Il protocollo di sforzo delicato cronico imprevedibile per indurre anedonia in topi
24 ottobre 2018
Qui vi presentiamo il protocollo sforzo delicato cronico imprevedibile nei topi. Questo protocollo induce un fenotipo simile a depressione a lungo termine e permette di valutare l'efficacia degli antidepressivi putativi a invertire i deficit di tipo di depressiva comportamentistici e neuromolecular.
Il principale vantaggio di questa tecnica è che traduce adeguatamente le principali caratteristiche neurobiologiche e comportamentali implicate nella patogenesi, nell'eziologia e nel trattamento della depressione. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nella comprensione della fisiopatologia dell'ansia e della depressione e promuovere lo sviluppo di nuovi trattamenti farmacologici. L'implicazione di questa tecnica si estende per la terapia della depressione, perché consente screening per potenziali antidepressivi mentre assomiglia al lungo corso di remissione evidente nei pazienti umani.
Inizia riempiendo le gabbie di casa con segatura fresca e aggiungi un pezzo di cotone idrofilo per l'arricchimento. Ospita gli animali nella gabbia di casa per un periodo di acclamazione di una settimana e mantieni un ciclo chiaro / scuro coerente di 12 ore. Consentire l'accesso ad libitum al chow e all'acqua dei roditori.
Progettare un regime di stressante di quattro settimane in cui ciascuno dei sette stressanti viene utilizzato una volta alla settimana, in un giorno diverso ogni settimana. Dopo una settimana di acclamazione, inizia l'applicazione degli stressanti sui topi di quattro settimane nella stanza UCMS. Per il primo stressante, metti i topi insieme alle loro controparti in gabbia domestica in una gabbia vuota.
Riempire la gabbia vuota con acqua mantenuta a 24 gradi Celsius più o meno-uno a una profondità di un centimetro e tenere i topi nella gabbia bagnata per quattro ore. Quindi trasferire ogni mouse in una gabbia di essiccazione transitoria individuale separata con una lampada termica sopra di esso, un tappetino riscaldante sotto di esso e biancheria da letto per tovaglioli di carta. Posizionare un termometro nella gabbia transitoria per verificare che la temperatura non superi i 37 gradi Celsius.
Tenere ogni topo nella gabbia transitoria fino a quando non è asciutto e sembra rinvigorito, quindi riportare i topi nella gabbia di casa con le stesse controparti. Per la segatura inumidita, acqua povera mantenuta a 24 gradi Celsius più o meno uno nella gabbia di casa fino a quando la segatura non viene moderatamente smorzata. Dopo quattro ore, asciugare i topi in gabbie transitori.
Quindi posizionare i topi con controparti in gabbia domestica in una gabbia sterile con segatura fresca. Per il prossimo stressante, inclinare la gabbia a 45 gradi contro il muro per quattro ore. Per Empty Cage, trasferisci tutti e cinque i topi insieme alle loro controparti specifiche della gabbia domestica dalla gabbia domestica in una gabbia vuota per quattro ore.
Per il quinto stressante, trasferire i topi insieme alle loro controparti specifiche della gabbia domestica dalla gabbia domestica a una gabbia che è stata ospitata da un gruppo diverso di topi per un periodo di almeno tre giorni prima dell'applicazione dello stressante. Tieni i topi nella gabbia sconosciuta per quattro ore. Per il sesto stressante, posizionare ogni mouse separatamente in un limitatore di mouse pulito per quattro ore.
Successivamente, riportare i topi nella gabbia di casa con le stesse controparti. Per l'ultimo stressante, trasferire i topi nella gabbia domestica con le loro controparti specifiche nella stanza UCMS. Tieni la luce per 24 ore consecutive.
Infine, dopo l'applicazione dello stressante, riportare le gabbie del gruppo UCMS dalla stanza UCMS alla stanza degli alloggi. Durante le quattro settimane di esposizione allo stress, mantenere il gruppo ingenuo nelle loro gabbie di casa situate nella stanza degli alloggi. Il giorno successivo alla cessazione del protocollo UCMS, iniziare la somministrazione di agenti farmacologici terapeutici putativi.
Dopo la fase di trattamento, rimuovere ogni topo dalla gabbia di casa e posizionare singolarmente in una gabbia piena di segatura fresca e un pezzo di cotone idrofilo per l'arricchimento. Quindi preparare due bottiglie, una con acqua distillata e un'altra con soluzione di saccarosio al 2%. Pesare le due bottiglie e fissarle ad entrambe le estremità del coperchio della gabbia e posizionare il chow dei roditori tra le due bottiglie per consentire ai topi l'accesso ad libitum sia alle soluzioni che al cibo per un periodo di 24, 48, 72 o 144 ore.
