Reakcje na stres to zmienione stany behawioralne i fizjologiczne wynikające z potencjalnie szkodliwych lub awersyjnych bodźców. Reakcje na stres są zachowane w całym królestwie zwierząt i mają kluczowe znaczenie dla przetrwania organizmu1. Dziesięciolecia badań znacznie poszerzyły naszą wiedzę na temat niektórych mechanizmów genetycznych i neuronalnych leżących u podstaw stanów stresowych. Obecnie obszary mózgu, takie jak ciało migdałowate i prążkowie2, oraz czynniki genetyczne, takie jak hormon uwalniający kortykotropinę (CRH) oraz receptory glikokortykosteroidowe (gr) i mineralokortykoidowe (MR), są intensywnie badane3,4,5,6. Pomimo tych krytycznych ustaleń, wiele pozostaje niewiadomych na temat genetycznej i neuronalnej regulacji stresu. W związku z tym wiele zaburzeń związanych ze stresem cierpi z powodu braku środków terapeutycznych.
Genetycznie modyfikowalne organizmy modelowe dostarczają użytecznego narzędzia w badaniach nad genetyczną i neuronalną kontrolą zachowania. W szczególności modele ryb są niezwykle potężne: są małymi organizmami o krótkim czasie generacji, ich wykorzystanie w warunkach laboratoryjnych jest łatwe, ich genomy są łatwo modyfikowane, a jako kręgowce dzielą nie tylko homologię genetyczną, ale także neuroanatomiczną ze swoimi ssaczymi odpowiednikami7,8. Standardowe testy do pomiaru stresu można połączyć z liniami danio pręgowanego zawierającymi mutacje genetyczne lub takimi, w których możliwa jest manipulacja precyzyjnymi podzbiorami neuronów, a wpływ pojedynczych genów lub zdefiniowanych neuronów można ocenić szybko i skutecznie.
Behawioralnie, reakcje na stres można scharakteryzować u ryb jako okresy nadpobudliwości lub długotrwałe okresy bezczynności (podobne do 'zamrożenia')9, zmniejszona eksploracja10, szybki oddech, zmniejszone spożycie pokarmu11, oraz preferencja miejsca na dnie zbiornika12. Na przykład, po umieszczeniu w nieznanym zbiorniku, dorosłe modele danio pręgowanego i inne małe ryby wykazują początkową preferencję dla dolnej połowy zbiornika, jednak z czasem ryby zaczynają eksplorować górną i dolną połówkę z prawie równą częstotliwością12. Leczenie dorosłych lekami, o których wiadomo, że zmniejszają lęk, powoduje, że ryby natychmiast eksplorują górną połowę10,13. I odwrotnie, leki, które zwiększają niepokój, powodują, że ryby wykazują silną preferencję dla dolnej połowy zbiornika12,14,15. Tak więc zmniejszona eksploracja i preferencja dla dolnej połowy zbiornika są prostymi i wiarygodnymi wskaźnikami stresu.
Podobnie jak w przypadku większości kręgowców, reakcje na stres u ryb są napędzane przez aktywację osi podwzgórze-przysadka-międzynerkowo (HPI; analogiczna do osi podwzgórze-przysadka-nadnercza [HPA] u ssaków)14,16. Neurony podwzgórza wyrażające hormon hormon uwalniający kortykotropinę (CRH) sygnalizują przysadce mózgowej, która z kolei uwalnia adrenokortykotropowy hormon uwalniający (ACTH). Następnie ACTH wysyła sygnał do gruczołu międzynerkowego, aby wytwarzał i wydzielał kortyzol, który ma wiele dalszych celów16, z których jednym jest ujemne sprzężenie zwrotne neuronów podwzgórza wytwarzających crH3,17,18,19.
Tutaj opisujemy metodę oceny behawioralnych miar wrodzonego stresu. Jeśli chodzi o zachowanie, szczegółowo opisaliśmy protokoły za pomocą nowatorskiego testu nurkowania w butli12,14. Następnie pokazujemy na przykład, że znany lek przeciwlękowy, buspiron, zmniejsza behawioralne miary stresu.