マウスにおける反復、強迫様行動の試験などのガラス玉覆い隠しとNestletシュレッダー

サマリー

病気、頭部外傷、遺伝子組み換え、および薬物によるマウスの治療は、行動に大きな影響を与える可能性があります。大理石の埋設や雛の細断など、十分に特徴付けられ検証されたアプローチを利用することで、強迫性行動をヒトの強迫性障害や自閉症スペクトラム障害のモデルとしてマウスで正確に文書化することができます。

要約

強迫性障害(OCD)と自閉症スペクトラム障害(ASD)は深刻で衰弱させる精神疾患であり、それぞれが特に子供にとって重大な公衆衛生上の懸念事項となっています。これらの条件は両方とも、無意味な行動の繰り返しの表現によって強調されます。OCDの人は、多くの場合、チェック、頻繁な手洗い、およびカウントを示します。ASDの子供は、繰り返しタッピングしたり、腕や手を羽ばたかせたり、揺らしたりします。これらの行動は、発現の強度と頻度が大きく異なる可能性があります。より激しい反復行動は、怪我(過度の身だしなみ、手洗い、自己刺激など)につながることさえあります。したがって、これらの行動は非常に破壊的であり、通常の社会的議論を困難にします。OCDおよびASDの反復行動の治療選択肢はやや限られており、各状態に対してより効果的な治療法を開発することに大きな関心が寄せられています。強迫性様行動を評価するための数多くの動物モデルが、過去30年間に開発されてきた。おそらく、最も有効性が高く、使いやすい動物モデルは、大理石の埋設試験とネスレットシュレッダー試験です。どちらのテストも、ターゲット行動がマウスで自発的に発生するという事実を利用しています。大理石埋設試験では、清潔な寝具の表面に20個のビー玉を並べます。30 分間のセッションで埋められたビー玉の数は、被験者の治療や状態を知らされていない研究者によって採点されます。ネスレットシュレッダー試験では、パルプ化された綿繊維からなるネストレットを事前に計量し、ケージ寝具の上に置き、30分間の試験セッション後にそのまま残っているネストレットの量を決定します。現在、大理石の埋設とネスレットシュレッダーのプロトコルを説明し、ムービードキュメンテーションを上映しています。どちらのテストも簡単かつ正確に採点でき、それぞれが遺伝子操作、病気、または頭部外傷に起因する強迫的な行動の発現の小さな変化に敏感です。

概要

マウスのヒト行動モデル、特に精神疾患のモデルは、疾患メカニズムの研究と新しい治療法の開発に対する重要かつ不可欠な実験的アプローチを構成しています。多くの精神疾患は、動物でモデル化することが非常に困難です(統合失調症など)。しかし、動物は、人間の同様の行動に容易に関連付けることができる多くの自然で独特の行動を示します。運動または自発運動は、人間に対応する動物の行動の一例です。げっ歯類はしばしばさまざまな反復行動に従事し、例としてはグルーミングや掘削が含まれます。人間に繰り返される望ましくない行動を示す精神疾患の1つは、強迫性障害(OCD)です。OCDの特徴である行動には、チェック、カウント、過度の洗濯や身だしなみなどがあります。OCDは非常に一般的であり(人口の1〜3%が罹患)、衰弱させる精神障害¹です。OCDの治療には、多くの薬理学的および行動学的アプローチが使用されてきました。これらの多くは長期的な緩和を提供するには不十分であり、治療レジメンの終了時に再発が一般的です^2,3。反復行動の表現を含む別の精神医学的状態は、自閉症スペクトラム障害(ASD)です。ASDは、コミュニケーションと社会的相互作用の欠損と、回転、揺れ、指のフリックまたは羽ばたき、複雑な体の動きなどの反復的で常同的な行動を特徴としています。疾病管理予防センターは、約88人に1人の子供がASDと診断されていると推定しています。この障害の治療選択肢は、数と有効性が非常に限られています^4,5。OCDおよびASDにおける反復行動の発生の強度と頻度は、これらの状態の患者における他のほとんどの正常な行動および社会的相互作用を置き換えるのに十分大きくなる可能性があります。反復行動を特徴とする精神疾患の有病率と衰弱性に照らし、その原因の理解が不十分で治療選択肢が限られていることを考えると、これらの行動を研究するための動物モデルの使用は、さらなる緊急性を帯びています。

