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Research Article
Stefan Vestring1,2, Tsvetan Serchov3,4, Claus Normann1,5
1Department of Psychiatry and Psychotherapy, Medical Center - University of Freiburg, Faculty of Medicine,University of Freiburg, 2Berta-Ottenstein-Programme for Clinician Scientists, Faculty of Medicine,University of Freiburg, 3Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS),Université de Strasbourg, Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives, 4Department of Stereotactic and Functional Neurosurgery, Medical Center - University Freiburg, Faculty of Medicine,University of Freiburg, 5Center for Basics in Neuromodulation, Faculty of Medicine,University of Freiburg
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
O modelo de rato de desespero crônico (MDL) da depressão consiste em sessões repetitivas de natação forçada e outra fase de natação retardada como leitura. Representa um modelo adequado para a indução de um estado crônico depressivo estável por pelo menos 4 semanas, para avaliar intervenções de tratamento subcrático e agudo.
O transtorno depressivo maior é uma das formas mais prevalentes de doenças mentais e causa um tremendo sofrimento individual e carga socioeconômica. Apesar de sua importância, o tratamento farmacológico atual é limitado, e novas opções de tratamento são urgentemente necessárias. Um fator-chave na busca de potenciais novos medicamentos é avaliar sua potência antidepressivo em modelos animais adequados. O clássico teste de natação forçado porsolt foi usado para este fim durante décadas para induzir e avaliar um estado depressivo. Consiste em dois curtos períodos de natação forçada: o primeiro a induzir um estado deprimido e o segundo no dia seguinte para avaliar o efeito antidepressivo do agente dado entre as duas sessões de natação. Este modelo pode ser adequado como uma ferramenta de triagem para potenciais agentes antidepressivos, mas ignora o início atrasado da ação de muitos antidepressivos. O MDL foi recentemente estabelecido e representou uma modificação do teste clássico com diferenças notáveis. Camundongos são forçados a nadar por 5 dias consecutivos, seguindo a ideia de que em humanos, a depressão é induzida por estresse crônico e não agudo. Em um período de descanso de vários dias (1-3 semanas), os animais desenvolvem desespero comportamental sustentado. O método padrão de leitura é a medição do tempo de imobilidade em uma sessão adicional de natação atrasada, mas vários métodos alternativos são propostos para obter uma visão mais ampla do estado de humor do animal. Várias ferramentas de análise podem ser usadas visando alterações comportamentais, moleculares e eletrofisiológicas. O fenótipo deprimido é estável por pelo menos 4 semanas, fornecendo uma janela de tempo para estratégias rápidas, mas também subcronicas de tratamento antidepressivo. Além disso, alterações no desenvolvimento de um estado depressivo podem ser abordadas por meio dessa abordagem. O MDL, portanto, representa uma ferramenta útil para entender melhor a depressão e desenvolver novas intervenções de tratamento.
Os transtornos afetivos, como o transtorno depressivo maior, estão entre as doenças mentais mais frequentes e desafiadoras e estão associados ao alto sofrimento individual1, aumento do risco de suicídio2, e causam uma carga socioeconômica considerável3 para a sociedade. Apesar do impacto, as opções de tratamento são limitadas, e há uma necessidade urgente para o desenvolvimento de novas intervenções antidepressivas, especialmente devido à crise de inovação na psicofarmacologia nas últimas décadas. Para entender a fisiopatologia da depressão e testar potenciais novos agentes, são urgentemente necessários modelos animais racionais e válidos4. Por quase meio século, o teste clássico de natação forçada (FST), originalmente descrito por Porsolt5, foi usado como indução e leitura para triagem de potenciais antidepressivos novos. Consiste em um período de natação forçada por 5-15 min no dia 1, subsequente aplicação de drogas únicas, e avaliação da porção que os ratos passam imóveis na água em outro período de natação no dia seguinte. O tempo de imobilidade foi considerado como um comportamento de fuga natural ausente e foi pensado para se correlacionar com o grau de um estado semelhante à depressão nos camundongos5.
O FST clássico tem sido fortemente criticado, não só na comunidade científica6,7,8, mas também na mídia pública8. A maioria das controvérsias em torno do FST se deve aos curtos períodos de indução e tratamento de apenas 1 dia no paradigma clássico. Argumentou-se que o FST representa um modelo de trauma agudo do que um estado comparável à depressão humana. Além disso, o teste de Porsolt pode ser adequado como uma ferramenta de triagem para potenciais agentes antidepressivos, mas ignora o início atrasado da ação de muitos antidepressivos.
