Оценка роющие, гнездо строительства, и накопления у мышей

Краткое содержание

Роющие, гнездования и накопления являются типичными видами деятельности, что мыши с готовностью выполняют в лаборатории. В этой статье описывается, как они могут быть легко и недорого оценены. Эти протоколы являются чрезвычайно чувствительными к мыши штамма, поражения головного мозга и болезней. Кроме того, они представляют собой "экологические обогащение" для мышей, и воплотить "Уточнение" аспект "3 Rs" 18.

Аннотация

Ухудшение способности выполнять «повседневную деятельность» (ADL) является ранним признаком болезни Альцгеймера (БА). Доклинический поведенческий скрининг возможных методов лечения БА в настоящее время в основном сосредоточен на когнитивном тестировании, которое зачастую требует дорогостоящего оборудования и значительных временных затрат исследователя. Однако эпизодическая память человека (аспект памяти, который наиболее сильно страдает при БА) отличается от памяти грызунов, которая, по всей видимости, носит преимущественно неэпизодический характер. Следовательно, существующие методы скрининга новых способов лечения БА на грызунах по своей сути имеют низкую вероятность успеха. Новым подходом к доклиническому скринингу могла бы стать характеристика ADL у мышей. По счастливой случайности, в Оксфорде недавно было разработано несколько таких тестов, и в данной работе представлены три наиболее чувствительных и хорошо изученных из них.

Метод изучения рытья (burrowing) был впервые разработан в Оксфорде¹³. Он возник из необходимости создать парадигму накопительства у мышей. Большинство опубликованных парадигм накопительства у грызунов требовали наличия удаленного источника пищи, соединенного с домашней клеткой соединительным переходом. Это требовало модификации домашней клетки, а также создания защищенного от мышей перехода и источника пищи. В связи с этим возник вопрос о возможности размещения источника пищи внутри самой клетки. Было обнаружено, что если поместить контейнер на пол, то к следующему утру он оказывался пустым. Однако гранулы корма просто сваливались в кучу у входа в контейнер, а не переносились в отдельное место вдали от него, как следовало бы ожидать при истинном накопительстве. Тщательное наблюдение показало, что мыши совершали копательные движения («рытье»), а не переносили гранулы в пасти в выбранное место, как они делали бы при настоящем накопительстве.⁶

Кормовые гранулы не являются обязательным субстратом для рытья; мыши будут выгребать содержимое из трубок, заполненных песком, гравием или даже грязной подстилкой из их собственной клетки. Более того, они будут выгребать содержимое из заполненной трубки, даже если рядом с ней находится пустая⁸.

В литературе описано несколько протоколов нестинга. Представленный здесь Оксфордский протокол упрощает процедуру и имеет четко определенную систему оценки качества гнезда⁵.

Позже была разработана парадигма накопительства, при которой мыши, вместо того чтобы переносить запасы в настоящую домашнюю клетку, были приучены жить в «базовом лагере» аппарата для накопительства. Этот базовый лагерь был соединен с трубкой из проволочной сетки, на дистальном конце которой находился источник пищи. Такая схема обеспечивала выраженное накопительское поведение при условии, что мыши привыкали жить в «базовом лагере» в течение дня и допускались в трубку для накопительства только ночью.

Протокол

1. Роющие

1. Аппарат

Различные конструкции контейнера были осуждены (например, металл кувшин, которые могут быть легко чистится, но мышей не хотели войти в него). В конце концов выяснилось, что длина пластиковой водосточной трубы (как это связано с желобов на домах) повышенных немного на одном конце для предотвращения случайного (непреднамеренного) смещение пищевой гранулы и опечатываются на другом конце, была эффективной части аппарата. Берроуз теперь сделаны из пластика, водосточная труба, 68 мм, нарезать длиной 20 см длины (рис. 1). Один конец запечатан с вилкой 12 мм МДФ (MDF). (Средства защиты органов дыхания рекомендуется при работе с МДФ). Для чистки и гидроизоляции, водонепроницаемый клей мастика соединения могут быть применены к внутренней и внешней поверхности МДФ, а также служащие для клея его в роющие трубки. Машина винты (5 см длиной), используются, чтобы поднять другого конца ое трубка 3 см от пола. Два отверстия сверлятся 1 см от открытого конца трубки роющие под углом 90 ° и винты вставлены и затянуты ^4.

Диаметр норы, вероятно, критическое; Шмид-Холмс и др. ¹⁹ отметили, что мышей в дикой природе "норы очищены" в основном из норы близки по размерам к нашим искусственными..

Рисунок 1. Мыши в роющие трубки.

