Waiting
Login processing...

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

Behavior

הערכת מבוססי פעילות אנורקסיה בעכברים

Published: May 14, 2018 doi: 10.3791/57395
Automatic Translation
1, 1,2, 1
1Department of Psychiatry, University of California, San Diego, 2University of California, Los Angeles

Summary

עכברים שוכנים בנפרד עם גלגל ריצה בזמן נתון גישה מוגבלת לאוכל לפתח הפחתות צריכת מזון ולהגדיל את פעילות על גלגל ריצה. התופעה הניסיונית נקרא אנורקסיה מבוססי פעילות. פרדיגמה זו מספקת כלי ניסיוני לומד נוירוביולוגיה והתנהגויות שבבסיס היבטים של אנורקסיה נרבוזה.

Abstract

מכרסמים לפתח אנורקסיה מבוססי פעילות (ABA) כאשר נחשפים זמנים האכלה מוגבלת, כניסה חינם על גלגל ריצה. תנאים אלה להוביל לירידה סכנת חיים משקל הגוף. עם זאת, מכרסמים נחשפים רק אחד מהתנאים הללו להתאים בסופו של דבר להקים מחדש את משקל גוף נורמלי. למרות מוגבר פועל בשילוב עם הפחתת צריכת המזון מרצון נראים פרדוקסלי בתנאים ABA, ABA התנהגות נצפית מעבר יונקים רבים.

הפרדיגמה ABA מספק במודל חיה של אנורקסיה נרבוזה (AN), הפרעת אכילה עם חמור dysregulation של תיאבון-התנהגות. נושאים שוכנות ביחידים עם גישה חופשית גלגל ריצה. בכל יום, הנושא מוגש מזון עבור כמות מוגבלת של זמן. במהלך הניסוי, הקטנת משקל הגוף של נושא פעילות גבוהה, צריכת הקלוריות נמוכה. משך המחקר משתנה בהתאם כמה זמן אוכל מוגש מדי יום, את סוג המזון המוצעים, את המתח של העכבר, אם התרופות נבדקות, וגורמים סביבתיים.

חוסר טיפולי תרופתי יעיל של המטופלים, איכות חייהם נמוך, העלות הגבוהה של הטיפול של שיעור תמותה גבוהה שלהם מצביעים על הדחיפות עוד מחקר AN. אנו מספקים מתווה בסיסי לביצוע ניסויים ABA עם עכברים, המציע שיטה לחקור התנהגות AN. כדי לפתח טיפולים חדשניים. פרוטוקול זה ממוטב לשימוש בעכברים Balb/cJ, אך ניתן לטפל בקלות עבור זנים אחרים, מתן גמישות רבה בעבודה עם שאלות שונות, במיוחד הקשורים גורמים גנטיים של ABA.

Introduction

מאז 1953, מכרסמים דווחו להראות היפראקטיביות פרדוקסלי על הפעלת גלגלים ניתנת להם גישה חופשית לגלגלים כשהוא עובר hypophagia מרצון כאשר זמינות מזון הוא מוגבל1. לעומת זאת, מכרסמים לא במהירות ירידה במשקל הגוף כאשר הציע מזון לפי לוח זמנים מבלי להפעיל גלגלים או כאשר שוכנו עם הפעלת גלגלים והציע מזון ad libitum1,2,3. המודל ABA התוצאה אמינה ירידות דרמטיות משקל הגוף, hypophagia, היפותרמיה, אובדן של ייחום, גירוי מוגבר של ציר HPA4. בסופו של דבר, ABA תוצאות במוות, אלא אם כן הנושא הוסר את הפרדיגמה5. הפרדיגמה ABA מספק חוקרים במודל חיה של אן, הפרעת אכילה מורכבות אשר כולל dysregulation חמורה של תיאבון-התנהגות, להשפיע על 1 ב 100 נקבות עם אחוז קטן של גברים6. חולים הסובלים AN לעתים קרובות להציג היפר אקטיביות, המורכב כמויות אדירות של התרגיל, ו/או חוסר מנוחה כללי7,8. שיעורי התמותה כ- 10%, AN יש שיעור התמותה הגבוה ביותר בין הפרעות פסיכיאטריות כל9. הטיפול הנוכחי AN מוגבל לטיפולים קוגניטיביים, שכן ישנם טיפולים לא תרופתי מאושרים עבור הסובלים10,11.

AN בדרך כלל כבר נחשב כהפרעה משפיע בעיקר נקבות. בתור אבחנה זה פי 10 יותר מאשר אצל נקבות זכרים, נקבה נושאים דומים באופן מסורתי המוקד12. עם זאת, שיקולים מיוחדים יילמד למעט זכרים ממחקרים. בזמן האבחנה נותר נמוך יותר אצל הזכרים, שרירים dysmorphia (MD) היא מצב זה יש קווי דמיון רבים כדי AN, דימוי גוף מעוות כולל דיאטה היא לעיתים קרובות סמוקים. קיימת תמיכה עבור הרעיון MD ו- AN והתוצרים דומה באופן13,14,15. זה יכול להציע כי בחלק מהמקרים MD מייצגים את "הגירסה הגברית" של AN. בהקשר של מודלים בעלי חיים, כמה דיווחים הראו כי גברים רגישים יותר מאשר נקבות הפרדיגמה ABA. כך למשל, מחקר שנערך לאחרונה הראה שיעור תמותה גבוה יותר וירידה צריכת המזון לעומת נקבות עכברים C57Bl/616. אחד כמנבא של רגישות ABA היא פעילות גופנית ספונטנית (SPA). חולדות עם ספא גבוהה או נמוכה יותר נוטים יותר לרזות התבנית ABA, חולדות זכרים מציג בעלת השפעה חזקה יותר מאשר נקבות17. לעומת זאת, מכרסמים הנשי נצפו לממש יותר מאשר זכרים במהלך השלב ההגבלה של ABA18. בנוסף, מחקרים עם Balb/cJ עכברים הראו השפעה הפוכה של עכברים C57Bl/6, שבו עכברים נקבה יש שיעור תמותה גבוה יותר וירידה צריכת המזון לעומת גברים (איור 1)6. משתנה תוצאות בין המינים ב- ABA הפרדיגמה, להגברת המודעות של זכרים עם סמוקים דפוסי אכילה, גם זכר וגם נקבה נושאים צריך להיבדק.

