RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pl_PL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Hongmei Xin*1, Si Su*2, Riga Wu2, Lisi Wei2, Nier Su2, Ligeer Qi2, Rilaga Wu2, Ruhan A2, Lijun Tong2, Wuji Wang3, Jing Zhang3, Rilebagen Hu2, Li Li3
1Faculty of Humanities Education,Inner Mongolia Medical University, 2Faculty of Mongolian Medicine,Inner Mongolia Medical University, 3Faculty of Basic Medical,Inner Mongolia Medical University
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Ten protokół przedstawia model chronicznego nieprzewidywalnego łagodnego stresu (CUMS) dla depresji oparty na mongolskiej teorii medycznej, wraz z metodami walidacji testów behawioralnych.
Depresja jest powszechnym zaburzeniem afektywnym i stanowi główną przyczynę globalnej niepełnosprawności. Ograniczenia obecnych interwencji farmakologicznych przyczyniają się do znacznego obciążenia zdrowotnego przypisywanego temu schorzeniu. Istnieje pilna potrzeba głębszego zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw depresji, co sprawi, że modele przedkliniczne o potencjale translacyjnym będą bardzo cenne. Medycyna mongolska, podzbiór medycyny tradycyjnej, zakłada, że występowanie choroby jest ściśle związane z równowagą wiatru, żółci i flegmy. W tym badaniu przedstawiamy protokół metody przewlekłego nieprzewidywalnego łagodnego stresu (CUMS) u szczurów. W tym kontekście szczury są poddawane serii zmiennych, łagodnych stresorów w celu wywołania fenotypu podobnego do depresji, naśladując patogenezę ludzkiej depresji. Testy behawioralne stosowane w tym protokole obejmują test preferencji sacharozy (SPT), wskazujący na anhedonię - podstawowy objaw depresji; test otwartego pola (OFT), który mierzy poziom lęku; oraz test labiryntu wodnego Morrisa (MWM), który ocenia pamięć przestrzenną i zdolności uczenia się. Metoda CUMS wykazuje zdolność do wywoływania anhedonii i powodowania długotrwałych deficytów behawioralnych. Co więcej, protokół ten jest bardziej zgodny z mongolską teorią medyczną niż inne modele zwierzęce zaprojektowane do wywoływania zachowań podobnych do depresji. Opracowanie tego modelu zwierzęcego i późniejsze badania stanowią solidną podstawę dla przyszłych innowacyjnych badań w dziedzinie medycyny mongolskiej.
Duże zaburzenie depresyjne (MDD) jest powszechną chorobą psychiczną, plasującą się jako trzecia najczęstsza przyczyna niepełnosprawności na świecie i dotykającą ponad 300 milionów ludzi1,2,3. Warto zauważyć, że szacuje się, że co najmniej połowa osób dotkniętych chorobą nie otrzymuje odpowiedniego leczenia4. Biorąc pod uwagę tę lukę, modele zwierzęce służą jako kluczowe narzędzie do badania etiologii depresji. Do tej pory istnieje ponad 20 różnych zwierzęcych modeli depresji5. Wśród nich, model przewlekłego nieprzewidywalnego łagodnego stresu (CUMS), udoskonalony przez Paula Winera w 1987 roku, jest najczęściej używany6. Model CUMS opiera się na założeniu, że narażenie gryzoni na różnorodny zakres stresorów społeczno-środowiskowych prowadzi do objawów podobnych do lęku, napięcia i depresji. Metodologia polega na wystawianiu zwierząt na różne łagodne czynniki stresogenne przez kilka tygodni, których kulminacją jest szereg zmian behawioralnych, w tym anhedonia i zachowania podobne do depresji7,8. Zmianom tym towarzyszą zmiany w profilach endokrynologicznych i neuroprzekaźników, takie jak zmniejszenie 5-HT9,10. Wyniki te ściśle odzwierciedlają