Name: Biomarkery w modelu zwierzęcym do ujawniania neuronalnych, hematologicznych i behawioralnych korelatów PTSD (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-10-10T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Poznaj model PTSD u szczurów do badania biomarkerów neuronalnych i hematologicznych. Ta metoda pozwala korelować markery we krwi obwodowej z tkanką mózgową, ułatwiając zrozumienie mechanizmów PTSD.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Niniejsza praca była wspierana przez CDMRP, granty USUHS G188LE, G188MG i G188QC (dla HL) oraz USUHS Center for the Study of Traumatic Stress.

<ol><li>Adrien, J., Dugovic, C., Martin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep-wakefulness+patterns+in+the+helpless+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Behav%22%5BJournal%5D)">Sleep-wakefulness patterns in the helpless rat.</a> Physiol. Behav. 49, 257-262 (1991).</li>
<li>Bai, X., Wu, J., Zhang, Q., Alesci, S., Manoli, I., Blackman, M. R., Chrousos, G. P., Goldstein, A. L., Rennert, O. M., Su, Y. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Third-generation+human+mitochondria-focused+cDNA+microarray+and+its+bioinformatic+tools+for+analysis+of+gene+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechniques%22%5BJournal%5D)">Third-generation human mitochondria-focused cDNA microarray and its bioinformatic tools for analysis of gene expression.</a> Biotechniques. 42, 365-375 (2007).</li>
<li>Blaszczyk, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Startle+response+to+short+acoustic+stimuli+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Neurobiol.+Exp.+%28Wars.%29%22%5BJournal%5D)">Startle response to short acoustic stimuli in rats.</a> Acta Neurobiol. Exp. (Wars.). 63, 25-30 (2003).</li>
<li>Braga, M. F., roniadou-Anderjaska, V., Manion, S. T., Hough, C. J., Li, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress+impairs+alpha%281A%29+adrenoceptor-mediated+noradrenergic+facilitation+of+GABAergic+transmission+in+the+basolateral+amygdala%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Stress impairs alpha(1A) adrenoceptor-mediated noradrenergic facilitation of GABAergic transmission in the basolateral amygdala.</a> Neuropsychopharmacology. 29, 45-58 (2004).</li>
<li>Bremner, J. D., Vythilingam, M., Vermetten, E., Anderson, G., Newcomer, J. W., Charney, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+glucocorticoids+on+declarative+memory+function+in+major+depression%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Effects of glucocorticoids on declarative memory function in major depression.</a> Biol. Psychiatry. 55, 811-815 (2004).</li>
<li>Garrick, T., Morrow, N., Eth, S., Marciano, D., Shalev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Psychophysiologic+parameters+of+traumatic+stress+disorder+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Psychophysiologic parameters of traumatic stress disorder in rats.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 821, 533-537 (1997).</li>
<li>Garrick, T., Morrow, N., Shalev, A. Y., Eth, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress-induced+enhancement+of+auditory+startle%3A+an+animal+model+of+posttraumatic+stress+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Stress-induced enhancement of auditory startle: an animal model of posttraumatic stress disorder.</a> Psychiatry. 64, 346-354 (2001).</li>
<li>Hsiao, Y. H., Su, Y. A., Tsai, H. D., Mason, J. T., Chou, M. C., Man, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+invasiveness+and+aggressiveness+in+breast+epithelia+with+cytoplasmic+p63+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Biol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Increased invasiveness and aggressiveness in breast epithelia with cytoplasmic p63 expression.</a> Int. J. Biol. Sci. 6, 428-442 (2010).</li>
