Summary
Тест социальной угрозы и безопасности позволяет одновременно оценить развитие социального избегания в качестве измерения аверсивного обусловленного обучения и способности к различению социальных угроз и безопасности, которые используются для выявления восприимчивых к стрессу и стрессоустойчивых индивидуумов в одной группе хронически социально побежденных самцов мышей.
Abstract
Социальный стресс является основной причиной развития психических расстройств. Чтобы повысить трансляционную ценность доклинических исследований, переживание социального стресса и его поведенческое воздействие на мышей должны быть сопоставимы с человеческими. Хроническое социальное поражение (ХСР) использует тип социального стресса, включающий физические атаки и сенсорные угрозы, чтобы вызвать психические дисфункции, напоминающие аффективные расстройства человека. Для усиления психосоциального компонента БКК был применен 10-дневный протокол БСД, в котором ежедневные физические атаки стандартизированы до трех эпизодов по 10 с с последующей 24-часовой сенсорной фазой. После 10-й сенсорной фазы за протоколом CSD следует уточненный поведенческий анализ, называемый тестом социальнойугрозы-безопасности (STST). Постстрессовые поведенческие тесты должны определить, как и в какой степени социальный стрессор повлиял на поведение. STST позволяет хронически социально побежденным самцам мышей взаимодействовать с 2 новыми самцами (социальными мишенями): одна социальная мишень от атакующего штамма, встреченного в дни БСД, и другая из нового штамма. Оба представлены одновременно в разных отсеках трехкамерной испытательной арены. Тест позволяет одновременно оценить развитие социального избегания, чтобы измерить успешное аверсивное обусловленное обучение и способность к дискриминации социальных угроз и безопасности. Развитие социального избегания по отношению к обоим штаммам отражает генерализованную аверсивную реакцию и, таким образом, измерение восприимчивости к стрессу. Между тем, развитие социального избегания только по отношению к атакующему штамму отражает дискриминацию по признаку угрозы и безопасности и, таким образом, является мерой стрессоустойчивости. Наконец, отсутствие социального избегания по отношению к атакующему штамму отражает нарушение аверсивного обусловленного обучения. Протокол направлен на уточнение используемых в настоящее время мышиных моделей восприимчивости/устойчивости к стрессу путем включения трансляционных критериев, в частности, дискриминации угрозы и безопасности и обобщения аверсивной реакции, для категоризации одной группы хронически социально побежденных животных на устойчивые и восприимчивые подгруппы, что в конечном итоге будет способствовать развитию будущих трансляционных подходов.
Introduction
Стресс определяется как нарушение гомеостаза, вызванное физическими или психологическимираздражителями. Известно, что стресс является основным фактором риска развития психических расстройств, таких как посттравматическое стрессовое расстройство, депрессия и тревога 2,3. В частности, социальный стресс считается основным фактором риска развития связанных со стрессом психических расстройств4. Одним из видов социального стресса, который приобрел особое значение в исследованиях, является стресс социальной субординации. Мыши, как и люди, способны к богатому наборусоциального поведения, что делает их пригодными для исследований, связанных с социальным стрессом. В лабораторных условиях, когда взрослые мыши содержатся в группах, они устанавливают социальную структуру, включающую формирование рангов7. Соответственно, модель колонии была разработана для изучения эффектов естественно установившихся социальных иерархий в смешанных группах мышей8. На протяжении многих лет были разработаны вариации модели колонии для использования стресса социальной субординации, включая модели однополых групп, модель социальной нестабильности и модель колонии-нарушителя. Однако в последние годы в литературе был популяризирован один конкретный вариант, известный как модель «самец-незваный гость», упрощающий социальную сложность до двух мышей: резидента и незваного гостя. Животное, представляющее интерес, известное как нарушитель, помещается в клетку более крупного, пожилого и вышедшего на пенсию заводчика, известного как резидент или агрессор. Затем резидент физически нападает на нарушителя в качестве метода конфронтации, устанавливая социальную иерархию, в которой житель доминирует, а нарушитель подчиняется. Когда конфронтации являются разовыми событиями, они классифицируются как «острые» («модель острого социального поражения»), в то время как повторяющиеся конфронтации, длящиеся в течение нескольких дней (обычно 10), известны как «хронические» («модель хронического социального поражения»). В модели хронического социального поражения (ХСР) приступы носят периодический характер и, какправило, ограничиваются периодом 5-10 мин9, называемым физической фазой. После физической фазы нарушитель и житель остаются на ночь в одной клетке, разделенные пополам сетчатой стенкой, что позволяет осуществлять все формы взаимодействия, кроме физического контакта. Эта конфигурация, известная как сенсорная фаза, вызывает стресс через постоянное появление угрозы, а не прямую физическую конфронтацию. В 2018 году ван дер Кооджи и его коллеги представили модифицированное лечение хронического социального поражения, чтобы сосредоточиться на психосоциальном компоненте модели, стандартизировав и строго ограничив физическую фазу10. Модифицированная модель ограничивает физические атаки тремя 10-секундными эпизодами с разными резидентами, происходящими с 15-минутными интервалами между эпизодами сенсорной фазы. После третьего физического эпизода сенсорная фаза длится всю ночь. Этот цикл повторяется в течение 10 дней подряд с новыми жителями в каждом эпизоде. Модифицированное лечение повышает трансляционную валидность модели хронического социального поражения, поскольку физический вред нарушителя сведен к минимуму, а вариативность исхода из-за разницы в продолжительности физических атак уменьшается.