OCDやASDに見られるような反復行動の動物モデルが過去30年間に数多く開発され、これらのモデルを説明する多数の優れたレビューが発表されています^6-14。一般に、これらの確立されたモデルは、遺伝的、薬理学的、神経発達的、行動的として分類でき、ほとんどが良好な顔、構成、および予測的妥当性を示しています^6,7。私たちは、セロトニンが遺伝的に枯渇したマウスの反復行動を評価するために、大理石の埋設と雛の細断の2つの行動モデルを使用しました^15,16。これらの方法には、使いやすさ、行動をスコアリングできる精度、げっ歯類でのこれらの行動の自発的な表示、および異常な行動表現型に対する遺伝子改変マウスのハイスループットスクリーニングでの使用など、多くの利点があります。さらに、各試験は、被験者の自宅ケージで使用されているのと同じ寝具を含む、標準的で馴染みのあるげっ歯類のハウジングケージで実施されるため、マウスが新しい試験室に慣れる必要性が最小限に抑えられます。マウスがパフォーマンスを発揮するように「動機付ける」ために、餌や水の制限は必要ありません。大理石の埋設試験は、ネズミが自然環境(巣穴、脱出トンネルなど)や標準的なケージの寝具を掘る傾向を利用し、ネスレットシュレッド試験は、ネズミが本質的に営巣動物であり、環境条件(例えば、音、光、温度)。専門化されておらず、一般的に入手可能なげっ歯類のハウジング材料を使用して、大理石の埋設およびネスレットシュレッダータスクは、マウスの反復的で強迫的な行動のシンプルで強力な行動アッセイです。

プロトコル

動物を使用するすべてのプロトコルは、国立衛生研究所の実験動物のケアと使用に関するガイドの推奨事項に厳密に従って実施されました。このプロトコルは、ウェイン州立大学の施設ケアおよび使用委員会によって承認されました(許可番号A3310-01)。

1. 大理石埋設とネスレットシュレッダーのためのケージの準備

1. 大理石の埋設試験には、標準的なポリカーボネート製のラットケージ(26 cm x 48 cm x 20 cm)とフィルタートップカバーを取り付けて使用します。新鮮な無香料のマウス寝具素材を各ケージに5 cmの深さまで追加し、同じサイズの別のケージを寝具の表面に挿入して、寝具の表面を水平にします。これには、大理石の配置に使用できる寝具の表面に平行線のテンプレートを印象付けるという追加の利点があります。
2. 標準的なガラスのおもちゃのビー玉(さまざまなスタイルと色、直径15 mm、重量5.2 g)を寝具の表面に4つのビー玉の5列にそっと置きます(図1Aを参照)。ビー玉は中性洗剤で洗い、蒸留脱イオン水で十分にすすぎ、使用前に毎回乾かしてください。
3. ネスレットシュレッダー試験には、標準的なポリカーボネート製のラットケージ(19 cm x 29 cm x 13 cm)とフィルタートップカバーを取り付けて使用します。各ケージに新鮮な無香料のマウス寝具材料を0.5 cmの深さまで追加し、同じサイズの別のケージを寝具の表面に挿入して寝具を梱包します。
4. 市販の綿繊維ネストレット(5 cm x 5 cm、厚さ5 mm、各~2.5 g)を分析天びんに計量し、各テストケージの寝具の上に1つのネストレットを配置します(図3Aを参照)。
5. セッションの長さを計るストップウォッチまたはタイマーを設定します(テストごとに30分)。

2. 試験前の動物の取り扱い

1. ハツカネズミは、12時間の明暗サイクルで部屋に個別に、またはグループで。すべてのマウスに餌と水を自由に提供します。テストの3〜5日前にマウスを優しく扱ってください。両方のテストに、性別を問わずマウスを使用してください。
2. 午前9時から午後4時の間に行動試験を実施し、マウスを含むすべての家庭用ケージを試験開始の60分前に試験室に輸送します。