<li>Jiang, X., Xing, G., Yang, C., Verma, A., Zhang, L., Li, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress+Impairs+5-HT%282A%29+Receptor-Mediated+Serotonergic+Facilitation+of+GABA+Release+in+Juvenile+Rat+Basolateral+Amygdala%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Stress Impairs 5-HT(2A) Receptor-Mediated Serotonergic Facilitation of GABA Release in Juvenile Rat Basolateral Amygdala.</a> Neuropsychopharmacology. , (2008).</li>
<li>Jiang, X., Zhang, Z. J., Zhang, S., Gamble, E. H., Jia, M., Ursano, R. J., Li, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((5-HT2A+receptor+antagonism+by+MDL+11%2C939+during+inescapable+stress+prevents+subsequent+exaggeration+of+acoustic+startle+response+and+reduced+body+weight+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Psychopharmacol%22%5BJournal%5D)">5-HT2A receptor antagonism by MDL 11,939 during inescapable stress prevents subsequent exaggeration of acoustic startle response and reduced body weight in rats.</a> J. Psychopharmacol. , (2009).</li>
<li>Maher, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+deprivation%3A+are+you+a+victim%5BTitle%5D)+AND+%22AAOHN.+J%22%5BJournal%5D)">Sleep deprivation: are you a victim.</a> AAOHN. J. 54, 548(2006).</li>
<li>Maier, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exposure+to+the+stressor+environment+prevents+the+temporal+dissipation+of+behavioral+depression%2Flearned+helplessness%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Exposure to the stressor environment prevents the temporal dissipation of behavioral depression/learned helplessness.</a> Biol. Psychiatry. 49, 763-773 (2001).</li>
<li>North, C. S., Suris, A. M., Davis, M., Smith, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+validation+of+the+diagnosis+of+posttraumatic+stress+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Toward validation of the diagnosis of posttraumatic stress disorder.</a> Am. J. Psychiatry. 166, 34-41 (2009).</li>
<li>Orr, S. P., Metzger, L. J., Pitman, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Psychophysiology+of+post-traumatic+stress+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiatr.+Clin.+North+Am%22%5BJournal%5D)">Psychophysiology of post-traumatic stress disorder.</a> Psychiatr. Clin. North Am. 25, 271-293 (2002).</li>
<li>Orr, S. P., Roth, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Psychophysiological+assessment%3A+clinical+applications+for+PTSD%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Affect.+Disord%22%5BJournal%5D)">Psychophysiological assessment: clinical applications for PTSD.</a> J. Affect. Disord. 61, 225-240 (2000).</li>
<li>Pitman, R. K., Orr, S. P., Shalev, A. Y., Metzger, L. J., Mellman, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Psychophysiological+alterations+in+post-traumatic+stress+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Semin.+Clin.+Neuropsychiatry%22%5BJournal%5D)">Psychophysiological alterations in post-traumatic stress disorder.</a> Semin. Clin. Neuropsychiatry. 4, 234-241 (1999).</li>
<li>Servatius, R. J., Ottenweller, J. E., Natelson, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delayed+startle+sensitization+distinguishes+rats+exposed+to+one+or+three+stress+sessions%3A+Further+evidence+toward+an+animal+model+of+PTSD%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Delayed startle sensitization distinguishes rats exposed to one or three stress sessions: Further evidence toward an animal model of PTSD.</a> Biological Psychiatry. 38, 539-546 (1995).</li>