Поскольку модель CSD используется для изучения заболеваний, связанных со стрессом (например, депрессия, тревога, посттравматическое стрессовое расстройство), выбираются постповеденческие тесты, включая, но не ограничиваясь, поведенческие тесты на агрессию, память и ангедонию. В последние годы поведенческие анализы после БКД у мышей часто оценивают, как и в какойстепени это влияет на общительность. Общительность определяется как врожденное предпочтение мышей социально взаимодействовать, а не социально избегать сородичей. Поскольку коммуникабельность подвержена стрессовым воздействиям, были разработаны тесты, которые оценивают исключительно развитие социального избегания. Социальное избегание, вызванное стрессом, имеет трансляционное значение, поскольку оно представляет собой один из основных поведенческих симптомов социальной тревоги и депрессииу людей. Как и у людей, не у всех мышей развивается социальное избегание после лечения БКД, что указывает на наличие индивидуальности в реакции на стресс. Коэн и его коллеги предложили поведенческие критерии отсечения в качестве многообещающего подхода к изучению нейробиологиииндивидуальности. Отбор животных по поведению приводит к разделению на группы, что создает основу для генно-средовых исследований. Впоследствии различные подгруппы часто демонстрируют отчетливое обогащение специфическими генетическими вариантами/модификациями, которые, в свою очередь, могут быть исследованы в различных условиях окружающей среды13. Соответственно, индивидуальность в развитии социального избегания была использована для разделения единой группы хронически социально побежденных самцов мышей на две подгруппы: восприимчивые к стрессу (социально избегающие) и стрессоустойчивые (социально неизбегающие 9,14). Тем не менее, интерпретация фенотипа социального избегания у мышей как дезадаптивного или адаптивного поведения должна рассматриваться в общем контексте как лечения (в данном случае БСД), так и поведенческого анализа после лечения. Кроме того, поведенческий тест после лечения в идеале должен оценивать другие аспекты общительности, а не только развитие социального избегания. Наша недавняя работа выявила участие условного обучения в социальном избегании, вызванном ССД15. В частности, социальное избегание, индуцированное БСД, является аверсивной условной реакцией на характерные черты напряжения резидентов, служащие условным стимулом к безусловному стимулу, а именно к атакам резидентов. Более того, внутри социально избегающей подгруппы некоторые индивидуумы могут различать черты аверсивного штамма и других безопасных новых штаммов, в то время как другие индивидуумы демонстрируют генерализованное социальное избегание обоих штаммов. В данной работе мы предлагаем усовершенствованный поведенческий тест после СДС: тест на социальную угрозу-безопасность (STST)15. В отличие отдругих тестов социального взаимодействия, STST позволяет одновременно оценивать развитие социального избегания в качестве измерения правильной аверсивной условной реакции (т.е. успешного условного обучения) и способности к различению социальных угроз и безопасности, которые используются для выявления восприимчивых к стрессу и стрессоустойчивых индивидуумов в одной группе хронически социально побежденных самцов мышей. Оценка дискриминации по признаку социальной угрозы и безопасности в сравнении с обобщением аверсивной реакции расширяет трансляционные критерии, используемые для классификации единой группы хронически социально побежденных животных на устойчивые и восприимчивые подгруппы.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все процедуры были выполнены в соответствии с Директивой Совета Европейских сообществ об уходе за животными и их использовании для экспериментальных процедур и были одобрены местными властями (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz). На рисунке 1 показана схематическая временная шкала.
