Ocena anoreksji opartej na aktywności u myszy
14 maja 2018
Myszy indywidualnie wyposażone w koło do biegania, podczas gdy mają ograniczony dostęp do jedzenia, zmniejszają spożycie jedzenia i zwiększają aktywność na kole do biegania. To eksperymentalne zjawisko nazywa się anoreksją opartą na aktywności. Paradygmat ten stanowi eksperymentalne narzędzie do badania neurobiologii i zachowań leżących u podstaw jadłowstrętu psychicznego.
Ogólnym celem tego eksperymentu jest zbadanie neurobiologii i zachowania leżącego u podstaw jadłowstrętu psychicznego. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie psychiatrii związane z zaburzeniami odżywiania, takie jak to, jakie są neuronalne podstawy jadłowstrętu psychicznego i jakie obwody mózgowe są zaangażowane. Główną zaletą tej techniki jest to, że można ją wykorzystać do badania niektórych mechanizmów leżących u podstaw anoreksji, których nie można ocenić u ludzi.
Skonfiguruj obszar eksperymentalny, wybierając stojak na klatkę w pobliżu laptopa i piast kół. Ograniczy to problemy z transmisją danych. Teraz aktywuj połączenie między piastami kół a oprogramowaniem.
Najpierw otwórz oprogramowanie do zarządzania kołami, aby upewnić się, że oba koncentratory bezprzewodowe są aktywne. Z poziomu oprogramowania zresetuj domyślne połączenia kół. Otwórz narzędzia i wybierz usuń koła.
Powtórz ten krok pięć razy, a następnie zamknij oprogramowanie i otwórz je ponownie. Następnie zapewnij moc kołom. Podłącz przewody akumulatora do osprzętu koła i włóż akumulatory do podstawy kierownicy.
Następnie spójrz na oprogramowanie. Rozstaw osi powinien być wymieniony wraz z identyfikatorem jednego z nich w odpowiednim hubie bezprzewodowym. Jeśli nie, odczep akumulator, usuń koło w oprogramowaniu i spróbuj ponownie.
Jeśli koło zostanie rozpoznane, zastąp dowód osobisty odpowiednim identyfikatorem zwierzęcia.Następnie przyklej podstawę koła jezdnego do dolnej części klatki za pomocą taśmy klejącej, aby zapewnić stabilność. Nie pozwól, aby jakakolwiek taśma wystawała, ponieważ myszy będą żuć odsłoniętą taśmę. Następnie umieść tarczę koła bieżnego bez skorodowanego magnesu na podstawie i obróć koło, aby sprawdzić odstęp od ścian klatki i kraty.
Zakręć dyskiem i sprawdź, czy każdy obrót jest prawidłowo rejestrowany w oprogramowaniu. Następnie użyj taśmy klejącej, aby przymocować słoik z żywnością do klatki. Umieść go z dala od koła jezdnego i butelki z wodą.
Następnie umieść dwa kawałki zupy w słoiku, przymocuj pełną butelkę wody do klatki i dodaj ściółkę do dna klatki. Po przygotowaniu wszystkich klatek w ten sposób, pojedynczo umieść myszy w odpowiednich klatkach. Gdy wszystkie myszy znajdą się w swoich klatkach, przejdź do oprogramowania i kliknij plik, a następnie rozpocznij akwizycję.
W trakcie eksperymentu rozpocznij nowe przejęcia, aby przerwać fazy próbne. Teraz pozwól myszom przyzwyczaić się do warunków mieszkaniowych przez dwa pełne dni. Podczas tej fazy zdecyduj, czy każda mysz jest wystarczająco zdrowa, aby poradzić sobie z eksperymentem ABA.
Trzeciego dnia eksperymentu odmierz około dziewięciu gramów karmy i zapisz wagę z dokładnością do 1/1000 grama. Następnie ostrożnie wyjmij mysz z klatki i zważ ją w dużej plastikowej zlewce do i najbliższej dziesiątej części grama. Zrób to przy minimalnym obciążeniu myszy.
