Here we present a protocol to induce activity-based anorexia (ABA) in female adolescent mice. ABA is a condition of hyperactivity evoked by imposing food restriction on rodents with access to a running wheel. This phenomenon is being used as a model to study the underlying neurobiology of anorexia nervosa.
Anorexia nervosa (AN) är en psykiatrisk sjukdom som kännetecknas av alltför begränsat kaloriintag och onormalt höga nivåer av fysisk aktivitet. En utmanande sjukdom att behandla, på grund av bristande förståelse för den underliggande neurobiologi, AN har den högsta dödligheten bland psykiska sjukdomar. För att tillgodose detta behov, neuroforskare använder en djurmodell för att studera hur neurala kretsar kan bidra mot sårbarhet för AN och kan påverkas av ammoniumnitrat. Aktivitetsbaserad anorexi (ABA) är ett biologiskt beteende fenomen som beskrivs i gnagare som modeller nyckel symptom på anorexia nervosa. När gnagare med fri tillgång till frivillig träning på ett löphjul begränsning erfarenhet mat, blir de hyperaktiva – kör mer än djur med fri tillgång till mat. Här beskriver vi de rutiner som ABA induceras i unga kvinnliga C57BL / 6-möss. På postnatal dag 36 (P36), djuret inrymt med tillgång till frivillig träning på ett löpandehjul. Efter 4 dagars acklimatisering till löphjul, på P40, är all mat ur buren. För de kommande 3 dagar, mat tillbaka till buren (tillåter djur gratis mat access) under 2 h dagligen. Efter den fjärde dagen av mat begränsning, är fri tillgång till mat tillbaka och löphjul tas bort från buren för att tillåta djuren att återhämta sig. Kontinuerlig flera dagar analys av löphjul aktivitet visar att möss blir hyperaktiva inom 24 timmar efter starten av mat begränsning. Mössen kör även under den begränsade tid under vilken de har tillgång till mat. Dessutom dygnsrytm mönster hjul kör blir störd av erfarenheterna av mat begränsning. Vi har kunnat korrelera neurobiologiska förändringar med olika aspekter av djurens hjul kör beteende implicerade vissa hjärnregioner och neurokemiska förändringar med motståndskraft och sårbarhet för mat-begränsning inducerad hyperaktivitet.
Anorexia nervosa (AN) är en psykiatrisk sjukdom som kännetecknas av överdriven begränsning av födointag, över motion och irrationella rädsla för gå upp i vikt. En av de mest dödliga psykiska sjukdomar 1, har AN någon accepterad farmakologisk behandling hittills, och de neurobiologiska mekanismer och effekterna av sjukdomen är dåligt förstådd. Vi studerar en djurmodell av ammoniumnitrat för att utforska de neurobiologiska och neurokemiska förändringar i samband med hallmark symptom på sjukdomen.
Aktivitetsbaserad anorexi (ABA) är ett biologiskt beteende fenomen som beskrivs i gnagare som modeller några av de egenskaper hos AN 2,3. När gnagare med fri tillgång till frivillig träning på en löphjul upplevelse livsmedels begränsning, många, men inte alla, bli hyperaktiva – kör mer än de sprang före uppkomsten av livsmedels begränsning 3,4. Det har funnits många förslag på förklaringar till över motion uppvisas avABA djur och AN patienter: att det är en form av födosöksbeteende 5, en mekanism för att hantera stress av mat-begränsning 6, ett försök att höja kroppstemperaturen under svält-inducerad droppe i metabolism 7, eller ett resultat av hypoleptinemia 8 . Denna gnagarmodell återger AN symptom kroppsvikt förlust, hyperaktivitet, frivillig begränsning mat genom att välja att köra under begränsad mattillgång, korrelationer med ångest drag 9,10 och sårbarhet påverkas av tidiga livserfarenhet 11. Medan gnagarmodell ABA anses vara en stressmodell, detta kanske inte korrekt återspeglar AN i humana patienter som uppvisar ökad immunförsvar 12. Bland både gnagare och humanpatienter, vissa individer visa mer sårbarhet än andra. Samtidigt som epidemiologiska studier strävar efter att belysa riskfaktorer för AN, har relativt få studier försökt förstå den neurobiologiska basen för individuella skillnader i vulnerabbilitet till ABA induktion hos gnagare.