1. Лечение
- Животные, представляющие интерес: Получение самцов мышей C57BL6/J в возрасте 7 недель, а по прибытии в отдельный птичник в помещении с контролируемой температурой и влажностью в течение 12-часового цикла света и темноты (освещение: 8:00; выключение: 20:00; 23 °C; влажность 38%) с кормом и водой вволю.
- Хроническое социальное поражение (ХСР)
- Лечебная группа
- После 1 недели привыкания проводить лечение БКД в течение 10 дней подряд с использованием штамма CD-1 в качестве штамма резидента (подробный протокол см. в разделах «Хроническое социальное поражение»9 и «Модифицированное лечение хронического социального поражения» 10).
- Поместите мышь C57BL6/J в клетку мыши CD-1 и отсчитайте 10 секунд физической атаки. Повторите этот эпизод три раза, каждый раз с помощью отдельной мыши CD-1, и разделите их на 15-минутные интервалы между эпизодами.
- В течение этих промежутков времени между мышью C57BL6/J и мышью CD-1 установите сетчатую стену, разрешив только сенсорный контакт. После третьего эпизода поместите мышей C57BL6/J на ночь в клетки мышей CD-1, разделив их сетчатой стеной. Повторять в течение 10 дней.
ПРИМЕЧАНИЕ: Количество мышей CD-1 = количество мышей C57BL6/J + 1. Если количество мышей, получавших C57BL6/J, ниже 10, то по-прежнему необходимо минимум 10 мышей CD-1, чтобы гарантировать, что каждый день последняя сенсорная фаза (длящаяся в течение ночи) будет проходить с новой мышью CD-1 в течение 10 дней лечения. - Тщательно оценивайте физическое самочувствие животных на протяжении 10 дней. Если животное тяжело ранено, исключите его из эксперимента по этическим и научным причинам (подвижность/активность во время теста после лечения). В таблице 1 приведен контрольный список благополучия.
- Контрольная группа
- По прибытии содержате мышей того же возраста в тех же условиях, что и в группе лечения.
- После 1 недели привыкания вводят контрольных животных в течение 90 с в пустую клетку, а затем возвращают в индивидуальные клетки (однокорпусные), разделенные пополам сетчатыми стенками, идентичными тем, которые использовались для группы лечения. Выполняйте это ежедневно параллельно с 10 днями лечения.
ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется держать контрольную и лечебную группы в разных комнатах.
- Лечебная группа
- После последней (10-й) сенсорной фазы всех мышей поместите в новые клетки в условиях, аналогичных описанным по прибытии, и оставьте их отдыхать на ночь.
ПРИМЕЧАНИЕ: Последняя сенсорная фаза должна длиться 24 часа, после чего животные содержатся в одном доме.
2. Тест после лечения: тест на социальную угрозу-безопасность (Рисунок 2)
- После лечения БКК всех мышей (пролеченная и контрольная группы) помещают в новые клетки в условиях, аналогичных описанным по прибытии, и оставляют их отдыхать на ночь.
- В утренние часы (8:00-13:30) очистите трехкамерную арену (прямоугольной формы общим размером 60 см х 40 см, из прозрачных акриловых стен и гладких полов) 5% этанолом и разместите ее под камерой при освещенности 37 люкс. Убедитесь, что вся арена видна.
- Очистите сетчатые корпуса (похожие на клетку из металла или акрила) 5% этиловым спиртом и расположите их, как показано в углах на рисунке 1A.
- Фаза привыкания: Поставьте интересующее животное в центр арены, дайте ему возможность исследовать его в течение 6 минут, а затем верните его в домашнюю клетку.
- Поместите новую (неизвестную) социальную мишень CD-1 (конспецифичную) под одну сетчатую оболочку, а новую социальную мишень 129/Sv — под другую сетчатую оболочку.
ПРИМЕЧАНИЕ: Важно использовать неизвестную конспецифичность 129/Зв, чтобы избежать предвзятости знакомства. Желательно иметь 4 сетчатых ограждения на арену: 2 относятся к фазе привыкания и 2 к фазе тестирования. - Фаза тестирования: Немедленно снова представьте интересующее животное в центре арены и дайте возможность исследовать его в течение 6 минут.
