Здесь представлен протокол для изучения депрессии, как и ангедоническое поведение у крыс. Он сочетает в себе два устоявшихся поведенческих методов, предпочтения сахарозы и новизны индуцированных гипофагии испытаний, с автоматизированной системой мониторинга потребления пищи и жидкости, чтобы косвенно исследовать поведение грызунов с использованием суррогатных параметров.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Предпочтение сахарозы и новизна-индуцированных гипофагии испытаний у крыс с использованием автоматизированной системы мониторинга потребления пищи
* These authors contributed equally
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Распространенность и частота депрессивных расстройств растет во всем мире, затрагивая около 322 миллионов человек, что является основой для поведенческих исследований в животных моделях. В этом протоколе, для изучения депрессии, как и ангедоническое поведение у крыс, установленные предпочтения сахарозы и новизны индуцированных гипофагии тесты в сочетании с автоматизированной системой мониторинга потребления пищи и жидкости. До тестирования, в парадигме предпочтения сахарозы, крысы мужского пола обучаются, по крайней мере 2 дней, чтобы потреблять раствор сахарозы в дополнение к водопроводной воде. Во время теста крысы снова подвергаются воздействию воды и раствора сахарозы. Потребление регистрируется каждую секунду автоматизированной системой. Соотношение сахарозы к общему водозабору (коэффициент предпочтения сахарозы) является суррогатным параметром для анхедонии. В новизне индуцированной гипофагии тест, мужчины крысы проходят период обучения, в котором они подвергаются воздействию вкусной закуски. Во время тренировки грызуны показывают стабильный базовый прием закусок. В день испытаний животных переводят из домашних клеток в свежую, пустую клетку, представляющую собой новую неизвестную среду с доступом к известной приятной закуске. Автоматизированная система фиксирует общее потребление и лежащую в его основе микроструктуру (например, задержку приближения к закуске), обеспечивая понимание ангедонического и тревожного поведения. Сочетание этих парадигм с автоматизированной системой измерения предоставляет более подробную информацию, наряду с более высокой точностью за счет уменьшения ошибок измерения. Тем не менее, тесты используют суррогатные параметры и изображают только депрессию и анхедонию косвенным образом.
Введение
В среднем 4,4% населения мира страдает от депрессии. На их долю приходится 322 миллиона человек во всем мире, что на 18% больше, чем десять летназад. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, депрессия будет второй в рейтинге инвалидов скорректированной жизни лет в 2020году 2. Для решения проблемы растущей распространенности аффективных расстройств и разработки новых интервенционных стратегий необходимо продолжить изучение такого поведения. До и в дополнение к изучению на людях, исследования на животных необходимы.
Несколько моделей были созданы для изучения компонентов депрессивного поведения (т.е. принудительного плавания тест, хвост подвески тест, тест предпочтения сахарозы, и новизна индуцированной гипофагии)3,4. Тест предпочтений сахарозы (SPT) и гипофагия, вызванная новизной (NIH), могут обнаруживать депрессию у животных. Эти тесты сами по себе не вызывают состояние депрессии у грызунов, но изображают острые изменения в поведении. Оба SPT и NIH оценить характерную черту депрессии, известной как anhedonia, которая является потеря интереса к следующему: награждение деятельности, деятельности, которыекогда-то пользовались отдельные 5, и один аспект сложного явления обработки и реагирования навознаграждение 6. Оба теста изучают реакцию на полезный стимул в виде вкусной пищи. Степень потребления служит суррогатным параметром для анхедонии7,,8,,9.
Значение тестов, исследуя ангедонию, сильно зависит от точного определения потребления в результате точного измерения веса вещества. Условно, это измерение проводится вручную один раз до и один раз после испытания. Однако это подвержено ошибочным измерениям по нескольким причинам. Во-первых, грызуны, как правило, копить пищу, а это означает, что они удаляют пищу, не потребляя его сразу же, то скрыть его в безопасном месте. Таким образом, эта потеря продовольствия может быть включена в расчет общего потребления. Во-вторых, крысы разлива пищи и воды, в результате чего потеря веса без соответствующего потребления. В-третьих, непреднамеренная потеря жидкости происходит из-за обработки бутылок путем вставки и удаления их из клеток.