מלבד סקס הבדלים הפרדיגמה ABA, גיל ו זן יש לקחת בחשבון בעת בחירת נושאים. עכברים בגיל ההתבגרות עשויים בצורה מדויקת יותר דגם AN, מאז AN מתגלה בדרך כלל בגיל ההתבגרות, כפי שנצפה עם חולדות, עכברים19,20,21,22. זנים שאינם פעילים יותר מאחרים ברמה בסיסית יש שיעור גבוה יותר של הרגישות והחומרה של ABA23. זנים ידועים בעלי רמות גבוהות יותר של חרדה, כגון DBA/2, הגדילו גלגל ריצה פעילות, מה שמצביע על שיעור הנשירה מהירה יותר של הפרדיגמה ABA24. בהתאם לעיצוב הניסיונית, המתח של בחירה התפורות להגדיל את משך הזמן של ABA.

הפרדוקס ABA אינה ייחודית עכברים. יונקים אחרים, כולל עכברושים, אוגרים גרבילים, חזירים, סנאים, שרקנים הוכיחו את התופעה6. שימור התופעה ABA מעבר יונקים מרמז כי הפרדיגמה ABA יכול לספק כלי translational לחקור את המנגנונים שבבסיס התנהגות אנורקסיה אצל בני אדם. עכברים בפרט הם מותאם היטב עבור חקר המנגנונים שבבסיס ABA. יכול להיות שוכנו בצפיפות עכברים, זמן דור קצר יחסית. עכברים יש גנום מלא ברצף, זנים המפגרים, outbred ומיוחדים רבים, כגון congenics, הינם זמינים. נוצרו מספר רב של קווים גנטי, הפיכתם אידיאלי ללימודי הערכת גנטי המשפיע על הפרעות כגון AN. Depending על השאלה שלפנינו, חוקרים עשויים להשפיע ביטוי המעגלים ו/או ג'ין עצבי מורכב כדי להעריך את התנהגות בבית הדפוס ABA, פוטנציאל לענות על שאלות על השפעה גנטית זה אינן אפשריות לומדים בני אדם.

מספר מוגבל של מודלים חייתיים של AN קיימת כעת. מתח מודלים לגרום hypophagia של מכרסמים באמצעות הזנב צובט, חידוש-induced hypophagia, שחייה קר, גירוי מוחי. על ידי גרימת לחץ, שינויים הציר HPA ירידה התיאבון וכתוצאה מכך הגוף מופחתת משקל25. עם זאת, הציר HPA הוא גם מנע בעוצמה מגורה על ידי ABA, אשר משלבת גם תכונות נוספות של AN כגון היפראקטיביות. מודל נוסף שיש לקחת בחשבון כאשר AN לומד הוא הדגם הגבלת מזון כרונית. על-ידי הגבלת מזון לטווח של 40 60% של ad libitum, אחד יכול לחקות את התגובה הפיזיולוגית מתת-תזונה26. על פי שיטה זו יעילה עבור הלומדים את ההשפעות של האכלה לקוי, זה לא להתרבות. נושא הליבה של אן, זו הגבלה מרצון מזון. הפרדיגמה ABA, חיות הם משוללי מזון גישה עבור חלק מהיום, אך גם מרצון להפחית את צריכת המזון אם גלגל גם קיים. דגמים גנטיים השתמשו גם לבחון את האטיולוגיה של AN. חוקרים מצאו גורמים גנטיים עצבית בהפרות AN, כגון גן BDNF ו עצביים דופמין וסרוטונין27. השימוש של דגמים גנטיים חיוני להבין את המנגנונים העצביים העומדים מאחורי AN. עם זאת, הגנום האגודה רחב ללימודי AN יש לא הניב להיטים משמעותי, אין גרסאות נדיר AN זוהו. מחקרים עתידיים צריך לשלב בגישה גנטי עם המודל ABA להגדיל את ההבנה של פנוטיפים הקשורות AN.

פיתוח מודלים בבעלי חיים עבור הפרעות פסיכיאטריות כולו הוא כמעט בלתי אפשרי בשל המורכבות והטרוגניות של הפרעות האדם. עם זאת, על-ידי דוגמנות רכיבים ספציפיים, מוגדר היטב של הפרעה פסיכיאטרית, תובנות ייחודיות לתוך הבסיס הנוירו-ביולוגיה או פתופסיולוגיה ניתן לקבל. כאלה תובנות הביולוגי עשוי לשמש לאחר מכן כדי לזהות טיפולים חדשניים. הפרדיגמה ABA מכרסמים ולכן מספק כלי פרה ללמוד את המנגנונים שבבסיס התנהגות AN. ניתן לחקור בצורה מוסרית בבני אדם, כגון ההשפעות של שינויים גנטיים, לפליטת את המעגלים העצביים, ו ההשלכות של גורמים סביבתיים מסוימים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים ועל שימוש הוועדה (IACUC) של אוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו.

1. עכברים

  1. לבחור המתח העכבר המתאים לצורך המחקר.
  2. לרכוש עכברים מן הספק או להגביר את קו כדי לקבל מספרים ניסיוני המתאים.
  3. קבוצה-בית לרכישה עכברים במתקן בעל חיים לפחות שבוע אחד לפני תחילת המחקר כדי לאפשר לתקופה להתאקלמות בשפע.
  4. להתחיל את שלב להתאקלמות ניסיוני מראש כאשר עכברים הם בן 8 שבועות.

2. דיור

  1. לבחור הכלובים כי הם גדולים מספיק כדי להכיל על גלגל ריצה משולחים שאינם חסמים קיבול אוכל, בקבוק מים.
  2. לווסת את טמפרטורת החדר והלחות כדי להשלים את ההשערה נבדק.
    הערה: טמפרטורות גבוהות יותר תקטין את התפתחות ABA28.

