Name: Opracowanie modelu szczura dla choroby afektywnej dwubiegunowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-05-02T14:50:00.000+00:00
Duration: 4 min 42 s
Description: Poznaj protokół indukcji modelu szczura choroby afektywnej dwubiegunowej obejmującej zachowania maniakalne i depresyjne. Ta metoda umożliwia badanie mechanizmów zaburzenia i wspiera rozwój nowych strategii terapeutycznych.

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

Prace te były wspierane przez granty Niemieckiej Fundacji Badawczej (Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG): nr projektu 552842155 i GRK2862/1, nr projektu: 492434978. JA otrzymał dofinansowanie z Funduszu Badawczego FoRUM Wydziału Medycznego Ruhr-Universität Bochum (Grant nr P109-24). Zdjęcie szczura na rysunku 2 zostało zaczerpnięte z Servier Medical Art i jest objęte licencją CC BY 4.0.

Opisany tutaj protokół iniekcji stereotaktycznej został zatwierdzony przez LANUV (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, Nadrenia Północna-Westfalia, Niemcy). Wykorzystano dorosłe samce szczurów rasy Sprague Dawley (350-650 g masy ciała). Odczynniki i sprzęt używany w tym badaniu są wymienione w Tabeli Materiałów.
1. Konstrukty lentiwirusowe
UWAGA: System lentiwirusowy trzeciej generacji jest używany do warunkowej ekspresji DRD1 lub białka czerwonej fluorescencji (dsRed) jako warunku kontrolnego25,27.
<ol>
	<li>Wyprodukuj lentiwirusa w oparciu o protokół Stewarta i wsp.37 z plazmidami pakującymi 8454 i 8455 z repozytorium Addgene. UWAGA: Jeśli produkcja wirusa nie jest planowana niezależnie, wiele głównych zakładów zapewnia lentiwirus o wysokim mianie, np. Charité Berlin w Niemczech.</li>
	<li>Miano skoncentrowanych wirusów i przechowywać je w temperaturze -80 °C.</li>
	<li>Przygotować 2 × 107 jednostek przetwornikowych (TU) na μl do wstrzykiwań.</li>
	<li>Transport wirusów na salę operacyjną na suchym lodzie.</li>
</ol>
2. Zwierzęta
UWAGA: Model szczurzy dla ChAD został ustalony u dorosłych samców szczurów Sprague Dawley (350-650 g masy ciała). W przypadku badań samic szczurów lub wcześniejszych punktów czasowych rozwoju ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że ekspresja DRD1 w mPFC zmienia się podczas rozwoju i może na nią wpływać cykl rujowy 38,39,40.
<ol>
	<li>Szczury trzymane w parach ze zwierzętami w tym samym stanie z jedzeniem i wodą ad libitum w stałych warunkach temperatury i wilgotności (45%-65% wilgotności względnej, temperatura 22 °C ± 2 °C).</li>
	<li>Utrzymuj szczury w odwróconym 12-godzinnym cyklu światło-ciemność (światła wyłączają się o 11 rano), ponieważ badanie behawioralne powinno być przeprowadzane podczas aktywnej fazy zwierząt w ciemności.</li>
	<li>Dać zwierzętom co najmniej siedem dni na zaaklimatyzowanie się w obiekcie i postępowanie z nimi przez eksperymentatorów przed rozpoczęciem jakichkolwiek doświadczeń.</li>
</ol>
3. Stereotaktyczne wstrzyknięcie konstruktu wirusowego
UWAGA: Operację należy wykonywać pod kapturem ochronnym (środki ostrożności przy pracy z lentiwirusem) i w warunkach aseptycznych.
<ol>
	<li>Preparat<ol>
		<li>Upewnij się, że wszystkie niezbędne materiały są dostępne, sterylne i funkcjonalne (Tabela materiałów).</li>
		<li>Ustaw ramkę stereotaktyczną z uchwytem strzykawki przymocowanym do ramienia stereotaktycznego. Podłączyć uchwyt strzykawki do pompy strzykawkowej.</li>
		<li>Ustaw wiertarkę dentystyczną i zamontuj zadzior 0.9 mm.</li>
		<li>Połóż poduszkę grzewczą i ustaw ją na 37 °C. Podnieś poduszkę grzewczą na odpowiednią wysokość, aby ułatwić ustawienie szczura.</li>
		<li>Przykryj poduszkę grzewczą chłonną zasłoną.</li>
		<li>Przygotuj autoklawizowane narzędzia chirurgiczne na sterylnej powierzchni.</li>
		<li>Zamontować stereotaktyczną strzykawkę o pojemności 10 μl z igłą do wstrzykiwań 33 G do uchwytu strzykawki.</li>
		<li>Pobrać 2,3 μl zawiesiny wirusa do wstrzyknięć obustronnych po 1 μl każdy. Wizualnie potwierdź pomyślną wypłatę. Upewnij się, że wykonałeś ten krok jako ostatni krok przygotowawczy, aby zminimalizować czas potrzebny do osiągnięcia temperatury pokojowej przez lentiwirusa.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Analgezja i indukcja znieczulenia<ol>
		<li>Rano w dniu zabiegu należy podać meloksykam (1 mg/kg masy ciała, p.o.).</li>
		<li>Dwadzieścia minut przed rozpoczęciem zabiegów chirurgicznych w celu znieczulenia należy wstrzyknąć szczurowi buprenorfinę (0,5 mg/kg masy ciała, s.c.).</li>
		<li>Włącz aparat anestezjologiczny o przepływie tlenu 0,8-1 l/min.</li>
		<li>Zalać komorę indukcyjną 4 % izofluranem i umieścić szczura w komorze indukcyjnej.</li>
		<li>Po udanej indukcji znieczulenia, widocznej spowolnieniem oddechu i utratą przytomności, należy wyjąć szczura z komory indukcyjnej i przenieść go do ramy stereotaktycznej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pozycjonowanie szczura<ol>
		<li>Upewnij się, że przepływ znieczulenia jest przełączony na maskę na nos.</li>
		<li>Przenieś szczura z komory indukcyjnej do ramy stereotaktycznej, umieszczając jego przednie zęby w uchwycie.</li>
		<li>Prawidłowo umieść maskę anestezjologiczną na nosie i przekręć izofluran na 1,5-2,3% w celu konserwacji.</li>
		<li>Chroń oczy za pomocą sterylnego kremu pod oczy.</li>
		<li>Co najmniej 10 minut przed wykonaniem jakiegokolwiek nacięcia należy miejscowo wstrzyknąć szczurowi lidokainę (10 mg/kg masy ciała, s.c.) bezpośrednio poniżej planowanego miejsca nacięcia.</li>
		<li>Zabezpiecz szczura w ramie stereotaktycznej za pomocą pasków nausznych. Upewnij się, że nauszniki są równe i znajdują się w poziomej pozycji głowy.</li>
		<li>Przytnij futro wokół miejsca nacięcia za pomocą nożyczek. Ułóż miejsce przycinania, aby zapobiec zanieczyszczeniu miejsca operacji przez sierść. Usuń kawałki futra za pomocą celulozowej podkładki zwilżonej środkiem antyseptycznym do skóry.</li>
		<li>Zdezynfekuj pole operacyjne za pomocą środka antyseptycznego do skóry. Usuń potencjalnie zanieczyszczoną serwetę i zastąp ją nową sterylną.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Kraniotomia i wstrzyknięcie konstruktu wirusowego<ol>
		<li>Zapewnij odpowiednie znieczulenie, sprawdzając, czy nie ma odruchu u stóp.</li>
		<li>Zdezynfekuj ręce i zmień rękawiczki na sterylne przed dotknięciem jakiegokolwiek sprzętu.</li>
