Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Social trussel-sikkerhedstest afdækker psykosociale stressrelaterede fænotyper

Published: December 15, 2023 doi: 10.3791/65640
Automatic Translation
1, 1,2, 1
1Leibniz-Institute for Resilience Research, 2Translational Psychiatry, Department of Psychiatry and Psychotherapy, Johannes Gutenberg University Medical Center

Summary

Den sociale trussel-sikkerhedstest muliggør en samtidig vurdering af social undgåelsesudvikling som en måling af aversiv betinget læring og social trussel-sikkerhedsdiskriminationsevne, begge brugt til at identificere stressfølsomme og stressmodstandsdygtige individer inden for en enkelt gruppe kronisk socialt besejrede hanmus.

Abstract

Social stress er en væsentlig årsag til udviklingen af psykiske lidelser. For at øge translationsværdien af prækliniske studier bør social stressoplevelse og dens adfærdsmæssige indvirkning på mus være sammenlignelig med menneskers. Kronisk socialt nederlag (CSD) udnytter en type social stress, der involverer fysiske angreb og sensoriske trusler for at fremkalde mentale dysfunktioner, der ligner menneskelige affektive lidelser. For at styrke den psykosociale komponent i CSD blev der anvendt en 10-dages CSD-protokol, hvor daglige fysiske angreb standardiseres til tre 10-s episoder efterfulgt af en 24-timers sensorisk fase. Efter den 10. sensoriske fase efterfølges CSD-protokollen af et raffineret adfærdsmæssigt assay kaldet social trussel-sikkerhedstest (STST). Post-stress adfærdsmæssige assays skal bestemme, hvordan og i hvilket omfang den sociale stressor har påvirket adfærd. STST tillader kronisk socialt besejrede hanmus at interagere med 2 nye hanindivider (sociale mål): et socialt mål fra den angribende stamme, der opstod i CSD-dagene, og det andet fra en ny stamme. Begge præsenteres samtidigt i forskellige rum i en tre-kammer testarena. Testen muliggør en samtidig vurdering af social undgåelsesudvikling for at måle vellykket aversiv betinget læring og social trussel-sikkerhedsdiskriminationsevne. Udviklingen af social undgåelse over for begge stammer afspejler en generaliseret aversiv respons og dermed en måling af stressfølsomhed. I mellemtiden afspejler udviklingen af social undgåelse over for kun den angribende stamme diskrimination mellem trusler og sikkerhed og dermed en måling af stressmodstandsdygtighed. Endelig afspejler fraværet af social undgåelse over for den angribende stamme nedsat aversiv betinget læring. Protokollen har til formål at forfine de aktuelt anvendte musemodeller for stressfølsomhed/modstandsdygtighed ved at inkludere translationelle kriterier, specifikt trussel-sikkerhedsdiskrimination og aversiv responsgeneralisering, for at kategorisere en enkelt gruppe kronisk socialt besejrede dyr i modstandsdygtige og modtagelige undergrupper, hvilket i sidste ende fremmer fremtidige translationelle tilgange.

Introduction

Stress defineres som forstyrrelse af homeostase forårsaget af fysiske eller psykologiske stimuli1. Stress er en velkendt væsentlig risikofaktor for udvikling af psykiske lidelser som posttraumatisk stresslidelse, depression og angst 2,3. Især social stress betragtes som en væsentlig risikofaktor for udvikling af stressrelaterede psykiske lidelser4. En type social stress, der har fået særlig betydning i forskningen, er social underordnelsesstress5. Mus, ligesom mennesker, er i stand til et rigt sæt social adfærd6, hvilket gør dem egnede til undersøgelser, der involverer social stress. I laboratorieindstillingen, når voksne mus er gruppehuset, etablerer de en social struktur, der involverer dannelsen af rang7. Derfor blev kolonimodellen designet til at studere virkningerne af naturligt etablerede sociale hierarkier i blandede kønsgrupper af mus8. I årenes løb er variationer af kolonimodellen blevet udviklet til at udnytte social underordnet stress, herunder gruppemodeller af samme køn, den sociale ustabilitetsmodel og indbrudskolonimodellen. I de senere år er en bestemt variant kendt som den mandlige beboer-ubuden gæst-model imidlertid blevet populariseret i litteraturen, hvilket forenkler den sociale kompleksitet til to mus: en beboer og en ubuden gæst. Dyret af interesse, kendt som ubuden gæst, placeres i buret hos en større, ældre og pensioneret opdrætter, kendt som beboeren eller aggressoren. Beboeren angriber derefter fysisk ubuden gæst som en konfrontationsmetode og etablerer et socialt hierarki, hvor beboeren er dominerende og ubuden gæst er underordnet. Når konfrontationer er engangsbegivenheder, klassificeres de som "akutte" ("den akutte sociale nederlagsmodel"), mens gentagne konfrontationer, der varer over flere dage (normalt 10), er kendt som "kroniske" ("kronisk social nederlagsmodel"). I modellen for kronisk socialt nederlag (CSD) er angreb intermitterende og typisk begrænset til en periode på 5-10 min9, kaldet den fysiske fase. Efter den fysiske fase holdes den ubudne gæst og beboer natten over i samme bur, adskilt i to med en maskevæg, hvilket giver mulighed for alle former for interaktion undtagen fysisk kontakt. Denne konfiguration, kendt som den sensoriske fase, fremkalder stress gennem det kontinuerlige udseende af trussel i stedet for direkte fysisk konfrontation. I 2018 introducerede van der Kooji og kolleger en modificeret kronisk social nederlagsbehandling for at fokusere på den psykosociale komponent i modellen ved at standardisere og strengt begrænse den fysiske fase10. Den modificerede model begrænser fysiske angreb til tre 10 s episoder med forskellige beboere, der forekommer i 15 minutters intervaller mellem episoder i den sensoriske fase. Efter den tredje fysiske episode varer den sensoriske fase natten over. Denne cyklus gentages i 10 på hinanden følgende dage med nye beboere pr. Episode. Den modificerede behandling forbedrer den translationelle gyldighed af den kroniske sociale nederlagsmodel, da den ubudne gæsts fysiske skade minimeres, og udfaldsvariabiliteten fra forskellige varigheder af fysiske angreb reduceres.