wyniki obserwowane u ludzi, u których zdiagnozowano MDD, potwierdzając w ten sposób użyteczność modelu. Model CUMS jest szczególnie ceniony ze względu na swoją skuteczność w ocenie leków przeciwdepresyjnych, wykazując wysoki poziom trafności powierzchniowej, strukturalnej i predykcyjnej11,12. W przeciwieństwie do innych modeli, CUMS jest wrażliwy na skutki przewlekłego podawania monoaminergicznych leków przeciwdepresyjnych. Na przykład wykazano, że selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI), takie jak citalopram, paroksetyna i fluoksetyna, zapobiegają i odwracają anhedonię w warunkach przewlekłego stresu12,13. Ponadto nowe szybko działające leki przeciwdepresyjne, takie jak ketamina, również wykazały skuteczność w tym modelu14,15. W przeciwieństwie do tego, inne testy, takie jak test wymuszonego pływania (FST) i test zawieszenia ogona (TST), są mniej wiarygodne w modelowaniu długoterminowych zmian w zachowaniu, często odzwierciedlając adaptacje do ostrego stresu, a nie trwałe objawy depresji16. Cechy te podkreślają solidną trafność modelu CUMS w badaniach nad depresją. Jedną z najbardziej istotnych cech modelu CUMS, uznaną za wysoce wiarygodną w badaniach klasycznych, jest anhedonia - niezdolność do odczuwania przyjemności lub zainteresowania codziennymi czynnościami17,18. Zjawisko to jest powszechnie oceniane za pomocą testów preferencji sacharozy i wykazano, że wiele leków przeciwdepresyjnych odwraca zmniejszone spożycie sacharozy. Kilka innych wskaźników jest również powszechnie stosowanych w literaturze CUMS, w tym test otwartego pola (OFT), który ocenia dobrowolne zachowania motoryczne, tendencje eksploracyjne i napięcie, mierząc w ten sposób nasilenie depresji19. Inne testy, takie jak elevated plus maze (EPM) oceniają zachowania podobne do lęku, test labiryntu wodnego Morrisa (MWM) bada funkcjonowanie poznawcze 20, a FST ocenia podatność na negatywne emocje i rozpacz behawioralną
Medycyna mongolska, znacząca gałąź medycyny chińskiej, zakłada, że początek choroby to złożona interakcja między czynnikami wewnętrznymi i zewnętrznymi. Te czynniki zewnętrzne, określane jako cztery warunki pomocnicze, obejmują zmiany klimatu, dietę, styl życia i nagłe zdarzenia, takie jak infekcje, zaskakujące incydenty i zaburzenia psychiczne. Proces chorobowy jest konceptualizowany jako ciągła interakcja między trzema elementami - określanymi jako trzy typy homorów - a Siedmioma Składnikami Ciała w połączeniu z czterema warunkami pomocniczymi24. Medycyna mongolska utrzymuje, że ciało ludzkie funkcjonuje jako zintegrowana jednostka, utrzymywana przez względną równowagę między trzema homorami. Zaburzenie tej równowagi jest uważane za prekursor choroby24. Biorąc pod uwagę kluczową rolę eksperymentów na zwierzętach w łączeniu medycyny tradycyjnej i nowoczesnej, kluczowe znaczenie ma opracowanie modeli zwierzęcych, które są istotne dla badań w dziedzinie medycyny mongolskiej. W związku z tym zastosowaliśmy metodologię 28-dniowej izolacji w połączeniu z CUMS, aby symulować te fizjologiczne i psychologiczne czynniki stresogenne. Wybraliśmy dziewięć konkretnych nieprzewidywalnych stresorów i staraliśmy się oprzeć tę metodę modelowania na podstawie teorii trzech homorów medycyny mongolskiej. Stworzenie solidnego modelu zwierzęcego ma zasadnicze znaczenie dla postępu w badaniach podstawowych w medycynie mongolskiej i znacząco przyczyni się do ich podstawowego rozwoju.
