Een onvoorspelbare chronische milde stress protocol voor Aansporen depressieve symptomen, gedragsveranderingen en Negatieve Health Outcomes in Knaagdieren

Samenvatting

Het onvoorspelbare chronische milde stress (UCMS) protocol is een gevalideerde methode voor het bestuderen van gedrags- en fysiologische veranderingen geassocieerd met chronische stress en depressieve symptomen. Acht weken van het opleggen van het UCMS-protocol induceert gedragsveranderingen en slechte gezondheidsuitkomsten bij knaagdieren van beide geslachten.

Samenvatting

Chronische onopgeloste stress een belangrijke risicofactor voor het ontwikkelen van klinische depressie. Terwijl veel preklinische modellen van stress veroorzaakte depressie zijn gemeld, de onvoorspelbare chronische milde stress (UCMS) protocol is een gevestigde translationeel relevante model voor het induceren van gedragsproblemen symptomen vaak geassocieerd met klinische depressie, bijvoorbeeld anhedonie, veranderde verzorging gedrag en aangeleerde hulpeloosheid bij knaagdieren. De UCMS protocol veroorzaakt ook fysiologische (e .g., Hypercortisolemie, hypertensie) en neurologische (bijvoorbeeld anhedonie, aangeleerde hulpeloosheid) veranderingen die klinisch worden geassocieerd met depressie. Belangrijker is, kan UCMS veroorzaakte depressieve symptomen worden verbeterd door middel van een chronische, maar niet acute behandeling met gemeenschappelijke SSRI's. Als zodanig, de UCMS protocol biedt vele voordelen boven acute stress protocollen of protocollen die meer extreme stressoren benutten. Ons protocol gaat gerandomiseerde, dagelijkse blootstelling tot 7 verschillende stressors: vochtige beddengoed, verwijdering van beddengoed, kooi tilt, verandering van licht / donker cycli, sociale spanningen, ondiep water bad, en predator geluiden / geuren. Door het onderwerpen knaagdieren 3-4 uur per dag om deze milde stressoren gedurende 8 weken, tonen we allebei significante gedragsveranderingen en slechte gezondheid resultaten op het cardiovasculaire systeem. Deze benadering maakt grondige ondervraging van de neurologische, gedrags- en fysiologische veranderingen geassocieerd met chronische stress geïnduceerde depressie, en voor het testen van nieuwe potentiële therapeutische middelen of interventiestrategieën.

Inleiding

Depressieve psychische aandoening is een complexe neurologische aandoening die momenteel wordt erkend als een belangrijke oorzaak van invaliditeit en ziektelast wereldwijd. De NIMH meldt dat ongeveer 12% van de Amerikanen lijden aan klinische depressie, met twee keer zoveel vrouwen getroffen versus mannen ^1. In de VS alleen, depressie is goed voor miljarden dollars de directe kosten van de gezondheidszorg en een geschatte $ 193.000.000.000 meer in de indirecte kosten (verlaagde winst en verlies van productiviteit) ^2. Symptomen van depressie omvatten anhedonie, gewichtsveranderingen en slaap cycli verlaagde lichaamsbeweging en persoonlijke hygiëne, gevoelens van wanhoop of schuld en / of terugkerende gedachten aan de dood of zelfmoord. Gedurende het laatste decennium, epidemiologische en klinische studies hebben aangetoond dat depressie een onafhankelijke risicofactor voor cardiovasculaire ziekte (CVD) morbiditeit en mortaliteit ³ en voorspellend is ernstiger prognose cardiovasculaire pathologieën, waaronder eentherosclerosis, hypertensie, myocardiaal infarct en coronaire hartziekte, ongeacht voorgeschiedenis van openlijke CVD ^4. Ondanks de toenemende prevalentie en nadelige gevolgen voor de volksgezondheid van depressie, is de etiologie en verwante pathofysiologie van deze ziekte slecht begrepen en de heterogeniteit van de aandoening als gevolg van diverse factoren (bijvoorbeeld, genetische, biologische, en omgevingscomponenten) heeft klinische diagnose moeilijk maakte bepalen.

Bewijsmateriaal wijst erop dat onoplosbare psychologische stress is een belangrijke bijdragende factor voor het ontwikkelen van depressieve ziekten en kan ook een krachtige pathogene factor het koppelen van depressie en HVZ, deels als gevolg van verstoring en ontregeling van de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as ^5,6 zijn. Disfunctie van de HPA-as is een belangrijk mechanisme dat is gekoppeld aan de gedrags- en fysiologische veranderingen waargenomen in depressie en de ontwikkeling van verschillende CVD risicofactoren, inclusiefdyslipidemie, obesitas en diabetes ^7. Meerdere preklinische modellen van depressie zijn ontwikkeld in een poging om het mechanisme van veranderde HPA werking eigen klinische depressie repliceren; dergelijke modellen verschaffen een gevalideerde methoden voor het onderzoeken van de gedragsmatige, neurologische en fysiologische veranderingen die met chronische en acute stress bij dieren. De geldigheid van een diermodel van de ziekte is gebaseerd op de relevantie van het ontstaan ​​en de progressie van het model vormgeving en de mogelijkheid om anatomische, neurofysiologische recapituleren en gedragskenmerken waargenomen bij menselijke ziekte. Daarnaast moet preklinische respons op behandelingen (bijvoorbeeld SSRI's) vergelijkbare resultaten met die waargenomen in klinische settings opleveren.