<li>Su, Y. A., Zhang, Q., Su, D. M., Tang, M. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rat+Mitochondrion-Neuron+Focused+Microarray+%28rMNChip%29+and+Bioinformatics+Tools+for+Rapid+Identification+of+Differential+Pathways+in+Brain+Tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Biol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Rat Mitochondrion-Neuron Focused Microarray (rMNChip) and Bioinformatics Tools for Rapid Identification of Differential Pathways in Brain Tissues.</a> Int. J. Biol. Sci. 7, 308-322 (2011).</li>
<li>Su, D. M., Zhang, Q., Wang, X., He, P., Zhu, Y. J., Zhao, J., Rennert, O. M., Su, Y. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+types+of+human+malignant+melanoma+cell+lines+revealed+by+expression+patterns+of+mitochondrial+and+survival-apoptosis+genes%3A+implications+for+malignant+melanoma+therapy.+Mol%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Ther%22%5BJournal%5D)">Two types of human malignant melanoma cell lines revealed by expression patterns of mitochondrial and survival-apoptosis genes: implications for malignant melanoma therapy. Mol.</a> Cancer Ther. , (2009).</li>
<li>Identification of stress-responsive genes, canonical pathways, molecular networks and drug targets in brain tissues of human and animals for systems-biology study of post-traumatic stress disorder. Su, Y. A., Li, H., He, P., Webster, M. J., Zhang, Q., Zhang, L., Wang, X., Su, D. M., Ursano, R. J., Rennert, O. M. The DOD Congressionally Directed Medical Research Programs, the third Military Health Research Forum (MHRF), August 31 - September 3, 2009, Hallmark Crown Center, Kansas City, Missouri, , (2009).</li>
<li>Su, Y. A., Wu, J., Zhang, L., Zhang, Q., Su, D. M., He, P., Wang, B. D., Li, H., Webster, M. J., Rennert, O. M., Ursano, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dysregulated+mitochondrial+genes+and+networks+with+drug+targets+in+postmortem+brain+of+patients+with+posttraumatic+stress+disorder+%28PTSD%29+revealed+by+human+mitochondria-focused+cDNA+microarrays%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J+Biol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Dysregulated mitochondrial genes and networks with drug targets in postmortem brain of patients with posttraumatic stress disorder (PTSD) revealed by human mitochondria-focused cDNA microarrays.</a> Int. J Biol. Sci. 4, 223-235 (2008).</li>
<li>Su, Y. A., Yang, J., Tao, L., Nguyen, H., He, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Undetectable+and+Decreased+Expression+of+KIAA1949+%28Phostensin%29+Encoded+on+Chromosome+6p21.33+in+Human+Breast+Cancers+Revealed+by+Transcriptome+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cancer%22%5BJournal%5D)">Undetectable and Decreased Expression of KIAA1949 (Phostensin) Encoded on Chromosome 6p21.33 in Human Breast Cancers Revealed by Transcriptome Analysis.</a> J. Cancer. 1, 38-50 (2010).</li>
<li>Yehuda, R., Yang, R. K., Buchsbaum, M. S., Golier, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alterations+in+cortisol+negative+feedback+inhibition+as+examined+using+the+ACTH+response+to+cortisol+administration+in+PTSD%5BTitle%5D)+AND+%22Psychoneuroendocrinology%22%5BJournal%5D)">Alterations in cortisol negative feedback inhibition as examined using the ACTH response to cortisol administration in PTSD.</a> Psychoneuroendocrinology. 31, 447-451 (2006).</li>
<li>Zhang, Q., Wu, J., Nguyen, A., Wang, B. D., He, P., Laurent, G. S., Rennert, O. M., Su, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+mechanism+underlying+differential+apoptosis+between+human+melanoma+cell+lines+UACC903+and+UACC903%28%2B6%29+revealed+by+mitochondria-focused+cDNA+microarrays%5BTitle%5D)+AND+%22Apoptosis%22%5BJournal%5D)">Molecular mechanism underlying differential apoptosis between human melanoma cell lines UACC903 and UACC903(+6) revealed by mitochondria-focused cDNA microarrays.</a> Apoptosis. 13, 993-1004 (2008).</li>
</ol>