Protokoły eksperymentalne otrzymały zgodę Komitetu ds. Etyki Opieki nad Zwierzętami Uniwersytetu Medycznego Mongolii Wewnętrznej (YKD202301172) i przestrzegały wytycznych Narodowych Instytutów Zdrowia dotyczących opieki nad zwierzętami i etyki. Numer licencji naszego centrum dla zwierząt to NO.110324230102364187. Dwadzieścia cztery samce szczurów Sprague-Dawley (SD), każdy w wieku 8 tygodni (200 g ± 20 g), zostały pozyskane i trzymane w kontrolowanym środowisku o temperaturze 22°C ± 2°C i wilgotności 55% ± 15%. Karm szczury dietą pielęgnacyjną dla gryzoni i czystą wodą z kolbami kukurydzy na ściółkę. Szczury poddano cyklowi 12 godzin/12 godzin światła/ciemności przez 1 tydzień przed eksperymentami.
1. Ustanowienie modelu szczura CUMS
2. Testy behawioralne
× 100%3. Analiza statystyczna
Wyniki testów behawioralnych w modelu depresji szczurów wywołanej przez CUMS
Aby potwierdzić skuteczność procedury CUMS w wywoływaniu zachowań podobnych do depresji, przeprowadzono kontrolę manipulacji. Samce szczurów Sprague-Dawley (SD) zostały losowo przydzielone do grupy MOD lub CON na okres 4 tygodni, jak opisano w kroku 1.2.3. Następnie szczury zostały uśmiercone, a ich hipokampy zostały całkowicie wypreparowane w celu oceny 5-HT, neuroprzekaźnika silnie związanego z patofizjologią depresji10, przy użyciu testu immunoenzymatycznego (ELISA)28.
Przed indukcją CUMS nie zaobserwowano znaczących różnic między badanymi grupami w wyniku OFT, preferencji sacharozy czy analizie MWM.
Po ustanowieniu modelu CUMS, jednokierunkowa analiza wariancji (ANOVA) ujawniła znaczący wpływ CUMS na zachowania lękowe szczurów. W szczególności w OFT zaobserwowano istotne różnice między grupami. Grupa MOD wykazywała niższe wyniki pionowe i poziome w porównaniu z grupą CON (**P < 0,01; Rysunek 1A,B,E), sugerujący, że procedura CUMS była skuteczna w wywoływaniu lęku.
Następnie, test preferencji sacharozy (SPT) był przeprowadzany przez 5 dni, jak opisano w kroku 2.4, aby ocenić, czy szczury wykazywały oznaki anhedonii po ekspozycji na CUMS. Wyniki nie wykazały istotnych różnic w procentowym odsetku preferencji sacharozy między grupami w dniu 0. Jednak jednoczynnikowa ANOVA ujawniła istotną różnicę w spożyciu sacharozy między grupami w 28 dniu. W szczególności odsetek preferencji sacharozy w grupie MOD był niższy niż w grupie CON (**P < 0,01; Rysunek 1C), potwierdzając skuteczność protokołu CUMS w wywoływaniu anhedonii.
Jednokierunkowa ANOVA ujawniła, że CUMS znacząco wpływa na pamięć przestrzenną i zdolności uczenia się szczurów, co zostało ocenione przez test MWM. Opóźnienie grupy MOD w zlokalizowaniu platformy było znacznie większe niż w przypadku grupy CON (**P < 0,01). Jeśli chodzi o czasy krzyżowania, grupa MOD krzyżowała się mniej razy niż grupa CON (**P < 0,01; Rysunek 1D,F). Odkrycia te potwierdzają skuteczność protokołu CUMS w wywoływaniu zaburzeń pamięci u szczurów.