Da CSD-modellen bruges til at studere stressrelateret sygdom (f.eks. Depression, angst, posttraumatisk stresslidelse), vælges postadfærdsmæssige assays, herunder, men ikke begrænset til, adfærdsmæssige assays af aggression, hukommelse og anhedonia. I de senere år evaluerer post-CSD adfærdsmæssige assays hos mus ofte, hvordan og i hvilket omfang sociability påvirkes9. Sosialitet defineres som musens medfødte præference for socialt at interagere snarere end socialt at undgå en artsfælle. Da selskabelighed er udsat for stresseffekter, blev der etableret analyser, der udelukkende vurderer udviklingen af social undgåelse. Stress-induceret social undgåelse har en translationel relevans, da det repræsenterer et af de vigtigste adfærdsmæssige symptomer på social angst og depression hos mennesker11. I lighed med mennesker udvikler ikke alle mus social undgåelse efter CSD-behandling, hvilket tyder på tilstedeværelsen af individualitet i stressrespons. Cohen og kolleger har foreslået cut-off adfærdsmæssige kriterier for at være en lovende tilgang til at studere neurobiologi af individualitet12. Selektion af dyr baseret på adfærd resulterer i gruppedeling, hvilket understreger grundlaget for gen-miljøundersøgelser. Efterfølgende viser forskellige undergrupper ofte tydelig berigelse af specifikke genetiske varianter/modifikationer, som igen kan undersøges under forskellige miljøforhold13. Følgelig blev individualitet i udviklingen af social undgåelse udnyttet til at opdele den enkelte gruppe af kronisk socialt besejrede hanmus i to undergrupper: stressmodtagelig (socialt undgående) og stressmodstandsdygtig (socialt ikke-undgående 9,14). Imidlertid bør fortolkningen af den sociale undgåelsesfænotype hos mus som en maladaptiv eller adaptiv adfærd overvejes i den overordnede sammenhæng med både behandlingen (her CSD) og adfærdsanalysen efter behandling. Derudover vil den valgte adfærdsmæssige analyse efter behandling ideelt set vurdere andre facetter af sociability og ikke kun social undgåelsesudvikling. Vores seneste arbejde afslørede involveringen af betinget læring i CSD-induceret social undgåelse15. Specifikt er CSD-induceret social undgåelse et aversivt betinget svar på de karakteristiske træk ved beboernes stamme, der tjener som den betingede stimulus til den ubetingede stimulus, nemlig beboernes angreb. Desuden kan nogle individer inden for den socialt undgående undergruppe skelne mellem træk ved de aversive beboers stamme og andre sikre nye stammer, mens andre individer viser generel social undgåelse til begge stammer. Vi foreslår her et raffineret adfærdsmæssigt post-CSD-assay: Social Threat-Safety Test (STST)15. I modsætning til andre sociale interaktionstest9 muliggør STST en samtidig vurdering af social undgåelsesudvikling som en måling af den korrekte aversive betingede respons (dvs. vellykket betinget læring) og social trussel-sikkerhedsdiskriminationsevne, som begge bruges til at identificere stressfølsomme og stressresistente individer inden for en enkelt gruppe kronisk socialt besejrede hanmus. Vurderingen af social trussel-sikkerhedsdiskrimination versus aversiv responsgeneralisering udvider de translationelle kriterier, der bruges til at klassificere den enkelte gruppe af kronisk socialt besejrede dyr i modstandsdygtige og modtagelige undergrupper.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøg blev udført i overensstemmelse med Rådets direktiv om pasning og anvendelse af dyr til forsøg og blev godkendt af lokale myndigheder (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz). Figur 1 repræsenterer en skematisk tidslinje.

