Modellering van alcoholconsumptie bij knaagdieren met behulp van drinken in een thuiscamer met een keuze uit twee flessen en microstructurele analyse

Dit protocol beschrijft een standaard intermitterend toegankelijk paradigma voor het drinken van twee flessen in een thuiskooi om vrijwillige alcoholconsumptie bij ratten te modelleren. Bovendien biedt het stapsgewijze instructies om het standaardprotocol aan te vullen met een doe-het-zelf likdetectiesysteem dat microstructurele analyse van drinkgedrag mogelijk maakt. Drinken in een kooi met twee flessen is een veelgebruikt preklinisch paradigma om alcoholgebruik bij knaagdieren te bestuderen.

Dieren geven toegang tot twee drinkflessen, één met water en één met ethanol. Het kan eenvoudig worden geïmplementeerd om vrijwillig alcoholgebruik bij voorkeur te meten zonder gespecialiseerde apparatuur of analyse. De resolutie van drinkgegevens die met deze benadering zijn verkregen, wordt beperkt door hoe vaak de onderzoeker het flesgewicht meet.

Bijgevolg is de standaardbenadering niet in staat om drinkpatronen vast te leggen, waarvan bekend is dat ze zowel het risico op als de ernst van een alcoholmisbruikstoornis beïnvloeden. Ons protocol komt tegemoet aan de noodzaak om de gegevensresolutie in preklinische modellen te verhogen door het standaard keuzeparadigma van twee flessen uit te breiden met een goedkoop, zelfgemaakt lickometersysteem. Onderzoekers zullen in staat zijn om gemakkelijk verschillende metingen van de microstructuur van het drinken vast te leggen en nauwkeurige schattingen van de ethanolinname met een hoge temporele resolutie te verkrijgen.

Dit protocol biedt onderzoekers de flexibiliteit om standaardflessen of een met een lickometer uitgerust apparaat te gebruiken om het drinken te meten, afhankelijk van hun experimentele behoeften. Belangrijk is dat het meten van de microstructuur van drinken onderzoekers in staat stelt om individuele verschillen in drinkpatronen te onderzoeken en hoe drinkpatronen veranderen als reactie op experimentele interventie. Verwijder om te beginnen de filterdoppen uit de kooien.

Verwijder op maandag, woensdag en vrijdag de flessen van dinsdag, donderdag en zaterdag uit de doppen van de kooi. Weeg en noteer het initiële gewicht van de ethanol- en waterflessen voor de drinksessie van de dag. Om de sessie te beginnen, plaatst u de maandag-, woensdag- en vrijdagflessen op de bovenkant van de kooi van elke rat met de tape naar boven om te voorkomen dat de rat op de flesetiketten kauwt.

Verwijder op dinsdag, donderdag en zaterdag de maandag-, woensdag- en vrijdagflessen uit elke kooi. Weeg elke fles en noteer het eindgewicht van de vorige drinksessie. Meet vervolgens het lichaamsgewicht van elke rat.

Plaats de waterflessen voor dinsdag, donderdag en zaterdag op de bovenkant van elke kooi met de tape naar boven om te voorkomen dat de rat op de flesetiketten kauwt. Om te beginnen met het bouwen van sensoreenheid A, bedekt u een tweepins vrouwelijke connectorkabel met rode krimpkous. Steek de rode en zwarte draadeinden van de kabel in pin 0 en pin 1 op de sensorkaart en soldeer ze op hun plaats.

Soldeer op dezelfde manier nog vijf kabels met duidelijk gekleurde krimpkous. Om sensoreenheid A te monteren, sluit u sensorkaart A aan op een breakout-eindpunt voor communicatie met een vierpins kabel. Sluit vervolgens het eindpunt aan op de 3 volt uitgang van de level shifter.

Plaats sensoreenheid A in de 3D-geprinte behuizing en sluit de bovenkant voorzichtig. Nadat sensoreenheden B en C op dezelfde manier zijn gebouwd, schakelen we alle drie de sensoreenheden in serie met behulp van ethernetkabels om de sensorinstelling te voltooien. Om de microcontroller-interface in te stellen, stapelt u de gewijzigde datalogger op de microcontroller.