В подходе к сокращению этих источников ошибок, мы объединили два общих теста оценки anhedonia (SPT3,4 и NIH 9 ) сизмерением потребленияпищи и воды с использованием автоматизированной системы мониторинга потребления пищи и жидкости. Эта процедура позволяет точное исследование потребления приятных веществ, а также предоставляет информацию об опыте удовольствия у крыс, как особенность депрессии, как поведение. Вышеупомянутые ошибки, связанные с ручным измерением, сокращаются с помощью различных подходов, которые иллюстрируются позже более подробно.
Для предоставления информации о микроструктуре автоматизированная система мониторинга потребления, используемаяв этом протоколе 10, взвешивает пищу (±0,01 г) каждую секунду. Таким образом, стабильный вес задокументирован как «не есть», а нестабильный вес – как «еда». "Бой" определяется как изменение стабильного веса до и после события. Еда состоит из одного или нескольких приступов, и ее минимальный размер у крыс был определен как 0,01 г. Еда отделяется от другого приема пищи у крыс на 15 минут (стандартизированное значение). Таким образом, потребление пищи считается одним приемом пищи, когда приступы произошли в течение 15 минут, а изменение веса равно или больше, чем 0,01 г. Параметры питания, оцениваемые в этом протоколе, включают продолжительность приема пищи, время, проведенное в еде, размер боя, продолжительность боя, время, проведенное в боях, задержку до первого боя, и количество поединков.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Уход за животными и экспериментальные процедуры следовали конкретным руководящим принципам институциональной этики и были одобрены государственным органом по исследованиям на животных.
1. Работа автоматизированной системы мониторинга
ПРИМЕЧАНИЕ: При работе автоматизированной системы мониторинга крайне важно задокументировать каждое действие в поле комментариев, включенном в программное обеспечение непосредственно перед действием. Описание должно быть наколено в поле комментариев, и, нажав Сохранить, он сохраняется с определенной точки времени. Сроки являются значительными при анализе данных, так как система записывает непрерывно, и период интереса должен быть указан для анализа.
- Установка, использование и обслуживание автоматизированной системы мониторинга
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом протоколе используются взрослые самцы крыс Sprague Dawley весом 250–300 г (10 недель). Рекомендуется разготовить крыс группами в период акклиматизации. Экологические условия должны контролироваться следующими параметрами: 12 ч/12 ч темного/светлого цикла с включенным светом в 6:00 А.M., влажность 45%-65%, температура 21-23 градуса по Цельсию, а также доступ к воде и стандартной диете грызунов. Ежедневная обработка позволяет животным привыкнуть к следователям.- Разделить крыс так, что каждое животное имеет индивидуальную клетку. Убедитесь, что каждая крыса остается отдельной во время протокола.
- Заполните жилые клетки обычными постельными принадлежностями слоем толщиной 1-2 см. Это (уменьшенное) количество уменьшает вероятность загрязнения микробалансов и бункеров с разливом, тем самым уменьшая ошибки измерения. Добавьте пластиковые трубки (например, 20-сантиметровый кусок пластиковой водосточной трубы диаметром 8 см) и грызут древесину в качестве обогащения, опуская бумажные ткани, чтобы уменьшить ошибки в измерении.
- Подготовьте клетки для автоматизированного измерения потребления твердой и жидкой пищи, прикрепив две закрытые крепления клетки с микробалансами к изготовленным на заказ отверстиям в передней части клеток. Поместите два пустых бункера на крепления клетки, один для чау и один для бутылки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Микробалансы соединены кабелями к системе записи, прикрепленной к компьютеру, и соответствующее программное обеспечение устанавливается на компьютере. - Чтобы начать запись, откройте«Монитор»и нажмите«Старт»,а затем выберите место для сохранения данных.
