Met behulp van Chronische Sociale Stress om model postnatale depressie bij zogende Knaagdieren
10 juni 2013
Dit artikel beschrijft het gebruik van chronische inwoner indringer sociale spanning als een ethologically relevante paradigma naar model postpartum depressie en angst bij lacterende knaagdieren.
Het algemene doel van het volgende experiment is het creëren van een ecologisch relevant knaagdiermodel om postnatale stemmingsstoornissen te bestuderen. Eerst ondergaan de jongen een periode van scheiding van de moeder. De jongen worden vervolgens teruggeplaatst in de thuiskooi, waarna het moederlijke zorggedrag wordt geregistreerd om sociale stress op te wekken.
Een nieuwe mannelijke indringer wordt geïntroduceerd. Moederlijke agressie wordt gedurende 30 minuten of langer geregistreerd voor de inductie van chronische sociale stress. Onze resultaten tonen aan dat chronische sociale stress een effectief en betrouwbaar paradigma is voor het onderdrukken van moederlijke zorg.
Een ander voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande modellen voor stress-geïnduceerde depressie, zoals herhaaldelijke fixatie, sociale nederlaag of paradigma's van chronische milde stress, waarbij een gerandomiseerde variëteit aan stressoren wordt gebruikt, is dat sociale stress geen grote logistieke en/of fysiologische storende variabelen introduceert. Het gebruik van paradigma's van chronische sociale stress kan leiden tot de identificatie van verbeterde preventieve maatregelen en behandelingen voor stemmingsstoornissen bij moeders en hun nakomelingen. Volwassen bred-dolly vrouwtjes worden in huis gefokt en de tests worden uitgevoerd in de thuiskooi, die gedurende de gehele studie in dezelfde ruimte staat.
Op dag 20 of 21 van de zwangerschap worden kooiseparatoren van één inch hoog, gemaakt van helder plexiglas, in de thuiskooi geplaatst. Deze verdelen de kooi in vier kwadranten om te voorkomen dat de jongen tijdens het testen terugkruipen naar de moeder. Typisch moederlijk gedrag wordt voor alle moeders bevestigd op de dag van de geboorte.
Door middel van directe observatie van het ophalen van pupjes, verzorging, zogen en zelfverzorging. De indringer-mannetjes die in deze studie zijn gebruikt, zijn kleiner of van vergelijkbare grootte. Sprague Dolly, mannetjes en vrouwtjes worden nooit twee keer aan hetzelfde mannetje gepresenteerd.
Het gebruik van mannetjes die qua grootte vergelijkbaar zijn met de moeders helpt infanticide te voorkomen. Een videocamera is nabij de kooi gemonteerd, zodat gedragingen tijdens de tests kunnen worden geregistreerd. Verwijder eerst het nest bij de moeder, weeg het mannelijke en vrouwelijke pup afzonderlijk en plaats ze vervolgens gedurende 60 minuten in een schone holdingkooi.
Weeg de pups opnieuw aan het einde van deze scheiding van 60 minuten. Start de video-opname voordat de pups terug in hun thuiskooi worden geplaatst, om er zeker van te zijn dat al het ophaalgedrag van de pups wordt vastgelegd. Verdeel de pups zo gelijkmatig mogelijk over de drie niet-testkwadranten van de kooi.
Registreer na deze herintroductie gedurende 30 minuten het moederzorggedrag. Moederzorggedragingen omvatten doorgaans het terugbrengen van de jongen naar het nest, nestgedrag, het poetsen van de jongen of zelfverzorging, of het zogen. Wanneer de moeder in totaal 120 minuten met het nest heeft geinteracteerd, worden de jongen nogmaals gewogen om de melkinname te bepalen.
Gedurende de periode van twee uur wordt op dagen van gedragstesten na deze zogeningsperiode één pup per nest geëuthanaseerd. Om een melkmonster uit de maag te extraheren, draaien we de pups naar de moeder. Na het wegen en het starten van de video-opname wordt er voor 30 minuten een kleinere of gelijkwaardig grote, onbekende mannelijke indringer in de kooi geplaatst om de moederlijke agressie te testen.
Maternale agressieve gedragingen omvatten doorgaans het aanvallen, bijten, schoppen of vastpinnen van het indringende mannetje door het moederdier. Bij de controlegroep wordt het mannetje verwijderd na de 30 minuten durende video-opname van de maternale agressie op dag twee, negen en 16 van de lactatie; bij de proefpersonen met chronische sociale stress blijven de mannetjes dagelijks 60 minuten bij de moeders. Over de periode van 15 dagen tussen dag twee en 16 van de lactatie worden op dag twee, negen en 16 de eerste 30 minuten opgenomen, vergelijkbaar met de controlegroep. Op dag twee, negen en 16 van de testfase wordt om 15:00 uur een flesje met 0,02% Saccharin aan de thuiskooi van het moederdier toegevoegd, afwisselend aan de rechter- en linkerzijde.
