Avaliar a Anorexia baseado na atividade em ratos
14 de maio de 2018
Ratinhos alojados individualmente com uma roda de execução enquanto dado acesso limitado ao alimento desenvolvem reduções no consumo de alimentos e aumentam a atividade na roda de execução. Este fenômeno experimental é chamado anorexia baseado na atividade. Este paradigma fornece uma ferramenta experimental para estudar a neurobiologia e comportamentos subjacentes aspectos da anorexia nervosa.
O objetivo geral deste experimento é examinar a neurobiologia e o comportamento subjacentes à anorexia nervosa. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da psiquiatria relacionadas a transtornos alimentares, como quais são os fundamentos neurais da anorexia nervosa e quais circuitos cerebrais estão envolvidos. A principal vantagem dessa técnica é que ela pode ser usada para estudar alguns mecanismos subjacentes da anorexia, que não podem ser avaliados em humanos.
Configure uma área experimental escolhendo um rack de gaiola próximo ao laptop e aos cubos das rodas. Isso limitará os problemas com a transmissão de dados. Agora ative a conexão entre os cubos das rodas e o software.
Primeiro, abra o software de gerenciamento de rodas para garantir que ambos os hubs sem fio estejam ativos. A partir do software, redefina as conexões de roda padrão. Abra as ferramentas e selecione excluir rodas.
Repita esta etapa cinco vezes, feche o software e abra-o novamente. Em seguida, forneça energia para as rodas. Conecte os fios da bateria ao hardware da roda e insira as baterias na base da roda.
Então dê uma olhada no software. A distância entre eixos deve ser listada com o ID de um sob o hub sem fio apropriado. Caso contrário, solte a bateria, exclua a roda do software e tente novamente.
Se a roda for reconhecida, substitua o ID pelo ID do animal apropriado.Em seguida, cole a base da roda de corrida na parte inferior da gaiola com fita adesiva para garantir a estabilidade. Não permita que nenhuma fita fique para fora, pois os ratos mastigam a fita exposta. Em seguida, coloque um disco de roda sem um magnético corroído na base e gire a roda para verificar a folga das paredes e grades da gaiola.
Gire o disco e verifique se cada revolução é registrada corretamente com o software. Em seguida, use fita adesiva para prender o frasco de comida à gaiola. Posicione-o longe da roda de corrida e da garrafa de água.
Em seguida, coloque dois pedaços de ração na jarra, prenda a garrafa de água cheia na gaiola e adicione a roupa de cama ao fundo da gaiola. Depois que todas as gaiolas forem preparadas dessa maneira, coloque os ratos individualmente em suas gaiolas apropriadas. Quando todos os mouses estiverem em suas gaiolas, vá para o software e clique em arquivo e inicie a aquisição.
Ao longo do experimento, inicie novas aquisições para dividir as fases de teste. Agora deixe os ratos se aclimatarem às condições de alojamento por dois dias inteiros. Durante esta fase, decida se cada camundongo está saudável o suficiente para lidar com o experimento ABA.
No terceiro dia do experimento, meça cerca de nove gramas de ração e registre o peso em 1/1000 de grama. Em seguida, remova cuidadosamente o mouse da gaiola e pese-o em um grande copo de plástico com precisão e o décimo de grama mais próximo. Faça isso com o mínimo de estresse para o mouse.
Com o mouse fora da gaiola, procure e remova todos os alimentos da gaiola. Além de remover a comida da jarra, procure comida espalhada na cama. Em seguida, se necessário, limpe a roda de corrida com isopropanol 70% e toalhas de papel.
Antes de retornar o mouse à gaiola, certifique-se de que o isopropanol secou. Em seguida, carregue o mouse e os nove gramas de ração na gaiola. No dia seguinte, retorne ao biotério dentro de 10 minutos após a última visita.
Novamente, coloque nove gramas de ração em um pequeno copo de plástico e registre o peso exato. Novamente, remova suavemente o mouse e pese-o com o mínimo de estresse para o mouse. Agora remova o pote de comida da gaiola e investigue-o.