		<li>Wykonaj małe przyśrodkowe nacięcie (~1,5 cm) za pomocą ostrza skalpela.</li>
		<li>Zabezpiecz dostęp do pola operacyjnego, dociskając skórę na boki za pomocą zacisków typu bulldog.</li>
		<li>Oczyść pole operacyjne z krwi i pozostałych tkanek za pomocą sterylnych zamian. Zapewnij prawidłowe widzenie bregmy i wystarczającą przestrzeń przednią.</li>
		<li>Ustaw współrzędne A/P i M/L na zero na podstawie bregma.</li>
		<li>Przesuń ramię stereotaktyczne do współrzędnych A/P + 2,7 i M/L ± 0,4 i wizualizuj za pomocą zdezynfekowanego ołówka.</li>
		<li>Wywierć otwór o średnicy ~1 mm, zakrywający boki iniekcji dla obu półkul.</li>
		<li>Usuń krew za pomocą sterylnej zamiany.</li>
		<li>Ustaw współrzędne D/V na zero na powierzchni mózgu i powoli obniż igłę do -2,8, aby wstrzyknąć do obszaru przedlimbicznego mPFC.</li>
		<li>Odczekaj 5 minut, aby umożliwić rozluźnienie tkanki.</li>
		<li>Wstrzyknąć 1 μl zawiesiny wirusa z szybkością 0,1 μl/min.</li>
		<li>Odczekać 5 minut do wchłonięcia przed powolnym wyjęciem igły.</li>
		<li>Powtórzyć wstrzyknięcie w drugą półkulę.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zamknięcie i opieka pooperacyjna<ol>
		<li>Wyjąć igłę i zamknąć otwór w czaszce za pomocą wosku kostnego.</li>
		<li>Usuń zaciski buldoga i zszyj skórę (szew chirurgiczny 3-0).</li>
		<li>Wstrzyknąć szczurowi meloksykam (1 mg/kg s.c.) w celu znieczulenia pooperacyjnego.</li>
		<li>Wyłącz znieczulenie, wyjmij zwierzę z ramy stereotaktycznej i umieść je w klatce domowej. Upewnij się, że szczur w pełni się obudzi.</li>
		<li>Przepłukać strzykawkę 100% etanolem w celu dezaktywacji pozostałego lentiwirusa, a następnie destylowaćH2Ow celu przygotowania do następnego wstrzyknięcia.</li>
		<li>Wykonuj znieczulenie pooperacyjne meloksykamem (1 mg/kg, p.o.) co 24 godziny przez 3 dni i oceniaj stan zdrowia zwierząt przez 1 tydzień.</li>
		<li>Pojedyncze zwierzęta domowe przez pierwsze 24 godziny po operacji, aby zapobiec ingerencji innych osób w miejsce operacji. Następnie umieść je z powrotem z ich kolegami z klatki.</li>
		<li>Usuń szwy 10-14 dni po zabiegu, jeśli nie zostało to wcześniej wykonane przez same szczury.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Leczenie doksycykliną w celu indukcji modelu
UWAGA: Rozpocznij indukcję modelu już po 24 godzinach od wstrzyknięcia. Można również odczekać dłuższe okresy czasu między wstrzyknięciem a indukcją, nawet do kilku miesięcy, np. w celu przetestowania większych kohort zwierząt w tym samym czasie. Wykazano, że nie wpływa to na funkcjonalność konstruktu wirusowego.
<ol>
	<li>Wywołanie epizodu podobnego do manii<ol>
		<li>Aby wywołać fenotyp podobny do manii, podaj zwierzętom hykulat doksycykliny o stężeniu 0,5 g / l, dodając go do wody pitnej. Indukuje to transkrypcję wirusa i nadekspresję dodatkowego DRD1.</li>
		<li>Wodę zawierającą doksycyklinę należy przygotowywać świeżo co 48 godzin do 72 godzin, przy czym nie ma to wpływu na stabilność doksycykliny, nawet w nieprzezroczystych butelkach na wodę41. UWAGA: Po leczeniu doksycykliną przez siedem dni, nadekspresja za pośrednictwem wirusa osiągnie maksimum i można przeprowadzić badanie behawioralne podczas epizodu podobnego do manii.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Indukcja epizodu depresyjnego<ol>
		<li>Przełącz zwierzęta z powrotem na normalną wodę pitną, aby wywołać epizod podobny do depresyjnego.</li>
		<li>Odczekaj 4 dni, aż transkrypcja wirusa zostanie zatrzymana, a następnie przeprowadź ocenę behawioralną epizodu podobnego do depresji.</li>
		<li>Wykonuj kolejne indukcje epizodów według tego samego schematu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Ocena behawioralna
UWAGA: Po indukcji modelu można ocenić zachowanie podobne do dwubiegunowego. Zaproponowano różne ramy translacji od objawów klinicznych do wzorców zachowań obserwowanych u gryzoni. Jednym z najbardziej wpływowych jest Research Domain Criteria42, w którym badane są zmiany w domenach funkcjonowania i zachowania, które mogą mieć wpływ na zaburzenia psychiczne. Należy jednak zauważyć, że ze względu na barierę gatunkową niektóre objawy, np. skłonności samobójcze, nie mogą być badane u gryzoni43. Ze względu na ich zaawansowane zdolności poznawcze i emocjonalne, modele szczurów mają szczególnie duży potencjał do translacyjnej oceny objawów44, co pozwala na bardziej skomplikowane procedury testowe. Zagadnienia dotyczące oceny behawioralnej opisano w tabeli 1.
<ol>
	<li>Zaplanuj badanie behawioralne jako baterię testów behawioralnych45, aby zapewnić kompleksowy obraz wynikowego fenotypu.</li>
	<li>Zwróć uwagę na wykonanie bardziej inwazyjnych testów na końcu.</li>
	<li>Weź pod uwagę zmiany w zachowaniu, które mogą wynikać z wcześniejszych doświadczeń testowych, gdy próbujesz przetestować jedno zwierzę w obu epizodach podobnych do choroby. UWAGA: W zależności od pytania, korzystne może być testowanie różnych grup szczurów podczas epizodu mania- lub epizodu depresyjnego, co pozwoliłoby również na pobranie tkanek podczas danego epizodu. Doświadczenie pokazuje, że testowanie zwierząt niezachowalnie nieżyjących może skutkować bardziej widocznym fenotypem w niektórych testach behawioralnych.</li>
	<li>Weź również pod uwagę inne czynniki, takie jak warunki mieszkaniowe46 lub płeć eksperymentatora47.</li>
	<li>Przyjęcie wszelkich możliwych środków w celu zmniejszenia niezamierzonego stresu u zwierząt, nie tylko ze względu na dobrostan zwierząt, ale także w celu wykluczenia możliwych interakcji fenotypów psychiatrycznych ze stresem48.</li>
	<li>Zwróć szczególną uwagę na rytm okołodobowy, ponieważ zaburzenia rytmu okołodobowego są objawem BD17. Ponieważ szczury są najbardziej aktywne o zmierzchu i świcie, należy testować w słabym czerwonym świetle ze zwierzętami trzymanymi w odwrotnym cyklu światło-ciemność49. UWAGA: Większość prezentowanych tutaj reprezentatywnych wyników została zebrana zgodnie z tym podejściem. Fenotyp podobny do choroby jest jednak nadal obserwowalny, jeśli ocena behawioralna jest przeprowadzana bez przełączania cyklu dnia i nocy zwierząt27.</li>
	<li>Zawsze należy wstępnie zarejestrować eksperyment oraz przeprowadzić i opisać zgodnie z wytycznymi PREPARE50 i ARRIVE51 .</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