2. Процедура

1. Привыкание
   Роющие, как правило, спонтанно, но есть определенный элемент обучения. Процесс обучения повышается за счет социальных процедур. Поэтому место полное нору ночь в клетку группы доме мышей, которые затем должны быть протестированы с лечения. Каждая нора заполнен 200 г пищи гранулы обычно поставляются как диета. (Это относится к тОн плотного сжатого тип диеты, а если "расширенного" диета используется норы будет проводить менее 200 г). Экспериментаторы должны учитывать такие факторы при выборе роющие подложки.
   
   Если мыши на продукты питания нормирования (например, чтобы мотивировать их работать одновременно лабиринт учебной задачи), непродовольственных вещества могут быть использованы, например шары глины, а используется для линии поверхности почвы в помещениях, цветочные горшки, гороха галька (мелкие камни ~ 1 см в диаметре) и песка. Горох гальки и песка, в три раза тяжелее, чем еда гранулы, полезные заменители для пищевых гранул, если мышей роющие очень энергично, чтобы избежать "эффект потолка".
2. Контроль изменения
   Run (лучше два) базовые роющие тесты 48 часов друг от друга так же, как это будет сделано для тестирования после предлагаемого лечения. Тест оптимально началась около 4 вечера, если мышей размещаются на 0700-1900 ч темно-свет цикла. Это непростое времядля проверки, так как они обычно не проснулся в это время и начинает рыться медленнее, чем если бы они были хорошо, чтобы темные фазы и, следовательно, очень активно. Через два часа после начала, "моментальный снимок" измерения берется из вес продовольственных закопанных; нору опорожняется в контейнер и взвешенную взвешены и гранулы заменил в норе который помещается обратно в клетку. Если мышь в норе, только осторожно вылейте ее и содержимое в емкости для взвешивания и замены мыши в клетке. Вес закопанных на два часа, затем вычисляется путем вычитания из оригинального 200 г. Окончательном чтении принимается следующее утро. Сроки не является критической, как мышь уйдет обратно в сон (часто в нору) и больше не являются активно рытья. Используйте 2 ч измерения, принятые на втором процессе к формированию групп, сбалансированные для базовой работы. Как роющие увеличивается с практикой ^17, Контроль изменения также помогает мышам для достижения более стабильной асимптотическиасимптотического спектакль, который показывает эффект лечения лучше.
3. Тестирование
   Для испытаний, после лечения находятся в ведении мышей приведены роющие тест точно такой же, как в Контроль изменения сцены. Если роющие тест, который будет использоваться хронически, рекомендуется, по крайней мере 48 ч отдельные тесты, чтобы предотвратить снижение производительности из-за чрезмерного воздействия процедуры.
4. Примечание
   Не заменяйте закопанных пищу на пол клетки в нору. Даже если мышь не зарылись что-нибудь, выполнять процедуры взвешивания, как если бы роющие произошло; нарушение вызвано весом имеет тенденцию стимулировать поведение, и мышей, которые уже зарылись некоторые из подложки часто начинается роющие с новой силой после того, процесс взвешивания.

2. Ожидаемые результаты

С57 ~ BL / 6 мышей обычно норы около 70 г в первые два часа, и около 200 гза одну ночь. Гиппокампа мышей пораженном часто норы менее 5 г ¹¹ (рис. 2). Прионных заболеваний подавляет закапывания ^1,2, как это делает администрация липополисахарида ^20. Роющие может обнаружить прионов (скрепи) заболевание в 10-12 недель после инъекции больные гомогената головного мозга, в то время как клинические признаки появляются только в 22 недель ^13. (Рис. 3). Роющие было показано, быть чувствительным к деформации различия ¹⁵ и выбивания ионов калия канала подразделениями ^10.

Рисунок 2. Вес пищевых гранул (медианы и межквартильный диапазон) рылся в два часа по контролю и гиппокампа, пораженном мышей. Последний закопанных значительно меньше, чем в контрольной группе (р = 0,0001).

Рисунок 3. Веспищу гранулы (средств) закопанных ночь на контроль и скрепи-инфицированных мышей. Роющие увеличивается (с практикой) в обеих группах от недели с 7 по 10 после инъекции, а от 12-й неделе роющие снижение в группе скрепи, а разница между группами становится статистически значимым (более двух стандартных ошибок имею в виду).

3. Обсуждение

Мы протестировали закапывания у других видов грызунов - крыс, песчанок, хомяков и мышей египетских колючих ^8. Все, кроме последнего может быть привлечен к норе значительное количество наземных субстратов, таких как гравий или песок, но роющие пищевой гранулы было гораздо меньше, даже после большой опыт работы с наземными материалов. Причина этой разницы от мышей, не известно. После этой работы было сделано, было обнаружено, что египетские мыши колючих на самом деле не роют норы в дикой природе, они могут занимать норы сделаны песчанок, а также поверхности их естественной гаbitat часто хард-рок. Последние наблюдения в Найроби показали, что в рамках Acomys род, колючим мыши Вильсона (Acomys wilsoni) и Персиваля колючие мыши (Acomys percivali), которые делают норы в дикой природе, и рылся в лаборатории.