Nie zadeklarowano konfliktów interesów.

Diagnoza PTSD opiera się na zgłaszanych przez potencjalnych pacjentów objawach psychiatrycznych (DSM IV). Obecnie nie istnieje dobrze zdefiniowany biomarker pozwalający ocenić stan patofizjologiczny potencjalnych pacjentów z PTSD. PTSD jest zaburzeniem wywołanym przez traumatyczne zdarzenia zagrażające życiu, a główne objawy psychiatryczne utrzymują się w życiu osoby ocalałej przez miesiące, a nawet lata po pierwotnych zdarzeniach. Najbardziej wyraźne i trwałe objawy występujące u pacjentów z PTSD to nadmierna czujność, opóźniona i wyolbrzymiona reakcja przestrachu 14, 15, 16 oraz wyraźne upośledzenie osi HPA. U ludzi objawy te utrzymują się lub pojawiają się z opóźnieniem trzech miesięcy po ustąpieniu stresora traumatycznego 24. Nasz obecny model do badań nad biomarkerami PTSD wykorzystuje unieruchomienie i wstrząsy elektryczne ogona powtarzane przez trzy kolejne dni (2-godzinne sesje składające się z 40 wstrząsów o natężeniu 2 mA) – jest to model nieuniknionego wstrząsu ogona (ITS) u szczurów o masie 150 g. Wykazano, że model ITS w znacznym stopniu naśladuje patofizjologię PTSD 17, 7, 4, 10. Nasze laboratorium oraz inne ośrodki potwierdziły, że model stresu ITS u szczurów indukuje zmiany behawioralne i neurobiologiczne podobne do tych występujących u osób z PTSD 17, 7, 10, 9. W szczególności szczury poddane stresowi wykazują: (1) opóźnioną i wyolbrzymioną reakcję przestrachu pojawiającą się kilka dni po ustąpieniu stresora, co przy skompresowanej skali czasu życia szczura w porównaniu do człowieka odpowiada opóźnieniu wystąpienia objawów od jednego do trzech miesięcy u pacjentów z PTSD (DSM-IV-TR PTSD kryterium D/E 13), (2) podwyższony poziom kortykosteronu (CORT) w osoczu przez kilka (10) dni, co wskazuje na upośledzenie osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA), oraz (3) spowolniony przyrost masy ciała po ustąpieniu stresora, co odpowiada dysfunkcji regulacji metabolicznej w PTSD. W literaturze nie ma dowodów na to, aby zapach lisa, ekspozycja na drapieżnika lub reakcja przestrachu wzmocniona lękiem wykazywały te trwałe fenotypy behawioralne i neuroendokrynologiczne związane z PTSD.
Szczury poddane pojedynczej sesji stresu (1DS) wykazywały przejściowe, a nie trwałe nieprawidłowości obserwowane u szczurów 3DS 17. W niniejszym eksperymencie porównano reakcję przestrachu szczurów 3DS i 1DS odpowiednio 4, 7 i 10 dni po zaprzestaniu działania stresora. Zgodnie z wcześniejszymi badaniami, u szczurów poddanych stresowi odnotowano podwyższone podstawowe poziomy CORT w osoczu w pierwszym dniu po stresie 17. Poziomy CORT były zależne od liczby ekspozycji na stresor, przy czym były one wyższe u szczurów 3DS niż u szczurów 1DS. W odniesieniu do reakcji przestrachu, szczury 1DS wykazały nasiloną reakcję 7 dni po stresorze, podczas gdy uwrażliwienie na przestrach stało się widoczne dopiero 10 dni po stresorze u szczurów 3DS. Zatem pojawienie się nasilonej reakcji przestrachu po zaprzestaniu działania stresora wydaje się być powiązane z liczbą sesji stresowych. Model stresu 3DS wydaje się użyteczny do uzyskania wglądu w zmienioną ekspresję biomarkerów związanych z objawami PTSD oraz kluczowych mierzalnych fenotypów behawioralnych powiązanych z czasem po ustaniu stresu. Przedstawione wyniki genomiczne stanowią dowód koncepcji zastosowania rMNChip oraz narzędzi bioinformatycznych do identyfikacji odmiennych szlaków, a także biomarkerów genowych i białkowych, co znacznie ułatwi badania biologii systemowej i zrozumienie mechanizmów molekularnych leżących u podstaw złożonych i wieloczynnikowych schorzeń neurologicznych, w tym PTSD.
Choć nasz paradygmat nie zgłębia poznawczych i bardziej złożonych aspektów behawioralnych PTSD, zauważamy, że zmienione wzorce snu w modelu ITS 1 odpowiadają trudnościom z zasypianiem i utrzymaniem snu oraz koszmarom u pacjentów z PTSD 11 (Kryteria D PTSD według DSM-IV-TR 13), a deficyty w uczeniu się ucieczki/unikania oraz uczeniu się zadania apetytywnego w modelu ITS 12 odpowiadają problemom z koncentracją i deficytom pamięci w PTSD 5 (Kryteria C PTSD według DSM-IV-TR 13). Obecny model dobrze koreluje z kluczowymi objawami charakterystycznymi dla PTSD i stanowi odpowiedni model do korelacji obwodowych biomarkerów PTSD, które można pobrać od pacjentów, z centralnymi biomarkerami mechanistycznymi, których pobranie nie jest możliwe 6.

biomarkery w modelu zwierzęcym służące do ujawnienia korelatów neuronalnych, hematologicznych i behawioralnych ptsd

Biomarkers in an Animal Model for Revealing Neural, Hematologic, and Behavioral Correlates of PTSD