1. Behandling

  1. Dyr af interesse: Få C57BL6/J hanmus ved 7 ugers alderen, og ved ankomsten, enkelthus i et temperatur- og fugtighedskontrolleret anlæg på en 12 timers lys-mørk cyklus (lys tændt: 8:00; lys slukket: 20:00; 23 °C; 38% fugtighed) med mad og vand ad libitum.
  2. Kronisk socialt nederlag (CSD)
    1. Behandlingsgruppe
      1. Efter 1 uges tilvænning udføres CSD-behandling i 10 på hinanden følgende dage ved hjælp af CD-1-stammen som beboerens stamme (for en detaljeret protokol henvises til kronisk socialt nederlag9 og den modificerede kroniske sociale nederlagsbehandling10).
      2. Indfør C57BL6/J-musen i buret på CD-1-musen, og tæl 10 sek. fysisk angreb. Gentag denne episode tre gange, hver med en anden CD-1-mus, og adskil med 15 minutters mellemrum mellem episoderne.
      3. Placer en netvæg mellem C57BL6/J-musen og CD-1-musen i disse intervaller, så der kun er sensorisk kontakt. Efter den tredje episode skal du huse C57BL6/J-musene natten over i burene på CD-1-musene, adskilt af begge af en netvæg. Gentag i 10 dage.
        BEMÆRK: CD-1 mus nummer = C57BL6/J mus nummer + 1. Hvis antallet af C57BL6/J-behandlede mus er under 10, er der stadig behov for mindst 10 CD-1-mus for at sikre, at den sidste sensoriske fase (varig natten over) hver dag er med en ny CD-1-mus i løbet af de 10 dages behandling.
      4. Vurder omhyggeligt dyrenes fysiske trivsel i løbet af de 10 dage. Hvis et dyr er alvorligt såret, skal det udelukkes fra forsøget af etiske og videnskabelige årsager (mobilitet/aktivitet under efterbehandlingstesten). Tabel 1 indeholder en tjekliste for trivsel.
    2. Kontrolgruppe
      1. Ved ankomsten skal du opretholde mus i samme alder under de samme forhold som behandlingsgruppen.
      2. Efter 1 uges tilvænning indsættes kontroldyrene i 90 s i et tomt bur og sættes derefter tilbage i individuelle bure (enkelthusede), der er adskilt i to af maskevægge, der er identiske med dem, der anvendes til behandlingsgruppen. Udfør dette dagligt parallelt med de 10 behandlingsdage.
        BEMÆRK: Det anbefales at holde kontrolgruppen og behandlingsgruppen anbragt i forskellige rum.
  3. Efter den sidste (10.) sensoriske fase skal du enkelthuse alle mus i nye bure under lignende forhold som dem, der er beskrevet ved ankomsten, og lade dem hvile natten over.
    BEMÆRK: Den sidste sensoriske fase skal vare 24 timer, derefter er dyrene enkelthusede.

2. Efterbehandlingstest: Social trussel-sikkerhedstest (figur 2)

  1. Efter CSD-behandling skal alle mus (behandlede og kontrolgrupper) anbringes i nye bure under lignende forhold som dem, der beskrives ved ankomsten, og de skal hvile natten over.
  2. I morgentimerne (8:00-13:30) skal du rengøre arenaen med tre kamre (rektangel i form med en samlet størrelse på 60 cm x 40 cm, lavet af gennemsigtige akrylvægge og glatte gulve) med 5% ethanol og placere den under kameraet med lysforhold på 37 lux. Sørg for, at hele arenaen er synlig.
  3. Rengør netrummene (burlignende af metal eller akryl) med 5 % ethanol, og placer dem som vist i hjørnerne i figur 1A.
  4. Tilvænningsfase: Introducer dyret af interesse i midten af arenaen, lad det udforske i 6 minutter, og returner dem derefter til deres hjemmebur.
  5. Placer det nye (ukendte) sociale CD-1-mål (artsspecifikt) under det ene maskeanlæg og det nye sociale 129/Sv-mål under det andet maskeanlæg.
    BEMÆRK: Det er vigtigt at bruge en ukendt 129/Sv-artsspecifik for at undgå en genkendelighedsbias. Har helst 4 maskeanlæg pr. arena: 2 tilskrives tilvænningsfasen og 2 testfasen.
  6. Testfase: Genindfør straks dyret af interesse i midten af arenaen og lad udforskning i 6 min.
  7. Returner alle dyr til deres hjem. Rengør arenaen og netanlæggene med 5 % ethanol mellem forsøg med forskellige dyr, men aldrig under observation af det samme dyr, dvs. aldrig mellem tilvænnings- og testfaser.
  8. Skift placeringen af maskeanlæggene mellem dyrene (og aldrig mellem de to faser inden for samme dyr) for at kontrollere for mulig placeringspræferencebias.

3. Scoring og analyse

BEMÆRK: Kun post-stress-behandlingstesten, dvs. STST, scores og analyseres (og ikke CSD-stressbehandlingen).

  1. Definer interaktionszonen som 2 cm rundt om maskekabinettets grænser.
  2. Bedøm den varighed, der bruges på at udforske maskeanlæggene i tilvænningsfasen, når dyrets næse er inden for interaktionszonen.
  3. Score den varighed, der bruges på at interagere med de sociale mål i testfasen, når dyrets næse er inden for interaktionszonen.
    BEMÆRK: Detektion kan opnås enten manuelt (ved hjælp af en timer eller software til manuel scoring) eller automatisk. Uanset detektionsmetoden skal du tage næsepunktet til udforskning og sociale interaktionsmålinger og kroppens midtpunkt til aktivitetsrelaterede målinger (f.eks. Bevæget afstand).
  4. Beregn indekset for social interaktion som følger: tid brugt på at udforske hvert socialt mål i testfasen / gennemsnitlig tid brugt på at udforske de to tomme maskeanlæg i tilvænningsfasen (figur 2B).
  5. Opdel behandlingsgruppen i 3 undergrupper som følger: Dyr med et socialt interaktionsindeks ≥1 med det sociale CD-1-mål er ikke-undgående, dyr med et socialt interaktionsindeks <1 med begge sociale mål er vilkårlige undgåere, dyr med et socialt interaktionsindeks ≥1 kun med det sociale mål på 129/Sv er diskriminerende undgåere (figur 2C-D).
    BEMÆRK: Antallet af dyr inden for hver af de tre undergrupper kan variere mellem forskellige dyrebatcher (ca. 1/3 af alle dyr, der gennemgår CSD-behandlingen, vil udvise fænotypiske egenskaber for en af de tre undergrupper).
  6. Vurder stresseffekten ved statistisk at analysere det sociale interaktionsindeks med CD-1 sociale mål mellem behandlings- og kontrolgrupperne (enten parametrisk to-prøve t-test eller ikke-parametrisk Mann-Whitney test).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Indeks for social interaktion som måling af aversiv betinget respons
Et socialt interaktionsindeks ≥1 afspejler større social interaktion med det respektive sociale mål sammenlignet med udforskningen af de tomme maskeanlæg. Under baseline-betingelser, her defineret som hverken appetitive eller aversive erfaringer med de karakteriserende træk ved en specifik stamme (her både sociale mål for kontrolgruppen og det 129/Sv sociale mål for behandlingsgruppen), afspejles intakte sociale niveauer i et socialt interaktionsindeks ≥1 med den samme stamme. I mellemtiden, efter en socialt aversiv konditioneringsoplevelse (her CSD-behandling) med en specifik belastning (her beboerens stamme, dvs. CD-1-stamme) og dermed med sine karakteriserende træk, der tjener som en betinget stimulus, afspejles social undgåelsesudvikling som en måling af et korrekt aversivt betinget respons i et socialt interaktionsindeks <1 med den samme stamme. CSD-stresseffekten er den første, der skal vurderes og på et overordnet behandlingsgruppeniveau (se trin 3.6 i protokollen). Konkret afspejles stresseffekten i, at behandlingsgruppen har et socialt interaktionsindeks <1 med CD-1 sociale mål som en måling af social undgåelsesudvikling mod CD-1-stammen. I mellemtiden afspejles intakte baseline sociability niveauer af kontrolgruppen i at have et socialt interaktionsindeks ≥1 med det samme sociale mål. Dette resulterer i en signifikant forskel (p < 0,05) i det sociale interaktionsindeks med CD-1 sociale mål mellem begge grupper (figur 2C).