Verschillende diermodellen van door stress veroorzaakte depressie worden momenteel gebruikt in onderzoek, zoals aangeleerde hulpeloosheid, vroege leven stress en sociale nederlaag stress. Echter, elk van deze modellen heeft inherente nadelendat het verminderen van hun translationele werkzaamheid ^8. In de afgelopen decennia is het onvoorspelbare chronische milde stress (UCMS) protocol ontpopt als een van de meest translationeel relevante modellen voor het bestuderen van de pathofysiologie van depressie bij knaagdieren ^9. Dit model is gebaseerd op het fundamentele concept dat chronische blootstelling aan stressoren verstoort stressrespons systemen en uiteindelijk leidt tot de ontwikkeling van depressieve stoornissen. Tijdens de UCMS protocol worden de dieren blootgesteld aan een willekeurig aantal milde milieu- en sociale stressfactoren op een dagelijkse basis. Een belangrijke factor die de relevantie van dit model voor menselijke situaties verbetert ligt in de hoge mate van onvoorspelbaarheid en onbeheersbaarheid van de stressoren, alsmede het tijdstip waarop zij worden ingebracht. Daarnaast is de UCMS protocol gebruikt slechts milde stressoren, in plaats van te vertrouwen op het vroege leven of agressieve fysieke stimuli. Gedurende UCMS blootstelling depressief gedrag ontwikkelen en zijn vergelijkbaar met CLINical symptomen, waaronder verminderde gevoeligheid voor beloningen (anhedonie), veranderingen in de fysieke activiteit en onderzoekend gedrag (hulpeloosheid en wanhoop), verslechtering van de vacht staat en veranderde seksuele activiteit ^10. Bijna alle aantoonbare symptomen van depressie gemeld middels dit model, en studies hebben aangetoond dat deze gedragingen enkele weken aanhouden na beëindiging van stress. Bovendien kunnen deze UCMS geïnduceerde depressieve gedrag geleidelijk worden gerespecteerd door chronische, maar niet acute behandeling met name antidepressiva, wat suggereert soortgelijke neurologische effecten van therapeutische verbetering die nauw weerspiegelt de klinische werking en variabele effectiviteit van deze middelen bij mensen ^{11,14- 18.} Hier melden wij een gedetailleerde beschrijving van de UCMS protocol en beschrijven typische gedrags- en vasculaire resultaten bij muizen.

Protocol

Alle procedures hieronder beschreven zijn beoordeeld en door de Institutional Animal Care en gebruik Comite aan de West Virginia University Health Sciences Center goedgekeurd.

1. Selectie van Animal Model

LET OP: De meeste gangbare soorten in de UCMS model onder Sprague Dawley en Wistar ratten en de BALB / cJ muis; andere muizenmodellen gebleken beperkte werkzaamheid (DBA / 2, C57BL / 6). Toch dienen zorgvuldig aandacht worden geschonken aan de specifieke muis of rat stam naar keuze, als genetische achtergrond en gevoeligheid voor omgevingsinvloeden variëren sterk tussen soorten en is aangetoond als kritieke factoren die de uitkomsten van het onderzoek ^{11,14,15, 19.}

1. Gebruik dieren van de geschikte leeftijd (bijvoorbeeld wanneer het gewenst eindpunt in een 17-weken oude ratten te evalueren, dan de ratten moet UCMS protocol vanaf ~ 9 weken oud) aangezien dit protocol duurt least 7-9 weken volledig induceren depressieve symptomen.
2. Single-huis dieren ondergaan UCMS in IACUC goedgekeurde kooien en faciliteiten, met eten en standaard chow ad libitum beschikbaar (tenzij anders vereist door specifiek protocol).
3. Wees extra voorzichtig om ervoor te zorgen controles zijn ondergebracht in een rustige kamer met een minimale activiteit om de effecten van een eventuele onbekende milieu-invloeden te beperken.

2. Onvoorspelbaar Chronische Stress Mild Protocol

OPMERKING: Dieren ondergaan UCMS worden dagelijks vervoerd (> 5 dagen per week) om een ​​schone ruimte gebruikt voor UCMS manipulaties. De dieren worden blootgesteld aan 1 of 2 van de volgende dagelijks genoemde stressoren. Stressoren worden uitgevoerd op een willekeurig schema en elke spanning wordt toegediend gedurende ten minste 3-4 uur (zie tabel 1).