W tym miejscu przedstawiono nowatorski model szczura dla BD o zwiększonej trafności twarzy. Ukierunkowana manipulacja DRD1 w mPFC pozwala na indukcję fenotypu podobnego do manii i depresji u tego samego zwierzęcia. Reprezentatywne wyniki wskazują na obserwowalny fenotyp podobny do choroby w obu epizodach. Model jest stosunkowo łatwy w aplikacji. Potrzebne są dwa indukowalne wektory lentiwirusowe wykazujące ekspresję DRD1 lub dsRed jako kontrola. Do produkcji i stosowania systemów lentiwirusowych u zwierząt wymagane są pewne poziomy bezpieczeństwa, które muszą być zapewnione. Jeśli sprzęt niezbędny do produkcji wirusa nie jest dostępny, doświadczenia w pracy z głównymi obiektami są pozytywne.
Najważniejszym etapem generowania modelu jest stereotaktyczne wstrzyknięcie układu lentiwirusowego. Operacje stereotaktyczne są dobrze ugruntowanymi procedurami w neurobiologii, a wskaźniki sukcesu wśród wyszkolonych badaczy są wysokie. Istnieją dwa główne możliwe źródła błędów. Problemy ze znieczuleniem mogą prowadzić do zgonów podczas zabiegu chirurgicznego. W tym przypadku zastosowanie znieczulenia wziewnego izofluranem, jak opisano w protokole, okazało się najlepszym podejściem, ponieważ łatwo regulowane poziomy leku stanowią wyraźną korzyść w porównaniu ze znieczuleniem iniekcyjnym. Ponieważ izofluran nie daje żadnego działania przeciwbólowego, a nocyceptory opon mózgowo-rdzeniowych są wrażliwe na stymulację52, zaleca się stosowanie opioidów w analgezji śródoperacyjnej. W połączeniu z odpowiednimi lekami pooperacyjnymi, jak opisano w protokole, nie ma zauważalnych objawów bólu pooperacyjnego. Należy jednak zawsze brać pod uwagę możliwe wpływy na pytania badawcze, np. w odniesieniu do interakcji dopaminy z układem opioidowym, i odpowiednio dobrać odpowiedni schemat leczenia53. Jeśli zabieg jest wykonywany w warunkach aseptycznych, występowanie infekcji lub upośledzenie gojenia się ran jest rzadkie. Jeśli wystąpią problemy podczas operacji lub rekonwalescencji, rozwiązywanie problemów powinno skupić się na prawidłowym wykonaniu opisanego protokołu. Niezbędne jest zapewnienie aseptycznych warunków pracy i precyzyjne dozowanie leków. Podawanie płynów lub roztworów glukozy może dodatkowo wspomóc powrót do zdrowia. Jeśli dojdzie do infekcji, leczenie nie powinno obejmować tetracyklin, ponieważ będą one wchodzić w interakcje z transkrypcją systemów wirusowych. Leczenie pierwszego rzutu w przypadku zakażeń ran pooperacyjnych to enrofloksacyna, ewentualnie w połączeniu z karprofenem. 
Innym możliwym źródłem błędu podczas operacji jest umieszczenie iniekcji poza obszarem docelowym. Zdarza się to jednak rzadko, gdy protokół jest przestrzegany prawidłowo i zapewnione jest prawidłowe ułożenie głowy zwierzęcia. Udane umieszczenie powinno być zawsze weryfikowane. Podczas gdy umieszczenie wirusa z ekspresją dsRed jest łatwe do wykrycia u zwierząt kontrolnych, weryfikacja rozmieszczenia wirusów wykazujących ekspresję DRD1 wymaga dodatkowych kroków. Barwienie przeciwciałami przeciwko różnym częściom konstruktu wirusa nie przyniosło zadowalających wyników. Zaleca się sprawdzenie rozmieszczenia wirusa poprzez rozebranie mPFC i wykonanie PCR w celu wykrycia transkryptów rtTA3, jak opisano w Beyer i wsp.24. Ważne jest również, aby pamiętać, że wstrzyknięcie wirusa powinno być obustronne z równą ilością wirusa. Wykazano, że lateralizacja mózgowa i behawioralna różni się u pacjentów z chorobą afektywną dwubiegunową54,55, a jednostronne zastrzyki wirusowe mogą nie wywołać pożądanego fenotypu behawioralnego.
Indukcja ekspresji wirusa DRD1 i epizodu maniopodobnego poprzez dodanie doksycykliny do wody pitnej działa bardzo dobrze. Udowodniono, że zastąpienie normalnej wody pitnej doksycykliną nie powoduje wyraźnych zmian w zachowaniach związanych z piciem. Należy jednak monitorować zużycie płynów. Modulacje są możliwe, jeśli inne substancje, np. leki, mają być podawane z wodą pitną . Podawanie doksycykliny może być również wykonywane za pomocą granulek spożywczych. Ale nie zostało to jeszcze potwierdzone.
W przypadku badań behawioralnych w tabeli 1 wymieniono kilka kwestii. Szczególnie podczas planowania eksperymentu należy ocenić wymagania specyficzne dla modelu. Na przykład należy zdecydować, czy dwie grupy zwierząt będą testowane, czy też jedno zwierzę zostanie poddane ocenie behawioralnej podczas obu epizodów, co może wymagać ponownego przetestowania. Jeśli fenotyp podobny do choroby afektywnej dwubiegunowej nie jest wykrywalny podczas badania behawioralnego, chociaż umiejscowienie można zweryfikować, rozwiązywanie problemów może koncentrować się na różnych czynnikach, które mogą wpływać na wynik behawioralny. Zmiany w eksperymentatorach lub rytmie okołodobowym powinny być krytycznie oceniane podczas procesu, ponieważ stresujące warunki w środowisku mogą wpływać na wyniki behawioralne. 
Chociaż model wykazuje dobrą trafność konstrukcji i twarzy, trafność predykcyjna nadal wymaga oceny. Przewlekłe podawanie litu, jako leczenie pierwszego rzutu BD56, powinno być skuteczne w zapobieganiu zmianom w zachowaniu wywołanym przez model. Odpowiedzi na inne leki stosowane w ChAD, takie jak leki przeciwpsychotyczne lub przeciwdrgawkowe, mogą być badane w celu pełnego przetestowania trafności predykcyjnej modelu.
Ponadto obecnym ograniczeniem jest to, że trafność modelu u samic nadal musi zostać oceniona w przyszłych badaniach. Chociaż istnieje tendencja do włączania samic do badań przedklinicznych, często jest to nadal zaniedbywane. W przedstawionym modelu należy spodziewać się oddziaływań układu dopaminowego z cyklem rujowym. Nie jest jednak jasne, w jakim stopniu do nich dojdzie. Ważne jest również, aby pamiętać o ogólnych ograniczeniach psychiatrycznych modeli zwierzęcych. Podczas gdy możliwość wywołania obu epizodów podobnych do choroby u jednego szczura zapewnia zwiększoną trafność twarzy, zmiany wywołane zewnętrznie nadal różnią się od spontanicznego występowania i cyklu epizodów choroby u pacjentów z ChAD. Ponieważ model opiera się wyłącznie na ukierunkowanej manipulacji układem dopaminy, główne efekty będą spowodowane zmianami w transmisji dopaminy i związanymi z tym efektami wtórnymi. W związku z tym nie uwzględnia się udziału innych systemów w symptomologii ChAD.
Podsumowując, prezentowany model ma duży potencjał do badania ChAD, ponieważ oba epizody choroby można badać na jednym zwierzęciu. Stwarza to unikalne możliwości badania przejść między epizodami w porównaniu z większością uznanych modeli. Prezentowany protokół wymaga sprzętu i umiejętności technicznych, które są dostępne w większości laboratoriów badań przedklinicznych, dzięki czemu ma szerokie zastosowanie. Do tej pory uzyskany fenotyp behawioralny był solidny w różnych zachowaniach. Inne dziedziny, takie jak zachowania społeczne57 lub funkcje poznawcze, nie zostały jeszcze zbadane. Chociaż zaprezentowany protokół koncentrował się na wynikach behawioralnych, istnieją różne możliwości przyszłych zastosowań w celu dalszego badania mechanizmów molekularnych. Rozszerzenie badań w celu zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw patogenezy ChAD, zwłaszcza w odniesieniu do przejścia między epizodami, może doprowadzić do identyfikacji celów terapeutycznych, które ostatecznie mogą zostać przełożone na przyszłe zastosowania kliniczne.