- Верните всех животных в их дом. Очищайте арену и сетчатые вольеры 5% этанолом между испытаниями на разных животных, но ни в коем случае не во время наблюдения за одним и тем же животным, т.е. ни в коем случае между фазами привыкания и тестирования.
- Чередуйте расположение сетчатых ограждений между животными (и никогда между двумя фазами внутри одного и того же животного), чтобы контролировать возможное предпочтительное смещение местоположения.
3. Скоринг и анализ
ПРИМЕЧАНИЕ: Оценивается и анализируется только тест на постстрессовую терапию, т.е. STST (а не лечение стрессом CSD).
- Определите зону взаимодействия как 2 см вокруг границ сетчатых ограждений.
- Оцените время, затраченное на исследование сетчатых вольеров во время фазы привыкания, когда нос животного находится в зоне взаимодействия.
- Оцените время, затраченное на взаимодействие с социальными объектами во время фазы тестирования, когда нос животного находится в зоне взаимодействия.
ПРИМЕЧАНИЕ: Обнаружение может быть выполнено либо вручную (с помощью таймера или программного обеспечения для ручного подсчета очков), либо автоматически. Независимо от метода обнаружения, возьмите точку носа для измерения исследования и социального взаимодействия, а центральную точку тела — для измерений, связанных с деятельностью (например, расстояние перемещения). - Рассчитайте индекс социального взаимодействия следующим образом: время, затраченное на изучение каждой социальной цели во время фазы тестирования / среднее время, затраченное на изучение двух пустых сетчатых ограждений во время фазы привыкания (рис. 2B).
- Разделите группу лечения на 3 подгруппы следующим образом: животные с индексом социального взаимодействия ≥1 с социальной мишенью CD-1 не избегают, животные с индексом социального взаимодействия <1 с обеими социальными мишенями являются неразборчивыми избегающими, животные с индексом социального взаимодействия ≥1 только с социальной мишенью 129/Sv являются избегающими дискриминации (рис. 2C-D).
ПРИМЕЧАНИЕ: Количество животных в каждой из трех подгрупп может отличаться в разных группах животных (около 1/3 всех животных, которые проходят лечение БКД, будут демонстрировать фенотипические характеристики одной из трех подгрупп). - Оценивают эффект стресса путем статистического анализа индекса социального взаимодействия с социальной мишенью CD-1 между группой лечения и контрольной группой (либо параметрический двухвыборочный t-критерий, либо непараметрический критерий Манна-Уитни).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Индекс социального взаимодействия как показатель аверсивной условной реакции
Индекс социального взаимодействия ≥1 отражает большее социальное взаимодействие с соответствующей социальной мишенью по сравнению с исследованием пустых сетчатых ограждений. В исходных условиях, определяемых здесь как отсутствие ни аппетитного, ни отвратительного опыта с характерными чертами конкретного штамма (в данном случае это как социальные мишени для контрольной группы, так и социальная мишень 129/Sv для группы лечения), интактные уровни общительности отражаются в индексе социального взаимодействия ≥1 с тем же штаммом. В то же время, после социально аверсивного обусловливающего опыта (в данном случае БКД) с конкретным штаммом (в данном случае штаммом резидента, т.е. штаммом CD-1) и, таким образом, с его характерными чертами, служащими условным стимулом, развитие социального избегания как измерение правильной аверсивной условной реакции отражается в индексе социального взаимодействия <1 с тем же штаммом. Стрессовый эффект БКК оценивается в первую очередь на уровне всей группы лечения (см. шаг 3.6 протокола). В частности, эффект стресса отражается в том, что группа лечения имеет индекс социального взаимодействия <1 с социальной мишенью CD-1 в качестве показателя развития социального избегания по отношению к штамму CD-1. Между тем, интактный исходный уровень общительности контрольной группы отражается в наличии индекса социального взаимодействия ≥1 с той же социальной целью. Это приводит к значимой разнице (p < 0,05) в индексе социального взаимодействия с социальной мишенью CD-1 между обеими группами (рис. 2C).