1. Het beddengoed temperen door het gieten van 10-20 oz. schoon water in elke standaard kooi. Pas de hoeveelheid water dienovereenkomstig de grootte van hetkooi om volledig te temperen het beddengoed maar niet voor bundeling van water veroorzaken. Verblijven de dieren in vochtige kooi voor 3-4 uur.
2. Verwijder beddengoed uit elke kooi voor 3-4 uur, waarna de dieren worden overgegaan naar een andere stressor die een lege kooi (ondiepe bad, kooi tilt) of geplaatst in een schone kooi met fris beddengoed.
3. Tilt kooien tot ongeveer 45 ° (niet aanwezige) voor 3-4 uur. Kooien kantelbaar met een stevige object dat in plaats blijft als het dier beweegt in de kooi.
4. Alter normaal 12 uur / 12 uur licht / donker cycli in opeenvolgingen van 30 min perioden voor de duur van 8 uur. Na terug dieren naar de normale cyclus.
5. Overdracht elk dier uit de kooi aan die van de kooi van een naburig dier dat is verwijderd 3 uur.
6. Verwijderen lagering aan elke kooi en voeg water tot een diepte van ~ 0,25 inch voor muizen of ~ 0,5 inch voor ratten gedurende ongeveer 4 uur. Gebruik water dat warmer is dan RT (~ 30 ° C) tot een minimum te beperken hypothermia potentieel. Kort droog dieren met een zachte handdoek aan het einde van het water blootstelling voorafgaand aan plaatsing in schone kooien.
7. Expose dieren roofdier ruikt / klinkt door het toevoegen van willekeurig verdeeld steekproef plukjes bont of urine (10-20 ml) uit een natuurlijke predator soorten in de kooi voor 3-4 uur. Als alternatief, speel grommen of roofzuchtige geluiden van natuurlijke predator soorten in de nabijheid van de kooien gedurende 3 uur.
8. Aan het einde van elke dagelijkse stress periode eerst alle dieren in schone kooien en ze terug naar het huis faciliteit.

3. Animal Monitoring / Grooming Scores

1. Inspecteer elk dier per dag voor de ontwikkeling van wonden of zweren die diergeneeskundige behandeling kan vereisen. Dieren die lichte verwondingen kan worden voortgezet in de UCMS protocol over de toestemming van de dierenarts te ontwikkelen.
   1. Twee onderzoekers opgeleid in het evalueren vacht verzorgen inspecteren elk dier en wijs een wekelijkse jas score op een schaal van 0-1. Deze score is af te schrikkenbepaald door de individuele scores toekennen (0- schoon, 1-dirty) aan elk van de 8 lichaam Regio's- hoofd, nek, rug jas, ventrale vacht, staart, voorpoten, achterpoten, en genitale regio. Dezelfde onderzoekers zijn om deze taak uit te voeren in de hele UCMS protocol om de consistentie in de jas scores toekennen handhaven.
   2. Alle dieren die een sterke vermindering van het lichaamsgewicht (dwz,> 15%) ervaart moet worden gemeld aan het veterinaire personeel en moet uit het protocol worden verwijderd.

4. Behavioral Testen en uitkomstmaten

OPMERKING: Verschillende evaluatiemethoden kan worden gebruikt om gedragsveranderingen de UCMS protocol bij knaagdieren kwantificeren.