Det är viktigt att notera att ABA paradigmet används allmänt, och dess användning som en djurmodell av ammoniumnitrat har genomgått omfattande omdömet 6,13-15. Bidraget från denna pågående arbetet är att beskriva de specifika metoder som används för att framkalla ABA hos ungdomar honmöss och redogöra för de ändringar som var nödvändiga för att göra de befintliga gnagarmodeller för att förbättra överlevnaden hos unga möss. Dessutom diskuterar vi olika tekniker som kan kopplas med ABA beteende paradigmet för att studera andra aspekter av djurmodell.
Musen ABA modellen kan utforskning strikt i neurobiologi av sjukdomen AN. Detta kan skiljas från de sociokulturella influenser, som utan tvekan bidrar mot en persons sårbarhet. ABA-modellen kan också användas för att undersöka effekten av återkommande restriktions livsmedel eller andra former av stress i kombination med hjul åtkomst, så somatt fånga vissa aspekter av ammoniumnitrat återfall 16. Inhibitoriska neurotransmittorn systemets funktion i hjärnans ångest centra har studerats med hjälp av elektronmikroskopiska tekniker 4,16,17. Dendritiska arborization har studerats med användning Neurolucida assisterade spårning och analys av pyramidala celler i CA1 fältet av hippocampus 18,19 och amygdala 17. Effekter av mat begränsning och tillgång hjulet vid ångest har studerats med hjälp av beteendetester som den förhöjda plus labyrint 10. Den genetiska grunden för sårbarhet har studerats med hjälp av olika inavlade stammar av möss 9. Farmakologiska manipulationer kan testas i en djurmodell före mänskliga prov 20-24. Genetiskt modifierade djur och övergående knockdown av gener kan användas för att studera hur manipulation av särskilda molekylära vägar kan påverka beteendet i ABA paradigm. Effekterna av stress under tidiga liv vid differentiell sårbarhet för ABA wOuld vara ett annat ämne som kan behandlas genom denna metod.
De kritiska aspekterna av ABA modellen är (1) fri tillgång till frivillig träning på ett löphjul och (2) begränsning mat med mattillgång begränsad till en begränsad tidsperiod. Tillgång till en löphjul tillåter djuret att välja att använda hjulet och ger en indikation på effekten av mat begränsning på motivationen av djuret att utöva. Omvänt kan tidsbegränsad mat tillgång (snarare än kalori-restriktion) försöksledaren att mäta frivilliga mat begränsning genom att övervaka i vilken utsträckning djuren väljer att köra under begränsade tider av mattillgång. På detta sätt är ABA en utmärkt modell av den självsvält som sker i AN.
För att minimera brus i data mus beteende, är det viktigt att minimera mängden oförutsägbara stress som djuren erfarenhet. Till exempel bör hantering av djur hållas till ett minimum, med djuren endast störs vid vägningen, en gångdag. Försöks hanterar djuren bör utbildas och bekväma med hantering av djuren. Om möjligt bör en person som hanterar djuren under hela experimentet för att undvika ytterligare stress. Dofter och parfymer bör undvikas. Tiden för vägning och matleverans bör göras för att vara så regelbundet som möjligt, för att minimera eventuella oförutsägbarhet. Som en försiktighetsåtgärd mot dataförlust, är det bäst att driva datorn via en funktion för reservkraft i händelse av ett strömavbrott; även ett kort strömavbrott kommer få datorn att starta och datainsamling kommer att upphöra. Dessutom är det viktigt att övervaka batteriets livslängd hjul sändare dagligen. Om batterinivån blir svag, kan sändaren intermittent inte skicka data till hubben, vilket underskattar aktiviteten hos djuret.
Musen Protokollet som beskrivs här modifierades från standardprotokollet som har använts för råttor 4. Adolescent honmössär mycket mer sårbara för överdriven viktminskning och död på grund av svält. Därför gjordes följande ändringar gjorts i syfte att öka överlevnaden för minst tre dagar av ABA. Först framställdes den första dagen av mat begränsning förkortas genom att avlägsna mat vid middagstid snarare än vid 8:00 av den föregående dagen. Vidare var tidsperioden för mattillgång ökat från 1 timme till 2 timmar och tillgången på våt mat tillsattes också för att minimera effekterna av uttorkning. Vi fann att administrera våtfoder till mössen förbättrats avsevärt deras tillstånd genom tre dagars mat begränsning. Utan våtfoder var kroppsvikt faller mycket snabbare och djur måste avlägsnas från maten begränsad miljö. Dessa förändringar var tillräckliga för att göra det möjligt för mössen att överleva genom tre hela dagar av mat begränsning och lätt återhämta sig från ABA.