O modelo de desespero crônico (MDL)9,10,11,12,13,14,15, derivado do FST original, representa um modelo animal mais adequado para a depressão. No MDL, o estresse repetido na natação ao longo de 5 dias consecutivos evita efeitos traumáticos agudos. Ao não escapar de uma situação estressante repetida e contínua, acredita-se que os ratos desenvolvam um estado de desamparo, rendição e, finalmente, desespero. Esse paradigma é mais comparável às teorias psicológicas atuais para o desenvolvimento da depressão em humanos do que um único trauma agudo, que é comumente experimentado no início de um transtorno de estresse pós-traumático. O estado resultante da depressão no MDL é estável por até 4 semanas9 e, portanto, abre a possibilidade de períodos de tratamento mais longos, que são mais comparáveis às condições clínicas, onde os antidepressivos geralmente precisam de 2-4 semanas para mostrar um benefício16.
A avaliação do estado depressivo deve então ser multidimensional. A medição do tempo de imobilidade, como no FST clássico, é útil, mas não deve ser usada como o único parâmetro de desfecho. Vários métodos, descritos abaixo, devem ser capazes de mapear diferentes dimensões de um estado depressivo em consonância com os sintomas geralmente encontrados em humanos deprimidos. As avaliações adequadas de leitura podem incluir comportamento de fuga (tempo de imobilidade9,10,17), teste de suspensão de cauda (TST)9, anedonia (teste de preferência de sacarose clássica (SPT)18), comportamento orientado à motivação (teste de preferência de sacarose (NPSPT)10), expectativa/comportamento de exploração (resposta ao sinal ambíguo19; Teste de labirinto Y9), eletrofisiologia (medidas de plasticidade de longo prazo (potencialização a longo prazo, LTP; depressão de longo prazo, LTD)20), avaliações moleculares (padrões de ativação de genes precoces imediatos (IEGs); padrões de estresse adicionais21).
Teoricamente, um teste de natação repetido pode ser usado para induzir um estado deprimido sem qualquer avaliação do tempo de imobilidade. No entanto, é fortemente recomendado fornecer pelo menos uma série experimental de prova de conceito com tempos de imobilidade. Além disso, o MDL representa um modelo adequado para avaliar o desenvolvimento de um estado depressivo, medindo o tempo de imobilidade durante a fase de indução. Cepas específicas de camundongos ou camundongos tratados antes da natação podem ser avaliados com relação à resiliência ou vulnerabilidade ao estresse e à indução do desespero comportamental.
Todos os experimentos foram realizados de acordo com as diretrizes europeias (UE 2010/63) e de acordo com a Lei Alemã de Proteção Animal (TierSchG), FELASA (www.felasa.eu/guidelines.php), o guia nacional do órgão de bem-estar animal GV-SOLAS (www.gv-solas.de/index.html) para o cuidado e uso de animais de laboratório, e foram aprovados pelo comitê de bem-estar animal da Universidade de Freiburg e pelo Comite d'Ethique en Matiere d'Experimentation Animale de Strasbourg (CREMEAS, CEEA35), bem como as autoridades locais. Ambos os sexos de camundongos do tipo selvagem C57Bl6N com idades entre 10 e 14 semanas (70-98 dias pós-natal, PND) foram usados para experimentos do tipo selvagem (WT). Como linha resistente ao estresse, utilizou-se a linha de camundongos transgênicos com expressão aprimorada de receptores A1 de adenosina sob o promotor neuronal do cérebro CaMKII9,15. Após os experimentos, os ratos foram sacrificados por luxação cervical.
1. Preparação
2. Fase de indução
3. Avaliação de tratamento antidepressivo
4. Avaliação do desenvolvimento de um estado depressivo
Na primeira sessão de natação da fase de indução do MDL, os ratos geralmente mostram um tempo médio de imobilidade entre 190 e 230 s, que constantemente sobe a cada sessão adicional de natação (Figura 1A). Esse aumento é mais acentuado nos primeiros 3 dias e atinge uma fase semelhante ao planalto durante os últimos 2-3 dias. O tempo de imobilidade medido no dia 5 permanece estável ao longo de até 4 semanas, indicando desespero comportamental estável. A potência antidepressivo de uma intervenção pode ser avaliada tratando o animal entre o último dia da fase de indução e o dia do teste. Observe que o tempo absoluto de pontuação durante as sessões de natação é bastante subjetivo e depende do experimentador, idade, sexo e a linha de rato usada. No entanto, a diferença relativa entre as sessões é bastante estável, com apenas pequenas diferenças interrateres.