Identyfikacja biomarkerów reprezentujących ewolucję patofizjologii zespołu stresu pourazowego (PTSD) jest niezwykle istotna, nie tylko dla obiektywnej diagnostyki, ale także dla oceny skuteczności terapeutycznej i odporności na traumę. Trwające badania są nakierowane na identyfikację molekularnych biomarkerów PTSD, w tym białek indukowanych stresem traumatycznym, transkryptomów, wariantów genomicznych i modulatorów genetycznych, z wykorzystaniem próbek biologicznych krwi, śliny, moczu oraz pośmiertnych tkanek mózgowych badanych osób. Jednakże korelacja tych cząsteczek biomarkerowych w próbkach obwodowych lub pośmiertnych ze zmienionymi funkcjami mózgu związanymi z objawami psychiatrycznymi w PTSD pozostaje nierozwiązana. W niniejszej pracy przedstawiamy zwierzęcy model PTSD, w którym można zebrać i zmierzyć zarówno biomarkery krwi obwodowej i ośrodkowego układu nerwowego, jak i fenotyp behawioralny, zapewniając tym samym niezbędną korelację ośrodkowych biomarkerów PTSD, które są mechanistyczne i patognomoniczne, lecz nie mogą być pobierane od ludzi, z biomarkerami obwodowymi i fenotypami behawioralnymi, które są możliwe do zmierzenia.
Nasz model zwierzęcy PTSD wykorzystuje unieruchomienie i wstrząsy ogona powtarzane przez trzy kolejne dni – model nieuniknionych wstrząsów ogona (ITS) u szczurów. Ten model ITS naśladuje patofizjologię PTSD 17, 7, 4, 10. My oraz inni badacze potwierdziliśmy, że model ITS indukuje zmiany behawioralne i neurobiologiczne podobne do tych stwierdzanych u osób z PTSD 17, 7, 10, 9. W szczególności szczury poddane stresowi wykazują (1) opóźnioną i wyolbrzymioną reakcję przestrachu pojawiającą się kilka dni po ustaniu stresora, co – biorąc pod uwagę skróconą skalę czasową życia szczura w porównaniu do człowieka – odpowiada opóźnieniu wystąpienia objawów od jednego do trzech miesięcy u pacjentów z PTSD (DSM-IV-TR PTSD kryterium D/E 13), (2) podwyższony poziom kortykosteronu (CORT) w osoczu przez kilka dni, co wskazuje na zaburzenie osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA), oraz (3) spowolniony przyrost masy ciała po ustaniu stresora, co wskazuje na dysfunkcję regulacji metabolicznej.
Paradygmaty eksperymentalne zastosowane w tym modelu to: (1) paradygmat wyuczonej bezradności u szczura, oceniany poprzez pomiar reakcji zaskoczenia akustycznego (ASR) oraz monitorowanie masy ciała; (2) mikrodisekcja mózgu szczura z podziałem na regiony i jądra; (3) test immunoenzymatyczny (ELISA) w celu oznaczenia poziomu CORT we krwi; (4) mikromacierze ekspresji genów wraz z powiązanymi narzędziami bioinformatycznymi 18. Mikromacierza ta, nazwana rMNChip, koncentruje się na genach mitochondrialnych oraz jądrowych związanych z mitochondriami u szczura, aby w sposób specyficzny zbadać bioenergetykę neuronalną, która według hipotezy bierze udział w PTSD.

Opisujemy szczurzy model zespołu stresu pourazowego (PTSD), który wykazuje trwałe zmiany w funkcji neuroendokrynnej oraz opóźnioną, długotrwałą i nasiloną reakcję lękową, charakterystyczną dla pacjentów z PTSD. Opisany tutaj model zwierzęcy oraz metody są przydatne do korelacji biomarkerów w jądrach mózgu, które mają charakter mechanistyczny, ale nie mogą być mierzone u pacjentów, z biomarkerami w obwodowych leukocytach, które podlegają pomiarowi.

Biomarkery w modelu zwierzęcym służące do ujawnienia korelatów neuronalnych, hematologicznych i behawioralnych PTSD