Remova todas as fezes com uma pinça e use uma peneira sobre o copo para remover a cama. Esfarele os pedaços maiores de comida para que passem pelo filtro, deixando apenas a cama na peneira. Em seguida, procure restos de comida na cama da gaiola e adicione-os ao copo.
Em seguida, registre a massa do alimento que permaneceu na gaiola. Em seguida, limpe o frasco e coloque-o de volta vazio na gaiola. Aplique uma nova fita, se necessário.
Em seguida, carregue o frasco com a ração preparada de nove gramas. Como antes, limpe todas as rodas sujas e devolva-as às gaiolas. Reinicie todas as gaiolas dessa maneira todos os dias.
Nos dias cinco, sete e nove, reinicie a aquisição de dados do computador no programa de roda. Após coletar os dados da linha de base, no dia 11, reinicie a aquisição de dados e inicie a fase de restrição. Basicamente, siga o protocolo de linha de base com algumas alterações.
Primeiro, não limpe as rodas de corrida ao trocar os alimentos. Em segundo lugar, limitar o acesso dos animais à ração alimentar de nove gramas a apenas seis horas. O período de alimentação pode ser diurno ou noturno.
Ambas as escolhas têm mérito. Após seis horas, pese os alimentos restantes na jarra e na gaiola. Neste ponto, se necessário, limpe a roda, mas faça-o rapidamente para que a próxima gaiola possa ser atendida rapidamente.
Em todos os dias da fase de restrição, repita este procedimento. Agora torna-se muito importante monitorar a perda de peso dos animais. Se um camundongo cair para 75% de seu peso corporal basal, remova-o do experimento.
Forneça a esses ratos comida ilimitada do chão da gaiola e sem acesso a uma roda de corrida. Depois que todas as gaiolas forem avaliadas, eutanasiar os camundongos caídos, a menos que sua recuperação seja estudada. Usando o experimento descrito, um grupo de camundongos com anorexia baseada em atividade foi avaliado junto com três grupos de controle.
Seguindo o procedimento descrito, a alimentação foi restrita a seis horas diurnas. Quando um camundongo foi retirado do estudo devido à perda excessiva de peso, um camundongo de controle selecionado aleatoriamente também foi. O peso corporal foi reduzido nos dias um a cinco em ambos os grupos expostos à alimentação programada, e isso se correlacionou logicamente com a redução da ingestão de alimentos.
Curiosamente, a perda de peso não teve efeito na atividade de corrida da roda. Após o estudo do comportamento, os cérebros foram colhidos e congelados para análise bioquímica. Uma análise do tecido da área tegmental ventral mostrou que a roda em funcionamento aumentou significativamente a expressão de BDNF, enquanto a restrição alimentar aumentou a expressão de MRNA de NCAM1, mas não alterou a expressão de MRNA de BDNF.
Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de limitar o estresse nos ratos, ser consistente no tempo de suas medições, ser paciente para obter leituras precisas e verificar consistentemente o software de roda-gigante em busca de problemas técnicos. Após este procedimento, outros métodos, como imuno-histoquímica e ligação de radioligantes, podem ser realizados em cérebros de camundongos para responder a perguntas adicionais relativas à função do vírus no paradigma da anorexia.
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Visão Geral
Este estudo investiga a neurobiologia e o comportamento subjacentes à anorexia nervosa usando um modelo de rato de anorexia baseada na atividade. Ratos com acesso limitado a alimentos e uma roda de corrida exibem redução no consumo de alimentos e aumento da atividade, fornecendo insights sobre os mecanismos da anorexia.
Principais Componentes do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Ciência Comportamental
- Psiquiatria
Fundamento
- A anorexia baseada na atividade é um fenômeno observado em ratos.
- Este modelo ajuda a estudar os aspectos neurobiológicos da anorexia nervosa.
- Compreender esses mecanismos pode informar estratégias de tratamento.
- O estudo aborda questões-chave sobre os circuitos neurais envolvidos nos transtornos alimentares.