Идентификация трех различных фенотипических подгрупп внутри одной хронически социально побежденной группы с помощью теста социальной угрозы-безопасности
После деления животных на основе их индекса социального взаимодействия, как описано в шагах 3.4 и 3.5 протокола, значимая разница (p < 0,05) в индексе в пределах одной подгруппы между обеими социальными мишенями будет обнаружена только в пределах подгруппы избегающих дискриминации (рис. 2D, E). Подгруппы дискриминационно-избегающих и неразборчивых избегающих имеют индекс социального взаимодействия <1 с социальной мишенью CD-1, измеряющим развитие социального избегания по отношению к условному стимулу (штамм CD-1), что отражает развитие правильной аверсивной условной реакции и успешного аверсивного условного обучения. Напротив, индекс социального взаимодействия (≥1) в подгруппе неизбегающих отражает нарушение аверсивного обусловленного обучения с той же социальной целью (штамм CD-1). Между тем, способность к дискриминации угрозы и безопасности отражена в подгруппе дискриминационно-избегающих людей, имеющих индекс социального взаимодействия ≥1 с социальной целью 129/Sv в качестве показателя сохранного уровня общительности по отношению к безопасному/нейтральному стимулу (штамм 129/Зв). В противоположность этому, обобщение аверсивной реакции подгруппы неразборчиво-избегающих отражается в наличии индекса социального взаимодействия <1 с той же социальной целью, что и измерение социального избегания, и, таким образом, аверсивной условной реакцией на безопасный/нейтральный стимул. Процент мышей в каждой подгруппе составляет около 33%; Однако это непредсказуемо, так как некоторые партии животных имеют более или менее в каждой подгруппе. Наконец, отсутствие предвзятости в отношении социальных предпочтений как потенциального искажающего фактора отражается в индексах социального взаимодействия ≥1 (т.е. p>0,05) с обеими социальными мишенями в контрольной группе.
Интерпретация результатов испытаний на социальную угрозу и безопасность
Характеристики подгруппы дискриминационно-избегающих, включая успешное условное обучение сигналам, связанным с угрозой, и различение угроз безопасности, обсуждаются как характеристики стрессоустойчивых индивидов 16,17,18,19,20,21,22. Напротив, генерализованные аверсивные условные реакции после травматических событий, наблюдаемые в подгруппе «Неразборчивые избегающие», являются ключевым симптомом связанных со стрессом психических расстройств, таких как посттравматическое стрессовое расстройство и тревожные расстройства 16,17,23,24,25,26 и, таким образом, характерны для восприимчивых к стрессу людей. Наконец, подгруппа, не избегающая избегания, представляет собой фенотип с нарушениями обучаемости16.
Рисунок 1: Схематическая временная шкала. По прибытии в учреждение всех мышей в одиночном помещении в течение 7 дней, затем назначают на лечение: группу со стрессом CSD или контрольную группу. Обработки длятся 10 дней, после чего животные находятся в одиночном помещении в течение 1 дня. Оборудуйте манежи для проведения СТСТ (который проходит после однократного содержания животных на 1 день). Начните с фазы привыкания в течение 6 минут. Немедленно следуйте за фазой привыкания и фазой тестирования в течение еще 6 минут. Наконец, верните животных в их домашние клетки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Тест на социальную угрозу. (А) Дизайн теста. Испытание проводится на трехкамерной арене, разделенной на три равные части, разделенные прозрачными стенами с отверстиями, позволяющими интересующему животному (C57BL6/J, черный) перемещаться между ними. На каждой из периферий размещается по одному сетчатому ограждению. В одном из вольеров содержится новая социальная мишень от штамма резидентов, с которым он столкнулся ранее во время лечения БКД (CD-1, белый); другая содержит новую социальную мишень из новой линии, соответствующей по возрасту, размеру и полу новой мыши из линии резидентов, но другого цвета меха (129/Sv, коричневый). Обе социальные мишени старше и крупнее интересующего нас животного. Животное, представляющее интерес, вводится в середину арены и может исследовать арену в течение 6 минут во время фазы привыкания, когда сетчатые вольеры пусты, и снова во время фазы тестирования, когда социальные мишени помещаются внутрь сетчатых ограждений, как показано на рисунке. (B) Индекс социального взаимодействия. Оцените время, затраченное на изучение сетчатых вольеров во время фазы привыкания, когда нос животного находится в зоне взаимодействия (2 см вокруг границ сетчатых вольеров). Затем оцените время, затраченное на взаимодействие с социальными объектами во время фазы тестирования, когда нос находится в зоне взаимодействия. Рассчитайте индекс социального взаимодействия, как