Choroba afektywna dwubiegunowa (ChAD) to poważne zaburzenie nastroju dotykające około 1% światowej populacji1. Charakteryzuje się epizodami skrajnego nastroju, depresją i manią, a także stanami eutymicznymi. Objawy epizodów depresyjnych w ChAD przypominają objawy depresji jednobiegunowej. Pacjenci wykazują zmniejszone zainteresowanie i przyjemność z działań oraz poczucie smutku, beznadziejności i bezwartościowości. Dodatkowo często można zaobserwować zmiany apetytu, zachowań związanych ze snem, a także upośledzenia poznawcze2. Epizody maniakalne charakteryzują się nienormalnie podwyższonym nastrojem, zmniejszoną potrzebą snu, odhamowaniem społecznym, zwiększoną samooceną i poczuciem wielkości, a także zwiększonym podejmowaniem ryzyka i drażliwością2.
Etiologia choroby ChAD wydaje się być złożoną interakcją czynników genetycznych i rozwojowych3, ale dokładne mechanizmy zaangażowane w jej patofizjologię nadal nie są w pełni poznane. Uważa się, że objawy wynikają z braku równowagi w układach neuroprzekaźników4 , a w szczególności badania koncentrujące się na układzie dopaminowym miały wpływ5. Na przykład Berk i wsp.6 postulowali hipotezę dopaminy, zakładając, że stan hiperdopaminergiczny leży u podstaw manii, podczas gdy depresja wynika z hiodopaminergii. Od tego czasu dowody z modeli zwierzęcych, a także badania farmakologiczne i obrazowe, zebrały silne poparcie dla związku między objawami maniakalnymi a hiperdopaminergią. Można również znaleźć związek między zmniejszoną sygnalizacją dopaminergiczną a epizodami depresyjnymi, choć w mniejszym stopniu7. Ponadto wyniki badań genetycznych wzmocniły ideę hipotezy dopaminowej BD8.
Aby jeszcze bardziej rzucić światło na rolę układu dopaminowego w ChAD, modele zwierzęce mogą być wykorzystane do zbadania mechanizmów neurobiologicznych, które leżą u podstaw objawów. Zastosowania i ograniczenia modeli chorób są często oceniane na podstawie trzech kryteriów walidacji, pierwotnie zaproponowanych przezWillnera 9. Należą do nich trafność twarzy, konstrukcji i predykcji. Trafność twarzy opisuje zdolność modelu do naśladowania cech behawioralnych zaburzenia. Trafność konstruktu jest osiągana, gdy patofizjologia i etiologia zaburzenia są podstawą modelu, podczas gdy trafność predykcyjna oznacza, że leczenie farmakologiczne zaburzenia można odtworzyć w ramach modelu.
Do tej pory różne modele gryzoni przyczyniły się do zrozumienia BD10 i obejmują szeroki zakres modyfikacji genetycznych, interwencji farmaceutycznych, a także manipulacji środowiskowych11.
Wykazano na przykład, że eksperymentalne manipulacje genem Clock indukują fenotyp podobny do manii u myszy. Czynnik transkrypcyjny CLOCK odgrywa ważną rolę w regulacji rytmów okołodobowych, a genetycznie zmienione myszy, wyrażające białko, które nie może aktywować transkrypcji zegara, charakteryzują się nadpobudliwością i zwiększonymi odpowiedziami na nagrodę12. Powstały fenotyp wydaje się być pośredniczony przez różnie regulowane geny sygnalizacji dopaminergicznej w brzusznym obszarze nakrywki mózgu13.
Wykazano, że bezpośredni wpływ na sygnalizację dopaminy poprzez podawanie leków zwiększających dopaminę, takich jak psychostymulant amfetamina, wywołuje hiperlokomocję, a późniejsze odstawienie wiąże się z objawami podobnymi do depresji, w tym anhedonią. Wykazano również, że prowokacje farmakologiczne związane z ketaminą lub agonistą receptora dopaminy D2 / D3 kwalpinrolem indukują zachowanie istotne dla BD15,16.
Oprócz interwencji farmakologicznej, manipulacje środowiskiem, takie jak deprywacja snu, mogą być stosowane w celu wywołania fenotypów behawioralnych istotnych dla BD17. Zwierzęta pozbawione snu wykazują fenotyp podobny do manii, charakteryzujący się zwiększoną lokomocją, emisją wokalizacji ultradźwiękowych, które są związane ze zmianami w sygnalizacjidopaminy18.
Istnieje wiele innych modeli gryzoni do badania zachowań depresyjnych19 lub maniaków20 . Jednak, chociaż wszystkie te modele w znacznym stopniu przyczyniły się do zrozumienia patologii ChAD, są one ograniczone przez badanie tylko jednego epizodu na raz lub krótkoterminowych skutków. Natomiast modelowanie charakterystycznego przełączania między stanami afektywnymi było trudne do osiągnięcia.
W tym miejscu przedstawiono protokół dla unikalnego modelu szczura dla BD. Wykazuje zwiększoną trafność twarzy poprzez wywołanie obu epizodów u jednego zwierzęcia przy użyciu pojedynczej ukierunkowanej manipulacji układu dopaminowego, tj. warunkowej nadekspresji receptora dopaminy D1 (DRD1) w przyśrodkowej korze przedczołowej (mPFC) z konstruktu lentiwirusowego indukowanego tetracykliną. Kierując transkrypcją genów pod kontrolą promotora kinazy kalmodulinowej II alfa (CamKIIa), DRD1 ulega ekspresji głównie w neuronach glutaminergicznym, zwiększając w ten sposób specyficzność manipulacji genetycznej.
Oryginalny szkielet lentiwirusa pRRL.cPPT.WPRE.Sin został dostarczony przez dr Didiera Trono (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Szwajcaria)21 i zmodyfikowany przez zastąpienie minigenu GFP miejscem polilinkera (wektor lentiwirusa PL13). PL13 został następnie wykorzystany do wytworzenia PL13.pTRE2.DRD1.CamKIIa.rtTA3 lub PL13.pTRE2.dsRedExpress.CamKIIa.rtTA3. CDNA szczurzego DRD1 uzyskano od dr Davida Sibleya (NINDS/NIH)22, a cDNA aktywatora 3 kontrolowanego przez odwróconą tetracyklinę (rtTA3) od dr Atze Dasa i Bena Berkhouta (Akademickie Centrum Medyczne, Uniwersytet w Amsterdamie)23. DNA promotora CamKIIa zostało dostarczone przez dr Karla Deisserotha (Uniwersytet Stanforda, Kalifornia), a sekwencje dsRedExpress i elementu odpowiedzi tetracykliny 2 (pTRE2) zostały sklonowane z wewnętrznych plazmidów pcDNA3.1-dsRedExpress i pcDNA3.1-pTRE2, odpowiednio. Wektory wirusowe zostały wygenerowane przez subklonowanie sekwencji DNA amplifikowanych PCR otoczonych miejscami restrykcyjnymi.
Model wykorzystujący ten wektor wirusowy wykazał, że nadekspresja DRD1 w neuronach mPFC CamKIIa-dodatnich prowadzi do fenotypu podobnego do manii24,25, podczas gdy późniejsza regulacja ekspresji genów indukuje zachowanie podobne do depresji26. Ponieważ fenotyp podobny do choroby może być wielokrotnie indukowany u jednego zwierzęcia27, model odzwierciedla wysoki poziom trafności twarzy. Ponadto, manipulacje układu dopaminowego mają silną wartość konstruktu dla zwierzęcych modeli BD7, ponieważ zmiany poziomów DRD128,29 lub polimorfizmów DRD1 są związane z patologią BD 30,31,32.
Inne badania na zwierzętach również doprowadziły do lepszego zrozumienia funkcji przedczołowego DRD1. Na przykład, spadek DRD1 był konsekwentnym odkryciem w modelach depresji33,34, podczas gdy optogenetyczna stymulacja DRD1 w neuronach glutaminergicznym mPFC zmniejsza lęk i indukuje działanie przeciwdepresyjne35. W niedawnej publikacji Wu i wsp.36 wykazano rolę mPFC DRD1 w afektywnych przejściach stanów. Badanie to podkreśla, że receptory te mają kluczowe znaczenie dla podstawowych zmian w plastyczności synaps pobudzających.
Podsumowując, zastosowanie szczurzego modelu BD, który składa się z ukierunkowanej i warunkowej manipulacji DRD1 w neuronach CamKIIa-dodatnich mPFC, stanowi system modelowy o wysokiej trafności konstrukcyjnej i twarzy, a tym samym wykazuje duży potencjał dla badań translacyjnych nad BD.
Poniżej opisano procedury chirurgiczne związane z generowaniem modelu. Ponadto przedstawione zostaną rozważania metodologiczne dotyczące indukcji modelu i ocen behawioralnych wraz z reprezentatywnymi wynikami uzyskanego fenotypu podobnego do choroby. Omówiono możliwe przeszkody i czynniki wpływające na tworzenie modeli i ocenę behawioralną, a także przedstawiono perspektywy przyszłych kierunków.