Gdy mysz jest poza klatką, wyszukaj i usuń całe jedzenie z klatki. Oprócz wyjmowania jedzenia ze słoika, przejrzyj pościel w poszukiwaniu rozrzuconego jedzenia. Następnie, jeśli to konieczne, wyczyść koło jezdne 70% izopropanolem i ręcznikami papierowymi.
Przed powrotem myszy do klatki upewnij się, że izopropanol wysechł. Następnie załaduj mysz i dziewięć gramów karmy do klatki. Następnego dnia wróć do obiektu dla zwierząt w ciągu 10 minut od ostatniej wizyty.
Ponownie załaduj dziewięć gramów karmy do małej plastikowej zlewki i zapisz dokładną wagę. Ponownie delikatnie wyjmij mysz i zważ ją przy minimalnym obciążeniu myszy. Teraz wyjmij słoik z jedzeniem z klatki i zbadaj go.
Usuń kał pęsetą i użyj sitka nad zlewką, aby usunąć ściółkę. Pokrusz większe kawałki jedzenia, aby przeszły przez filtr, pozostawiając tylko ściółkę w sitku. Następnie przeszukaj ściółkę klatki w poszukiwaniu resztek jedzenia i dodaj je do zlewki.
Następnie zapisz masę pokarmu, który pozostał w klatce. Następnie wytrzyj słoik do czysta i włóż go z powrotem do pustej klatki. W razie potrzeby nałóż nową taśmę.
Następnie załaduj do słoika przygotowaną dziewięciogramową rację żywnościową. Tak jak poprzednio, wyczyść zabrudzone koła jezdne i włóż je z powrotem do klatek. Resetuj wszystkie klatki w ten sposób codziennie.
W piątym, siódmym i dziewiątym dniu uruchom ponownie komputerowe pobieranie danych w programie do uruchamiania koła. Po zebraniu danych bazowych w dniu 11 uruchom ponownie pobieranie danych i rozpocznij fazę ograniczeń. Zasadniczo postępuj zgodnie z protokołem podstawowym z kilkoma zmianami.
Po pierwsze, nie usuwaj kół jezdnych podczas zmiany żywności. Po drugie, ogranicz dostęp zwierząt do ich dziewięciogramowej racji żywnościowej do zaledwie sześciu godzin. Okres karmienia może być dzienny lub nocny.
Oba wybory są uzasadnione. Po sześciu godzinach zważ żywność pozostałą w słoiku i klatce. W tym momencie, jeśli to konieczne, wyczyść koło, ale zrób to szybko, aby można było szybko zająć się następną klatką.
Każdego dnia fazy ograniczeń powtarzaj tę procedurę. Teraz bardzo ważne staje się monitorowanie utraty wagi zwierząt. Jeśli waga myszy spadnie do 75% jej wyjściowej masy ciała, usuń ją z eksperymentu.
Zapewnij tym myszom nieograniczoną ilość jedzenia z podłogi klatki i brak dostępu do koła do biegania. Po ocenie wszystkich klatek, upuszczone myszy należy poddać eutanazji, chyba że ma być badane ich powrót do zdrowia. Za pomocą opisanego eksperymentu oceniono grupę myszy z anoreksją opartą na aktywności wraz z trzema grupami kontrolnymi.
Zgodnie z opisaną procedurą, pokarm został ograniczony do sześciu godzin dobowych. Kiedy mysz została usunięta z badania z powodu nadmiernej utraty wagi, losowo wybrana mysz kontrolna również została usunięta. Masa ciała uległa zmniejszeniu w dniach od pierwszego do piątego w obu grupach narażonych na zaplanowane karmienie, co logicznie korelowało ze zmniejszonym spożyciem pokarmu.
Co ciekawe, utrata wagi nie miała wpływu na aktywność biegową na kółkach. Po badaniu behawioralnym mózgi zostały pobrane i zamrożone do analizy biochemicznej. Jedna z analiz tkanki z brzusznego obszaru nakrywki wykazała, że biegnące koło znacznie zwiększało ekspresję BDNF, podczas gdy ograniczenie pokarmu zwiększało ekspresję NCAM1 MRNA, ale nie zmieniało ekspresji MRNA BDNF.
Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać o ograniczeniu stresu u myszy, konsekwentnym mierzeniu czasu pomiarów, uzbroieniu się w cierpliwość, aby uzyskać dokładne odczyty i konsekwentnym sprawdzaniu oprogramowania do pracy koła pod kątem problemów technicznych. Po tej procedurze można przeprowadzić inne metody, takie jak immunohistochemia i wiązanie radioligandów, na mózgach myszy, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania dotyczące funkcji wirusa w paradygmacie anoreksji.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje neurobiologię i mechanizmy behawioralne leżące u podstaw jadłowstrętu treściwego (anorexia nervosa), wykorzystując mysi model anoreksji indukowanej aktywnością. Myszy z ograniczonym dostępem do pożywienia i dostępem do kołowrotka wykazują zmniejszone spożycie pokarmu oraz zwiększoną aktywność, co pozwala na lepsze zrozumienie mechanizmów anoreksji.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Nauki o zachowaniu
- Psychiatria
Wprowadzenie
- Anoreksja indukowana aktywnością jest zjawiskiem obserwowanym u myszy.
- Model ten pomaga w badaniu neurobiologicznych aspektów anoreksji şeklinde.
- Zrozumienie tych mechanizmów może pomóc w opracowaniu strategii leczenia.
- Badanie odnosi się do kluczowych pytań dotyczących obwodów neuronalnych zaangażowanych w zaburzenia odżywiania.
Cel badania
- Zbadanie neurobiologii anoreksjiy nerwowej.
- Zidentyfikowanie obwodów mózgowych zaangażowanych w to zaburzenie.
- Zbadanie zmian behawioralnych związanych z ograniczonym dostępem do pożywienia.
Zastosowane Metody
- Indywidualne kwaterowanie myszy z dostępem do kołowrotka.
- Ograniczona dostępność pożywienia w celu wywołania anoreksji zależnej od aktywności.
- Monitorowanie spożycia pokarmu oraz aktywności na kołowrotku.
- Gromadzenie danych za pomocą oprogramowania połączonego z piastami kołowrotków.
Główne wyniki
- Myszy wykazywały zmniejszone spożycie pokarmu po zapewnieniu im dostępu do kołowrotka.
- Zaobserwowano zwiększoną aktywność na kołowrotku.
- Model ten dostarcza informacji na temat neurobiologicznych podstaw anoreksji.
- Wyniki mogą pomóc w zrozumieniu zaburzeń odżywiania u ludzi.
Wnioski
- Model anoreksji indukowanej aktywnością jest skuteczny w badaniu jadłowstrętu psychicznego.
- Umożliwia on badanie mechanizmów neuronalnych, których nie można ocenić u ludzi.
- Wyniki przyczyniają się do zrozumienia zaburzeń odżywiania oraz potencjalnych metod leczenia.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla Przemysłu
Model anoreksji indukowanej aktywnością (ABA) u myszy stanowi system translacyjny do badania mechanizmów neurobehawioralnych leżących u podstaw anoreksji nerwowej – zaburzenia o dużym, niezaspokojonym zapotrzebowaniu medycznym. Umożliwiając kontrolowaną analizę zachowań żywieniowych oraz fenotypów hiperaktywności, model ten wspiera walidację celów terapeutycznych i ograniczanie ryzyka mechanistycznego na wczesnym etapie odkrywania leków. Ułatwia to prowadzenie badań przesiewowych opartych na hipotezach w celu poszukiwania nowych kandydatów na leki wpływających na regulację apetytu i szlaki nagrody.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wstępne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie hipotez terapeutycznych związanych z zachowaniem żywieniowym i regulacją aktywności w systemie istotnym dla przebiegu choroby.
- Wartość operacyjna: Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez izolację neuronalnych i behawioralnych czynników przyczyniających się do powstawania fenotypów przypominających anoreksję.
- Wartość prognostyczna: Zwiększa pewność co do zaangażowania celu dzięki mierzalnym wynikom, takim jak spożycie pokarmu i aktywność biegowa na kołowrotku.