- Используя функцию калибровки(нажмите« Calibrate ») автоматизированной системы мониторинга потребления, откалибровать каждый баланс, удалив бункеры и поместив два различных взвешенных веса на крепления клетки с балансами. Делайте это через регулярные промежутки времени (еженедельнорекомендуется).
- Заполните один бункер полностью чау (100 г) и удалить чау штук и крошится, которые слишком малы по размеру. Заполните воду в бутылку (100 мл) и поместите ее в другой бункер.
- Документировать положение пищи и воды (например, баланс 1: пищевое животное 1, баланс 2: водное животное 1).
- Поместите крысу в клетку и откройте все ворота клетки монтирует так, что она может есть и пить объявление libitum.
ПРИМЕЧАНИЕ: Для точного измерения необходимо ежедневно поддерживать балансы и бункеры, мягко очищая щеткой от разлива и удаляя мелкие пищевые крошки из пищевого контейнера. Это значительно уменьшит ошибочное измерение. Закройте все ворота во время ежедневного обслуживания.
- Доступ к данным после экспериментов
- Поиск в поле комментариев для начала и конечных точек времени периода (например, обучение, тест), который должен быть проанализирован.
- Нажмите накнопку "Посмотретьданные" на программное обеспечение, чтобы открыть Data Viewer.
- Вставьте точки времени в ящики ниже "Время начала" и "Конец времени". Нажмите на квадрат в левом верхнем углу с указанием баланса, который зафиксировал информацию.
- Нажмите на"PSC Totals",чтобы получить доступ к данным микроструктуры. Нажмите кнопку"Экспорт PSC Таблица"для экспорта данных.
ПРИМЕЧАНИЕ: Для сравнения микроструктуры отдельных животных (например, без стресса против подчеркнул) с помощью автоматизированного мониторинга, отдельные животные могут быть выбраны в"Data viewer", нажав соответствующий квадрат в левом верхнем углу. PSC Totals показывает только микроструктуру для выбранного животного. Статистический анализ не может быть выполнен с системой. Данные должны быть извлечены в электронную таблицу программы / анализа программного обеспечения.
2. Осуществление теста предпочтений сахарозы
- Проведение учебного периода
ПРИМЕЧАНИЕ: Перед испытанием, животные должны быть привыкли к наличию двух бутылок для жидкостей на бункерах через ворота, в то время как пища должна быть предоставлена из верхней части клеток (настройка показана на рисунке 1). Этот тренировочный период должен длиться не менее 2 дней. Он выполняется в домашних клетках в комнате, где животные проводятся.- Закройте все ворота. Удалите бутылку с водой и контейнер для пищевых продуктов из микробалансов.
- Поместите предварительно взвешенную пищу (50 г) на верхнюю часть клетки и документировать ее вес ежедневно, используя регулярный баланс для оценки ежедневного потребления пищи. При необходимости пополнить запасы.
- Очистите бутылку чистой водой и пополнить около 100 мл воды. Поместите его обратно в бункер.
- Заполните вторую чистую бутылку 100 мл свежеприготовленного раствора сахарозы. Поместите его на бункер.
ПРИМЕЧАНИЕ: Отметьте бутылки тщательно и документировать их местоположение (например, баланс 1: водное животное 1, баланс 2: сахарозный раствор животного 1). - Откройте все ворота. Документировать начало обучения в системе мониторинга. Оставьте ворота открытыми на 24 ч, что приведет к доступу к обеим бутылкам. После 24 ч закройте ворота и заветмите окончание тренировки. Данные из интервала 24 ч можно оценить с помощью автоматизированной системымониторинга,вставив "время начала" и"время окончания". Процедуры одинаковы при оценке интервала теста 1 ч.