Objetivo do Estudo
- Examinar a neurobiologia da anorexia nervosa.
- Identificar os circuitos cerebrais envolvidos no transtorno.
- Explorar as mudanças comportamentais associadas ao acesso limitado a alimentos.
Métodos Utilizados
- Alojamento individual de ratos com acesso a uma roda de corrida.
- Disponibilidade limitada de alimentos para induzir anorexia baseada na atividade.
- Monitoramento do consumo de alimentos e atividade na roda.
- Coleta de dados por meio de software conectado aos cubos da roda.
Principais Resultados
- Os ratos apresentaram redução na ingestão de alimentos quando tiveram acesso a uma roda de corrida.
- Foi observada uma atividade aumentada na roda de corrida.
- O modelo fornece insights sobre as bases neurobiológicas da anorexia.
- Os resultados podem ajudar a entender os transtornos alimentares humanos.
Conclusões
- O modelo de anorexia baseada na atividade é eficaz para estudar a anorexia nervosa.
- Permite a investigação de mecanismos neurais não avaliáveis em humanos.
- Os resultados contribuem para a compreensão dos transtornos alimentares e possíveis tratamentos.
Perguntas Frequentes
Executive Industry Relevance
The activity-based anorexia (ABA) model in mice provides a translational system to investigate neurobehavioral mechanisms underlying anorexia nervosa, a disorder with high unmet medical need. By enabling controlled study of feeding behavior and hyperactivity phenotypes, the model supports target validation and mechanistic de-risking in early discovery. This facilitates hypothesis-driven screening for novel therapeutic candidates affecting appetite regulation and reward pathways.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to feeding behavior and activity regulation in a disease-relevant system.
- Operational Value: Supports biological de-risking by isolating neural and behavioral contributors to anorexia-like phenotypes.
- Predictive Value: Enhances confidence in target engagement through quantifiable outputs such as food intake and wheel running activity.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized, quantifiable phenotypic readout for compound screening affecting energy balance and motivation.
- Operational Value: Enables assay reproducibility through precise monitoring of food consumption and wheel rotations via connected software.
- Scalability: Facilitates longitudinal tracking across restriction and baseline phases for dose-response evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with disease relevance by modeling key behavioral features of anorexia nervosa, including reduced caloric intake and increased activity.
- Operational Value: Supports translational continuity from discovery through preclinical validation using measurable behavioral endpoints.
- Risk Mitigation: Informs risk-adjusted advancement decisions by identifying compounds that normalize aberrant behavior without inducing excessive weight loss.
Pipeline & Workflow Integration
The ABA model fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead identification, particularly for CNS-active compounds affecting homeostatic and reward circuits.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of neural circuits involved in appetite and motivation, such as those involving BDNF and NCAM1 pathways.
- Screening: Delivers quantitative, time-series data on food intake and locomotor activity, enabling reliable compound evaluation.
- Analytics: Generates measurable dependent variables (e.g., grams of food consumed, wheel revolutions) that allow statistical comparison across experimental groups.
- Translational Research: Connects behavioral outputs to neurochemical changes, supporting biomarker alignment in preclinical studies.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable behavioral platform adaptable across strains and genetic models for target validation and mechanism of action studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by modeling a face-valid anorexia-like state driven by ethologically relevant conditions.
- Operational Value: Ensures standardization through protocolized feeding schedules, wheel access, and automated data acquisition.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by reducing ambiguity in behavioral phenotypes linked to eating disorder pathophysiology.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on normalization of ABA phenotypes, reducing late-stage biological attrition.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience, rodent handling, and automated monitoring systems.
- Dependent on instrumentation including running wheels with magnetic sensors, wireless hubs, and data acquisition software.
- Necessitates cross-team standardization of feeding protocols, weighing procedures, and wheel maintenance to ensure data integrity.
- Involves adaptation considerations across mouse strains, as baseline activity and feeding behaviors may vary.
- Includes practical limitations such as stress from handling, technical issues in wheel tracking, and the need for consistent timing of measurements.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
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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
