マウスでの拒食症のアクティビティ ベースの評価
2018年5月14日
食品に限られたアクセスが与えられている一方連続した車輪で個別にマウスは食糧消費の削減を開発し、実行しているホイールの活動を増やします。この実験的現象は、アクティビティ ベースの拒食症と呼ばれます。このパラダイムは、神経生物学、神経性無食欲症の側面を基になる動作を研究するため実験的なツールを提供します。
この実験の全体的な目標は、神経性食欲不振症の根底にある神経生物学と行動を調べることです。この方法は、神経性食欲不振症の神経基盤は何か、脳回路は何かなど、摂食障害に関連する精神医学の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、人間では評価できない食欲不振のいくつかの根本的なメカニズムを研究するために使用できることです。
実験エリアを設定するには、ラップトップとホイールハブの近くにあるケージラックを選択します。これにより、データ転送の問題が制限されます。次に、ホイールハブとソフトウェア間の接続をアクティブにします。
まず、ホイール管理ソフトウェアを開いて、両方のワイヤレスハブがアクティブであることを確認します。ソフトウェアから、デフォルトのホイール接続をリセットします。ツールを開き、[ホイールの削除]を選択します。
この手順を 5 回繰り返してから、ソフトウェアを閉じて再度開きます。次に、ホイールに動力を供給します。バッテリーパックのワイヤーをホイールハードウェアに接続し、バッテリーをホイールベースに挿入します。
次に、ソフトウェアを見てみましょう。ホイールベースは、適切なワイヤレスハブの下に1つのIDとともにリストされている必要があります。そうでない場合は、バッテリーパックのフックを外し、ソフトウェアでホイールを削除して、再試行してください。
ホイールが認識された場合は、IDを適切な動物のIDに交換します。次に、ランニングホイールのベースをダクトテープでケージの底に接着して、安定性を確保します。露出したテープをネズミが噛むため、テープを突き出さないでください。次に、腐食した磁気のないランニングホイールディスクをベースに置き、ホイールを回転させてケージの壁とグレーチングからのクリアランスを確認します。
ディスクを回転させ、各回転がソフトウェアに正しく登録されることを確認します。次に、ダクトテープを使用して、フードジャーをケージに固定します。ランニングホイールとウォーターボトルから離して配置します。
次に、2つのチャウを瓶に入れ、ケージにフルウォーターボトルを取り付け、ケージの底に寝具を追加します。すべてのケージがこの方法で準備されたら、マウスを個別に適切なケージに入れます。すべてのマウスがケージに入ったら、ソフトウェアに移動してファイルをクリックし、取得を開始します。
実験全体を通して、試用フェーズを分割するために新しい買収を開始します。次に、マウスを2日間住居条件に順応させます。このフェーズでは、各マウスがABA実験を処理するのに十分な健康状態にあるかどうかを判断します。
実験の3日目に、約9グラムのチャウを測定し、重量を1グラムの1/1000に記録します。次に、マウスをケージから慎重に取り外し、大きなプラスチック製のビーカーで10分の1グラムに最も近い重量を量ります。これは、マウスへのストレスを最小限に抑えて行います。
マウスをケージから出したら、ケージ内のすべての食べ物を探して取り除きます。瓶の中の食べ物を取り除くだけでなく、寝具を通して散らばった食べ物がないか調べます。次に、必要に応じて、70%イソプロパノールとペーパータオルでランニングホイールを清掃します。
マウスをケージに戻す前に、イソプロパノールが乾燥していることを確認してください。次に、マウスと9グラムのチャウをケージに入れます。翌日は、最後の訪問から10分以内に動物施設に戻ってください。
再び小さなプラスチック製のビーカーに9グラムのチャウを入れ、正確な重量を記録します。再度、マウスをそっと取り外し、マウスへのストレスを最小限に抑えて体重を量ります。次に、ケージからフードジャーを取り出して調査します。
ピンセットで糞を取り除き、ビーカーの上にストレーナーを使用して寝具を取り除きます。大きな食品を砕いてフィルターを通過し、ストレーナーに寝具だけを残します。次に、ケージの寝具で食べ物の残りを探し、ビーカーに追加します。
次に、ケージに残った食物の質量を記録します。次に、瓶をきれいに拭き、空のケージに戻します。必要に応じて新しいテープを貼ります。