Identyfikacja biomarkerów reprezentujących ewolucję patofizjologii zespołu stresu pourazowego (PTSD) jest niezwykle istotna, nie tylko dla...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest opracowanie modelu zwierzęcego PTSD. Jest to osiągane poprzez poddanie zwierzęcia stresowi fizycznemu, a następnie charakterystykę jego zachowań żywieniowych oraz reakcji przestrachu. Przedstawiono również procedurę pomiaru poziomu kortykosteronu w krążeniu.W końcowej analizie biomarkery obecne w białych krwinkach i u straumatyzowanych zwierząt mogą zostać skorelowane z ekspresją tych samych biomarkerów w tkance mózgowej. Tym samym model ten otwiera nowe możliwości badania PTSD. Wykorzystujemy model zwierzęcy wykazujący zespół podobny do PTSD. Użycie tego modelu zwierzęcego pozwala nam badać neurobiologiczne mechanizmy PTSD; wykazano, że markery neurobiologiczne ujawnione w tym modelu korelują z zespołem tym lub z PTSD.Być może co trzeci żołnierz narażony na traumę walki rozwinie nadmierną lękliwość, agresję lub inne objawy dysfunkcyjne. Z powodów, których nie rozumiemy w pełni, musimy zidentyfikować metody pozwalające na jak najwcześniejsze wykrycie tych najbardziej podatnych żołnierzy, jeszcze przed ich wejściem do walki, abyśmy mogli zapewnić im większe wsparcie. Jednym z kluczowych komponentów zespołu stresu pourazowego jest nadmierne pobudzenie i reakcja lękowa, nazywana niekiedy reakcją przestrachu.Zrozumienie tej konkretnej odpowiedzi, zarówno u ludzi, jak i w naszych modelach zwierzęcych, pomoże nam w pogłębianiu wiedzy na temat tego zaburzenia. Laboratorium dr Lee koncentruje się na badaniu modeli zwierzęcych tej przesadnej reakcji lękowej. Moja praca dotyczy biomarkerów PTSD.Te biomarkery PTSD są pobierane z obwodowych białych krwinek, pochodzących od pacjentów oraz z tkanki mózgowej pobranej po śmierci. Biomarkery te muszą zostać skorelowane z żywymi mózgami. Taka korelacja jest możliwa do przeprowadzenia wyłącznie w zwierzęcym modelu PTSD.Emocje są w różny sposób przetwarzane przez różne obszary mózgu. Posiadanie modelu zwierzęcego PTSD umożliwia wycięcie tych różnych obszarów mózgu. W celu niezależnego wykrycia biomarkerów, należy wybrać 32 samce szczurów albinosów linii bra dolly o masie od 150 do 200 g.Każde zwierzę musi być utrzymywane indywidualnie, przy ścisłym zachowaniu spójnych warunków środowiskowych przez trzy dni przed badaniem, trzy dni w trakcie badania oraz trzy dni po badaniu. Należy odnotować masę ciała każdego zwierzęcia, a także jego spożycie pokarmu i wody, a następnie poddać wszystkie zwierzęta aklimatyzacji w pomieszczeniu dla zwierząt oraz w komorze do reakcji przestrachowej na bodziec akustyczny. Przez trzy dni poprzedzające badanie każde zwierzę powinno przebywać w komorze do reakcji przestrachowej przez pięć minut dziennie, bez dodatkowych bodźców w dniu poprzedzającym rozpoczęcie badania. Następnie wykonuje się pomiar bazowy reakcji przestrachowej na bodziec akustyczny.Następnie odpowiedź bazową oraz masę ciała wykorzystuje się do podziału 32 zwierząt na dwie znormalizowane grupy, które będą grupą kontrolną i eksperymentalną podczas trzech dni testów. Grupa eksperymentalna jest poddawana stresowi. Codzienny stres wywoływany jest poprzez unieruchomienie oraz wstrząsy elektryczne ogona w godzinach porannych.Następnie przytwierdź elektrodę do ogona szczura za pomocą żelu do elektrod i zamocuj klips elektrody na ogonie w taki sposób, aby nie wpływał on na krążenie krwi w ogonie, w celu miareczkowania prądu, który wywołuje odczucie, ale nie jest bolesny. Dr Lee początkowo umieszczał elektrodę na własnym palcu, który jest bardziej wrażliwy niż ogon szczura, i dostosowywał natężenie prądu tak, aby było awersyjne, ale nie bolesne ani szkodliwe. W siódmym, czternastym i dwudziestym pierwszym