Identifikation af tre forskellige fænotypiske undergrupper inden for en enkelt kronisk socialt besejret gruppe ved den sociale trussel-sikkerhedstest
Efter opdeling af dyrene baseret på deres sociale interaktionsindeks, som forklaret i trin 3.4 og 3.5 i protokollen, vil der kun findes en signifikant forskel (p < 0,05) i indekset inden for en enkelt undergruppe mellem begge sociale mål inden for undergruppen med diskriminerende undgåelser (figur 2D, E). Undergruppen "diskriminerende-undgåere" og undergruppen "vilkårlige-undgåere" har et socialt interaktionsindeks <1 med CD-1 det sociale mål, en måling af social undgåelsesudvikling mod den betingede stimulus (CD-1-stamme), hvilket afspejler udviklingen af et korrekt aversivt betinget respons og vellykket aversiv betinget læring. I modsætning hertil afspejler det sociale interaktionsindeks (≥1) for undergruppen, der ikke undgår at undgå, nedsat aversiv betinget læring med det samme sociale mål (CD-1-stamme). I mellemtiden afspejles trussel-sikkerhedsdiskriminationsevne i, at undergruppen diskriminerer-undgåere, der har et socialt interaktionsindeks ≥1 med det sociale mål på 129/Sv som en måling af intakte sociale niveauer mod en sikker/neutral stimulus (129/Sv-stamme). I modsætning hertil afspejles den aversive responsgeneralisering af undergruppen med vilkårlige undgåere i at have et socialt interaktionsindeks <1 med det samme sociale mål som en måling af social undgåelse og dermed et aversivt betinget svar mod en sikker / neutral stimulus. Procentdelen af mus inden for hver undergruppe er ca. 33%; Dette er dog uforudsigeligt, da nogle partier af dyr har mere eller mindre i hver undergruppe. Endelig afspejles fraværet af social præferencebias som en potentiel forstyrrende faktor i sociale interaktionsindekser på ≥1 (dvs. p>0,05) med begge sociale mål inden for kontrolgruppen.

Fortolkning af testresultaterne for social trussel og sikkerhed
Karakteristika for undergruppen diskriminerende, herunder vellykket betinget læring af trusselsassocierede signaler og trussel-sikkerhedsdiskrimination, diskuteres som karakteristika for stressresistente individer 16,17,18,19,20,21,22. I modsætning hertil er generaliserede aversive betingede reaktioner efter traumatiske begivenheder, som set af undergruppen Vilkårlige undgåere, et nøglesymptom på stressrelaterede psykiske lidelser såsom posttraumatisk stresslidelse og angstlidelser 16,17,23,24,25,26 og dermed er karakteristiske for stressfølsomme individer. Endelig repræsenterer undergruppen ikke-undgående en fænotype af nedsat læring16.