De flesjes worden later gewogen om de voorkeur voor saccharine te bepalen. De pups worden op dag 23 gespendant en de moeders worden geëuthanaseerd om monsters te verkrijgen voor verdere analyse. De volwassen vrouwelijke nakomelingen van moeders met chronische sociale stress produceren later hun eigen pups.
Voor verdere analyse wordt de software voor gedragsanalyse odd log gebruikt om het maternale gedrag dat tijdens de studie is opgenomen, te scoren. Zowel maternale agressie als maternale zorg worden gescoord voor alle video's van maternale agressie. Dit programma genereert zowel een volledig gegevensbestand met tijdstempels in intervallen van vijf seconden als een samenvattende tabel met de totale frequenties en duur van de geselecteerde gedragingen over de opname van 30 minuten.
Chronische sociale stress, veroorzaakt door het blootstellen van een zogende moeder aan een mannelijke indringer gedurende één uur per dag gedurende 15 dagen, leidde tot een afname van de duur van het poetsen van de jongen en de totale moederlijke zorg. Tegen dag 9 van de lactatie en dag 16 van de lactatie vertoonde de moeder een toename in zelfverzorging, een maatstaf voor angst, en agressief gedrag. Overeenkomstig nam de melkinname door de jongen af in vergelijking met de controlegroep op dag 9 en 16 van de lactatie; de groei van de jongen was op beide dagen significant afgeremd.
Sociale stress leidde ook tot een afname van de saccharinevoorkeur en een indicator van hedonie door smaak 16 bij het testen van de melkinname door de pups van volwassen vrouwtjes. De saccharinevoorkeur van nakomelingen van sociaal gestreste moeders was op lactatiedagen twee en 16 verlaagd; de saccharinevoorkeur van F1-moeders met chronische sociale stress in de vroege levensfase was eveneens lager. Op lactatiedagen twee en 16 was de oxytocine mRNA-expressie verminderd in de nucleus supraopticus van gestreste F1-moeders in de vroege levensfase, en soortgelijke effecten werden gevonden in de nucleus paraventricularis.
Bij het opstellen van een protocol voor chronische sociale stress is het belangrijk om blootstelling aan extra stressfactoren te minimaliseren, zoals het transport van moederdieren met hun nesten, overmatige menselijke verstoring, vervuilde kooien en andere aversieve akoestische, orale of olfactorische stimuli. Een stabiele huisvestingsfaciliteit en een consistente diierverzorging zullen de meest consistente gegevens opleveren. Na het volgen van deze procedure kan een breed scala aan weefsels op meerdere tijdstippen worden bemonsterd om de effecten van chronische sociale stress op andere orgaansystemen te onderzoeken.
Daarnaast kunnen sociale stressoren in meerdere levensfasen worden toegepast om zowel de vatbaarheid als de veerkracht voor stress-geïnduceerde stoornissen te onderzoeken.
Overzicht
Dit artikel beschrijft het gebruik van chronische resident-intruder sociale stress als een ethologisch relevant paradigma om postpartumdepressie en angst bij lacterende knaagdieren te modelleren. De studie beoogt een betrouwbaar knaagdiermodel te creëren om postpartum stemmingsstoornissen te onderzoeken.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Gedragswetenschap
- Psychobiologie
Achtergrond
- Postnatale stemmingsstoornissen hebben invloed op de moederlijke zorg en de ontwikkeling van het nageslacht.
- Chronische sociale stress is een potentieel model voor het bestuderen van deze stoornissen.
- Bestaande modellen kunnen storende variabelen introduceren.
- Inzicht in het moederlijk gedrag is essentieel voor de ontwikkeling van behandelingen.
Doel van de studie
- Om een model van chronische sociale stress vast te stellen bij lacterende knaagdieren.
- Om de impact van sociale stress op maternaal zorggedrag te beoordelen.
- Om de effecten op de groei en het gedrag van het nageslacht te evalueren.
Gebruikte methoden
- Scheiding van de moeder gevolgd door reïntroductie van de jongen in de thuiskooi.
- Introductie van een nieuw mannelijk indringer-dier om sociale stress op te wekken.
- Registratie van moederlijk gedrag en agressie tegenover de indringer.
- Analyse van de melkinname en de groei van de jongen gedurende de lactatiedagen.
Belangrijkste Resultaten
- Chronische sociale stress verminderde de moederlijke zorg en het groomgedrag bij de jongen.
- Verhoogde angst en agressie werden waargenomen bij gestreste moeders.
- De melkinname en de groei van de jongen waren significant verminderd.
- De expressie van oxytocine was verminderd bij gestreste moeders.
Conclusies
- Chronische sociale stress is een valide model voor het bestuderen van stemmingsstoornissen in de postnatale periode.