dniu po trzydniowym teście stresowym.Reakcję przestrachu akustycznego mierzy się przy użyciu skalibrowanego systemu platform czułych na nacisk, umieszczonych w komorze wyciszonej. Podczas pierwszej konfiguracji systemu przetwornik, który jest tensometrem, wymaga kalibracji; należy przełączyć sprzęgacz w tryb DC, aby wyjście sprzęgacza bezpośrednio odzwierciedlało sygnał wejściowy z platformy, a następnie skalibrować wyjście względem ciężarów statycznych umieszczonych na platformie. W trakcie przeprowadzania testów przetwornik jest przełączany w tryb sprzężenia AC.Zatem jedyną szybką zmianą siły, która wskazuje na reakcję przestrachu, jest sygnał wyjściowy. Test składa się z sześciu rodzajów bodźców podawanych ośmiokrotnie w losowej kolejności. Bodźce te obejmują ton o natężeniu 100 dB z impulsami poprzedzającymi lub bez nich oraz ton o natężeniu 110 dB z impulsem poprzedzającym lub bez niego.Interwały między próbami dla samych impulsów wstępnych oraz kontroli o natężeniu 0 dB są losowo przypisywane w zakresie od 15 do 25 sekund. Ruchy zwierzęcia są rejestrowane jako maksymalna odpowiedź występująca w ciągu 200 milisekund od momentu wystąpienia bodźca wywołującego reakcję przestrachu w każdej z ośmiu prób. Rejestrowana jest wartość maksymalna dla każdego z sześciu bodźców.Dane dotyczące reakcji przestrachu są dzielone przez masę ciała zwierzęcia zmierzoną w tym samym dniu. Dane dotyczące spożycia oraz masa ciała są zatem mierzone w siedmiu różnych dniach. Po testach stresowych w dniach 1, 14, 21 i 30 od pierwszego dnia po stresie, krew pobiera się z żyły ogonowej w lekkiej anestezji izofluranem do probówek z heparyną i mrozi do momentu analizy. Do analizy poziomu kortyzolu w osoczu należy wykorzystać aktywny zestaw ELISA RAC.Przygotuj test, opisując paski do mikrotitracji i mieszając roztwór koniugatu enzymu rdzeniowego szczura. Po przygotowaniu rozpocznij analizę, pipetując 20 µL standardów, kontroli oraz próbek nieznanych do dołków płytki ELI A. Następnie dodaj 100 µL roztworu koniugatu enzymu do każdego dołka, utrzymując czas dodawania w przedziale od 5 do 10 sekund.Delikatnie opukaj płytkę, aby wymieszać roztwory. Po trzecie, dodaj 100 µL koniugatu enzymu rdzeniowego szczura do każdego dołka i inkubuj płytkę przez jedną godzinę w temperaturze pokojowej przy jednoczesnym wstrząsaniu. Po inkubacji użyj automatycznego myjacza do mikropłytek, aby odessać zawartość i przemyć każdy dołek pięć razy roztworem myjącym.Następnie osusz płytkę, odwracając ją na materiał chłonnym. Kolejno, do każdego dołka dodaje się 100 µL roztworu chromogenu TMB za pomocą dyspensera półautomatycznego. Na koniec do każdego dołka dodaje się 100 µL roztworu stopującego i wstrząsa się płytką ręcznie przez 5 do 10 sekund.W ciągu 30 minut przystąpiono do gromadzenia danych po teście stresowym; odnotowano spożycie pokarmu i wody w grupie kontrolnej oraz eksperymentalnej. Pomiary masy ciała po stresie wykazały zmniejszony przyrost masy w grupie eksperymentalnej w porównaniu z grupą kontrolną. Analiza próbek osocza wykazała podwyższony poziom kortyzolu u zwierząt.W badaniu obciążeniowym reakcja przestrachu u zwierząt doświadczalnych różniła się znacząco od grupy kontrolnej. Przesiewowy pomiar biomarkerów ujawnił unikalne korelacje między ekspresją w tkance mózgowej a ekspresją w białych krwinkach u zwierząt poddanych stresowi, których nie zaobserwowano w grupie kontrolnej. Markery te, wraz z oceną kliniczną, będą służyć jako kandydaci do kolejnych eksperymentów.Pomiary neurobiologiczne pozwolą w przyszłości na bardziej obiektywną identyfikację procesów patofizjologicznych w PTSD. Odkrycie biomarkera w tym modelu zwierzęcym będzie miało znaczenie diagnostyczne. Ponadto przyczyni się to do opracowania skuteczniejszej farmakoterapii dla pacjentów z PTSD.