Figure 1
Figur 1: Skematisk tidslinje. Ved ankomsten til anlægget skal du enkelthuse alle mus i 7 dage og derefter udpege til behandlingerne: CSD-stressbehandlet gruppe eller håndteret kontrolbehandlet gruppe. Behandlingerne varer i 10 dage, hvorefter dyrene er enkeltopstaldet i 1 dag. Opret arenaerne til at udføre STST (som finder sted efter dyrenes enkelthus med 1 dag). Start med tilvænningsfasen i 6 min. Følg straks tilvænningsfasen med testfasen i yderligere 6 min. Til sidst skal du returnere dyrene til deres hjemmebure. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Social trussel-sikkerhedstest. A) Prøvningens udformning. Testen udføres i en arena med tre kamre opdelt i tre lige store dele adskilt af gennemsigtige vægge med åbninger, så dyret af interesse (C57BL6/J, sort) kan bevæge sig imellem. I hver af periferierne placeres et maskekabinet. Det ene anlæg indeholder et nyt socialt mål fra beboernes stamme, som de stødte på tidligere under CSD-behandlingen (CD-1, hvid); den anden indeholder et nyt socialt mål fra en ny stamme, der matcher i alder, størrelse og køn til den nye mus fra beboernes stamme, men af forskellig pelsfarve (129 / Sv, brun). Begge sociale mål er ældre og større end det interessante dyr. Dyret af interesse introduceres midt i arenaen og får lov til at udforske arenaen i 6 min i tilvænningsfasen, når maskeindhegningerne er tomme og igen i testfasen, når de sociale mål placeres inde i maskeindhegningerne som afbildet. (B) Indeks for social interaktion. Bedøm den tid, der bruges på at udforske maskeanlæggene i tilvænningsfasen, når dyrets næse er inden for interaktionszonen (2 cm omkring maskeanlæggets grænser). Derefter scorer du den tid, der bruges på at interagere med de sociale mål i testfasen, når næsen er inden for interaktionszonen. Beregn indekset for social interaktion som vist. (C) Kronisk social nederlagsstresseffekt: Behandlingsgruppen har et socialt interaktionsindeks <1 med CD-1 socialt mål som en måling af social undgåelsesudvikling mod CD-1-stammen. I mellemtiden afspejles intakte baseline sociability niveauer af kontrolgruppen i at have et socialt interaktionsindeks ≥1 med det samme sociale mål. Dette resulterer i en signifikant forskel (p < 0,05) i det sociale interaktionsindeks med CD-1 sociale mål mellem begge grupper. Resultaterne præsenteres som middelværdi ± standardfejl for middelværdien (SEM), n=16 pr. gruppe, Mann-Whitney-testen. (D) Repræsentative resultater af social trusselssikkerhedstest efter behandling af kronisk socialt nederlag. Behandlingsgruppen er opdelt i tre undergrupper baseret på dyrenes sociale interaktionsindeks med de sociale mål. Mus med et socialt interaktionsindeks ≥1 med CD-1 socialt mål kaldes ikke-undgående, mus med et socialt interaktionsindeks <1 med begge sociale mål kaldes vilkårlige undgåere, og mus med et socialt interaktionsindeks ≥1 kun med det sociale mål på 129 / Sv kaldes diskriminerende undgåere. Kontrolgruppen har lignende indeks med begge sociale mål. Resultaterne præsenteres som gennemsnit ± SEM, n = 55 pr. under/gruppe. E) Repræsentative varmekort for hver under/gruppe i STST's prøvningsfase. Mørkere farver indikerer mere tid brugt i området. Klik her for at se en større version af denne figur.

Tabel 1: Abortkriterier for kronisk social nederlagsprocedure. Tabellen viser i alt fire observationsfamilier, hver med flere delobservationer27. Hver observation har en score. Afhængigt af summen af scoren angives foranstaltninger, der skal træffes. Klik her for at downloade denne tabel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Adfærdsprotokollen her beskriver Social Threat-Safety Test, der bruges til at opdele en enkelt gruppe post-CSD-behandling i tre forskellige undergrupper, der tjener som en metode til at undersøge den underliggende biologi af stressfølsomhed og modstandsdygtighed og til at teste potentielle terapier. Den biologiske kontekst og tekniske detaljer skal nøje overvejes for at styre et grundigt eksperimentelt design.

Forskellige boligforhold kan ændre aggressionsniveauerne, hvilket potentielt kan påvirke resultaterne opnået fra efterbehandlingstesten28,29,30. Sådanne betingelser omfatter enkeltopstaldning af alle dyr ved ankomsten og 24 timer før efterbehandlingstesten samt enkeltopstaldning af kontrolgruppen i løbet af de 10 dages behandling. Desuden kan CSD-stresseffekten kompromitteres, hvis kontrolgruppen ved et uheld stresses. Dette kan skyldes at udsætte kontrolgruppen for stressinduceret lugt og vokaliseringer af behandlingsgruppen i løbet af de 10 dages behandling samt kontrolgruppen, der er vidne til behandlingen31. Det er således tilrådeligt at holde kontrolgruppen og behandlingsgruppen anbragt i forskellige rum. På grund af involvering af betinget læring15, er visse trin afgørende for at opnå testresultater efter behandling svarende til dem, der er beskrevet her. Dette omfatter udførelse af behandlingen på unge voksne i 10 dage samt udførelse af efterbehandlingstesten 24 timer efter hvile (se trin 2.1 i protokollen). Betinget læring kan være anderledes hos yngre (eller ældre) mus. På samme måde betyder udførelse af behandlingen i mere eller mindre end 10 dage henholdsvis mere eller mindre konditionering af dyret. Ændringer i behandlingsvarighed kan resultere i forskellige undergruppestørrelser. Derudover anbefales det, at enten den samme forsøgsperson inden for samme forsøg udfører behandlings- og efterbehandlingstesten på alle dyr, eller at der er en adskillelse mellem forsøg, der udfører behandlingen, og dem, der udfører efterbehandlingstesten, der er ens på alle dyr. Dette skyldes, at forsøget/forsøgene udgør en del af den overordnede konditionerings- (CSD-behandling) og testning (social trussel-sikkerhed efterbehandlingstest) for dyret; Alle dyr i samme forsøg bør således udsættes for den samme sammenhæng under hele forsøget. Derudover kan dyrs adfærd under efterbehandlingstesten forvirres af lugtsignaler32. Rengøring med 5% ethanol mellem dyr standardiserer lugtsignalerne. Undgå dog rengøring mellem de to faser af efterbehandlingstesten (tilvænning og testning) blandt det samme dyr. Dette skyldes, at tilvænningsfasen delvist er beregnet til at gøre dyret bekendt med arenaen, så dyrets adfærd i testfasen hovedsageligt drives af den nye tilstedeværelse af de nye sociale mål. Således kan rengøring mellem de to faser kompromittere de lugtsignaler, som dyret markerer under tilvænningsfasen, hvilket gør arenaen mindre kendt i testfasen af efterbehandlingstesten33. Desuden foretrækkes det at have fire maskeanlæg pr. arena, hvoraf to tilskrives tilvænningsfasen (altid brugt tomt) og to til testfasen (altid brugt med de sociale mål) for at slukke den potentielle restlugt af CD-1 og 129/Sv sociale mål i netanlæggene fra testfasen til tilvænningsfasen. Eliminering af restlugt i maskeanlæggene er kritisk, fordi det kan påvirke dyrets udforskning af maskeanlæggene i tilvænningsfasen, ændre resultaterne af det sociale interaktionsindeks og dermed opdelingen af behandlingsgruppen i tre undergrupper33. På samme måde er det tilrådeligt at tildele specifikke sociale mål for efterbehandlingstesten og opretholde dem under lignende forhold, når de ikke er i brug. Dette skyldes, at involvering af et socialt mål i andre behandlinger og tests kan påvirke adfærden af det respektive mål i maskekabinettet under efterbehandlingstesten. For eksempel kan brug af CD-1 sociale mål i andre eksperimenter som resident til CSD-behandling ændre dets aggressionsniveauer i forhold til 129 / Sv, når det bruges i den sociale trussel-sikkerhed efterbehandlingstest. Forskelle i aggressionsniveauer kan signalere forskellige signaler til dyret af interesse under efterbehandlingstesten, hvilket skaber en præferencebias, der ikke tilskrives betinget læring fra de 10 dages behandling. Således kan begge sociale mål, der har lignende oplevelser før brug i efterbehandlingstesten, hjælpe med at standardisere begges adfærd og signaler, mens de er i maskekabinettet. En anden foranstaltning til at undgå implikationer af en præferencebias omfatter brugen af ældre og større sociale mål end dyret af interesse15, der bekræfter hovedsignalet som de karakteristiske træk ved stammen, ikke alder eller størrelse. Til dette formål anvender efterbehandlingstesten 129/Sv-stammen som kontrast til CD-1- og C57BL6/J-stammerne. 129/Sv-stammen har en anden pelsfarve end begge. Det ville være af interesse at teste forskellige stammer af forskellige pelsfarver og se, hvordan resultaterne i efterbehandlingstesten påvirkes15.