Przesiewy i opracowanie testu
- Wartość naukowa: Dostarcza zestandaryzowany, mierzalny odczyt fenotypowy do przesiewu związków wpływających na bilans energetyczny i motywację.
- Wartość operacyjna: Umożliwia powtarzalność testu dzięki precyzyjnemu monitorowaniu spożycia pokarmu i obrotów koła za pomocą połączonego oprogramowania.
- Skalowalność: Ułatwia podłużne śledzenie w fazach restrykcji i bazowej w celu oceny zależności dawka-odpowiedź.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Zgodność z istotnością choroby poprzez modelowanie kluczowych cech behawioralnych jadłowstrętu psychicznego, w tym ograniczonego spożycia kalorii i zwiększonej aktywności.
- Wartość operacyjna: Wsparcie ciągłości translacyjnej od etapu odkryć po walidację przedkliniczną z wykorzystaniem mierzalnych punktów końcowych zachowania.
- Minimalizacja ryzyka: Wsparcie decyzji o rozwoju projektu w oparciu o analizę ryzyka poprzez identyfikację związków, które normalizują nieprawidłowe zachowanie bez wywoływania nadmiernej utraty masy ciała.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ABA wpisuje się w kontinuum odkryć, od testowania hipotez dotyczących punktów uchwytnych po identyfikację związków wiodących, szczególnie w przypadku związków aktywnych w OUN, wpływających na obwody homeostatyczne i nagrody.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących obwodów neuronalnych zaangażowanych w apetyt i motywację, takich jak te obejmujące szlaki BDNF i NCAM1.
- Przesiewanie: Dostarcza ilościowych danych z serii czasowych dotyczących spożycia pokarmu i aktywności lokomotorycznej, co umożliwia wiarygodną ocenę związków.
- Analityka: Generuje mierzalne zmienne zależne (np. gramy spożytego pokarmu, obroty koła), które pozwalają na porównanie statystyczne pomiędzy grupami eksperymentalnymi.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki behawioralne ze zmianami neurochemicznymi, wspierając dopasowanie biomarkerów w badaniach przedklinicznych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Stanowi wielokrotnego użytku platformę behawioralną, którą można dostosować do różnych szczepów i modeli genetycznych w celu walidacji celu oraz badań nad mechanizmem działania.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną poprzez modelowanie stanu przypominającego anoreksję o wysokiej trafności zewnętrznej, indukowanego warunkami istotnymi z punktu widzenia etologii.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację dzięki sformalizowanym harmonogramom karmienia, dostępowi do kołowrotka oraz zautomatyzowanemu pozyskiwaniu danych.
- Wartość strategiczna: Usprawnia decyzje typu go/no-go poprzez redukcję niejednoznaczności w fenotypach behawioralnych powiązanych z patofizjologią zaburzeń odżywiania.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację związków z uwzględnieniem ryzyka w oparciu o normalizację fenotypów ABA, co redukuje odsetek niepowodzeń biologicznych na późnych etapach badań.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie neuronauki behawioralnej, pracy z gryzoniami oraz systemów automatycznego monitorowania.
- Zależy od instrumentacji, w tym od kół biegowych z czujnikami magnetycznymi, hubów bezprzewodowych oraz oprogramowania do akwizycji danych.
- Wymaga standaryzacji protokołów karmienia, procedur ważenia i konserwacji kół pomiędzy zespołami w celu zapewnienia integralności danych.
- Wymaga uwzględnienia różnic między szczepami myszy, ponieważ bazowa aktywność i zachowania żywieniowe mogą się różnić.
- Obejmuje ograniczenia praktyczne, takie jak stres wywołany manipulacją zwierzętami, problemy techniczne w śledzeniu obrotów kół oraz konieczność zachowania spójnego czasu pomiarów.
Często zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:04
Title
0:41
Set Up and Pre-experimental Acclimation Phase - Days 1 and 2
3:13
Experimental Baseline Phase - Days 3 to 9
5:23
Experimental Restriction Phase - Days 11 to 23
6:39
Results: Assessing Biochemical Consequences of Activity-based Anorexia
7:44
Conclusion