<table><tbody><tr><td>Frez 0,9 mm</td><td>Certyfikat FST</td><td>19007-09</td><td>Zadzior do kraniotomii</td></tr><tr><td>10 &mikro; l Strzykawka Neuros</td><td>Hamilton</td><td>65460-06&nbsp;</td><td>Zamontowany do pompy strzykawkowej do wstrzykiwań</td></tr><tr><td>1 ml strzykawki jednorazowego użytku</td><td>Braum Braum powiedział:</td><td>9166017V</td><td>Podawanie leków</td></tr><tr><td>Igły 33 g</td><td>Hamilton</td><td>65461-02</td><td>Igły zamienne do strzykawki do nerwicy</td></tr><tr><td>Zawór 4-drogowy</td><td>ONZ</td><td>180000259</td><td>Do jednoczesnego podłączenia komory indukcyjnej i maski ochronnej</td></tr><tr><td>Chłonna serweta</td><td>Sabanindas powiedział:</td><td>1834014</td><td>Przykrywanie sprzętu przed umieszczeniem zwierzęcia</td></tr><tr><td>Filtr gazów anestetycznych</td><td>ONZ</td><td>180000140</td><td>Zbieranie oparów anestezjologicznych</td></tr><tr><td>Maska anestezjologiczna do stereotaktycznego</td><td>Hugo Sachs Elektroniczny</td><td>73-4922</td><td>Podawanie znieczulenia podczas zabiegu</td></tr><tr><td>Parownik anestezjologiczny</td><td>ONZ</td><td>180000002</td><td>Dostarczanie i regulacja poziomów odparowanego izofluranu</td></tr><tr><td>Wosk kostny</td><td>SMI</td><td>Z046 powiedział:</td><td>Zamykanie w czaszce</td></tr><tr><td>Zaciski Bulldog</td><td>Certyfikat FST</td><td>18038-45</td><td>Aby zatrzymać skórę i umożliwić dostęp do pola operacyjnego</td></tr><tr><td>Buprenorfina</td><td>Elanco powiedział:</td><td>18760711</td><td>Analgezja międzyoperacyjna</td></tr><tr><td>Kaniuli</td><td>Tegler powiedział:</td><td>T138339</td><td>Podawanie leków</td></tr><tr><td>Waciki celulozowe</td><td>Meditrade (Meditrade)</td><td>1177</td><td>Oczyszczanie skóry</td></tr><tr><td>Złącze</td><td>ONZ</td><td>180000005</td><td>Podłączanie rurki anestezjologicznej do maski na twarz</td></tr><tr><td>Jednostka sterująca poduszką grzewczą</td><td>ONZ</td><td>180000122</td><td>Sterowanie poduszką grzewczą</td></tr><tr><td>Dril dentystyczny</td><td>Saeyang powiedział:</td><td>SMT K-38</td><td>Wiertło dentystyczne do kraniotomii; Wyposażony w drobne frezy dentystyczne</td></tr><tr><td>Biurkowy cyfrowy instrument stereotaktyczny</td><td>RWD</td><td>E03135-002</td><td>W pełni wyposażona ramka stereotaktyczna z cyfrowym manipulatorem</td></tr><tr><td>Destylowany H2O</td><td>-</td><td>-</td><td>Płukanie strzykawki</td></tr><tr><td>Hykulat doksycykliny&nbsp;</td><td>Sigma aldrich</td><td>Zobacz materiał D9891</td><td>Do indukcji modelu</td></tr><tr><td>Suchy lód</td><td>-</td><td>-</td><td>Transport zawiesiny wirusowej</td></tr><tr><td>Nauszniki</td><td>RWD</td><td>68302</td><td>Mocowanie głowy w ramie stereotaktycznej</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>-</td><td>-</td><td>Płukanie strzykawki i dezaktywacja wirusa</td></tr><tr><td>Przepływomierz</td><td>ONZ</td><td>Zobacz materiał CM2</td><td>Sprawdź i dostosuj natężenie przepływu</td></tr><tr><td>Kleszcze - anatomiczne</td><td>Certyfikat FST</td><td>11000-12</td><td>Trzymanie skóry</td></tr><tr><td>Kleszcze - chirurgiczne</td><td>Certyfikat FST</td><td>11027-12</td><td>Trzymanie skóry</td></tr><tr><td>Poduszka grzewcza</td><td>ONZ</td><td>180000028</td><td>Poduszka grzewcza do utrzymywania zwierzęcia w cieple podczas operacji</td></tr><tr><td>Komora indukcyjna</td><td>ONZ</td><td>180000233</td><td>Komora do wstępnej indukcji znieczulenia</td></tr><tr><td>Izofluran</td><td>CP Pharma</td><td>V7005232.00.00</td><td>Znieczulenie</td></tr><tr><td>Zawiesina lentiwirusowa</td><td>-</td><td>-</td><td>Kodowanie konstruktu lentiwirusowego dla DRD1 lub dsRed do indukcji modelu</td></tr><tr><td>Lidokainy</td><td>Spalanie</td><td>8780701</td><td>Znieczulenie miejscowe</td></tr><tr><td>Meloksykam</td><td>Boehringer Ingelheim</td><td>7578423</td><td>Analgezja przed- i pooperacyjna</td></tr><tr><td>Uchwyt na igłę</td><td>Certyfikat FST</td><td>91201-13</td><td>Suszenie</td></tr><tr><td>Koncentrator tlenu</td><td>ONZ</td><td>180000399</td><td>Dostarczanie tlenu do znieczulenia</td></tr><tr><td>Rurki PE</td><td>-</td><td>-</td><td>Łączenie elementów aparatu anestezjologicznego z komorą indukcyjną i Maska</td></tr><tr><td>Ołówek</td><td>-</td><td>-</td><td>Oznaczenie właściwej strony do kraniotomii</td></tr><tr><td>Uchwyt na ostrze skalpela</td><td>Certyfikat FST</td><td>10003-12</td><td>Do trzymania ostrza skalpela</td></tr><tr><td>Ostrza Scapel</td><td>Certyfikat FST</td><td>10011-00</td><td>Cienkie ostrze chirurgiczne do nacięcia</td></tr><tr><td>Jednostka zbieracza</td><td>ONZ</td><td>180000260</td><td>Regulacja wydajności odpylacza oparów</td></tr><tr><td>Środek do dezynfekcji skóry</td><td>Bode&nbsp;</td><td>975042</td><td>Odcinanie skóry przed nacięciem</td></tr><tr><td>Sterylne waciki bawełniane</td><td>Böttger</td><td>1102241</td><td>Czyszczenie pola operacyjnego</td></tr><tr><td>Sterylny krem pod oczy</td><td>Bayer</td><td>1578675</td><td>Ochrona oczu podczas zabiegu</td></tr><tr><td>Nożyczki chirurgiczne</td><td>Certyfikat FST</td><td>14000-12</td><td>Przycinanie futra i cięcie materiału szwowego</td></tr><tr><td>Szew 3-0 kwas poliglikolowy</td><td>SMI</td><td>11201519</td><td>Szycie skóry</td></tr><tr><td>Pompa strzykawkowa</td><td>KdScientific</td><td>788130</td><td>Pompa strzykawkowa z uchwytem do podłączenia</td></tr></tbody></table>