3. הפעלת גלגלים

  1. לבחור גלגלים עם תקשורת אלחוטית למנוע הסחות דעת פוטנציאליים תסבוכות בתוך הכלוב, ראה טבלה של חומרים לדוגמה.

4. בקבוקי מים

  1. בחר בקבוק מים זה לא יתחרו על שטח עם גלגל ריצה או מזון קיבול בכלוב בבית.
  2. אם מתן הטיפול במי השתייה, נייר דבק הבקבוק כדי ליצור סביבה רגישים לאור.

5. מזון

  1. בחר של צ'או שומן מתאים ההשערה הנבדקת (למשל, של Envigo מכרסם דיאטה 8604).
    הערה: דיאטות גבוה ב סוכר ושומן יכול לצמצם את התפתחות ABA29.
  2. השתמש צנצנת זכוכית קטנה כדי לספק צ'או, כ 65 ס מ קוטר x 50 ס מ גובה.
    הערה: מזין אוטומטי ניתן להשתמש במקום צנצנת זכוכית, אשר עשוי להפחית את הלחץ על-ידי הגבלת חוקר הפרעות. זה עשוי להיות הכדאית ביותר אם ביצוע מחקרים ABA עם סמים מניפולציות.

6. מראש ניסיוני להתאקלמות שלב

  1. להגדיר את האזור ניסיוני על-ידי בחירת ארון הכלוב קרוב הרכזות נייד וגם גלגל. זה יגביל בעיות שידור נתונים.
  2. הפעל את המחשב הנייד ואת רכזות אלחוטיות.
  3. פתח את תוכנת ניהול גלגל במחשב הנישא.
    1. תראו התוכנה כדי להבטיח שבשני מוקדים פעילים.
    2. פתח "כלים" ובחר באפשרות "מחק גלגלים." חזור על שלב זה 5 פעמים.
    3. לסגור את התוכנה, ולאחר מכן פתח אותה מחדש.
  4. מקום 3 סוללות AAA לתוך מארז הסוללה של בסיס גלגל.
    1. חבר את החוטים pack הסוללה החומרה של בסיס גלגל. זו תהיה מנותקת לפני השימוש. סגור את מארז הסוללה לתוך הבסיס גלגל.
  5. בדוק התוכנה כדי להבטיח את הבסיס גלגל רשום עם מזהה "1" תחת ה-hub אלחוטי המתאים. אם הבסיס אינו רשום בתור מזהה "1", שחרר מארז הסוללה, ולהתחיל מחדש בשלב 6.2.
  6. לשנות את מזהה גלגל מ- "1" כדי המזהה העכבר תחת העמודה שם.
  7. דבקים הבסיס של ההגה המצטבר בתחתית הכלוב עם נייר דבק כדי להבטיח יציבות. אל תאפשר הקלטת תישאר, כמו עכברים אלעס את הקלטת חשוף.
  8. בחר דיסק גלגל ריצה בלי חתיכה מגנטי מאוכלת.
  9. למקם את הגלגל על הבסיס ולסובב את ההגה כדי לוודא אישור מן הכלוב קירות הסורג.
  10. לסובב את הדיסק במספר מסוים של סיבובים כדי להבטיח הגלגל פועלת תוכנת כראוי סופר סבבים.
  11. למנוע חתיכות של צ'או לאיבוד בין מצעים או להירטב על ידי צינור-מקליטה בחלקו התחתון של הצנצנת אוכל על הרצפה הכלוב, גלגל ריצה ובקבוק המים.
    הערה: צ'או רטוב מגדילה את צריכת המזון לעומת יבש צ'או30.
  12. מקום 5 חתיכות של צ'או לתוך הצנצנת.
    הערה: האוכל במהלך שלב טרום ניסיוני הוא זמין ad libitum והוא אינו חייב להיות שנשקל. חשיפה להפעלת גלגלי במהלך תקופת להתאקלמות עשוי להעצים ABA21,31.
  13. במקום בקבוק מים מלא בכלוב ומספקים מים ad libitum.
  14. חזור עד כל הכלובים יש על גלגל ריצה מחובר באופן אלחוטי, מזון ומים.
  15. בנפרד למקם עכברים הכלובים המתאים.
  16. במערכת ניהול תוכנה, ללכת "קובץ" ולחץ על "התחל רכישה".
  17. צפה עדכון התוכנה כדי להבטיח גלגל סבבים נספרים ואת המערכת פועל היטב.
  18. חבל עכברים לתנאי דיור ניסיוני 2 ימים הכולל.
  19. להעריך עכברים במהלך שלב זה כדי להבטיח שהן בריא מספיק כדי להתמודד עם הניסוי ABA.
  20. בדוק כלובי כל הצפה של בקבוקי מים כל יום. אם הבקבוקים הציפו, להחליף את הכלוב הישן עם כלוב חדש וחזור על הצעדים הדרושים כדי לדבוק גלגלים ומזון לכלוב ללא הפרעה.
  21. יום 2, בדוק כלובי מזון רמות. אם מזון נמוכה, למלא עם חתיכות 2 של צ'או. לעשות זאת מבלי להפריע העכברים.
    הערה: אם במהלך השלב להתאקלמות מראש ניסיוני העכבר כל מציג hypophagia או רזה מדי, הסר את העכבר מן המחקר.