Stapel vervolgens het aangepaste touchscreen op de datalogger. Plaats de microSD-kaart en adapter in de datalogger. Sluit de vierpins jumperdraden en een extra aardingsdraad aan op de microcontroller.

Plaats de volledig geassembleerde microcontrollerinterface in de 3D-geprinte behuizing met de vierpins jumperdraden en aardingsdraad door de opening aan de bovenkant. Om het LIQ HDR-systeem in kooicomponenten te installeren, bevestigt u de lickometer en het lasergesneden acrylpaneel aan de bovenkant van de kooi met behulp van twee sets schroeven en moeren. Installeer vervolgens de gemonteerde sipper blocker op de bovenkant van de kooi met behulp van een schroevenset en zorg ervoor dat beide sipper blockers goed zijn uitgelijnd met de sipperopeningen.

Om het LIQ HDR-systeem in het vivarium te gebruiken, monteert u elke sensoreenheid op de vivariumrekken. Plaats en bevestig alle vrouwelijke connectorkabels om overlapping of overmatig buigen te voorkomen. Monteer de microcontrollerinterface naast sensoreenheid A en steek de connector in de niveauschakelaar die is aangesloten op sensoreenheid A.Gebruik isolatietape om de extra massadraad aan de metalen rekken te bevestigen.

Sluit alle mannelijke connectorkabels van de likmeter stevig aan op de bijpassende vrouwelijke sensorconnectorkabels. Sluit de voeding aan om de microcontroller-interface in te schakelen. Om de met een likmeter uitgeruste procedure voor twee flessen te starten, gebruikt u de sipper om de sipperopeningen van alle kooien af te dekken.

Selecteer voor het opnemen de juiste experimentele kant op de hoofd-GUI-pagina die overeenkomt met de kant met de ethanolfles voor die dag. Nadat u alle maandag-, woensdag- en vrijdagflessen hebt geïnstalleerd, tikt u op Start op de hoofdpagina om de sensorkalibratie te starten. Zodra de kalibratie is voltooid, geeft het systeem het cumulatieve aantal likstenen voor elke fles weer op de registratiepagina.

Breng alle sipperblockers boven de toppen van de kooi uit om ratten toegang te geven tot de sippers. Plaats alle filterdoppen voorzichtig terug in de kooien. Tik op Vernieuwen op het scherm om het aantal likjes bij te werken.

Tik op dinsdag, donderdag en zaterdag op Save quit om de opname te stoppen en terug te keren naar de hoofdpagina van de GUI. Als u de SD-kaart wilt verwijderen voor gegevensoverdracht, tikt u op SD uitwerpen. Plaats de SD-kaart in een computer. Maak vervolgens een kopie van het CSV-gegevensbestand met de datum van de opnamesessie op de computer.

Om u voor te bereiden op de volgende opnamesessie, plaatst u de SD-kaart opnieuw in de interface en tikt u op SD koppelen. De inname van ethanol bij ratten vertoonde een patroon van escalatie tijdens de eerste dagen van toegang tot twee flessen, gevolgd door een plateau. Veel ratten vertoonden kort na het begin van de drinksessie een binge-achtige ethanolconsumptie. De voorkeur voor ethanol was significant hoger dan die van water tijdens binge-achtig drinken, maar bleef vaak onder de 50% bij meting gedurende 24 uur.

Het cumulatieve aantal likjes dat door het LIQ HDR-systeem werd gedetecteerd, correleerde sterk met de verandering in het gewicht van de flessen voor zowel ethanol- als waterflessen gedurende 24 uur. Ratten consumeerden meer ethanol en water tijdens de donkere cyclus in vergelijking met de lichtcyclus, zoals weergegeven in drinkpatronen die in intervallen van 30 minuten zijn weggegooid. Binge-achtig drinkgedrag was geconcentreerd in de eerste vijf minuten van de drinksessie, zoals aangegeven door de gegevensanalyse met een hogere resolutie.

Ethanolconcentraties in het bloed die 15 minuten na het begin van de sessie werden genomen, correleerden goed met het aantal gedetecteerde likjes, zelfs bij een lage ethanolinname. Microstructurele analyse van drinken onthulde een vergelijkbaar aantal likken en likaanvallen tussen mannelijke en vrouwelijke ratten geassocieerd met een vergelijkbaar niveau van ethanolinname.