Dopo 12 ore, o una volta al giorno se la durata del test supera le 24 ore, pesare le bottiglie per stimare il consumo da ogni bottiglia e cambiare le posizioni degli ugelli per controbilanciare la possibilità che i risultati siano stati confusi dalla preferenza di posizione. Infine, pesare le bottiglie ogni giorno per stimare il consumo da ogni bottiglia. Il gruppo UCMS ha dimostrato una diminuzione della preferenza per il saccarosio rispetto al gruppo ingenuo, suggerendo che il protocollo UCMS fosse efficace nell'indurre l'anedonia.
Inoltre, il gruppo UCMS ha dimostrato una diminuzione dei livelli di BDNF ippocampale rispetto al gruppo ingenuo, suggerendo che il protocollo UCMS ha portato alla diminuzione dei livelli di BDNF ippocampale come evidente nella depressione umana. I risultati hanno indicato che il gruppo salino UCMS ha mostrato una significativa diminuzione della preferenza per il saccarosio rispetto al gruppo salino ingenuo, nonché rispetto ai gruppi UCMS escitalopram e UCMS NHT, suggerendo che sia l'escitalopram che l'NHT hanno normalizzato l'anedonia indotta dall'UCMS. Inoltre, il gruppo salino UCMS ha dimostrato una diminuzione dei livelli di BDNF ippocampale rispetto al gruppo salino ingenuo e rispetto sia all'escitalopram UCMS che ai gruppi UCMS NHT, suggerendo che sia l'escitalopram che l'NHT hanno normalizzato la riduzione indotta dall'UCMS nei livelli di BDNF nell'ippocampo.
Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come il test di sospensione della coda, il test di nuoto forzato e il plus-laze elevato. Questi test sono usati per valutare la disperazione comportamentale e il comportamento esplorativo e ansieo.
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Panoramica
Questo articolo presenta un protocollo dettagliato per il metodo dello stress cronico lieve imprevedibile (UCMS) nei topi, un modello preclinico progettato per imitare la patogenesi della depressione. Il protocollo prevede l'esposizione di topi adolescenti a una serie di stressori lievi imprevedibili, che portano a fenotipi simili alla depressione nell'età adulta. Il metodo viene validato mediante valutazioni comportamentali e neuromolecolari, inclusi il test di preferenza per il saccarosio (SPT) per l'anedonia e la misurazione dei livelli ippocampali di BDNF.
Componenti Chiave dello Studio
Ambito Scientifico
- Neuroscienze
- Farmacologia comportamentale
- Ricerca preclinica sulla depressione
Sfondo
- La depressione è un disturbo diffuso e debilitante con un'efficacia terapeutica limitata per molti pazienti.
- Gli attuali modelli animali per la depressione spesso mancano di validità traslazionale.
- Il modello UCMS mira a riprodurre in modo più accurato la natura cronica e multifattoriale della depressione umana.
- I marcatori comportamentali e molecolari, come l'anedonia e i livelli di BDNF, sono fondamentali per valutare stati simili alla depressione nei roditori.
Scopo dello studio
- Fornire un protocollo riproducibile per indurre comportamenti simili alla depressione nei topi utilizzando lo stress cronico imprevedibile (UCMS).
- Permettere la selezione di potenziali composti antidepressivi in un modello con elevata rilevanza traslazionale.
- Valutare esiti comportamentali e neuromolecolari a seguito di stress cronico e intervento farmacologico.
Metodi Utilizzati
- Acclimatazione di topi adolescenti in gabbie standard con arricchimento ambientale e cicli luce/buio controllati.
- Applicazione di un regime di quattro settimane composto da sette diversi stressori lievi, ciascuno applicato una volta a settimana in ordine randomizzato (ad esempio, lettiera bagnata, inclinazione della gabbia, immobilizzazione, esposizione a gabbia sconosciuta, esposizione prolungata alla luce).
- Somministrazione post-stress di agenti farmacologici (ad esempio, escitalopram, NHT) per valutare gli effetti terapeutici.
- Valutazione comportamentale mediante il test di preferenza per il saccarosio (SPT) per misurare l’anedonia, con test aggiuntivi come il test di sospensione della coda, il test della nuotata forzata e il labirinto elevato a croce per ulteriori analisi comportamentali.
- Misurazione dei livelli ippocampali di BDNF come marcatore neuromolecolare.
Risultati principali
- I topi esposti a UCMS hanno mostrato una ridotta preferenza per il saccarosio rispetto ai controlli naïve, indicando anedonia.
- L'UCMS ha portato a una diminuzione dei livelli ippocampali di BDNF, in parallelo con i risultati osservati nella depressione umana.
- Un trattamento cronico con escitalopram o NHT ha invertito l'anedonia indotta da UCMS e normalizzato i livelli di BDNF.
- Un trattamento acuto non si è rivelato efficace nel correggere questi deficit, confermando la validità del modello per studi sulla depressione cronica.
Conclusioni
- Il protocollo UCMS induce in modo affidabile comportamenti simili alla depressione e cambiamenti neurobiologici nei topi.
- Questo modello è adatto per lo screening dell'efficacia degli antidepressivi e per lo studio dei meccanismi alla base della depressione.