- Очищать и пополнять бутылки каждые 24 ч. Приготовьте свежий 1% раствор сахарозы ежедневно. Переключитесь на положение бутылки раствора сахарозы ежедневно, чтобы избежать последствий привыкания.
ПРИМЕЧАНИЕ: Проведение обучения у всех животных, по крайней мере 48 ч, пока предпочтения отношения достигают No 1. Коэффициент предпочтений сахарозы оценивается непосредственно после обучения с использованием"Data viewer". Он рассчитывается как отношение потребления сахарозы к общему потребление (вода плюс потребление сахарозы). - 24 ч до теста, удалить бутылку с раствором сахарозы, чтобы крыса имеет доступ к стандартной чау и воды только.
- Приготовьте одну свежую бутылку, наполненную водопроводной водой, и одну, наполненную раствором сахарозы 1%, как с 100 мл.
- Перед тестированием закройте все ворота.
- Удалите бутылку, наполненную водопроводной водой, из бункера и поместите две свежие бутылки, одна заполнена водопроводной водой, а другая заполнена раствором сахарозы 1% на бункере.
- Откройте все ворота, заветмите начало теста в системе мониторинга. Оставьте ворота открытыми на 60 минут. Закройте ворота через 60 минут и заветмите конец теста.
- Оцените данные (например, соотношение потребления сахарозы/общей жидкости).
ПРИМЕЧАНИЕ: Тест может быть повторен несколько раз с интервалами обучения (не менее 2 дней) между ними.
3. Осуществление теста гипофагии, вызванного новизной
- Проведение учебного периода
ПРИМЕЧАНИЕ: Перед тестированием рекомендуется ежедневный 30-минутный тренировочный период в 5 дней (настройка показана на рисунке 2). Цель состоит в том, чтобы достичь стабильного базового уровня приемлемого потребления закусок перед экспериментом. Он выполняется в домашних клетках в комнате, где животные проводятся.- Закройте все ворота и удалите бункер стандартным чау.
- Заполните свежий бункер вкусной закуской (50 г). Вставьте крекеры тщательно в бункер, чтобы предотвратить рушится. Поместите бункер на клетку горе на верхней части микробаланса.
- Откройте ворота на 30 минут, чтобы крыса имеет доступ к закуске и воде. Документ начала обучения в системе мониторинга.
ПРИМЕЧАНИЕ: Крыса не должна иметь доступа к стандартной чау во время тренировочного периода. - Закройте ворота через 30 минут и заветмите окончание обучения в системе мониторинга. Замените закуску стандартным чау.
- Повторяйте это ежедневно до тех пор, пока не будет достигнута стабильная базовая приемлемая доза (например, 1,5–2,0 г/30 мин.) и 2) потребление не будет статистически отличаться между учебными днями.
- Выполнение теста гипофагии, вызванного новизной
- Приготовьте пустую, свежеочищенной клетку без постельных принадлежностей или обогащения, прикрепленную к автоматизированной системе мониторинга потребления пищи. Поместите бункер с бутылкой водопроводной воды и бункера с приятной закуской на крепления клетки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Роман клетка должна быть помещена в той же комнате, где крысы проводятся и обучение проводится. Держите ворота закрытыми. - Удалите крысу из домашней клетки и поместите в новую клетку.
- Откройте все ворота на 30 мин. Документировать начало тестирования в системе мониторинга.
ПРИМЕЧАНИЕ: В течение 30 минут доступа к закуске, размер приема закусок и основные параметры микроструктуры (например, задержка с первым приемом пищи) регистрируются с помощью автоматизированной системы мониторинга приема пищи. - Закройте ворота через 30 минут и заветмите окончание тестирования. Поместите крысу обратно в домашнюю клетку.
ПРИМЕЧАНИЕ: Тест может быть повторен несколько раз с интервалами обучения (не менее 5 дней) между ними.