показано на рисунке. (C) Эффект хронического стресса социального поражения: Группа лечения имеет индекс социального взаимодействия <1 с социальной мишенью CD-1 в качестве показателя развития социального избегания в направлении штамма CD-1. Между тем, интактный исходный уровень общительности контрольной группы отражается в наличии индекса социального взаимодействия ≥1 с той же социальной целью. Это приводит к значимой разнице (p < 0,05) в индексе социального взаимодействия с социальной мишенью CD-1 между обеими группами. Результаты представлены в виде среднего ± стандартной ошибки среднего значения (SEM), n=16 на группу, критерий Манна-Уитни. (D) Репрезентативные результаты теста на социальную угрозу безопасности после лечения хронического социального поражения. Группа лечения разделена на три подгруппы в зависимости от индексов социального взаимодействия животных с социальными мишенями. Мыши с индексом социального взаимодействия ≥1 с социальной целью CD-1 называются неизбегающими, мыши с индексом социального взаимодействия <1 с обеими социальными целями называются неразборчивыми, а мыши с индексом социального взаимодействия ≥1 только с социальной мишенью 129/Sv называются дискриминационно избегающими. Контрольная группа имеет схожие показатели с обеими социальными мишенями. Результаты представлены в виде среднего ± SEM, n = 55 на подгруппу. (E) Репрезентативные тепловые карты каждой подгруппы/группы на этапе тестирования STST. Более темные цвета указывают на то, что вы проводите больше времени в этой области. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Таблица 1: Критерии прерывания процедуры хронического социального поражения. В таблице представлены в общей сложности четыре семейства наблюдений, каждое из которых имеет несколько поднаблюдений27. Каждое наблюдение имеет оценку. В зависимости от суммы баллов указываются меры, которые необходимо предпринять. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Поведенческий протокол здесь описывает тест на социальную угрозу-безопасность, используемый для разделения одной группы после лечения БКД на три различные подгруппы, служащие методом для исследования базовой биологии восприимчивости к стрессу и устойчивости, а также для тестирования потенциальных методов лечения. Биологический контекст и технические детали должны быть тщательно продуманы, чтобы руководить тщательным планированием эксперимента.
Различные условия содержания могут изменять уровень общительности агрессии, потенциально влияя на результаты, полученные в тесте после лечения28,29,30. К таким условиям относится одноместное содержание всех животных по прибытии и за 24 часа до проведения теста после лечения, а также одноквартирное содержание контрольной группы в течение 10 дней лечения. Более того, стрессовый эффект CSD может быть скомпрометирован, если контрольная группа случайно подвергнется стрессу. Это может быть результатом воздействия на контрольную группу стресс-индуцированных запахов и вокализаций группы лечения в течение 10 дней лечения, а также контрольной группы, наблюдающей за лечением31. Таким образом, контрольную и лечебную группы целесообразно размещать в разных помещениях. Кроме того, благодаря вовлечению условного обучения15, определенные шаги имеют решающее значение для получения результатов анализов после лечения, аналогичных описанным здесь. Это включает в себя проведение лечения у молодых людей в течение 10 дней, а также проведение теста после лечения через 24 часа после отдыха (см. шаг 2.1 в протоколе). Условное обучение может быть разным у молодых (или старших) мышей. Аналогичным образом, проведение лечения в течение более или менее 10 дней означает большую или меньшую подготовку животного соответственно. Изменения в продолжительности лечения могут привести к различным размерам подгрупп. Кроме того, рекомендуется, чтобы в рамках одного и того же эксперимента либо один и тот же экспериментатор проводил лечение и тест после лечения на всех животных, либо существовало разделение между экспериментаторами, выполняющими лечение, и теми, кто проводил тест после лечения, которое было бы одинаковым на всех животных. Это связано с тем, что экспериментатор (экспериментаторы) представляет собой часть общего контекста обусловливания (лечение CSD) и тестирования (тест на социальную угрозу и безопасность после лечения) для животного; Таким образом, все животные в рамках одного эксперимента должны находиться в одном и том же контексте на протяжении всего эксперимента. Кроме того, поведение животных во время теста после обработки может быть искажено сигналами запаха32. Очистка с 5% этанолом между животными стандартизирует сигналы запаха. Тем не менее, избегайте чистки между двумя фазами теста после обработки (привыкание и