autori non hanno nulla da rivelare.