- Приготовьте пустую, свежеочищенной клетку без постельных принадлежностей или обогащения, прикрепленную к автоматизированной системе мониторинга потребления пищи. Поместите бункер с бутылкой водопроводной воды и бункера с приятной закуской на крепления клетки.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Для проверки распределения данных использовался тест Колмогорова-Смирнова. T-тесты использовались при обычном распределении данных и использовании теста Манн-Уитни-У, если нет. Для обычно распределенного многократного многократного группового сравнения использовалась однократная ANOVA с последующим пост-специальным тестом Tukey. В случаях ненормального распределения использовалась одноразовая ANOVA, за которой последовал многократный сравнительный тест Данна. Различия между группами считались значительными, когда p <...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Предпочтение сахарозы и новизна индуцированных гипофагии тесты два установленных методов для оценки ангедонии у крыс. Их сочетание с автоматизированной системой мониторинга потребления пищи позволяет более детальный анализ в спокойно крыс и уменьшает ошибочные измерения.
Частота ошибок уменьшается с помощью различных подходов. Во-первых, для устранения ошибки, возникают из-за разлива, разрыв между пищевой бункер и ворота позволяет крошки, генерируемые во время грызть упасть на интегрированный ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
А.С. является консультантом по Берлину, Бурингер-Ингелхайму, Такеде и Швабе. Конфликта интересов не существует.
Благодарности
Эта работа была поддержана финансированием Немецкого научно-исследовательского фонда (STE 1765/3-2) и финансирования Университета Шарите (UFF 89/441-176, A.S.).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Крепление для левой клетки в сборе - RAT-FOOD - включает в себя крепление для клетки из нержавеющей стали, бункер, блокиратор, муфту | Research Diets, Inc., Джулс Лейн, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США | BCMPRF01 | |
| сборку Крепление для левой клетки без подключения - RAT - FOOD включает крепление для клетки из нержавеющей стали, бункер, блокиратор, отключенный адаптер, муфту | Research Diets, Inc., Джулс Лейн, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США | BCMUPRF01 | |
| клетка с 2 отверстиями - RAT - модифицированная клетка - включает в себя верхнюю часть клетки и стандартную бутылку для воды | Research Diets, Inc., Джулс Лейн, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США | BCR02 | одноместный корпус |
| Сбор данных Ноутбук Windows - Сконфигурирован с программным обеспечением BioDAQ | Research Diets, Inc., Джулс Лейн, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США | обогащение BLT003 | |
| (пластиковые трубки, грызущая древесина) | распространяется животноводческим предприятием | ||
| HoneyMaid Graham Cracker Crumbs | Nabisco, Восточный Ганновер, Нью-Джерси, США | ASIN: B01COWTA98 | вкусная закуска для теста NIH |
| с низким уровнем вибрации Полимерная решетка | Research Diets, Inc., Джулс Лейн, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США | Самец BRACKR | |
| крысы Sprague Dawley | Envigo | Код заказа: 002 | |
| Модель #2210 32x Центральный контроллер BioDAQ - включает кабели и калибровочный комплект | Research Diets, Inc., Jules Lane, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США | BCC32_03 | |
| Контроллер периферийных датчиков - включает кабель | Research Diets, Inc., Jules Lane, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США | BPSC01 | |
| SigmaStat 3.1 | Systat Software, Сан-Хосе, Калифорния, США | статистический анализ | |
| Блокиратор нержавеющей стали | Research Diets, Inc., Jules Lane, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США | BBLKR | |
| стандартный рацион грызунов с 10 ккал% жира | Research Diets, Inc., Jules Lane, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США | D12450B | |
| порошком сахарозы | Roth | 4621.1 | для SPT |
Ссылки
- World Health Organization. Depression. , Available from: https://www.who.int/health-topics/depression (2018).