тестирование) у одного и того же животного. Это связано с тем, что фаза привыкания частично предназначена для ознакомления животного с ареной, так что во время фазы тестирования поведение животного в основном определяется новым присутствием новых социальных целей. Таким образом, уборка между двумя фазами может поставить под угрозу запаховые сигналы, отмеченные животным во время фазы привыкания, делая арену менее знакомой во время фазы тестирования после обработки33. Кроме того, предпочтительно иметь четыре сетчатых ограждения на арену, два из которых относятся к фазе привыкания (всегда используются пустыми) и два к фазе тестирования (всегда используются с социальными мишенями), чтобы погасить потенциальный остаточный запах социальных мишеней CD-1 и 129/Sv в сетчатых ограждениях от фазы тестирования до фазы привыкания. Устранение остаточного запаха в сетчатых вольерах имеет решающее значение, поскольку оно может повлиять на исследование животным сетчатых вольеров во время фазы привыкания, изменяя результаты индекса социального взаимодействия и, таким образом, разделение группы лечения на три подгруппы33. Аналогичным образом, целесообразно приписывать конкретные социальные цели для теста после лечения и поддерживать их в аналогичных условиях, когда они не используются. Это связано с тем, что вовлечение одной социальной мишени в другие обработки и тесты может повлиять на поведение соответствующей мишени в сетчатом корпусе во время теста после обработки. Например, использование социальной мишени CD-1 в других экспериментах в качестве резидента для лечения БКК может изменить ее уровень агрессии по отношению к 129/Sv при использовании в тесте социальной угрозы и безопасности после лечения. Различия в уровнях агрессии могут сигнализировать об различных сигналах интересующему животное во время теста после лечения, создавая предпочтительную предвзятость, которая не связана с условным обучением в течение 10 дней лечения. Таким образом, обе социальные мишени, имеющие схожий опыт до использования в тесте после лечения, могут помочь стандартизировать поведение и сигналы обоих во время нахождения в сетчатом вольере. Еще одна мера, позволяющая избежать предвзятости в отношении преференций, включает в себя использование более старых и более крупных социальных целей, чем животное, представляющее интерес15, утверждая, что основным признаком является характеристика штамма, а не возраст или размер. Для этого в тесте после обработки используется штамм 129/Sv для сравнения штаммов CD-1 и C57BL6/J. Штамм 129/Sv отличается от обоих по цвету меха. Было бы интересно протестировать различные штаммы разных цветов шерсти и посмотреть, как это повлияет на результаты теста после обработки15.
Хроническое социальное поражение является одной из наиболее надежных моделей посттравматического стрессового расстройства, депрессии и других заболеваний, связанных со стрессом. Обладает отличной этиологической (35), прогностической (35), дискриминативной, фармакологической и лицевой валидностью(8,36). В данной работе описан модифицированный протокол CSD у самцов мышей, введенный ван Дер Куджи и коллегами, который направлен на усиление психосоциального компонента индуцированного стресса10. Фенотип социального избегания является устойчивым, надежным и легко проверяемым, а также обладает этологической значимостью и сильной валидностью лица34. В отличие от других тестов социального взаимодействия9, STST позволяет одновременно оценить развитие социального избегания и способность к дискриминации в отношении социальных угроз и безопасности16. Результаты STST используются для идентификации восприимчивых к стрессу и стрессоустойчивых подгрупп в рамках одной группы хронически социально побежденных мышей, что согласуется с данными, полученными у людей, характеризующими устойчивых индивидуумов с дискриминацией по признаку угрозы и безопасности и восприимчивых лиц с обобщением аверсивной реакции16. За этой классификацией могут следовать экспериментальные манипуляции, помогающие разгадать нейронную основу стрессоустойчивости и восприимчивости в целом и специфичной для обобщения между угрозой и безопасностью и аверсивной реакцией16,37. Несмотря на десятилетия исследований и определенные улучшения в лечении, психические расстройства, связанные со стрессом, по-прежнему широко распространены среди людей. Тем не менее, сосредоточив внимание на гетерогенности у разных людей в ответ на один и тот же стрессор, происходит сдвиг парадигмы от проведения исследований, ориентированных только на болезнь, к одновременному проведению исследований, ориентированных на болезнь и здоровье. Такая смена парадигмы может помочь в разработке новых подходов к профилактике38,39 и выявлении улучшенных стратегий целенаправленного лечения.