3. 大理石埋設試験

1. ビー玉の入ったケージの隅にマウスを1匹置き、ビー玉からできるだけ離れた寝具の上にマウスを置くように注意し、フィルタートップカバーをケージに置きます。テスト中は食べ物と水を控えてください。マウスをケージ内に30分間放置します。
2. マウスを取り外し、テスト完了後にホームケージに戻します。ただし、ケージから被験者を取り出す過程でビー玉を動かしたり、取り除いたりしないように細心の注意を払ってください。
3. タスクスコアラー(2-3)は、埋もれたビー玉の数を数えるためにテストされるマウスの治療条件または遺伝子型を知らされていません。大理石の表面積の3分の2が寝具で覆われている場合は、埋もれているようにスコアを付けます。各マウスの埋もれたビー玉の数の平均スコア。
4. 寝具から20個のビー玉をすべて取り出します。寝具は廃棄します。

4. ネスレットシュレッダー試験

1. 1匹のマウスを、あらかじめ計量された1匹のネストレットが入ったケージに入れ、フィルタートップカバーをケージに置きます。テスト中は食べ物と水を控えてください。マウスをネストレットのあるケージに30分間放置します。
2. マウスを取り外し、テスト完了後、ホームケージに戻します。残りの無傷のネスレット材料を鉗子でケージから取り出し、O / Nを乾燥させます。
3. 残りの細断されていない雛の重量を量り、この重量を開始重量で割って、細断された雛の割合を計算します。所望であれば、決定的な5点の巣評価尺度¹⁷を用いて、対象のマウスによって作り出された巣の形態を採点するが、この尺度は一般に巣作りの採点を目的としており、強迫的な細断ではなく、採点を目的としていることを認識してよい。
4. 残りの細断されたネスレット材料と寝具を廃棄します。

結果

大理石埋没試験およびネストレット shredding 試験の主な利点は、それぞれがマウスの自然的かつ自発的な行動に依存しており、試験完了後に定量化できるため、1人の研究者が実験をセットアップし、セッションが終了するまで試験室の外に留まることができる点にあります。大理石埋没試験における重要な構成要素は、試験後に被験体をケージから慎重に取り出すことです。マウスは通常、捕獲を避けようとするため、その過程で、部分的に埋まっていた大理石をずらしたり動かしたりしたり、あるいは試験セッション終了時に埋まっていなかった大理石を部分的に埋めてしまったりすることがあります。図 1A は、被験体を導入する直前の試験ケージを上から見た様子です。私たちは、このように大理石を正確に配置することを推奨しており、これにより（必要に応じて）埋没に加えて、大理石の移動を追跡することが可能になります。例証実験において、私たちは野生型（WT）マウスと、脳内セロトニン（5HT）生合成の初期かつ律速段階の酵素であるトリプトファン水酸化酵素2（TPH2）の遺伝子を欠損したマウスの大理石埋没行動を比較しました。TPH2 遺伝子のヌル変異の結果、これら...

ディスカッション

大理石の埋葬と雛の細断試験は、マウスの反復的で強迫的な行動を研究するための行動法の良い例です。どちらのテストも、モデル化したヒト障害に対して優れた顔、構造、および予測妥当性を示しています^6-11。これらの反復行動はげっ歯類では自然かつ自発的であり、その頻度と強度は、現在示されているように遺伝子組み換え後、または頭部外傷と被験者の薬物による治療後に変化する可能性があります。これら 2 つのテストの価値は、OCD や ASD などの人間の精神障害の検証済みモデルであり、どちらも反復的で望ましくない行動の発現を伴うという事実に由来しています。どちらのテストも堅牢であり、TPH2 KOマウスで示されているように、マウスの掘削、埋葬、および細断行動の発現の大きな変動に敏感です。

既存の方法(遺伝的、薬理学的、神経発達モデルなど)に関して、大理石の埋設および巣の細断試験には多くの利点があります。どちらも、洗練された高価な機器を必要とせずに、ほとんどのラボですぐに利用できます。これらのテストは、適用が簡単で、ハイスループット分析用にフォーマットでき、信頼性...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
ガラスのおもちゃのビー玉地元の	おもちゃ屋	N / A	の品揃えスタイル、色、透明、不透明
ネスレ	アンケアNES3600
N10シリーズマウスケージ	アンケア	N10HT	ワイヤートップ付き標準げっ歯類ケージ
R20シリーズラットケージ	アンケア	R20	ワイヤートップ付き標準げっ歯類ケージ
ベッド・オ・コブス	・アンダーソンズ	8B	標準的なげっ歯類のバルク寝具、1/8インチ