Wyniki poziomów 5-HT w hipokampie w modelu depresji szczurów wywołanej CUMS
Jednoczynnikowa ANOVA na poziomie 5-HT w hipokampie wykazała istotną różnicę między grupami (**P < 0,01). Grupa MOD wykazywała obniżony poziom 5-HT w hipokampie w porównaniu z grupą CON (Ryc. 2). Wyniki te sugerują, że protokół CUMS skutecznie obniżył poziom 5-HT w hipokampie, zjawisko powszechnie obserwowane w ludzkiej depresji29.

Rysunek 1: Efekty modelu depresji szczurów wywołanego przez CUMS. (A) Pionowe wyniki testu otwartego pola (OFT). (B) Wyniki poziome testu w terenie otwartym. (C) Poziomy spożycia sacharozy (%) w dniach 0 i 28. Anhedonia wywołana przez CUMS i zmniejszona preferencja sacharozy u szczurów. (D) Czas opóźnienia i numery przekroczenia stref w teście MWM. Wyniki przedstawiono jako średnią ± SE (n = 12 szczurów w grupie). **P < 0,01 wskazuje na istotne zmiany w grupie modelowej (MOD) w porównaniu z grupą kontrolną (CON) obliczone przy użyciu jednoczynnikowej analizy wariancji (ANOVA). (E) Ślady OFT dla szczurów w każdej grupie. (F) Ślady MWM dla każdej grupy szczurów. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Wpływ na poziom 5-HT w mózgu w modelu depresji wywołanej CUMS u szczurów. Szczury poddane 4-tygodniowej terapii CUMS wykazały znaczne obniżenie poziomu 5-HT w hipokampie w porównaniu z grupą kontrolną (CON). Wyniki przedstawiono jako średnią ± SE (n = 12 szczurów w grupie). **P < 0,01 wskazuje na istotne zmiany w grupie modelu (MOD) w porównaniu z grupą CON obliczone za pomocą jednoczynnikowej analizy wariancji (ANOVA). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
| Stresory | Dni |
| Zacisk ogonowy 1 min | 1, 7, 20 |
| Deprywacja wody 24 h | 3, 18, 28 |
| Deprywacja żywieniowa 24 h | 2, 16, 25 |
| Pływanie w zimnej wodzie o temperaturze 4 °C 5 min | 4, 11, 19, 23 |
| 45 °C stres cieplny 5 min | 5, 14, 17, 27 |
| Odwrócenie cyklu światła i ciemności | 6, 12, 22 |
| Mokra wyściółka | 9, 15, 26 |
| Nachylenie klatki 24 h | 10, 21 |
| Wytrząsanie z dużą prędkością 15 min | 8, 13, 24 |
Tabela 1: Harmonogram przewlekłego nieprzewidywalnego łagodnego stresu (CUMS). Czynniki stresogenne i daty wykonania indukcji CUMS u szczurów.
| Stresory | Cztery warunki pomocnicze | Zmiana trzech homorów |
| Zacisk ogonowy 1 min | Nagłe czynniki | Wiatr↑ Żółć↑ |
| Deprywacja wody 24 h | dieta | Wiatr↑ |
| Deprywacja żywieniowa 24 h | dieta | Wiatr↑ |
| Pływanie w zimnej wodzie o temperaturze 4 °C 5min | żyjący | Flegma↑ |
| 45 °C stres cieplny 5min | Życie, Zmiany klimatu | Żółć↑ |
| Odwrócenie cyklu światła i ciemności | żyjący | Wiatr↑ |
| Mokra wyściółka | żyjący | Flegma↑ |
| Nachylenie klatki 24 h | żyjący | Wiatr↑ |
| Szybkie wytrząsanie 15 min | Nagłe czynniki | Wiatr↑ |
Tabela 2. Dziewięć stresorów z czterema warunkami pomocniczymi i teoria trzech homorów w medycynie mongolskiej. Wewnętrzny związek między dziewięcioma stresorami, teorią trzech homorów i czterema warunkami pomocniczymi w medycynie mongolskiej.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
Ten protokół przedstawia model chronicznego nieprzewidywalnego łagodnego stresu (CUMS) dla depresji oparty na mongolskiej teorii medycznej, wraz z metodami walidacji testów behawioralnych.