opracowanie modelu szczura dla choroby afektywnej dwubiegunowej

Developing a Rat Model for Bipolar Disorder

Choroba afektywna dwubiegunowa to stan zdrowia psychicznego charakteryzujący się ekstremalnymi wahaniami nastroju, w tym okresami emocjonalnych wzlotów (mania) i upadków (depresja). Chociaż dokładna neurobiologia leżąca u podstaw neurobiologii nie jest jeszcze w pełni poznana, nierównowaga w systemach neuroprzekaźników, zwłaszcza dopaminy, wydaje się odgrywać kluczową rolę. Z tego powodu manipulacje szlakami dopaminergicznymi zostały wykorzystane do modelowania manii lub depresji u gryzoni. Jednak modele, które dokładnie reprezentują typowe przełączanie między tymi dwoma epizodami, są rzadkie, co ogranicza trafność twarzy. W unikalnym modelu stosuje się nowoczesne techniki w celu tymczasowego zwiększenia ekspresji receptora dopaminy D1, który jest związany z patologią choroby afektywnej dwubiegunowej. Konstrukt lentiwirusowy indukowany tetracykliną, który wyraża receptor dopaminy D1 pod kontrolą promotora kinazy kalmodulinowej II alfa, jest stereotaktycznie wstrzykiwany do przyśrodkowej kory przedczołowej dorosłych szczurów. Nadekspresję receptora dopaminy D1 osiąga się poprzez dodanie analogu tetracykliny doksycykliny do wody pitnej zwierząt, co prowadzi do wzrostu zachowań związanych z nagrodą, impulsywnych i ryzykownych oraz zmniejszenia lęku. Zachowania te przypominają fenotyp podobny do manii. Usuwając doksycyklinę z wody pitnej, u tego samego zwierzęcia można wywołać fenotyp podobny do depresji, charakteryzujący się zwiększoną bezradnością i anhedonią. Ten artykuł zawiera protokół krok po kroku do wykonania operacji, a także procedury indukowania fenotypu podobnego do choroby afektywnej dwubiegunowej. Dodatkowo opisano rozważania dotyczące oceny zmian behawioralnych związanych z zachowaniem podobnym do manii i depresji. Ten obiecujący model, który wykazuje dobrą konstrukcję i trafność twarzy, stanowi cenne narzędzie do dalszego badania patofizjologicznych mechanizmów choroby afektywnej dwubiegunowej.