次に、準備した9グラムの食料配給を瓶に入れます。以前と同様に、汚れた走行ホイールをすべて清掃し、ケージに戻します。毎日この方法ですべてのケージをリセットします。
5日目、7日目、9日目に、ホイールランニングプログラムでコンピューターデータ取得を再開します。ベースラインデータを収集した後、11日目にデータ集録を再開し、制限フェーズを開始します。基本的には、いくつかの変更を加えてベースラインプロトコルに従います。
まず、食品を交換するときは、走行中の車輪を空けないでください。次に、動物が9グラムの食料配給を受ける機会をわずか6時間に制限します。摂食期間は昼行性または夜間にすることができます。
どちらの選択肢にもメリットがあります。6時間後、瓶とケージに残っている食品の重さを量ります。この時点で、必要に応じてホイールを清掃しますが、次のケージにすばやく対応できるように、すばやく清掃してください。
制限フェーズの毎日、この手順を繰り返します。今では、動物の体重減少を監視することが非常に重要になります。マウスがベースライン体重の75%に低下した場合は、実験から除外します。
これらのマウスにケージの床から無制限の餌を提供し、ランニングホイールへのアクセスはありません。すべてのケージが評価された後、その回復を研究する場合を除き、落としたマウスを安楽死させます。記載された実験を用いて、活動性食欲不振マウスの群を、3つの対照群と共に評価した。
説明された手順に従って、食事は6日時間に制限されました。過度の体重減少のためにマウスが研究から除外された場合、無作為に選択された対照マウスも同様でした。予定された摂食に曝露された両群で、1日目から5日目にかけて体重が減少し、これは食物摂取量の減少と論理的に相関していた。
不思議なことに、体重減少はホイールランニング活動に影響を与えませんでした。行動研究の後、脳を採取し、生化学的分析のために凍結しました。腹側被蓋領域の組織を解析したところ、ホイール走行はBDNF発現を有意に増加させ、食事制限はNCAM1 mRNA発現を増加させたが、BDNF mRNA発現は変化しなかったことが示された。
この手順を試行する際は、マウスへのストレスを制限すること、測定のタイミングを一貫して行うこと、正確な測定値を取得するために忍耐強く待つこと、そして技術的な問題がないかホイールランニングソフトウェアで一貫してチェックすることを覚えておくことが重要です。この手順に続いて、免疫組織化学や放射性リガンド結合などの他の方法をマウスの脳で実行して、食欲不振パラダイムのウイルス機能に関連する追加の質問に答えることができます。
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概要
この研究は、活動ベースの拒食症のマウスモデルを使用して、神経生物学と神経性食欲不振の基礎となる行動を調査します。食事のアクセスが制限され、ランニングホイールを備えたマウスは、食事摂取量が減少し、活動量が増加し、拒食症のメカニズムについての洞察を提供します。
主要な研究要素
科学分野
- 神経科学
- 行動科学
- 精神医学
背景
- 活動ベースの拒食症は、マウスで観察される現象です。
- このモデルは、神経性食欲不振の神経生物学的側面を研究するのに役立ちます。
- これらのメカニズムを理解することで、治療戦略に情報を提供できます。
- この研究は、摂食障害に関与する神経回路に関する重要な質問に取り組んでいます。
研究の目的
- 神経性食欲不振の神経生物学を調査すること。
- 障害に関与する脳回路を特定すること。
- 食事のアクセスが制限されることに関連する行動変化を探索すること。
使用した方法
- ランニングホイールを備えたマウスの個別収容。
- 活動ベースの拒食症を誘発するための限られた食事の入手可能性。
- 食事摂取量とホイールを回す活動のモニタリング。
- ホイールハブに接続されたソフトウェアを通じたデータ収集。
主要な結果
- マウスはランニングホイールを備えたアクセス時に食事摂取量が減少しました。
- ランニングホイールを回す活動が増加したことが観察されました。
- このモデルは、拒食症の神経生物学的基盤についての洞察を提供します。
- 結果は、人間の摂食障害を理解するのに役立つかもしれません。
結論
- 活動ベースの拒食症モデルは、神経性食欲不振を研究するのに効果的です。
- 人間では評価できない神経メカニズムの調査を可能にします。
- 結果は、摂食障害と潜在的な治療法の理解に貢献します。
よくある質問
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.