7. שלב ניסיוני בסיסית - יום 1

  1. בחר "סיום" ולאחר מכן "התחל רכישה" בתוכנת ניהול גלגל.
  2. למדוד את צ'או 9 גרם ב חבית פלסטיק קטנה בקנה מידה עם רגישות 0.00 g. להקליט את המשקל המדויק.
  3. בעדינות להסיר ולשקול את העכבר בתוך פלסטיק גדולים בקנה מידה עם רגישות 0.0 g. משקל שיא.
    הערה: חשוב להגביל את הלחץ של עכברים תוך כדי טיפול, ולכן להתמודד איתם בסבלנות.
  4. השלך כל האוכל והפיזיולוגי.
  5. חיפוש מצעים עבור כל שיירי המאכל הוסר מן הצנצנת השלך את זה גם כן.
  6. . תשאיר את הבקבוק מים במקום, אך להבטיח שזה מלא במידה מספקת.
  7. נקי לכלך פועל גלגלים עם מגבות-70% אלכוהול איזופרופיל ונייר.
  8. אם ניקוי היה נחוץ, לאחר אלכוהול איזופרופיל מתייבש, להחזיר את העכבר לכלוב שלה והחלף את הכלוב על המדף.
  9. חזור על שלבים אלה עד כל עכבר מתנהל 9 גרם מזון הוא נמדד והניח בכלובים.

8. ניסיוני בסיסית שלב - 2-7 ימים

  1. לחזור אל המתקן בעלי חיים במקביל, כל יום. להשתנות לא לקחת מדידות על ידי מעל או מתחת לגיל 10 דקות.
  2. למדוד את צ'או 9 גרם ב חבית פלסטיק קטנה בקנה מידה עם רגישות 0.00 g. להקליט את המשקל המדויק.
  3. בעדינות להסיר ולשקול את העכבר בתוך פלסטיק גדולים בקנה מידה עם רגישות 0.0 g. משקל שיא.
  4. משוך את הצנצנת מזון הכלוב, זורק את כל האוכל לתוך חבית קטנה בסולם 0.00 g.
    1. אם הצואה ומצעים בצנצנת מזון עם האוכל, לבחור כל מצעים ו צואה. השתמש מסננת קטנה כדי לשפשף מזון אבקת כשהספל במשקל. הסר כל צואה לפני עושה את זה עם פינצטה (במקרה הצורך).
      הערה: מצעים לא ייפרדו לחתיכות קטנות יותר לעבור דרך מסננת
    2. לחיפוש כל שאריות מזון בכלוב ולהוסיף להם. הספל לאזן בין. להקליט את כמות המזון הנותר.
      הערה: אם צריכים בדיקה של מצעים ו קייג ', עדיף לעשות זאת כאשר העכבר נמצא שוקלים גביע או העברת לכלוב כדי להפחית את הלחץ.
    3. השלך כל האוכל.
  5. תנקה את הצנצנת ולהניח בחזרה לתוך הכלוב. החלף את הקלטת במידת הצורך.
  6. מקם את 9 גרם בעבר מדודה של מזון חדש לתוך הצנצנת.
  7. ואז נקיים לכלך פועל גלגלים עם אלכוהול איזופרופיל 70%, יבש הגלגלים. זה כלוב אחד בכל פעם, לא בטעות מחלף גלגלים.
  8. קץ והפעל מחדש את רכישת בגלגל הפעלת תוכנית בכל יום אחר.
  9. חזור על שלבים אלה עד תחילת השלב ההגבלה.

9. ניסיוני הגבלת שלב - יום 1

  1. לסיים ולהתחיל רכישה בתוכנת ניהול גלגל.
  2. שוקלים עכברים, ישנים וחדשים מזון לכל פרוטוקול בסיסית.
  3. אסור לנקות גלגלים עכשיו. זה עשוי להפריע עכברים במהלך תקופת האכלה שלהם מוגבל.
  4. אפשר גישה אל אוכל חדש, 9 גרם של צ'או, במשך 6 שעות. שיא זמן האוכל מוצע.
    הערה: הזמן במהלך מחזור אור, מזון זמין ישפיע על התפתחות ABA. מאז עכברים לישון בדרך כלל במהלך מחזור אור, מתן גישה לאוכל במהלך הזמן הזה מחריף הפיתוח של אבא, מאז עכברים לא בדרך כלל צורכים את רוב האוכל היומית שלהם בשלב זה. לעומת זאת, עכברים להעניק גישה מזון במהלך מחזור כהה יכול לפתח ABA לאט יותר32. התאמת משך גישה המזון וכתוצאה מכך יותר או קצר יותר הישרדות פעמים (איור 2). פעילות לסולמות המזון (FAA) הוא היפראקטיביות, אשר מתרחשת מיד לפני האוכל מוצע32,33,34. רשות התעופה הפדרלית יכול להשפיע על ההתפתחות של ABA, כאשר הוכח כי ההכחשה גלגל הפעלת גישה במהלך התעופה הפדרלית המשפרת ABA התנהגות32.
    1. להסיר את האוכל בדיוק 6 h מאוחר יותר עבור כל עכבר ומדידת כמות הנותרים. הרשומה האוכל זמן יוסר.
  5. נקי גלגלים עכשיו, במידת הצורך, מנסה לעשות זאת מבלי על משיכת המזון מן הכלובים עוקבות.
  6. שוקל מזון ולחשב את ההבדל בין מזון כדי לקבוע את כמות המזון נאכל לכל העכבר.
  7. לחשב את המשקל הנשירה עבור כל עכבר.
    הערה: משקל הנשירה היא כאשר עכבר יש להסיר מן הניסוי כאשר זה מגיע ל- 75% של מדידת הסופי שלה במשקל הגוף הבסיסית. לדוגמה, אם עכבר שוקל 20 גרם בתחילת שלב ההגבלה, כשזה מגיע 15 גרם יש להסירו מהניסוי.
  8. לשמור עותק של הנשירה משקולות על היד במתקן של בעלי חיים.
    הערה: ניסויים הערכת התאוששות ABA עשוי להיות ניסיון; האוכל מסופק גם ad libitum, או גלגלים ננעלים כדי ללמוד את התהליך שבאמצעותו עכברים לשוב משקל גוף בריא34.