1. Cumulatieve Coat Grooming Score.
   1. Zoals hierboven beschreven, is wekelijks laag verzorging score toegekend voor elk dier.
2. Sucrose Splash Test:
   1. Plaats het dier in een schone kooi gevoerd met een wattenschijfje of een handdoek om beddengoed te voorkomenvan vast te houden aan zijn vacht. Spray een 10% sucrose oplossing op het hoofd en de dorsale vacht van elk dier en noteer de totale verzorging gedrag gedurende 5 minuten.
   2. Grooming activiteit (gedefinieerd als het reinigen van de vacht door het likken of krabben) wordt gemeten door latency (inactieve tijd tussen de eerste spray en de start van verzorging) en de frequentie (aantal keren dat het verzorgen van een bepaald lichaamsdeel).
3. Sucrose Voorkeur Test:
   1. Wennen dieren drinken 1% sucrose-oplossing (w / v) 72 uur voor de test en geef blootstelling aan twee flessen (1% sacharoseoplossing versus kraanwater in verschillende flessen). Na gewenning, bieden dieren met ad libitum toegang tot sucrose-oplossing en leidingwater gedurende 3 uur. Na 3 uur staat de consumptie volumes sucrose-oplossing en leidingwater en bereken sucrose voorkeur als: [(sucrose consumptie) / (water verbruik + sucrose consumptie)] × 100.
4. Staart Suspension Test (Muizen Only):
   1. Subreng muizen door de staart van een stabiele staaf (20 cm van de grond) met plakband (2 cm van staartpunt). Record immobiliteit tijd meer dan 5 min. Muizen worden immobiel beschouwd alleen als ze passief en volkomen roerloos hangen.
5. De Gedwongen Swim Test:
   1. Plaats dieren in een houder (~ 15-20 cm diameter muizen; ~ 55-60 cm diameter voor ratten) gevuld met water met een temperatuur van 26 ± 0,5 ° C. Noteer de latentie om de eerste aanval van de mobiliteit en de tijd immobiel gedurende de 5-minuten testperiode. Aan het eind van een test, plaats de natte dier in een bedrijf kooi op een verwarmingselement (30-35 ° C) met een normaal aanwezige waarvoor een absorberend keukenpapier tot droog.
6. Verhoogde Plus Doolhof:
   1. Laat elk dier het doolhof vrij exploratie 5 min. Recordbedrag inzendingen in elke arm, en de totale tijd doorgebracht in elke arm, volgens a priori criteria ^20.
7. Locomotor Activiteit:
   1. Record activiteit, gedefinieerd als de totale beweging, fijne bewegingen, het grootbrengen bewegingen, en inactiviteit, voor zowel acute (30 min) en / of chronische (12 uur) perioden. Doe dit met behulp van de kooi of een nieuwe omgeving, afhankelijk van de individuele omgeving (hoewel de consistentie moet worden gehandhaafd) in real time door een waarnemer of post-hoc door herhalen en analyseren van camerabeelden.

5. Uitbreiding / Variatie van UCMS Protocol

1. Dien geschikte therapeutische middelen of uitdagingen van hun vermogen om zowel stomp de ontwikkeling van UCMS geïnduceerde uitkomsten (indien vroeg gestart) of om de ernst van de gevestigde UCMS geïnduceerde uitkomsten achteruit (indien te laat gestart) te bestuderen. Dit is afhankelijk van het betreffende laboratorium of protocol ^11.

6. eindresultaat Assessments

1. Naar aanleiding van de sluiting van UCMS protocollen en gedrags- testen, gebruik maken van dieren in de daaropvolgende experiments op een wijze die de specifieke hypotheses, doelen en doelstellingen van de betreffende laboratorium richt.
   Opmerking: Als voorbeelden, kunnen deze ook cardiovasculaire, inflammatoire of endocriene responsen op chronische stress. Als alternatief kunnen therapeutische interventies worden ingevoerd op dit punt om hun effectiviteit en mechanistische onderbouwing te evalueren.

Resultaten

Een voorbeeld van het schema voor een week na de UCMS procedure is weergegeven in tabel 1. Elke week werden stressoren gerandomiseerd acclamation voorkomen en onvoorspelbaarheid van de stress challenge per dag te garanderen.

Maatregelen van Depressieve achtig gedrag

Na 8 weken van UCMS, waren er significante veranderingen in zowel gedrags-en fysiologische uitkomsten bij chronisch benadrukt knaagdieren ten opzichte van hun niet-benadrukte controle...

Discussie

Uitgebreid klinisch en epidemiologisch bewijs heeft aangetoond dat chronische stress een van de krachtigste precipiterende factoren is voor depressie. Herhaalde blootstelling aan stressoren kan de individuele kwetsbaarheid voor depressie en andere neuropsychiatrische stoornissen versterken als gevolg van de psychologische en fysieke eisen in het lichaam die zich na verloop van tijd ophopen. Het gebruik van gevalideerde preklinische diermodellen biedt een waardevol translationeel hulpmiddel voor het bestuderen van depress...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Tijdelijke dierenkooien met deksels			Verstrekt door uw dierenverzorgingsvoorziening
Rodentenbed			Verstrekt door uw dierenverzorgingsvoorziening
Predator vacht of urine			Verstrekt door uw dierenverzorgingsvoorziening
Drinkflessen voor knaagdierenkooi			Verstrekt door uw dierenverzorgingsvoorziening
1.000 ml maatcilinder	variabel	variabel	Dit is optioneel.  Elke container waaruit een bekende hoeveelheid water kan worden gegoten, zal geschikt zijn
Houtsblokken gesneden uit 2x4	variabel	variabel	8-duimsecties worden gesneden om kooi-kantelprocédés te vergemakkelijken
Zachte papieren handdoeken			Verstrekt door uw instelling
Kleine spuitfles	Walmart		100-200 ml volume is voldoende, gebruikt voor sucrose splash-test
Medium (muizen) of grote (ratten) plastic kuipen voor zwemtest	Walmart	variabel	Moet van voldoende diepte zijn dat de dieren de bodem niet kunnen aanraken (bijv., 2 voet)