biomarkers-an-animal-model-for-revealing-neural-hematologic

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Markery biologiczne w modelu zwierzęcym w celu ujawnienia nerwowych, hematologicznych i behawioralnych korelatów PTSD

Próbki krwi są przydatne do oceny biomarkerów stanów fizjologicznych lub chorób in vivo. Tutaj opisujemy metodologię pobierania krwi z bocznej żyły ogonowej u szczura. Ta metoda zapewnia szybkie pobieranie próbek przy minimalnym bólu i inwazyjności.

Pobieranie próbek krwi z bocznej żyły ogonowej szczura

Celem prezentowanych tutaj testów behawioralnych jest wykrycie deficytów funkcjonalnych u szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu. Przedstawiono cztery specyficzne testy, które wykrywają deficyty w zachowaniach, aby odzwierciedlić uszkodzenie określonych obszarów mózgu, czasami trwające do jednego roku po urazie.

Wykrywanie deficytów behawioralnych u szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu

Tutaj prezentujemy nieprzewidywalny protokół chronicznego łagodnego stresu u myszy. Protokół ten indukuje długoterminowy fenotyp podobny do depresji i umożliwia ocenę skuteczności przypuszczalnych leków przeciwdepresyjnych w odwracaniu behawioralnych i neuromolekularnych deficytów depresyjnych.

Nieprzewidywalny protokół przewlekłego łagodnego stresu do wywoływania anhedonii u myszy

Ten protokół opisuje nowy test behawioralny - test podejścia człowieka w kojcu domowym świń - do wykrywania deficytów funkcjonalnych u świń laboratoryjnych po podwstrząsowym urazowym uszkodzeniu mózgu.

Nieinwazyjny test przeprowadzany w kojcu dla świń trzymanych w laboratorium

Ten protokół przedstawia metody charakteryzowania neurozapalnej i hemodynamicznej odpowiedzi na łagodne urazowe uszkodzenie mózgu oraz integracji tych danych jako części wielowymiarowej analizy systemów przy użyciu częściowej regresji metodą najmniejszych kwadratów.

Analiza systemowa odpowiedzi neurozapalnej i hemodynamicznej na urazowe uszkodzenie mózgu

Przedstawione tutaj są metody wytwarzania powtarzających się ekspozycji na wybuchy o niskiej intensywności przy użyciu myszy.

Modelowanie wysoce powtarzalnej ekspozycji na podmuch o niskim poziomie u myszy

Protokół ten przedstawia skrzynkę behawioralną opartą na mikrokontrolerze do oceny hamowania przedimpulsowego (PPI) poprzez zbieranie danych o przyspieszeniu z czujnika znajdującego się pod skrzynką. Dane te oceniają deficyty bramkowania sensorycznego u społecznie izolowanych szczurów, z dodatkową metodą synchronizacji danych z aktywnością neuronalną w celu przyspieszenia badań neurofizjologicznych nad zaburzeniami zachowania.

Opracowanie pudełka behawioralnego do oceny hamowania prepulsu i aktywności neuronalnej w psychiatrycznych modelach zwierzęcych

Większość badań z udziałem aparatu Langendorffa wykorzystuje małe modele zwierzęce ze względu na zwiększoną złożoność systemów dla większych ssaków. Opisujemy system Langendorffa dla dużych modeli zwierzęcych, który pozwala na zastosowanie go u różnych gatunków, w tym ludzi, i stosunkowo łatwe pozyskiwanie danych.

Izolowany działający system serca dla dużych modeli zwierzęcych

Komórki glejaka GL261 dostarczają użytecznego immunokompetentnego modelu zwierzęcego glejaka. Celem tego protokołu jest zademonstrowanie właściwych technik monitorowania wzrostu guza wewnątrzczaszkowego za pomocą obrazowania bioluminescencyjnego in vivo oraz zweryfikowanie użyteczności komórek GL261 zmodyfikowanych lucyferazą do badania immunologii guza i podejść immunoterapeutycznych w leczeniu glejaka.

Obrazowanie bioluminescencyjne immunokompetentnego modelu zwierzęcego glejaka

Wstrząśnienie mózgu jest najczęstszym rodzajem urazowego uszkodzenia mózgu. W związku z tym powtarzalny model zwierzęcy wstrząsu mózgu, który odtwarza ważne cechy urazu u pacjentów, może zapewnić środki do badania wstrząsu mózgu w rygorystyczny, kontrolowany i skuteczny sposób.

Model powtarzającego się wstrząsu głowy u myszy

Poznaj model PTSD u szczurów do badania biomarkerów neuronalnych i hematologicznych. Ta metoda pozwala korelować markery we krwi obwodowej z tkanką mózgową, ułatwiając zrozumienie mechanizmów PTSD.

Biomarkery w modelu zwierzęcym służące do ujawnienia korelatów neuronalnych, hematologicznych i behawioralnych PTSD

Przeglądaj więcej filmów