10. ניסיוני הגבלת שלב - 2-14 ימים

  1. חזור על שלבים כל מדידה בפרוטוקול ההגבלה היום 1. אל תפעיל מחדש את גלגל רכישה.
  2. אם העכבר מגיע המשקולת (75% ממשקל גופה בסיסית), להסיר את הצנצנת גלגל ומזון מן הכלוב, לספק מזון בשפע בתחתית הכלוב, ואז להמשיך עם העכברים האחרים. ברגע חלק כל הכלובים, כדי, המתת חסד עכברים כל הגיעו ירידה במשקל.
  3. משאיר את הגלגל על העכבר כל משך זמן הניסוי.
  4. בדוק כל עכבר מדי יום עבור פציעות. במידת הצורך, קליפ ציפורני פגום, לטפל פצעים, אנשי טיפול בבעלי חיים שאל וכו לייעוץ אם לא בטוחה כיצד להמשיך עם פציעה.

11. סיום המחקר

  1. אם המחקר נמשך 14 יום, שוקלים כל העכברים ביום 15. הגבלת משקל יום 1 נחשב משקל בסיסית.
    הערה: האורך של המחקר יכול להיות שונה כדי לטפל ההשערה נבדק. פרקי זמן ממושכים גישה מזון משך עשוי לשמש כדי להאריך את אורך המחקר.
  2. המתת חסד עכברים לפי הצורך.
  3. לקחת את הציוד מלוכלכים לחדרים המתאימים.
  4. לסיים גלגל ספירת רכישה על היום 15 לספק 10 ימים מלאים של נתונים.
  5. בטל את מרכז הגלגל אלחוטית.
  6. חלץ נתונים.
  7. ניתוח נתונים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Neurotrophic המוח-derived פקטור (BDNF), חלבון זה תורם ברגולציה של האכלה כמו גם משקל תחזוקה, מופחת הסרום של חולים עם35. ניסוי זה העריך את ההשפעות של האכלה מתוזמנת, גישה גלגל ריצה או שניהם על ביטוי BDNF בתוך ההיפוקמפוס (HPC), אזור הטגמנטום הגחוני (מע' ' מ), גרעין האקומבנס (NAc), ואת הפריפרונטלי צעדים ראשונים ביזמות בהייטק (mPFC). ביטוי של מולקולה אדהזיה דופאמינרגיים 1 (NCAM1) נאמד גם לחקור את ייחודה של השפעות על BDNF בתוך מסלול mesocorticolimbic.

עכברים שוכנו בנפרד בתוך מחזור בהירה-כהה 12:12 בחדר האקלים מבוקרת בתוך מתקן טיפול בבעלי חיים. הכלובים היו מצוידים גלגלי ריצה אלחוטית אשר מועבר נתונים בכל 30 s למחשב נישא. תקן האוכל הוצע בצנצנת כ 2" קוטר עם קירות כ 1.5" גבוהה בתקופות בסיסית והן ההגבלה.

ארבע קבוצות הניסוי היו מוקצים באופן אקראי מדומה: ad libitum (Ad Lib), מתוזמנת האכלה (STV), גלגל חופשי פועל, גישה מזון (ריצה) או גלגל חופשי עם הגבלת מזון (ABA) (איור 3). משימה קבוצתית נקבע לפי משקל הגוף הראשונית להקים ארבע קבוצות משקל שווה ערך. עכברים היו בנפרד שוכנו, למאכל ad libitum עם גישה מתמדת גלגל ריצה 2 ימים במהלך תקופת והפיזיולוגי, ו 7 ימים במהלך תקופת בסיסית.

במהלך תקופת גישה מזון מתוזמנת של עד 12 ימים, STV והן ABA קבוצות הייתה גישה מזון עבור רק 6 שעות ליום (09:00-15:00), היו תחת פיקוח, יוסרו אם הם פגשו את משקלם מחושב ירידה של 25% ממשקל גופם ההתחלתי. התאמות יומיות נעשו כדי להגביל את הגישה מזון עבור קבוצת STV, כדי להבטיח כי הקבוצה STV היה שיעור הנשירה דומים לאלה של קבוצת ABA, שחבריה בדרך כלל במשקל הגוף במהירות רבה יותר. העכבר לרוץ כל היה הולך לשעבד את העכבר ABA להסרת מן המחקר, כל עכבר Ad Lib היה הולך לשעבד את העכבר STV. Yoking הבטיחו כי עכברים כל הוסרו מן המחקר בנקודות זמן דומה. עיצוב זה איפשרה השוואה של ביטוי גנים בין קבוצות של עכברים חוו לתנאים שונים ניסיוני עבור משך זהה. מספר הימים להסרת היתה להתפרש כאמצעי של הישרדות. אפשרות אחרת היא לכלול קבוצת ריצה נוספים אשר אינה מוגבלת לאכול רק הקבוצה ABA, אך מסופק עם עודף של מזון במהלך תקופת 6-אייץ '. יתר על כן, 5 קבוצות ניסיוני יכול לשמש, כולל שני טפסים של קבוצת ריצה. הבחירה של קבוצות תלויה מטרות המחקר.

לאחר ההסרה של הפרדיגמה ABA, עכברים נערפו להעמסת המוח מהירה. רקמות מן mPFC, HPC, NAc, מע' ' מ הוסר באמצעות מטריקס המוח ואת רקמת אגרוף מיד הצמד בעזרת קרח יבש. דוגמאות הוחזקו במקפיא-80 ° C לפני החילוץ-RNA.

ניתוח סטטיסטי של הנתונים בוצעה באמצעות בדיקות של ניתוח שונות (ANOVA). עבור נתוני התוכנית הבסיסית, ANOVA מוחל על כל משתנה תלוי (משקל הגוף, צריכת המזון ו גלגל ריצה). פוסט הוק הבדיקות השונות או אינטראקציות בוצעו. Bonferroni התאמות נעשו כאשר פוסט הוק הבדיקות השונות הוחלו.