Ограничением модели является то, что исследовались только самцы. Поскольку STST основан на модели CSD, которая была разработана на основе поведения самцов мышей в природе40, тест не оценивался на совместимость с самками мышей. Совместимым тестом с самками мышей будет тот, который следует за лечением стресса, созданным либо для обоих полов, либо только для самок. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы распространить эти результаты, полученные от самцов к самкам мышей. Более того, ожидаемые результаты, о которых сообщается здесь, получены от молодых взрослых мышей. Это помогло бы нам понять, как (если) результаты изменяются при использовании разных возрастов. Следует отметить, что недавнее исследование показало, что социальное избегающее поведение после БКК схоже у мышей разных возрастныхгрупп. Аналогичным образом, другими переменными, которые следует учитывать, являются продолжительность лечения, если она отличается от 10 дней, и время поведенческого анализа, если он проводится более чем через 24 часа после отдыха. В целом, модель существенно уточняет используемые в настоящее время модели восприимчивости/устойчивости к стрессу на мышах и способствует продвижению будущих трансляционных подходов.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Это исследование поддержано Совместным исследовательским центром 1193, подпроект Z02, финансируемый Немецким национальным исследовательским обществом (SFB1193, Нейробиология устойчивости) и Фондом Берингер Ингельхайм (грант Института Лейбница по исследованию жизнестойкости и индивидуальному фенотипированию и автоматизированному поведенческому анализу высокого разрешения). Мы хотели бы поблагодарить д-ра Константина Радюшкина и г-жу Сандру Райхель за их техническую помощь, а также г-жу Ханну Ким за поддержку в изучении английского языка. Источники финансирования не принимали участия в разработке модели; сбор, анализ и интерпретация данных; при составлении протокола; и в решении о представлении протокола для публикации.
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 |
References
- Hyman, S. E. How mice cope with stressful social situations. Cell. 131 (2), 232-234 (2007).
- Kessler, R. C. The effects of stressful life events on depression. Annual Review of Psychology. 48 (1), 191-214 (1997).
- 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).
- Björkqvist, K. Social defeat as a stressor in humans. Physiology & Behavior. 73 (3), 435-442 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Chartier, M. J., Walker, J. R., Stein, M. B.
- 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).
- Scharf, S. H., Schmidt, M. V. Animal models of stress vulnerability and resilience in translational research. Current Psychiatry Reports. 14 (2), 159-165 (2012).
- Krishnan, V., et al. Molecular adaptations underlying susceptibility and resistance to social defeat in brain reward regions. Cell. 131 (2), 391-404 (2007).
- 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).
- 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).
- Duits, P., et al. Updated meta-analysis of classical fear conditioning in the anxiety disorders. Depression and Anxiety. 32 (4), 239-253 (2015).
- Coifman, K. G., Bonanno, G. A., Rafaeli, E. Affect dynamics, bereavement, and resilience to loss. Journal of Happiness Studies. 8 (3), 371-392 (2007).
- Waugh, C. E., Thompson, R. J., Gotlib, I. H. Flexible emotional responsiveness in trait resilience. Emotion. 11 (5), 1059 (2011).
- 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).
- Bonanno, G. A.
- 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).
- 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).
- Brewin, C. R. A cognitive neuroscience account of post-traumatic stress disorder and its treatment. Behaviour Research and Therapy. 39 (4), 373-393 (2001).
- 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).
- Jovanovic, T., Norrholm, S. D. Neural mechanisms of impaired fear inhibition in post-traumatic stress disorder. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 5, 44 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Haney, M., Miczek, K. A. Ultrasounds during agonistic interactions between female rats (Rattus norvegicus). Journal of Comparative Psychology. 107 (4), 373 (1993).
- Warren, B. L., et al. Neurobiological sequelae of witnessing stressful events in adult mice. Biological Psychiatry. 73 (1), 7-14 (2013).
- Malatynska, E., Knapp, R. J. Dominant-submissive behavior as models of mania and depression. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 29 (4-5), 715-737 (2005).
- 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).
- 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).
- Ayash, S., Schmitt, U., Lyons, D. M., Müller, M. B. Stress inoculation in mice induces global resilience. Translational Psychiatry. 10 (1), 200 (2020).
- Yuan, R., et al. Long-term effects of intermittent early life stress on primate prefrontal-subcortical functional connectivity. Neuropsychopharmacology. 46 (7), 1348-1356 (2021).
- 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).
- Oizumi, H., et al. Influence of aging on the behavioral phenotypes of C57BL/6J mice after social defeat. PLoS One. 14 (9), e0222076 (2019).