Kronisk socialt nederlag er en af de mest robuste modeller for posttraumatisk stresslidelse, depression og andre stressrelaterede sygdomme34. Det har fremragende ætiologisk-35, prædiktiv-, diskriminerende-, farmakologisk- og ansigtsvaliditet 8,36. Her beskrives en modificeret CSD-protokol i hanmus introduceret af van Der Kooji og kolleger, der sigter mod at styrke den psykosociale komponent af den inducerede stress10. Den sociale undgåelsesfænotype er robust, pålidelig og let testbar og besidder etologisk relevans og stærk ansigtsgyldighed34. I modsætning til andre test af social interaktion9 muliggør STST samtidig vurdering af udvikling af social undgåelse og social trussel-sikkerhedsdiskrimination16. Resultaterne fra STST bruges til at identificere stressfølsomme og stressresistente undergrupper inden for en enkelt gruppe kronisk socialt besejrede mus, hvilket stemmer overens med beviserne hos mennesker, der karakteriserer modstandsdygtige individer med trussel-sikkerhedsdiskrimination og modtagelige individer med aversiv responsgeneralisering16. Denne klassificering kan efterfølges af eksperimentelle manipulationer for at hjælpe med at optrævle det neurale grundlag for stressmodstandsdygtighed og modtagelighed generelt og specifikt for trussel-sikkerhedsdiskrimination versus aversiv responsgeneralisering16,37. På trods af årtiers forskning og visse forbedringer i behandlingen er stressrelaterede psykiske lidelser fortsat udbredt hos mennesker. Men ved at fokusere på heterogenitet på tværs af forskellige individer som reaktion på den samme stressor, er der et paradigmeskift fra at udføre sygdomsorienteret forskning alene til at udføre sygdoms- og sundhedsorienteret forskning samtidigt. Dette paradigmeskift kan hjælpe med at udvikle nye forebyggelsesmetoder38,39 og identificere forbedrede målrettede behandlingsstrategier.