- Dit model kan helpen bij het identificeren van preventieve maatregelen en behandelingen.
- Verder onderzoek is nodig om de langetermijneffecten op het nageslacht te onderzoeken.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directie
Het modelleren van postpartumdepressie bij lacterende knaagdieren vult een kritisch hiaat in het preklinisch onderzoek, waarbij de meeste stressmodellen zijn ontwikkeld bij mannetjes en een gebrek aan translationele relevantie hebben voor de mentale gezondheid van moeders. Dit paradigma van chronische sociale stress maakt mechanische risicobeperking van therapeutische targets mogelijk door ethologisch relevante gedragsmatige, fysiologische en neuroendocriene veranderingen bij zowel de moeders als de nakomelingen vast te leggen. Het model ondersteunt de validatie van targets en de ontwikkeling van assays voor CNS-actieve verbindingen door een ziekterelateerd systeem te bieden met voorspellende waarde voor verstoringen in de moederlijke zorg en stressprogrammering in de vroege levensfase.
Strategische toepassingen in biopharmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Onderzoekt therapeutische hypothesen met betrekking tot oxytocine-signalering, angstpaden en de regulatie van maternaal gedrag.
- Operationele waarde: Maakt functionele validatie van targets mogelijk via kwantificeerbare veranderingen in het poetsgedrag van pups, moederlijke zorg en saccharinevoorkeur.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt de triage van portfolio's door het identificeren van verbindingen die stress-geïnduceerde gedragsmatige en neuroendocriene deficiënties keren.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Biedt een gestandaardiseerd, reproduceerbaar systeem voor het beoordelen van de effecten van verbindingen op maternaal agressie- en zorggedrag.
- Operationele waarde: Vergemakkelijkt de gereedheid van de assay door geautomatiseerde scoring van tijdstempel-gebaseerde gedragsintervallen en samenvattende tabellen.
- Schaalbaarheid: Ondersteunt longitudinale evaluatie over lactatiedagen en generaties voor het profileren van chronische effecten.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Modelleert blootstelling aan stress op vroege leeftijd bij nakomelingen, waarbij een verband wordt gelegd tussen maternale stress en langdurige neuroendocriene en gedragsmatige veranderingen.
- Operationele waarde: Maakt cross-generationele analyse mogelijk van de expressie van oxytocine mRNA in belangrijke kernen, zoals de supraoptische en paraventriculaire regio's.
- Voorspellende betrouwbaarheid: Versterkt de translationele continuïteit door klinische observaties van verminderde maternale zorg en anhedonia-achtige fenotypes te repliceren.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode past binnen het ontdekkingscontinuüm van het testen van doelhypotheses tot preklinische validatie en biedt een reproduceerbaar platform voor het evalueren van CZS-modulatoren met relevantie voor de moeder en het nageslacht.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van neuroendocriene paden die betrokken zijn bij stressbestendigheid en maternaal gedrag.
- Screening: Levert kwantitatieve resultaten over maternaal agressiegedrag, het ophalen van pups en verzorgingsgedrag voor de vergelijking van verbindingen.
- Analytics: Maakt statistische analyse mogelijk van gedragsfrequenties, duur en fysiologische uitkomsten zoals melkinname en pupgewicht.
- Translationeel onderzoek: Legt een verbinding met preklinische continuïteit via multigenerationele beoordeling van stressgevoeligheid en afstemming van biomarkers.
- Enterprise-hergebruik: Dient als een herbruikbaar platform voor de validatie van stress-gerelateerde targets tijdens de discovery- en preklinische fasen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen door mechanistische ambiguïteit in modellen voor postpartumdepressie te verminderen.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid door gestandaardiseerde protocollen voor intruder-blootstelling, gedragsscoring en weefselafname.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door het modelleren van een klinisch relevant en ethologisch valide stressparadigma.
- Impact op portfolio: Maakt risicogecorrigeerde prioritering mogelijk van verbindingen die gericht zijn op de geestelijke gezondheid van moeders en intergenerationele stress-effecten.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in het observeren van het gedrag van knaagdieren, het scoren van moederzorg en het verzamelen van neuroendocriene monsters.
- Afhankelijk van video-opnameapparatuur, software voor gedragsanalyse (bijv. OLOG) en gecontroleerde huisvesting om verstorende stressfactoren te minimaliseren.
- Vereist standaardisatie tussen de teams voor gedrags-, fysiologische en moleculaire analyse voor een geïntegreerde interpretatie van de gegevens.
- Omvat overwegingen voor aanpassing bij het uitbreiden van het model naar verschillende knaagdierstammen of bij het testen van alternatieve kenmerken van de indringer.
- Omvat praktische beperkingen zoals de noodzaak van consistente bepaling van de oestrusfase, monitoring van het gewicht van de jongen en het vermijden van extra stressfactoren zoals transport of verstoring van de kooi.