כדי לנתח נתונים המניעה, מודלים ליניאריים כללי (הליך GLIMMIX; SAS v9.2; קוד זמין מ המחבר המתאים על פי בקשה) משמשים כדי להעריך כל משתנה. ניתוחים פוסט הוק משמשות כדי לפתור אינטראקציות באמצעות שיטת שיעור גילוי שווא. ניתוח הישרדות בוצעה באמצעות מבחן קפלן-מאייר עם Logrank (האח-קוקס) ובדיקות Peto-Peto-Wilcoxon פוסט הוק . משמעות הוגדר ב- p < 0.05.

גלגל ריצה לא השפיעה במשקל הגוף במהלך בסיסית, בעוד צריכת מזון מוגברת בעת הפעלת גלגלים היו זמינים על בסיס ימים 2-7. לפני האכלה מתוזמנת, פעילות על הגלגלים הריצה לא היה שונה בין הקבוצות בניהול ו ABA.

מאז עכברים Ad Lib ולהפעיל היו שעבר לעכברים STV, ABA, בהתאמה, לא היה הבדל בהישרדות בין קבוצות הניסוי שהאכילה מתוזמנת (איור 4). בלי yoking, הישרדות של ABA עכברים באופן דרמטי מוקטן בהשוואה לקבוצות של הפעלה ועל STV-35. עם זאת, צומצם משקל הגוף בימים 1-5 בשתי הקבוצות נחשפים מתוזמנת האכלה (STV וקבוצות ABA) (איור 4b). מתוכנן האכלה צריכת מזון מופחת גם בימים 1-5 בשתי הקבוצות (איור 4c), אך לא היתה השפעה על גלגל ריצה פעילות (איור 4d). במחקר זה, היפראקטיביות של קבוצת ABA היה קצר (ימים 1-3), nonsignificant לעומת קבוצת ריצה, אולי בגלל הבריאות המתדרדר במהירות של עכברים בתוך התנאי ABA.

גלגל ריצה ולעלייה משמעותית הביטוי BDNF בתוך מע' ' מ (איור 5) תוך הגבלת מזון מוגברת NCAM1 mRNA ביטוי מע' ' מ (איור 5b), אך לא תשנה את הביטוי BDNF mRNA. היו ללא תופעות העיקריים של access גלגל או אוכל, או אינטראקציות BDNF או NCAM1 mRNA הביטוי בתוך ה-NAc (איור 6). ב mPFC, האכלה מתוזמנת ירד BDNF mRNA ביטוי, אך לא השפיע על הביטוי NCAM1 mRNA (איור 7). גלגל גישה? לא תשנה את ביטוי גנים, אין אינטראקציות של הגבלת מזון וגישה גלגל נמצאו. באופן דומה, HPC, היו אין אינטראקציות של הגבלת מזון וגישה גלגל על BDNF או ביטוי NCAM1 mRNA, למרות ההגבלה מזון מוגברת ביטוי NCAM1 mRNA (איור 8).

Figure 1
איור 1 : סקס הבדלים הפרדיגמה ABA- () הישרדות המצטבר בין זכר ונקבה עכברים לאורך זמן. עכברים (b) משקל הגוף בין זכר ונקבה על הגבלת צריכת מזון ימים (c) בין זכר ונקבה עכברים הגבלת ימים. (ד) גלגל ריצה בין זכר ונקבה עכברים הגבלת ימים. דמות זו שונתה מן הפרסום המקורי6. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2 : אפקטים של האכלה פעמים ב- ABA משך. איור זה מציג כמה ימים עכברים יישארו בההגבלה תלוי כמה זמן מזון זמין. זה מוצג עבור עכברים עם וללא הפעלת גלגלים. דמות זו שונתה הפרסום המקורי35. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3 : הפרדיגמה ABA עיצוב ניסיוני. תמונה זו מציגה את ערכת לניסויים ABA. דמות זו שונתה מן הפרסום המקורי36. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4 : אפקטים של הפרדיגמה ABA- משקל הגוף יומי () הישרדות (b) (c) המזון הנצרך, גלגל (d) פועל במהלך הגבלת מזון. מספרים נטוי מתארים מספר עכברים שנותרו הפרדיגמה ABA. תוצאות באים לידי ביטוי אומר ± ב- SEM... דמות זו שונתה מן הפרסום המקורי36. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5 : ההשפעות של ABA על ביטוי גנים ב מע' ' מ. () BDNF, (b) ביטוי NCAM1 מע' ' מ של עכברים שנחשפו לתנאי ABA. כניסות מציינים את הביטוי BDNF ו NCAM1 רשע בתקופת ההגבלה על המדד עצמאית מתואר. התוצאות המוצג כ log2(RQ) ± SEM p < 0.05. דמות זו שונתה מן הפרסום המקורי36. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6 : ההשפעות של ABA על ביטוי גנים ב האקומבנס Nucelus. () BDNF, (b) ביטוי NCAM1 ה-NAc של עכברים שנחשפו לתנאי ABA. התוצאות המוצג כ log2(RQ) ± SEM p < 0.05. דמות זו שונתה מן הפרסום המקורי36. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 7
איור 7 : ההשפעות של ABA על ביטוי גנים ב- mPFC. () BDNF, (b) ביטוי NCAM1 mPFC של עכברים שנחשפו לתנאי ABA. שיבוץ מציין הביטוי BDNF רשע בתקופת ההגבלה על המדד עצמאית מתואר. תוצאות כמוצג משמעות log2(RQ) ± SEM p < 0.05. דמות זו שונתה מן הפרסום המקורי36. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 8
איור 8 : ההשפעות של ABA על ביטוי גנים ב- HPC. () BDNF, (b) ביטוי NCAM1 HPC של עכברים שנחשפו לתנאי ABA. כניסות מציינים ביטוי BDNF ו NCAM1 רשע בתקופת ההגבלה על המדד עצמאית מתואר. תוצאות כמוצג משמעות log2(RQ) ± SEM p < 0.05. דמות זו שונתה מן הפרסום המקורי36. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הניסוי ABA ניתן לשנות על ידי ניסויים לבחון זנים שונים, הגילאים, סמים, ומשתנים שונים אחרים של AN. הנושאת ב השתנות גנטי המוח, התאמות גלגל ריצה או מזון גישה תקופה להגדיל או להקטין את חומרת הסימפטומים, שיעור הנשירה. זה יכול לשמש כדי להגדיל או להקטין את אורך הניסוי, בהתאם לשאלה ניסיוני עניין.