- Reddy, M. S. Depression: the disorder and the burden. Indian Journal of Psychological Medicine. 32 (1), 1-2 (2010).
- Cryan, J. F., Mombereau, C. In search of a depressed mouse: utility of models for studying depression-related behavior in genetically modified mice. Molecular Psychiatry. 9 (4), 326-357 (2004).
- Overstreet, D. H. Modeling depression in animal models. Methods in Molecular Biology. 829, 125-144 (2012).
- Moreau, J. -L. Simulating the anhedonia symptom of depression in animals. Dialogues in Clinical Neuroscience. 4 (4), 351-360 (2002).
- Scheggi, S., De Montis, M. G., Gambarana, C. Making Sense of Rodent Models of Anhedonia. The International Journal of Neuropsychopharmacology. 21 (11), 1049-1065 (2018).
- Liu, M. Y., et al. Sucrose preference test for measurement of stress-induced anhedonia in mice. Nature Protocol. 13 (7), 1686-1698 (2018).
- Serchov, T., van Calker, D., Biber, K. Sucrose Preference Test to Measure Anhedonic Behaviour in Mice. Bio-Protocol. 6 (19), 1958(2016).
- Dulawa, S. C., Hen, R. Recent advances in animal models of chronic antidepressant effects: the novelty-induced hypophagia test. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 29 (4-5), 771-783 (2005).
- Teuffel, P., et al. Treatment with the ghrelin-O-acyltransferase (GOAT) inhibitor GO-CoA-Tat reduces food intake by reducing meal frequency in rats. Journal of Physiology and Pharmacology. 66 (4), 493-503 (2015).
- Binder, E. B., Nemeroff, C. B. The CRF system, stress, depression and anxiety-insights from human genetic studies. Molecular Psychiatry. 15 (6), 574-588 (2010).
- Marques, M. D., Waterhouse, J. M. Masking and the evolution of circadian rhythmicity. Chronobiology International. 11 (3), 146-155 (1994).
- Valentinuzzi, V. S., et al. Locomotor response to an open field during C57BL/6J active and inactive phases: differences dependent on conditions of illumination. Physiology and Behavior. 69 (3), 269-275 (2000).
- Madiha, S., Haider, S. Curcumin restores rotenone induced depressive-like symptoms in animal model of neurotoxicity: assessment by social interaction test and sucrose preference test. Metabolic Brain Disorder. 34 (1), 297-308 (2019).
- Strouthes, A. Thirst and saccharin preference in rats. Physiology and Behavior. 6 (4), 287-292 (1971).
- Inui-Yamamoto, C., et al. Taste preference changes throughout different life stages in male rats. PloS One. 12 (7), 0181650(2017).
- Commons, K. G., Cholanians, A. B., Babb, J. A., Ehlinger, D. G. The Rodent Forced Swim Test Measures Stress-Coping Strategy, Not Depression-like Behavior. ACS Chemical Neuroscience. 8 (5), 955-960 (2017).
- Slattery, D. A., Cryan, J. F. Using the rat forced swim test to assess antidepressant-like activity in rodents. Nature Protocols. 7 (6), 1009-1014 (2012).
- Cryan, J. F., Mombereau, C., Vassout, A. The tail suspension test as a model for assessing antidepressant activity: review of pharmacological and genetic studies in mice. Neuroscience and Biobehavioral Review. 29 (4-5), 571-625 (2005).
- Can, A., et al. The tail suspension test. Journal of Visualized Experiments. (59), e3769(2012).
- Chadman, K. K., Yang, M., Crawley, J. N. Criteria for validating mouse models of psychiatric diseases. American Journal of Medical Genetics B Neuropsychiatric Genetics. 150 (1), 1-11 (2009).
- Powell, T. R., Fernandes, C., Schalkwyk, L. C. Depression-Related Behavioral Tests. Current Protocols in Mouse Biology. 2 (2), 119-127 (2012).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