4. Гнездование

1. Аппарат

Этот тест проводится в отдельных клетках, одни и те же, что и для закапывания подходят. Нормальная постельные принадлежности должны покрыть пол на глубину 0,5 см. (Изменение в глубину, и очень глубокого залегания, может повлиять на гнезде строительства). Каждая клетка снабжена "Nestlet", 5 см квадратных прессованных ватин (Ancare).

2. Процедура

Мыши размещаются индивидуально в клетках вложенности около часа, прежде чем темные фазы, а результаты оцениваются следующим утром. Как и роющие, и по тем же причинам, времени не является критическим.

3.Счет

Гнездах, оцениваются по 5-балльной шкале (рис. 4-8), а количество untorn Nestlet также весил ^5.

1. Nestlet в значительной степени нетронутыми (> 90% нетронутой).
2. Nestlet частично разорваны (50-90% остается нетронутым).
3. Nestlet в основном измельченные, но часто нет идентифицировать сайт гнезда: <50% от Nestlet остается нетронутым, но <90% находится в пределах четверти площади клетки, то есть хлопка не собираются в гнезде, но распространился по всему клетке . Примечание: материал может иногда быть в широком смысле гнездо области, но критические определения в том, что 50-90% был тертый.
4. Идентифицировать, но плоские гнездо:> 90% Nestlet рвется вверх, материал собирается в гнезде в течение четверти площади клетки, но гнездо является плоской, со стенами выше, чем мыши высота тела (свернулась калачиком на его стороны) менее чем на 50% его окружности.
5. (Почти) идеальный нEST:> 90% Nestlet рвется вверх, гнездо кратер, со стенами, выше, чем высота корпуса мыши на более чем 50% его окружности.

Где критерии не согласны на компромисс. Например идеальное гнездо с unshredded 0,7 г кусок забил бы 4,5.

Рисунок 4. Гнездо оценка 1

Рисунок 5. Гнездо 2 балла

Рисунок 6. Гнездо 3 балла

Рисунок 7. Гнездо 4 балла

Рисунок 8. Гнездо СКОР£ 5

4. Ожидаемые результаты

И мужчины и женщины делают гнезда, а их цель состоит в терморегуляции, а также лицо, связанное с размножением. Для C57BL / 6 мышей, гнезда оценки для мужчин и женщин находятся в том же диапазоне, хотя мы еще не сделали контролируемые сравнения в одном эксперименте. Большинство C57BL / 6 мышей оценка 4-5 по строительству гнезда, но когда гиппокамп пораженном средний балл будет около 1-2; счетом 3 вряд ли будет превышен (рисунок 9). Вложение также оказались чувствительными к прионных заболеваний около 10-12 недель ^1,2,16.

Рисунок 9. Гнездо баллов (медианы и межквартильный диапазон) для контрольных мышей и мышей с поражением спинного, брюшных и полное гиппокампе. Только полное пораженном мышах показывают торможение вложенности, поэтому эффекты селективного спинной и ventrдр. регионах появляются подпороговые но добавки.

5. Накопление

1. Аппарат

Серия "базирования" связаны с трубки, изготовленные из проволочной сетки, запечатанные постоянно на дистальном конце, где пища гранул размещаются и временно на проксимальном конце на деревянные пробки. Это используется для предотвращения мышей ввода трубы до адаптации к дому база occurred7.

Аппарат (рис. 10) можно осуществить разными способами, до тех пор, как основные принципы не будут соблюдаться. Наш состоит из ряда 8 деревянных ящиков, каждый 30 х 13 х 15 см с прозрачными крышками Perspex. Каждый снабжен бутылку воды, и имеет отверстие в спине, в которую накопления трубки нажатием установлены. Трубы выполнены из черного пластика, длиной 10 см, диаметр 40 мм, присоединился к трубке сетки, длиной 45 см, 4 см в диаметре, для формирования общей длиной 50 см. Сетка состоит из 13 мм квадраты,и двойной рулет с сетками неправильно выровнены, чтобы сделать отверстия в сетке меньше и предотвратить пищевое гранулы падение до конца. Если 6 мм квадратные отверстия доступно это лучший материал, один рулон будет вполне достаточно. Дистального конца трубки, где пища гранулы помещены, закрыт. Проксимального конца запечатана со съемной деревянной пробкой.

Рисунок 10. Мыши в накопление труб

2. Процедура

1. Как правило, накопление очень изменчива в первый раз и некоторых мышах, возможно, не копить на всех. Сокровищ, как роющие, улучшается с практикой. Поэтому, если экспериментальная конструкция позволяет, Контроль изменения сеансов лучше назначать до лечение. Ясно, что это не практично, если независимая переменная является врожденной, как и (не условная) мутантных мышей или при тестировании различных линий мышей.
2. Мышь помещают вкаждый ящик в начале дня, чтобы приучить к нему. Коробка снабжена картонной туннель, который был в реальной клетке домашней группы, по крайней мере, одну ночь, а также щедрую порцию загрязнения постельных принадлежностей, чтобы сделать его чувствовать себя "дома". Доступ к накопления трубка не имеет возможности до вечера с деревянной пробкой. 100 г пищи гранул (смесь мелких и крупных) помещается на дистальном конце трубки накопления (путем заливки их в на другом конце с трубкой в ​​вертикальном положении). Чтобы убедиться, что мышь слегка голодным до начала испытаний домой коробка не обеспечиваются питанием.
3. Незадолго до начала темновой фазы, удалить деревянной пробкой, чтобы мыши доступ к накопления трубы. На следующее утро (опять же, время не имеет решающего значения) собирать и взвешивать все продукты питания гранулы, которые были копили в поле базы домой.

6. Ожидаемые результаты

Использование женщин C57BL / 6 мышей, средняя сумма копили бы приблизительно50-70 g. Гиппокампа поражения сильно подавляют hoarding11, а префронтальная кора поражения имеют только слабый эффект ¹² (рис. 11).

Рисунок 11. Вес пищевых гранул копили по контролю и медиальной префронтальной коры, пораженном мышей (медианы и межквартильный диапазон). Хотя медианы существенно различаются, высокая изменчивость в управление средства результат далек от статистически значимой (р = 0,3).

Обсуждение

Эти тесты крайне просты в проведении, но при этом величины эффекта очень значительны, что делает их чрезвычайно чувствительными к воздействиям, различиям между линиями и т. д. Они соответствуют аспекту «совершенствования» (Refinement) концепции 3 R Расселла и Бёрча¹⁸. Действительно, хорошие результаты в таких тестах, как рытье нор, по всей видимости, свидетельствуют о хорошем общем состоянии здоровья животных. Следовательно, данный метод может стать эффективным тестом для оценки благополучия животных.

В настоящее время важность обогащения среды обитания для лабораторных грызунов общепризнана. Предоставление гнездового материала теперь является стандартной практикой во многих вивариях, и реализовать это довольно просто. Склонность мышей к рытью нор делает эту деятельность потенциально отличным вариантом обогащения среды, но, к сожалению, «самозаполняющаяся» нора, которая стала бы практичным способом обеспечения такой возможности, еще не разработана. Вопрос о том, считают ли мыши обогащающим процесс накопления запасов, до сих пор остается открытым.

Одним из недостатков является то, что данные, полученные в результате этих тестов, обычно являются непараметрическими (имеют нераспределение Гаусса), поэтому для их анализа требуются соответствующие непараметрические статистические методы, например, U-критерий Манна-Уитни для попарных сравнений или ANOVA Краскела-Уоллиса для данных с несколькими группами. Если используются планы с повторными измерениями, то, поскольку для непараметрических данных не существует подходящего теста ANOVA, результаты могут быть преобразованы, например, с помощью процедур извлечения квадратного корня или логарифмирования, чтобы привести их к более нормальному распределению.

Размеры аппаратуры могут незначительно отличаться от указанных в тексте (что удобно для экспериментаторов из США), однако следует избегать существенных расхождений. Тем не менее, в некоторых случаях другие исследователи могут обнаружить, что иные конструкции работают эффективнее тех, которые описаны здесь.

Как и при любых поведенческих измерениях, необходимо проверить, являются ли уровни активности мышей нормальными, так как малоподвижность, очевидно, окажет отрицательное влияние на видотипичное поведение. Когда у мышей, инфицированных скрепи, наблюдалось нарушение способности рыть норы и строить гнезда, уровень их активности оставался нормальным (что было подтверждено тестом в установке «открытое поле»). Более того, период гиперактивности наступает примерно через 2-4 недели после того, как впервые нарушаются эти видотипичные формы поведения².

Сильное нарушение процессов рытья нор, гнездования и собирательства запасов, вызванное поражениями гиппокампа, причем все эти действия являются видотипичным поведением, дополняет нарушения пространственного обучения и памяти9, которые являются общепризнанными эффектами таких поражений. По всей видимости, они эквивалентны нарушениям повседневной жизнедеятельности, столь характерным для болезни Альцгеймера¹⁴.

Данные видоспецифичные тесты могут оказаться крайне полезными при доклиническом скрининге методов лечения болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний¹⁴. При многих заболеваниях головного мозга у людей утрата или снижение способности выполнять обычные повседневные задачи так же важны, как и другие признаки болезни, такие как когнитивные нарушения. В частности, эта утрата может потребовать привлечения лиц, осуществляющих уход, что зачастую влечет за собой значительное социально-экономическое бремя.