Po dodaniu doksycykliny do wody pitnej zwierząt dojdzie do ekspresji dodatkowego DRD1, a po 7 dniach poziom nadekspresji będzie wystarczający do przetestowania zwierząt pod kątem zachowań przypominających manię. Do tej pory wykazano wzrost zachowań związanych z nagrodą. Zwierzęta z objawami manii piją więcej roztworu sacharozy w stosunku do wody w teście wyboru z dwóch butelek w porównaniu z grupą kontrolną25. Po umieszczeniu w boksie obserwacyjnym z receptywną samicą i obserwacji przez 25 min, zwierzęta z objawami manii wykazują więcej prób kopulacji w porównaniu z grupą kontrolną27 (Rycina 1A). W paradygmacie samopodawania kokainy podają one więcej kokainy w schemacie stałego stosunku (fixed-ratio) i wykazują wyższy punkt przerwania (break point) w schemacie progresywnego stosunku (progressive-ratio). Ich krzywa dawka-odpowiedź jest przesunięta w stronę większej wrażliwości na niskie dawki25. To przesunięcie wrażliwości obserwuje się również w postaci zwiększonej istotności motywacyjnej w kilku paradygmatach warunkowania miejsca. Zwierzęta z objawami manii spędzały więcej czasu po stronach warunkowanych dla nikotyny, alkoholu i kokainy w porównaniu z grupą kontrolną25. Stwierdzono również zwiększone poszukiwanie nowości oraz bardziej impulsywne wybory w teście opartym na labiryncie T dotyczącym dyskontowania opóźnionego25. W operacyjnej wersji testu hazardowego z Iowa (Iowa Gambling Task) dla szczurów, zwierzęta z objawami manii częściej decydują się na wybory niekorzystne (wysokie ryzyko, wysoka wygrana) w porównaniu z grupą kontrolną24 (Rycina 1B). Lęk u zwierząt z objawami manii jest zredukowany, co przejawia się poprzez dłuższy czas spędzony na otwartych ramionach w labiryncie podniesionego krzyża25.
Fenotyp depresyjny można wywołać poprzez przerwanie nadekspresji DRD1. W epizodzie depresyjnym można zaobserwować wzrost stanu wyuczonej bezradności. W triadycznym paradygmacie bezradności grupa, która po raz pierwszy została poddana działaniu wstrząsu elektrycznego (Rycina 1C), a także grupa, która nauczyła się kontrolować wstrząs, wykazywały większą bezradność z wydłużonym czasem ucieczki w porównaniu do odpowiednich grup kontrolnych27. W grupach, w których wywołano bezradność, nie stwierdzono różnic między zwierzęciem eksperymentalnym a kontrolnym. Anhedonię stwierdzono w teście wyboru między dwoma butelkami z sacharozą27 oraz w zachowaniach seksualnych (dane niepublikowane). W teście zakopywania kulek zwierzęta z fenotypem depresyjnym wykazywały również większy poziom lęku26 (Rycina 1D).
Opisany model zwierzęcy nie tylko umożliwia badanie zachowań przypominających manię lub depresję, ale także daje unikalną okazję do obserwacji zmiany zachowania po zaprzestaniu nadekspresji DRD1, co przypomina przejście z manii w depresję u pacjentów. W tym kontekście istotne jest uwzględnienie habituacji do określonych zachowań i wybór testów z minimalnym stopniem habituacji. Przykładowo, w epizodzie przypominającym manię zaobserwowano zwiększoną aktywność seksualną, natomiast w epizodzie przypominającym depresję aktywność ta zmniejszyła się do poziomu obserwowanego u zwierząt kontrolnych. W tym eksperymencie u tego samego zwierzęcia wywołano trzy cykle przypominające manię i depresję27. W przypadku spożycia sacharozy, preferencja roztworu sacharozy w stanie przypominającym manię nie tylko spadła do poziomu kontrolnego po przejściu w stan przypominający depresję, ale uległa dalszemu zmniejszeniu27. W szczurzej wersji testu hazardowego z Iowa (Iowa gambling task) liczba niekorzystnych wyborów była zwiększona u zwierząt w stanie przypominającym manię, natomiast w stanie przypominającym depresję nie różniła się istotnie od grupy kontrolnej. W tym drugim stanie całkowita liczba zdobytych granulek była mniejsza w porównaniu z zwierzętami kontrolnymi24.
Ogólnie zwierzęta wykazują silny fenotyp przypominający zaburzenia bipolarne, który jest obserwowany w różnych domenach behawioralnych podczas obu epizodów. Przejście między epizodami w tym modelu przyczynia się do zwiększenia trafności zewnętrznej (face validity). Przegląd dotkniętych domen behawioralnych przedstawiono na Rysunku 2.
<img alt="Wykresy słupkowe porównania behawioralnego; stan maniakalny/depresyjny vs. kontrola; istotność: *, **" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68307/68307fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: Zmiany behawioralne w stanach maniakalnych i depresyjnych po wirusowej nadekspresji DRD1. Podczas wirusowej nadekspresji DRD1, w stanie maniakalnym, zwierzęta wykazują większą liczbę prób kopulacji (A) oraz wzrost liczby ryzykownych wyborów w Iowa Gambling Task (B) w porównaniu do grupy kontrolnej. Po zakończeniu nadekspresji zwierzęta przechodzą w stan depresyjny. Wykazują one wzrost wyuczonej bezradności (C) i lęku (D). *p &lt; 0.05; **p &lt; 0.01; słupki błędu oznaczają błąd standardowy średniej. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68307/68307fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat modelu manii i depresji, zachowanie myszy: analiza lęku, impulsywności, nagrody i bezradności." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68307/68307fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Fenotyp behawioralny modelu. W epizodzie maniopodobnym obserwuje się wzrost zachowań związanych z nagrodą (np. zachowania seksualne), impulsywności oraz podejmowania ryzyka. Lęk był zmniejszony w teście krzyżowego labiryntu podwyższonego. Podczas epizodu depresjopodobnego lęk był zwiększony w teście zakopywania kulek, zachowania seksualne były zmniejszone, a zwierzęta wykazywały większą bezradność. Obraz szczura na rysunku pochodzi z Servier Medical Art i jest udostępniony na licencji CC BY 4.0. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68307/68307fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
Tabela 1: Uwagi dotyczące oceny behawioralnej. Tabela przedstawia ważne kwestie dotyczące głównych etapów eksperymentalnych podczas oceny behawioralnej. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68307/68307_Table%201.xlsx" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.</a>

W artykule przedstawiono protokół indukcji unikalnego szczurzego modelu choroby afektywnej dwubiegunowej, który obejmuje zarówno zachowania podobne do manii, jak i depresyjne.

Opracowanie modelu szczura dla choroby afektywnej dwubiegunowej

Bipolar disorder is a mental health condition characterized by extreme mood swings, including periods of emotional highs (mania) and lows (depression). ...