En begrænsning af modellen er, at kun mænd blev undersøgt. Fordi STST er baseret på CSD-modellen, som blev udviklet baseret på hanmus' adfærd i naturen40, blev testen ikke vurderet for dens kompatibilitet med hunmus. En kompatibel test med hunmus ville være en, der følger en stressbehandling skabt enten på begge køn eller kun på hunner. Yderligere undersøgelser er nødvendige for at udvide disse rapporterede resultater fra han- til hunmus. Desuden er de forventede resultater, der rapporteres her, fra unge voksne mus. Det ville øge vores forståelse at vide, hvordan (hvis) resultaterne ændrer sig ved at bruge forskellige aldre. Det skal bemærkes, at en nylig undersøgelse viste, at social undgåelsesadfærd efter CSD er ens mellem mus i forskellige aldersgrupper41. Tilsvarende er andre variabler, der skal overvejes, behandlingsvarighed, hvis forskellig fra 10 dage, og tidspunkt for adfærdsanalyse, hvis den udføres mere end 24 timer efter hvile. Samlet set forfiner modellen væsentligt de aktuelt anvendte musemodeller for stressfølsomhed/modstandsdygtighed og bidrager til at fremme fremtidige translationelle tilgange.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Denne forskning er støttet af Collaborative Research Center 1193, delprojekt Z02, finansieret af den tyske nationale forskningsfond (SFB1193, Neurobiology of Resilience) og Boehringer Ingelheim Foundation (bevilling til Leibniz Institute for Resilience Research and Individual Phenotyping and High-Resolution Automated Behavioural Analysis). Vi vil gerne takke Dr. Konstantin Radyushkin og fru Sandra Reichel for deres tekniske assistance samt fru Hanna Kim for hendes engelsksprogede support. Finansieringskilderne var ikke involveret i modeldesignet; indsamling, analyse og fortolkning af data; ved skrivning af protokollen og i beslutningen om at forelægge protokollen til offentliggørelse.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Arenas Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands https://www.noldus.com/applications/sociability-cage Three-chambered, rectangle in shape with a total size of 60 cm x  40 cm, made of acrylic transparent walls and smooth floors
Camera for video recording Basler AG, Germany
An der Strusbek 60-62
22926 Ahrensburg		  ace Classic
acA1300-60gc		 If using automatic detection program, make sure cameras are compatible
Camera objective KOWA Kowa Optimed Deutschland GmbH
Fichtenstr. 123
40233 Duesseldorf: LMVZ4411 | 1/1.8" 4.4~11mm Varifokal Objektiv		 Part-No. 10504
Detection program/Timer  Noldus, EthoVision-XT, Wageningen, the Netherlands https://www.noldus.com/ethovision-xt Detection can be achieved either manually (using a timer or a software for manual scoring) or automatically
Housing cages ZOONLAB GmbH, Hermannstraße 6,
44579 Castrop-Rauxel		 3010010 Type 2 cages: 265 mm x 205 mm x 140 mm (l x w x h) i.e. 360 cm² bottom area. Made of Polycarbonate (Makrolone©) and Polysulfone. Lids are made of stainless steel. European standard cages for up to 5 mice (20–25 g). Autoclavable up to 134 °C
Mesh enclosures  Part of the Arena Package: Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands https://www.noldus.com/applications/sociability-cage Small acrylic or metal cage-like with a diameter of 100 mm and a height of 200 mm with openings of a 10 mm in size. Two mesh enclosures per arena would work but four is preferable (see point 2.5 in protocol)
Mesh wall selfmade N/A Acrylic or metal, one for each cage. Size depends on cages used. The walls must not allow the two animals to have a physical contact
Social targets: Mice of the strains CD-1 and 129/Sv; retired male breeders Mice provided by Charles River:
Strain name: CD-1®IGS Mouse
129S2/SvPasCrl 		 Crl:CD1(ICR); 129S2/SvPasCrl  CD-1 and 129/Sv retired male breeders, single-housed, novel (unknown) conspecifics to the animals of interest. If retired male breeders are not available then males older than 1 year from both strains would suffice