- L'UCMS offre una maggiore rilevanza traslazionale rispetto ad altri modelli rodentici di depressione.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Il protocollo dello stress cronico imprevedibile e lieve (UCMS) modella la patogenesi della depressione inducendo anedonia e deficit comportamentali nei topi adolescenti, offrendo una rilevanza traslazionale per la selezione di antidepressivi. Permette la valutazione di candidati terapeutici su entrambi i versanti comportamentale e neuromolecolare, sostenendo la validazione degli obiettivi e la riduzione del rischio meccanicistico nella scoperta preclinica. La capacità del protocollo di invertire i fenotipi con un trattamento cronico — ma non acuto — aumenta la fiducia predittiva per la traslazione clinica.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Verifica ipotesi terapeutiche modellando fenotipi simili alla depressione mediante esposizione prolungata allo stress durante un periodo di sviluppo sensibile.
- Valore operativo: Fornisce un sistema riproducibile per valutare il coinvolgimento del bersaglio attraverso la preferenza per il saccarosio e i livelli ippocampali di BDNF come biomarcatori traslazionali.
- Valore predittivo: Consente di distinguere tra effetti antidepressivi acuti e cronici, supportando decisioni di avanzamento o interruzione basate sulla modulazione sostenuta del bersaglio.
Sviluppo di screening e saggi
- Prontezza del saggio: Stabilisce letture comportamentali e molecolari validate (preferenza per il saccarosio, BDNF) per lo screening ad alto rendimento di candidati antidepressivi.
- Output quantitativo: Fornisce variazioni misurabili e bidirezionali nel consumo di saccarosio e nell'espressione proteica, consentendo analisi di risposta alla dose e di interazione con il bersaglio.
- Riproducibilità dello screening: Utilizza una rotazione standardizzata di stressori e controlli ambientali per garantire un'induzione coerente del fenotipo tra diversi gruppi.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Rilevanza per la malattia: Riproduce la patogenesi della depressione umana inducendo anedonia a lungo termine e alterazioni neurochimiche reversibili con trattamenti antidepressivi cronici.
- Continuità traslazionale: Permette di passare dalla validazione del bersaglio alla sperimentazione preclinica dell'efficacia, utilizzando endpoint clinicamente rilevanti come la preferenza per il saccarosio e la normalizzazione del BDNF.
- Avanzamento con valutazione del rischio: Favorisce la riduzione del rischio meccanicistico confermando la reversibilità sia dei deficit comportamentali sia di quelli molecolari, riducendo i falsi positivi nell' avanzamento dei candidati.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il protocollo UCMS si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla validazione del bersaglio all'identificazione del capostazione fino alla valutazione dell'efficacia preclinica, consentendo una valutazione iterativa di candidati antidepressivi su fenotipi comportamentali e neuromolecolari.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi modellando neuroadattamenti indotti dallo stress rilevanti per l'eziologia della depressione e la risposta al trattamento.
- Screening: Fornisce output standardizzati e quantificabili (preferenza per il saccarosio, BDNF) per una valutazione affidabile dei composti e il passaggio da hit a lead.
- Analisi: Permette il confronto statistico tra gruppi di trattamento mediante misurazioni prima e dopo lo stressore e la reversibilità farmacologica, supportando una classificazione oggettiva dell'efficacia.
- Ricerca traslazionale: Si collega alla validazione preclinica dimostrando la reversibilità dei fenotipi indotti mediante esposizione cronica ad antidepressivi, in linea con i paradigmi terapeutici clinici.
- Riutilizzo aziendale: Funziona come piattaforma riutilizzabile per lo screening di diverse serie chimiche e classi di meccanismi all'interno di programmi di scoperta di antidepressivi.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Migliora la validazione degli obiettivi e la fiducia predittiva modellando i sintomi depressivi principali e i loro correlati molecolari.
- Valore operativo: Garantisce la riproducibilità attraverso protocolli standardizzati di stress e condizioni di allevamento controllate, riducendo la variabilità nei test fenotipici.
- Valore strategico: Migliora l'efficienza del capitale consentendo l'identificazione precoce di composti con un legame duraturo al bersaglio, riducendo il rischio di insuccesso nelle fasi avanzate.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione basata sul rischio distinguendo i composti che invertono sia i deficit comportamentali che molecolari da quelli con effetti transitori.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche in neuroscienze comportamentali e nell'esecuzione di protocolli di stress per garantire un'induzione fenotipica costante.
- Dipende da sistemi di controllo ambientale per l'applicazione precisa degli stressori (ad esempio, temperatura dell'acqua, inclinazione della gabbia, cicli luminosi).
- Necessita di una standardizzazione tra gruppi diversi, tra le unità di cura degli animali, test comportamentali e analisi molecolari, per ottenere risultati riproducibili.
- Comporta considerazioni di adattamento quando si trasferisce il protocollo tra diverse ceppi di topi, età o strutture di allevamento.
- È limitato dalla durata di quattro settimane del protocollo e dalla necessità di somministrazioni croniche per osservare un'inversione dell'effetto, il che incide sulla capacità di screening.