מדידה מדויקת של צריכת מזון היא חלק קריטי של הפרדיגמה ABA, אך לעתים קרובות יכול להתבצע בעייתי. מצעים, צואה, שתן בצנצנת מזון, יחד עם המזון מועברות לחלל כלוב מספק הקושי במדויק במשקל של האוכל. עכברים יוצאים גם קטן פיסות מזון ומזון אבקת בצנצנת וברחבי הכלוב. מסננת מסייע בצמצום הבעיה של ניפוי דרך מצעים למצוא שאריות מזון להקלטות משקל ראוי, אבל השיטה אינה שאינו טועה. טיפול העכברים להשיג משקולות שלהם הוא גורם מכריע, עדיין מבלבלים נוסף ב- ABA הפרדיגמה. עם חוקר הפרעות, עכברים פגיעים יותר מתח, אשר יכולים להחמיר את תנאי ABA.

ABA היא שיטה שימושית בהערכת AN, אולם טכניקה זו מגיע עם מגבלות. המגבלה הראשונה שיש לקחת בחשבון הוא כי המודל ABA אינה מחקה כל ההיבטים של אנורקסיה. לדוגמה, מכרסמים שניתנה גישה עשיר בשומן לא יתפתח ABA תחת תנאים ניסויית טיפוסית30. עם זאת, כמעט אין מודלים בבעלי חיים קיים זה מסכם את הדברים בכל ההיבטים של הפרעה נפשית. לפיכך, אבא עדיין יכולה להניב תובנות חשובות התנהגויות הקשורות AN.

טיפולים תרופות יכול להתבצע גם הפרדיגמה ABA. והתרופות האמריקני באמצעות המים לשתייה הוא אידיאלי, כמו זה מונע זריקות יומיות זה יכול להיות תופעות לא רצויות, כולל גירוי באזור ההזרקה, הרגעה לטווח קצר הנגרם על ידי תרופות מסוימות. עם זאת, חשוב להתאים את ריכוז התרופה מדי יום כדי לשמור על מינון עקבי, שכן צריכת מים יומית משתנה באופן דרמטי במהלך ABA, הראשון עם העלאות שותה ולאחר מכן עם הפחתות צריכת הנוזלים. באמצעות משאבות מיני תת עורית כדי לספק את התרופה באופן רציף אפשרי גם עם הפרדיגמה ABA; עם זאת, חייבים להקפיד כי המשאבות מיני הם קטנים מספיק כדי לאפשר עכברים לקחת את צנצנות מזון ולהפעיל ללא הפרעה על גלגל ריצה. יתר על כן, השימוש כבלי סיבים optogenetic אפשרי תיאורטית, אך ידרוש הצגה שונה. לחלופין, ניתן להשתמש מניפולציה של הפעילות של מעגלים ספציפי באמצעות קולטנים מעצבים מופעל באופן בלעדי על ידי מעצב סמים (DREADD) עם הפרדיגמה ABA ללא סיבוך שכינתה מיתרי. לכן, יכול לשלב מגוון כלים מודרניים מדעי המוח ללמוד המנגנונים העצביים של התנהגות ABA.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו מומן על ידי פרס חוקר עצמאי NARSAD וגם IMHRO עולה כוכב הדיכאון מחקר בפרס בזיכרון של ג'ורג Largay ל רואים את זה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Wireless Low Profile Running Wheels, Hubs, Software Med Associates ENV-047
Standard Teklad Rodent Chow Envigo 8604
8 Week Old Mice Jackson Laboratories Balb/cJ Strain used in our study - Can use other strains to assess ABA
Scout Pro Scale 200 g Ohaus SPE202 Used to weigh mice
Scout Pro Scale 400 g Ohaus SPE402 Used to weight food