Detta protokoll för ABA har några viktiga begränsningar att tänka på. För det första är det nödvändigt att inrymma mössen individuellt iburar med en löphjul för att övervaka hjul aktiviteten hos varje mus för sig. Detta resulterar i social isolering av djuren, en känd stressfaktor som kan påverka beteendet hos djuren under ABA liksom några av de nervbanor som studeras 26. Hittills finns det ingen utrustning tillgänglig som kan övervaka en separat verksamhet i co-inrymt möss, men det verkar vara ett lösbart problem med hjälp av RFID-teknik och spårning taggar bundna till varje djur. En annan potentiellt oundviklig konsekvens av co-bostäder djur under restriktions mat är risken att djuren kan bli aggressiva mot sin bur-kompisar. Ändra djurens bur efter varje utfodring session är en annan stressfaktor att vi var tvungna att införa på grund av ett djur hamstring mat under sängkläder. Vi strävar efter att minimera påfrestningen av en ny bur genom att införa en avsevärd mängd av nedsmutsade sängkläder från föregående buren i friska buren.
<p class="jove_content"> Andra grupper som använder ABA-modellen har valt olika parametrar för deras utfodring schema. Valet av matningstid under den mörka fasen av ljus-mörker-cykel är inte standard. Vi valde att mata djuren vid den tidpunkt då de lamporna släcks för att möjliggöra en mer naturlig tid för djuren att äta, eftersom den nattliga musen är vanligtvis mer alert och aktiv under denna tid. Vissa grupper mata djuren under den tid av dagen 13,27 ljus-på. Detta kan vara för enkelhetens skull av försöksledaren, och det är viktigt att notera att tidsperioden för matpengar under den ljusa fasen bör ökas för att förbättra överlevnaden. Det har också föreslagit att blockera tillgången till löphjul under utfodring kan förbättra överlevnaden, men vi anser att det tar bort mycket intressant aspekt av beteende som är beslut som fattas av vissa djur att köra i stället äta, vilket ytterligare förvärrar självsvält aspekt av ABA-modellen, men fånga ett kännetecken förmänskligt beteende i samband med ammoniumnitrat.Det är viktigt att notera att detta protokoll har optimerats speciellt för ungdomar kvinnliga C57BL / 6-möss. Om en annan mus stammar, kön eller åldersgrupp ska användas, kan vissa parametrar i protokollet behöver ändras. Det har också visats att RT ger svårare ABA hos gnagare 28. Även om vi inte försöker att variera RT för våra studier, vilket ökar RT kommer sannolikt att förbättra överlevnaden bland ABA djur.
Fördelen med att använda en djurmodell av en human sjukdom, såsom ammoniumnitrat, är det är möjligt att studera hjärnan anatomi och fysiologi och förändringar som induceras av tillgång till frivilliga motion och mat begränsning i en kontrollerad miljö. Användningen av möss i ABA-modellen tillåter användning av kraftfulla genetiska metoder som använder transgena djur och virusinfektion för genmanipulation. Framtida studier syftar till att studera effekten av vissa gener i motståndskrafteller sårbarhet för begränsning av närings-inducerad hyperaktivitet och självsvält.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av The Klarman Foundation Grant Program i ätstörningar Forskning till CA; National Institutes for Health bidrag R21MH091445-01 till CA, R21MH105846 till CA, R01NS066019-01A1 till CA, R01NS047557-07A1 till CA, NEI Kärna Grant EY13079 till CA, R25GM097634-01 till CA, UL1 TR000038 från National Center for befordran av Translationell Science till TGC, NYU forsknings Challenge fonden CA; och Fulbright Grants att yw C.
Wireless running wheel for mouse | Med Associates | ENV-044 | |
USB Interface Hub | Med Associates | DIG-804 | |
Wheel Manager Software | Med Associates | SOF-860 | |
Wheel Manager Data Analysis | Med Associates | SOF-861 |