Jesteśmy wdzięczni za dostarczone oprzyrządowanie i laboratorium, aby wyrazić naszą wdzięczność mongolskiemu wydziałowi medycznemu Uniwersytetu Medycznego Mongolii Wewnętrznej w Chinach.To badanie było wspierane przez dostarczenie niezbędnego oprzyrządowania i zaplecza laboratoryjnego. Badanie to otrzymało wsparcie finansowe od Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (grant nr 81760762) oraz projektu Chińskiego Uniwersytetu Medycznego Mongolii Wewnętrznej (grant nr 1). YKD2022MS074) oraz Projekt Naukowo-Badawczy Szkolnictwa Wyższego w Mongolii Wewnętrznej w Chinach (grant nr NJZY22661) oraz projekt Funduszu Otwartego Kluczowego Laboratorium Medycyny Chińskiej i Mongolskiej w Regionie Autonomicznym Mongolii Wewnętrznej w Chinach (grant nr 1). MYX2023-K07).
| 1,5 ml probówka wirówkowa | serwis Biotechnology Co., Ltd | EP-150-M | |
| 1000 µ L Serwis pipet | Biotechnology Co., Ltd | IC021198160223 | |
| 10 & mikro; L serwis końcówek do pipet | Biotechnology Co., Ltd | IC012395160823 | |
| 10 & mikro; L serwis końcówek do pipet | Biotechnology Co., Ltd | TP-10 | |
| 1250 µ L serwis końcówek do pipet | Biotechnology Co., Ltd | TP-1250 | |
| 2 mL serwis probówek wirówkowych | Biotechnology Co., Ltd | EP-200-M | |
| 200 µ L serwis końcówek do pipet | Biotechnology Co., Ltd | TP-200 | |
| 200 & micro; L serwis końcówek do pipet | Biotechnology Co., Ltd | IC021029160323 | |
| 300 & mikro; L Wielokanałowa usługa pipet | Biotechnology Co., Ltd | IC091006161022 | |
| 50 & mikro; L Serwis pipet | Biotechnology Co., Ltd | DS35110 | |
| Automatyczna myjka do płyt | rayto Life Sciences Co., Ltd | RT-3100 | |
| Stołowa wirówka do zamrażania o dużej prędkości | dalong construction Co., Ltd | Waga elektronicznaD3024R | |
| Mettler Toledo International Trade (Shanghai) Co., Ltd | ME203E/02 | ||
| Elektrotermiczne suszenie strumieniowo-ścierne piekarnik | Labotery Experimental Instrument Equipment Co., Ltd | GEL-70 | |
| Detektor etykiet enzymów | BioTeK Co., Ltd | Epoch | |
| High Speed Tissue Grinder | service Biotechnology Co., Ltd | KZ- -F | |
| Zamrażarka pozioma | Mellow Group Co., Ltd | BCD-318AT | |
| Laboratoryjna maszyna do wody ultraczystej | Jinan Aiken Environmental Protection Technology Co., Ltd | AK-RO-C2 | |
| System analizy szlaków wideo labiryntu wodnego Morris | Tai Meng Tech Co., Ltd | WMT-200 | |
| Szczur 5-HT ELISA Kit | Lian Ke bio Co., Ltd, Chiny | 96T / 48T | |
| SPF klasa Sprague Dawley (SD) szczury | SPF (Pekin) Biotechnologia Co | SCXK(JING)2019-0010 | |
| Szczury Sprague Dawley | Beijing Biotechnology Co., Ltd, Chiny | SCXK (JING) 2019-0010 | |
| Pionowa witryna chłodnicza | Xingx Group Co., Ltd | System śledzenia wideoLSC-316C | |
| Tai Meng Tech Co., Ltd | Mieszalnik wirowyZH-ZFT | ||
| Servicebio technology Co., Ltd | MV-100 |