Na Figura 1, vários tratamentos representativos são mostrados. Aimipramina, a privação do sono e a cetamina reduziram significativamente o tempo de imobilidade, enquanto a privação do sono combinada com um sono de recuperação não mostrou uma mudança significativa do fenótipo depressivo. Esses resultados são concordantes com uma potência antidepressivo dos tratamentos aplicados e semelhantes aos efeitos observados em pacientes humanos. O tratamento envolveu a ingestão de imipramina 20 mg/kg/dia durante 3 semanas via água potável, 3 mg/kg de cetamina por uma única injeção intraperitoneal 24 h antes do teste e privação de sono por 6h antes do teste.
Dependendo da questão da pesquisa, várias representações podem ser exibidas. Uma representação de valores absolutos pode dar uma visão geral real dos dados e permite uma boa avaliação da fase de indução e de um único tratamento (Figura 1A,D). No entanto, as diferenças de vários tratamentos não podem ser comparadas diretamente; portanto, cada grupo de tratamento tem valores médios diferentes de tempo de imobilidade no dia 5. Portanto, recomenda-se utilizar a representação de valores médios normalizados neste caso (Figura 1B). Uma representação reduzida pode ser escolhida devido a limitações de espaço (Figura 1C). Note que é obrigatório mostrar pelo menos os resultados do dia 1, dia 5, e do dia do teste.

Figura 1: Resultados bem sucedidos em valores absolutos e normalizados. (A) Pode-se observar a indução bem-sucedida de um estado deprimido em 30 camundongos. Cada ponto representa o tempo de imobilidade de um único animal em um dia específico e as barras representam os valores médios dos animais testados. O tempo de imobilidade é representado para cada dia da fase de indução (dia 1 ao dia 5) e para o dia do teste (após a linha pontilhada) com ou sem tratamento. Observe que nesta amostra, um aumento significativo pode ser observado entre o primeiro dia e o dia 2. Em alguns casos, os níveis de significância são alcançados pela primeira vez entre o primeiro dia e o dia 3. Para a continuação do experimento, é obrigatório um aumento estatisticamente significativo entre o primeiro dia e o dia 5. Observe o efeito típico do teto (aumento entre os dias 1, 2 e 3, em comparação com a diferença entre os dias 4 e 5). Entre o dia 5 e os dias de teste, os animais foram alojados por 4 semanas em suas gaiolas domésticas, sem tratamento adicional (MDL) ou tratados com imipramina (Imip.); privação do sono (SD); privação do sono e sono de recuperação (RS) e cetamina (Ket). (B) O curso de tempo exemplar do desempenho de animais individuais é dado para cada dia. (C) Representação normalizada dos mesmos resultados já apresentados na Figura 1A. O tempo de imobilidade de cada animal e dia foi normalizado ao seu tempo de imobilidade correspondente no dia 5 e expresso em percentual. Os valores pós-tratamento de diferentes grupos podem ser melhor exibidos e comparados com essa abordagem. (D) Representação dos valores normalizados para o dia 1, dia 5 e o dia do teste (MDL). Após uma prova bem sucedida de estudo conceitual, os pontos de tempo de avaliação podem ser reduzidos ao primeiro dia, dia cinco e ao dia do teste. Esses pontos de tempo são necessários porque um aumento significativo entre o dia 1 e o dia 5 é necessário para demonstrar uma indução bem sucedida, e o dia 5 precisa ser comparado ao dia do teste para dar uma declaração sobre a eficácia do tratamento. (E) Comparação do tempo de imobilidade de três linhas diferentes de mouse: Wildtype (WT) mostra uma indução bem sucedida; uma linha de resiliente exemplar (RL) mostra um comportamento significativamente reduzido como a depressão nos primeiros três dias e no dia do teste. ANOVA unidirecional com bonferroni pós hoc teste: ∗/#p < 0,05, ∗∗/##p < 0,01, ∗∗∗/##p < 0,001, ∗∗∗∗/####p < 0,0001. (#indicar diferença para valores médios do dia 1, ∗indica diferença para valores médios do dia 5 na Figura 1A,C e para linha de mouse WT na Figura 1E). Os dados são expressos como os meios ± SEM. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Em caso de tempo de imobilidade inalterado durante todos os 5 dias (Figura 2), o estresse aplicado não foi capaz de alterar o comportamento de forma relevante, e nenhum efeito de tratamento pode ser avaliado; os animais precisam ser sacrificados e não devem ser usados mais.