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hall, J. F., Hanford, P. V. Activity as a function of a restricted feeding schedule. J Comp Physiol Psychol. 47 (5), 362-363 (1954).
  2. Hall, J. F., Smith, K., Schnitzer, S. B., Hanford, P. V. Elevation of activity level in the rat following transition from ad libitum to restricted feeding. J Comp Physiol Psychol. 46 (6), 429-433 (1953).
  3. Routtenberg, A., Kuznesof, A. W. Self-starvation of rats living in activity wheels on a restricted feeding schedule. J Comp Physiol Psychol. 64 (3), 414-421 (1967).
  4. Taksande, B. G., Chopde, C. T., Umekar, M. J., Kotagale, N. R. Agmatine attenuates hyperactivity and weight loss associated with activity-based anorexia in female rats. Pharmacol Biochem Behav. 132, 136-141 (2015).
  5. Boulton, A. A., Baker, G. B., Iverson, M. T. -M. Activity anorexia. Neuromethods, 18, Animal Models in Psychiatry. 1, Humana Press. Totowa, NJ. 267-311 (1991).
  6. Klenotich, S. J., Dulawa, S. C. The activity-based anorexia mouse model. Methods Mol Biol. 829, 377-393 (2012).
  7. Kron, L., Katz, J. L., Goryzynski, G., Weiner, H. Hyperactivity in anorexia nervosa: a fundamental clinical feature. Compr Psychiatry. 19 (5), 433-440 (1978).
  8. Hebebrand, J., et al. Hyperactivity in patients with anorexia nervosa and in semistarved rats: evidence for a pivotal role of hypoleptinemia. Physiol Behav. 79 (1), 25-37 (2003).
  9. Birmingham, C. L., Su, J., Hlynsky, J. A., Goldner, E. M., Gao, M. The mortality rate from anorexia nervosa. Int J Eat Disord. 38 (2), 143-146 (2005).
  10. Walsh, B. T., et al. Fluoxetine after weight restoration in anorexia nervosa: a randomized controlled trial. JAMA. 295 (22), 2605-2612 (2006).
  11. Kaye, W. H., et al. Double-blind placebo-controlled administration of fluoxetine in restricting- and restricting-purging-type anorexia nervosa. Biol Psychiatry. 49 (7), 644-652 (2001).
  12. Jagielska, G., Kacperska, I. Outcome, comorbidity and prognosis of anorexia nervosa. Psychiatr Pol. 51 (2), 205-218 (2017).
  13. Murray, S. B., et al. A comparison of eating, exercise, shape, and weight related symptomatology in males with muscle dysmorphia and anorexia nervosa. Body Image. 9 (2), 193-200 (2012).
  14. Nieuwoudt, J. E., Zhou, S., Coutts, R. A., Booker, R. Symptoms of muscle dysmorphia, body dysmorphic disorder, and eating disorders in a nonclinical population of adult male weightlifters in Australia. J Strength Cond Res. 29 (5), 1406-1414 (2015).
  15. Griffiths, S., Mond, J. M., Murray, S. B., Touyz, S. Positive beliefs about anorexia nervosa and muscle dysmorphia are associated with eating disorder symptomatology. Aust N Z J Psychiatry. 49 (9), 812-820 (2015).
  16. Achamrah, N., et al. Sex differences in response to activity-based anorexia model in C57Bl/6 mice. Physiol Behav. 170, 1-5 (2017).
  17. Perez-Leighton, C. E., Grace, M., Billington, C. J., Kotz, C. M. Role of spontaneous physical activity in prediction of susceptibility to activity based anorexia in male and female rats. Physiol Behav. 135, 104-111 (2014).
  18. Pirke, K. M., Broocks, A., Wilckens, T., Schweiger, U. Starvation-induced hyperactivity in the rat: the role of endocrine and neurotransmitter changes. Neurosci Biobehav Rev. 17 (3), 287-294 (1993).
  19. Doerries, L. E. Gender differences in activity anorexia: predictable, paradoxical, or enigmatic. Activity anorexia: Theory, research, and treatment. Epling, W. F., Pierce, W. D. , Erlbaum. Mahwah, NJ. 69-77 (1996).
  20. Woods, D. J., Routtenberg, A. "Self-starvation" in activity wheels: developmental and chlorpromazine interactions. J Comp Physiol Psychol. 76 (1), 84-93 (1971).
  21. Pare, W. P. The influence of food consumption and running activity on the activity-stress ulcer in the rat. Am J Dig Dis. 20 (3), 262-273 (1975).
  22. Boakes, R. A., Mills, K. J., Single, J. P. Sex differences in the relationship between activity and weight loss in the rat. Behav Neurosci. 113 (5), 1080-1089 (1999).
  23. Pjetri, E., et al. Identifying predictors of activity based anorexia susceptibility in diverse genetic rodent populations. PLoS One. 7 (11), (2012).
  24. Gelegen, C., et al. Difference in susceptibility to activity-based anorexia in two inbred strains of mice. Eur Neuropsychopharmacol. 17 (3), 199-205 (2007).
  25. Shimizu, N., Oomura, Y., Kai, Y. Stress-induced anorexia in rats mediated by serotonergic mechanisms in the hypothalamus. Physiol Behav. 46 (5), 835-841 (1989).
  26. Siegfried, Z., Berry, E. M., Hao, S., Avraham, Y. Animal models in the investigation of anorexia nervosa. Physiol Behav. 79 (1), 39-45 (2003).
  27. Kim, S. F. Animal models of eating disorders. Neuroscience. 211, 2-12 (2012).
  28. Gutierrez, E., Cerrato, M., Carrera, O., Vazquez, R. Heat reversal of activity-based anorexia: implications for the treatment of anorexia nervosa. Int J Eat Disord. 41 (7), 594-601 (2008).
  29. Brown, A. J., Avena, N. M., Hoebel, B. G. A high-fat diet prevents and reverses the development of activity-based anorexia in rats. Int J Eat Disord. 41 (5), 383-389 (2008).
  30. Boakes, R. A., Juraskova, I. The role of drinking in the suppression of food intake by rodent activity. Behav Neurosci. 115 (3), 718-730 (2001).
  31. Boakes, R. A., Dwyer, D. M. Weight loss in rats produced by running: effects of prior experience and individual housing. Q J Exp Psychol. 50 (2), 129-148 (1997).
  32. Dwyer, D. M., Boakes, R. R. Activity-based anorexia in rats as failure to adapt to a feeding schedule. Behav Neurosci. 111 (1), 195-205 (1997).
  33. Beneke, W. M., Schulte, S. E., Vander Tuig, J. G. An analysis of excessive running in the development of activity anorexia. Physiol Behav. 58 (3), 451-457 (1995).
  34. Dixon, D. P., Ackert, A. M., Eckel, L. A. Development of, and recovery from, activity-based anorexia in female rats. Physiol Behav. 80 (2-3), 273-279 (2003).
  35. Klenotich, S. J., et al. Olanzapine, but not fluoxetine, treatment increases survival in activity-based anorexia in mice. Neuropsychopharmacology. 37 (7), 1620-1631 (2012).
  36. Ho, E. V., Klenotich, S. J., McMurray, M. S., Dulawa, S. C. Activity-Based Anorexia Alters the Expression of BDNF Transcripts in the Mesocorticolimbic Reward Circuit. PLoS ONE. 11 (11), 0166756 (2016).

Tags

התנהגות גיליון 135 המבוסס על פעילות אנורקסיה אנורקסיה נרבוזה היפראקטיביות קשב Food Restriction-Induced עכברים הגבלת מזון Hypophagia הפרעת אכילה
הערכת מבוססי פעילות אנורקסיה בעכברים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Welch, A. C., Katzka, W. R., Dulawa, … More

Welch, A. C., Katzka, W. R., Dulawa, S. C. Assessing Activity-based Anorexia in Mice. J. Vis. Exp. (135), e57395, doi:10.3791/57395 (2018).

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