Badamy mechanizmy neurobiologiczne leżące u podstaw zaburzeń psychicznych za pomocą modeli gryzoni. Większość modeli zwierzęcych wykazuje zachowania podobne do manii lub depresji, co utrudnia badanie wzorca dwubiegunowego.Za pomocą indukowalnego systemu przeciwwirusowego możemy wywołać u tego samego zwierzęcia zachowania podobne do manii i depresji, co pozwala na dokładne badania nad chorobą afektywną dwubiegunową.Za pomocą tego unikalnego modelu zwierzęcego będziemy badać mechanizmy neurologiczne leżące u podstaw przejścia od manii do depresji u pacjentów z chorobą afektywną dwubiegunową.[Instruktor] Aby rozpocząć, ustaw ramę stereotaktyczną z uchwytem strzykawki przymocowanym do ramienia stereotaktycznego. Podłączyć uchwyt strzykawki do pompy strzykawkowej. Zamontuj stereotaktyczną strzykawkę do wstrzykiwań o pojemności 10 mikrolitrów z igłą do wstrzykiwań o rozmiarze 33 do uchwytu strzykawki. Ustaw wiertło dentystyczne i zamontuj zadzior o średnicy 0,9 milimetra. Następnie połóż poduszkę grzewczą i ustaw ją na 37 stopni Celsjusza i przykryj poduszkę grzewczą chłonną serwetą Pobrać 2,3 mikrolitra zawiesiny wirusowej do dwustronnych wstrzyknięć po jednym mikrolitrze każdy. Po znieczuleniu szczura przenieś go do ramy stereotaktycznej, umieszczając jego przednie zęby w uchwycie. Zabezpiecz szczura w ramie stereotaktycznej za pomocą pasków do uszu, wykonaj małe przyśrodkowe nacięcie o długości około 1,5 centymetra za pomocą ostrza skalpela i popchnij skórę na boki Za pomocą zacisków buldoga. Oczyść pole operacyjne z krwi i pozostałych tkanek za pomocą sterylnych wacików. Teraz ustaw współrzędne przednie, tylne i boczne środkowe na zero na podstawie Bregmy. Przesuń ramię stereotaktyczne do współrzędnych przednio-tylnych plus 2,7 i przyśrodkowych bocznych plus lub minus 0,4 i wizualizuj za pomocą zdezynfekowanego ołówka. Następnie wywierć otwór o średnicy około jednego milimetra, zakrywający miejsca wstrzyknięć dla obu półkul. Usuń krew za pomocą sterylnego wacika. Teraz ustaw współrzędne grzbietowo-brzuszne na zero na powierzchni mózgu i powoli opuść igłę do wstrzykiwań do minus 2,8, aby wstrzyknąć w obszar przedlimbiczny przyśrodkowej kory przedczołowej. Odczekaj pięć minut, aby umożliwić rozluźnienie tkanki. Następnie wstrzyknij jeden mikrolitr zawiesiny wirusowej w tempie 0,1 mikrolitra na minutę. Odczekać pięć minut do wchłonięcia przed powolnym wyjęciem igły. Po powtórzeniu wstrzyknięcia w drugą półkulę, należy zamknąć otwór w czaszce za pomocą wosku kostnego. Zdejmij zaciski buldoga i zszyj skórę za pomocą trzyosobowego szwu chirurgicznego. Preparat zawierający doksycyklinę zawierającą wodę należy przygotowywać świeżo co 48 do 72 godzin. Aby wywołać manię podobną do fenotypu, podawaj 0,5 grama na litr hykulanu doksycykliny, dodając go do wody pitnej. Przełącz zwierzęta z powrotem na normalną wodę pitną, aby wywołać epizod podobny do depresji. Zwierzęta podobne do manii wykazywały wzrost zachowań związanych z nagrodą, w tym zwiększone zachowania seksualne w polu obserwacyjnym i podejmowały bardziej niekorzystne, ryzykowne decyzje o wysokiej nagrodzie w szczurzej wersji zadania hazardowego w stanie Iowa, zwierzęta depresyjne wykazywały zwiększoną bezradność w paradygmacie triadycznym, co pokazują dłuższe opóźnienia ucieczki w odpowiedzi na porażenie prądem. W teście zakopywania marmuru osoby cierpiące na depresję, podobnie jak zwierzęta, były również bardziej niespokojne.

developing-a-rat-model-for-bipolar-disorder

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

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

Źródło: Jang, S., et al, Electroconvulsive Seizures in Rats and Fractionation of Their Hippocampi to Examine Seizure-induced Changes in Postsynaptic Density Proteins. J. Vis. Exp. (2017)Ten film pokazuje indukcję ostrego napadu elektrowstrząsowego (ECS) w modelu szczurzym w celu zbadania neuroplastyczności wywołanej napadem. Naukowcy stosują stymulację elektryczną za pomocą elektrod z klipsem do ucha, wywołując nadpobudliwość neuronów i klonus. Model ten pomaga badać plastyczność synaptyczną,...

Wywoływanie ostrego napadu elektrowstrząsowego w modelu szczurzym

Protokół nieprzewidywalnego chronicznego łagodnego stresu (UCMS) jest sprawdzoną metodą badania zmian behawioralnych i fizjologicznych związanych z przewlekłym stresem i objawami depresyjnymi. Osiem tygodni od nałożenia protokołu UCMS wywołuje zmiany w zachowaniu i złe wyniki zdrowotne u gryzoni obu płci.

Nieprzewidywalny protokół przewlekłego łagodnego stresu w celu wywołania objawów depresyjnych, zmian w zachowaniu i negatywnych skutków zdrowotnych u gryzoni

Ten protokół opisuje nowy model, dzięki któremu zdrowe szczury mogą nabawić się depresji w danym okresie czasu poprzez zarażenie przez kontakt z chronicznymi nieprzewidywalnymi szczurami zestresowanymi (CUS).

Nowa metoda wywoływania zachowań podobnych do depresji u szczurów

Prezentujemy protokoły do generowania ostrych i przewlekłych eksperymentalnych modeli ekspresji tików u swobodnie zachowujących się szczurów. Modele opierają się na implantacji kaniuli prążkowia, a następnie zastosowaniu antagonisty GABAA. Model ostry wykorzystuje przejściowe zastrzyki, podczas gdy model przewlekły wykorzystuje przedłużone wlewy za pomocą podskórnej wszczepionej mini-pompy osmotycznej.

Generowanie ostrych i przewlekłych eksperymentalnych modeli ekspresji tików motorycznych u szczurów

Prezentowany tutaj jest mysi model lęku wywołanego izolacją społeczną (SI), który wykorzystuje myszy C56BL/6J typu dzikiego do wywoływania stresu i zachowań podobnych do lęku przy minimalnym użyciu i bez inwazyjnych procedur. Model ten odzwierciedla współczesne wzorce życia związane z izolacją społeczną i jest idealny do badania lęku i powiązanych zaburzeń.

Model izolacji społecznej: nieinwazyjny model stresu i lęku u gryzoni

Ten protokół przedstawia model chronicznego nieprzewidywalnego łagodnego stresu (CUMS) dla depresji oparty na mongolskiej teorii medycznej, wraz z metodami walidacji testów behawioralnych.

Przewlekły nieprzewidywalny łagodny stres u szczurów na podstawie medycyny mongolskiej

Ten protokół opisuje model zwierzęcy do badania, jak przeciwności losu we wczesnym okresie życia, sprowokowane przez zubożałe środowisko i nieprzewidywalną opiekę matki we wczesnym okresie poporodowym, wpływają na rozwój mózgu i przyszłe ryzyko zaburzeń psychicznych.

Ograniczone ściółkowanie i gniazdowanie jako model przeciwności losu we wczesnym okresie życia 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

Poprzez integrację czterech codziennych stresorów społecznych, niniejsze badanie opisuje model wielokrotnego zintegrowanego stresu społecznego (MISS) dla zaburzeń psychicznych u samic myszy C57BL/6J. Po dziesięciu dniach powtarzającej się ekspozycji na MISS myszy rozwinęły fenotypy podobne do depresji i lęku, zapewniając w ten sposób naturalny, oparty na etiologii model zwierzęcy do badania zaburzeń psychicznych u kobiet.

Wieloraki zintegrowany model stresu społecznego dla zaburzeń psychicznych u samic myszy C57BL/6J

Poznaj protokół indukcji modelu szczura choroby afektywnej dwubiegunowej obejmującej zachowania maniakalne i depresyjne. Ta metoda umożliwia badanie mechanizmów zaburzenia i wspiera rozwój nowych strategii terapeutycznych.

Opracowanie modelu szczura dla choroby afektywnej dwubiegunowej

Przeglądaj więcej filmów