Figura 2: Resultados mal sucedidos. Uma representação de uma indução ineficaz é mostrada na figura. Note que não ocorre aumento significativo no tempo de imobilidade entre o primeiro dia e o dia 5. Portanto, os critérios para a continuação do experimento não foram alcançados, e nenhum prolongamento adicional é racional (neste caso, apenas camundongos machos foram testados, e após investigação retrospectiva, verificou-se que eles não eram companheiros de lixo). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Outros métodos de leitura devem ser usados para descrever uma visão mais ampla do desespero comportamental dos animais. Uma variedade de testes comportamentais, medidas eletrofisiológicas e avaliações moleculares de alterações induzidas pelo estresse estão disponíveis. Resultados exemplares para o Teste de Suspensão de Cauda (TST), com CDM, tratamento de imipramina e cetamina, Teste de Preferência de Lesão ao Nariz-poke-Sucrose (NPSPT) e avaliação da potencialização a longo prazo usando a técnica de patch-clamp são dadas na Figura 3. Esses resultados incentivam o uso da fase de indução do MDL como ferramenta geral para a indução do desespero comportamental. Para maiores detalhes das técnicas utilizadas (TST, NPSPT, LTP-avaliação) consulte9,10,17,20.

Figura 3: Resultados adicionais com ratos de MDL. (A) Uma representação exemplar dos efeitos do MDL no Teste de Suspensão de Cauda. Os ratos foram suspensos por sua cauda, e o tempo gasto imóvel foi registrado (para detalhes metodológicos ver9). Cada ponto representa o tempo de imobilidade de um único animal, e as barras representam os valores médios dos animais testados. ANOVA unidirecional com teste pós hoc bonferroni: ∗∗∗p < 0,001. Os dados são expressos como os meios ± resultados representativos sem. (B) do teste de preferência de sacarose recentemente estabelecido em camundongos MDL. Nesta tarefa, a preferência por sacarose foi medida com esforço gradual de aumento para alcançar a garrafa de sacarose (número de pontas de nariz) (para detalhes metodológicos ver10). Note-se que a preferência de sacarose foi diminuída no MDL e que a diferença entre mDL e ratos de controle aumenta gradualmente com o esforço (valores médios de cutucadas de nariz em cada dia indicado como Nspk1-7) ratos tiveram que aplicar para beber a solução doce. ANOVA bidirecional com bonferroni pós-hoc teste: ∗∗p < 0,01, ∗∗∗p < 0,001. Os dados são expressos como os meios ± as alterações dependentes de MDL sem. (C) na plasticidade sináptica de longo prazo são apresentadas como alterações dos valores médios dos EPSPs após a aplicação de um protocolo associativo de indução de LTP em fatias cerebrais hipocampais de camundongos WT. Os dados foram obtidos por estímulo da sinapse CA3-CA1 (para detalhes ver17,20). Teste t não testado, ∗∗p < 0,01, os dados são expressos como os meios ± SEM. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Material Suplementar. Clique aqui para baixar este Arquivo.
Todos os autores não declaram conflitos de interesse.
O modelo de rato de desespero crônico (MDL) da depressão consiste em sessões repetitivas de natação forçada e outra fase de natação retardada como leitura. Representa um modelo adequado para a indução de um estado crônico depressivo estável por pelo menos 4 semanas, para avaliar intervenções de tratamento subcrático e agudo.
Este trabalho foi financiado por fundos internos da Clínica Universitária Freiburg, Departamento de Psiquiatria e Psicoterapia e do Programa Berta-Ottenstein para Cientistas Clínicos (para SV). O TS é financiado pelas bolsas da Medical Research Foundation (FRM) (AJE201912009450) e do Instituto de Estudos Avançados da Universidade de Estrasburgo (USIAS) (2020-035), bem como do Centre National de la Recherche Scientifiquei (CNRS), frança.
| Copo, 2000 mL | Kimble Kimax | 14000-2000 | qualquer recipiente >2000ml e diâmetro de 24-26 cm possível |
| Termômetro digital | Hanna Instruments | 846-4708 | qualquer termômetro digital possível |
| Digitalwaage 200 g Dipse | DIPSE | tp200 | qualquer balança digital possível |
| Lenovo ThinkCentre V50a-24IMB AiO 11FJ00DVGE - 60,5 cm | Lenovo | A 908278 | qualquer computador pessoal padrão possível |
| Logitech PTZ Pro | Logitech | 1000005246 | qualquer câmera de alta resolução possível |
| Cronômetro ROTILABO | Carl Roth | L423.1 | qualquer cronômetro possível |
| Temporizador ROTILABO | Carl Roth | A802.1 | qualquer temporizador possível |