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hyman, S. E. How mice cope with stressful social situations. Cell. 131 (2), 232-234 (2007).
  2. Kessler, R. C. The effects of stressful life events on depression. Annual Review of Psychology. 48 (1), 191-214 (1997).
  3. Vos, T., et al. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 301 acute and chronic diseases and injuries in 188 countries, 1990-2013: A systematic analysis for the Global Burden of Disease Study, 2013. The Lancet. 386 (9995), 743-800 (2015).
  4. Björkqvist, K. Social defeat as a stressor in humans. Physiology & Behavior. 73 (3), 435-442 (2001).
  5. Blanchard, R. J., McKittrick, C. R., Blanchard, D. C. Animal models of social stress: effects on behavior and brain neurochemical systems. Physiology & Behavior. 73 (3), 261-271 (2001).
  6. Singleton, G. R., Krebs, C. J. Chapter 3- The Secret World of Wild Mice. The Mouse in Biomedical Research. American College of Laboratory Animal Medicine. The Mouse in Biomedical Research (Second Edition). 1, Academic Press. 25-51 (2007).
  7. Kondrakiewicz, K., Kostecki, M., Szadzińska, W., Knapska, E. Ecological validity of social interaction tests in rats and mice. Genes, Brain, and Behavior. 18 (1), e12525 (2019).
  8. Martinez, M., Calvo-Torrent, A., Pico-Alfonso, M. A. Social defeat and subordination as models of social stress in laboratory rodents: a review. Aggressive Behavior: Official Journal of the International Society for Research on Aggression. 24 (4), 241-256 (1998).
  9. Golden, S. A., Covington III, H. E., Berton, O., Russo, S. J. A standardized protocol for repeated social defeat stress in mice. Nature Protocols. 6 (8), 1183 (2011).
  10. van der Kooij, M. A., et al. Chronic social stress-induced hyperglycemia in mice couples individual stress susceptibility to impaired spatial memory. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (43), E10187-E10196 (2018).
  11. Chartier, M. J., Walker, J. R., Stein, M. B. Considering comorbidity in social phobia. Social Psychiatry and Psychiatric Epidemiology. 38 (12), 728-734 (2003).
  12. Cohen, H., Zohar, J., Matar, M. A., Kaplan, Z., Geva, A. B. Unsupervised fuzzy clustering analysis supports behavioral cutoff criteria in an animal model of post-traumatic stress disorder. Biological Psychiatry. 58 (8), 640-650 (2005).
  13. Scharf, S. H., Schmidt, M. V. Animal models of stress vulnerability and resilience in translational research. Current Psychiatry Reports. 14 (2), 159-165 (2012).
  14. Krishnan, V., et al. Molecular adaptations underlying susceptibility and resistance to social defeat in brain reward regions. Cell. 131 (2), 391-404 (2007).
  15. Ayash, S., Schmitt, U., Müller, M. B. Chronic social defeat-induced social avoidance as a proxy of stress resilience in mice involves conditioned learning. Journal of Psychiatric Research. 120, 64-71 (2020).
  16. Ayash, S., et al. Fear circuit-based neurobehavioural signatures mirror resilience to chronic social stress in mouse. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 120 (17), e2205576120 (2023).
  17. Duits, P., et al. Updated meta-analysis of classical fear conditioning in the anxiety disorders. Depression and Anxiety. 32 (4), 239-253 (2015).
  18. Coifman, K. G., Bonanno, G. A., Rafaeli, E. Affect dynamics, bereavement, and resilience to loss. Journal of Happiness Studies. 8 (3), 371-392 (2007).
  19. Waugh, C. E., Thompson, R. J., Gotlib, I. H. Flexible emotional responsiveness in trait resilience. Emotion. 11 (5), 1059 (2011).
  20. Bonanno, G. A. Loss, trauma, and human resilience: Have we underestimated the human capacity to thrive after extremely aversive events. American Psychologist. 59 (1), 20 (2004).
  21. Bonanno, G. A. Resilience in the face of potential trauma. Current Directions in Psychological Science. 14 (3), 135-138 (2005).
  22. Yehuda, R., Flory, J. D., Southwick, S., Charney, D. S. Developing an agenda for translational studies of resilience and vulnerability following trauma exposure. Annals of the New York Academy of Sciences. 1071 (1), 379-396 (2006).
  23. Grillon, C., Morgan III, C. A. Fear-potentiated startle conditioning to explicit and contextual cues in Gulf War veterans with post-traumatic stress disorder. Journal of Abnormal Psychology. 108 (1), 134 (1999).
  24. Brewin, C. R. A cognitive neuroscience account of post-traumatic stress disorder and its treatment. Behaviour Research and Therapy. 39 (4), 373-393 (2001).
  25. Milad, M. R., Rauch, S. L., Pitman, R. K., Quirk, G. J. Fear extinction in rats: implications for human brain imaging and anxiety disorders. Biological Psychology. 73 (1), 61-71 (2006).
  26. Jovanovic, T., Norrholm, S. D. Neural mechanisms of impaired fear inhibition in post-traumatic stress disorder. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 5, 44 (2011).
  27. Morton, D. B., Griffiths, P. H. Guidelines on the recognition of pain, distress and discomfort in experimental animals and an hypothesis for assessment. The Veterinary Record. 116 (6), 431-436 (1985).
  28. Goldsmith, J. F., Brain, P. F., Benton, D. Effects of the duration of individual or group housing on behavioural and adrenocortical reactivity in male mice. Physiology & Behavior. 21 (5), 757-760 (1978).
  29. Cairns, R. B., Hood, K. E., Midlam, J. On fighting in mice: Is there a sensitive period for isolation effects. Animal Behaviour. 33 (1), 166-180 (1985).
  30. Varlinskaya, E. I., Spear, L. P., Spear, N. E. Social behavior and social motivation in adolescent rats: role of housing conditions and partner's activity. Physiology & Behavior. 67 (4), 475-482 (1999).
  31. Sial, O. K., Warren, B. L., Alcantara, L. F., Parise, E. M., Bolaños-Guzmán, C. A. Vicarious social defeat stress: Bridging the gap between physical and emotional stress. Journal of Neuroscience Methods. 258, 94-103 (2016).
  32. Brown, R. E. The rodents II. Suborder Myomorpha. [In: Social Odours in Mammals]. Brown, R. E., Macdonald, D. W. 1, Oxford University Press. Oxford. (1985).
  33. Haney, M., Miczek, K. A. Ultrasounds during agonistic interactions between female rats (Rattus norvegicus). Journal of Comparative Psychology. 107 (4), 373 (1993).
  34. Warren, B. L., et al. Neurobiological sequelae of witnessing stressful events in adult mice. Biological Psychiatry. 73 (1), 7-14 (2013).
  35. Malatynska, E., Knapp, R. J. Dominant-submissive behavior as models of mania and depression. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 29 (4-5), 715-737 (2005).
  36. Avgustinovich, D. F., Kovalenko, I. L., Kudryavtseva, N. N. A model of anxious depression: persistence of behavioral pathology. Neuroscience and Behavioral Physiology. 35 (9), 917-924 (2005).
  37. Vennin, C., et al. A resilience related glial-neurovascular network is transcriptionally activated after chronic social defeat in male mice. Cells. 11 (21), 3405 (2022).
  38. Ayash, S., Schmitt, U., Lyons, D. M., Müller, M. B. Stress inoculation in mice induces global resilience. Translational Psychiatry. 10 (1), 200 (2020).
  39. Yuan, R., et al. Long-term effects of intermittent early life stress on primate prefrontal-subcortical functional connectivity. Neuropsychopharmacology. 46 (7), 1348-1356 (2021).
  40. Lyons, D. M., Ayash, S., Schatzberg, A. F., Müller, M. B. Ecological validity of social defeat stressors in mouse models of vulnerability and resilience. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 145, 105032 (2023).
  41. Oizumi, H., et al. Influence of aging on the behavioral phenotypes of C57BL/6J mice after social defeat. PLoS One. 14 (9), e0222076 (2019).

Tags

Denne måned i JoVE udgave 202 mus kronisk socialt nederlag social trussel-sikkerhedstest social undgåelse social interaktion trussel-sikkerhedsdiskrimination aversiv responsgeneralisering stressfølsomhed stressmodstandsdygtighed
Social trussel-sikkerhedstest afdækker psykosociale stressrelaterede fænotyper
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ayash, S., Müller, M., Schmitt, … More

Ayash, S., Müller, M., Schmitt, U. Social Threat-Safety Test Uncovers Psychosocial Stress-Related Phenotypes. J. Vis. Exp. (202), e65640, doi:10.3791/65640 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter