Waiting
Login processing...

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

Behavior

Vurdere aktivitetsbaserte anoreksi i mus

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

Mus individuelt huses med kjører hjul mens gitt begrenset tilgang til mat utvikle reduksjoner i matforbruk og øke aktiviteten på kjører hjulet. Dette eksperimentelle fenomenet kalles aktivitetsbaserte anoreksi. Dette paradigmet har en eksperimentell verktøy for å studere nevrobiologi og atferd underliggende aspekter av anoreksi.

Abstract

Gnagere utvikle aktivitetsbaserte anoreksi (ABA) når utsatt for en begrenset mate tidsramme og gratis tilgang til et kjørende hjul. Disse forholdene føre til livstruende redusert kroppsvekt. Imidlertid Tilpass gnagere utsatt for bare én av disse betingelsene til slutt for å gjenopprette normal kroppsvekt. Selv om økt kjører kombinert med reduksjon i frivillig matinntaket synes paradoksalt under ABA forhold, er ABA atferd observert over mange pattedyrarter.

Det ABA paradigmet gir en dyremodell anoreksi (AN), en spiseforstyrrelse med alvorlig feilregulering appetitt-atferd. Fag ligger enkeltvis med fri tilgang til et kjørende hjul. Hver dag, tilbys emnet mat for en begrenset tidsperiode. I løpet av eksperimentet reduseres en Emneoversikt kroppsvekt fra høy aktivitet og lavt kaloriinntak. Varigheten av studien varierer basert på hvor lenge mat tilbys daglig, mat tilbys, belastningen av musen, hvis narkotika blir testet, og miljømessige faktorer.

Mangel på effektiv farmakologisk behandling for et pasienter, livskvaliteten lav, høye kostnadene ved behandlingen og deres høy dødelighet angir haster å videre forskning AN. Vi gir en grunnleggende oversikt for å utføre ABA eksperimenter med mus, tilbyr en metode for å undersøke en-lignende oppførsel for å utvikle romanen terapi. Denne protokollen er optimalisert for bruk i Balb/cJ mus, men kan lett manipuleres for andre stammer, gir stor fleksibilitet når du arbeider med ulike spørsmål, spesielt knyttet til genetiske faktorer av ABA.

Introduction

Siden 1953, er gnagere rapportert til å vise en paradoksal hyperaktivitet på kjøre hjul når de får gratis tilgang til hjulene mens gjennomgår frivillig hypophagia når mat tilgjengelighet er begrenset1. Omvendt, gnagere ikke raskt slipp i kroppsvekt når tilbød mat etter en tidsplan uten hjul eller når huset med kjører hjul og tilbød mat annonse libitum1,2,3. ABA modellen gir pålitelig dramatiske reduksjoner i kroppsvekt, hypophagia, nedkjøling, tap av estrus, og økt stimulering av HPA akse4. Til slutt, ABA resulterer i død, hvis emnet er fjernet fra det paradigme5. Det ABA paradigmet gir forskere en dyr modell av en, en kompleks spiseforstyrrelse som har alvorlige feilregulering appetitt-atferd, påvirker ca 1 av 100 kvinner og en mindre andel av menn6. Pasienter som lider av en oppfører hyperaktivitet, bestående av ekstreme mengder trening og/eller generell uro7,8. Med en dødelighet på ca 10% har en den høyeste dødeligheten blant alle psykiske lidelser9. Gjeldende behandling for AN er begrenset til kognitiv terapi, som det er ingen godkjent farmakologiske behandlinger for dem som lider av en10,11.

EN har vanligvis vært ansett som en lidelse som påvirker hovedsakelig kvinner. Som en diagnose som er 10 ganger mer sannsynlig i kvinner enn menn, er kvinnelige fag tradisjonelt fokus i en12. Imidlertid bør spesielle hensyn tas i eksklusive menn fra studier. Mens diagnostisering av en lavere inne hanndyr, muskel dysmorphia (MD) er en tilstand som har mange likhetstrekk med AN, kroppsbilde er forvrengt og kosthold er ofte disordered. Det er støtte for ideen om at MD og en kan klassifiseres i en lignende måte13,14,15. Dette kan tyde på at noen tilfeller av MD representerer den "mannlige versjonen" av en. I forbindelse med dyremodeller, har noen rapporter antydet at menn er mer utsatt enn kvinner for ABA paradigmet. For eksempel en fersk studie viste en høyere dødelighet og redusert matinntak sammenlignet med kvinner i C57Bl/6 mus16. En predictor av mottakelighet for ABA er spontan fysisk aktivitet (SPA). Rotter med høyere eller lavere SPA er mer sannsynlig å miste vekt i ABA paradigmet, mannlig rotter viser en sterkere effekt enn kvinner17. Derimot er kvinnelige gnagere observert for å utøve mer enn menn i begrensning-fasen av ABA18. I tillegg har studier med Balb/cJ mus vist motsatte av C57Bl/6 mus, der kvinnelige mus har en høyere dødelighet og redusert matinntak sammenlignet med menn (figur 1)6. Med varierende resultater mellom kjønnene i ABA paradigmet og øke bevisstheten om menn med uordnede matvaner, bør både mannlige og kvinnelige fag testes.

Bortsett fra sex forskjeller i ABA paradigmet, må alder og belastning vurderes når du velger fag. Unges mus kan mer nøyaktig modell AN, siden en vanligvis kommer i ungdomsårene, som observert med rotter og mus19,20,21,22. Stammer som er mer aktive enn andre på planlagt nivå har en høyere rate av mottakelighet og alvorlighetsgraden av ABA23. Stammer kjent for å ha høyere nivåer av angst, som DBA/2, har økt hjulet kjører aktivitet, som indikerer en raskere frafall i ABA paradigme24. Avhengig av eksperimentell design, kan belastningen av valg skreddersys for å maksimere varigheten av ABA.

ABA paradokset er ikke unikt for mus. Andre pattedyr inkludert rotter, har hamsters, gerbils, griser, gjengen og marsvin vist dette fenomenet6. Bevaring av ABA fenomenet over pattedyrarter antyder at ABA paradigmet kan gi et translasjonsforskning verktøy for å undersøke mekanismene bak anoreksi-lignende oppførsel hos mennesker. Mus er spesielt velegnet for studier av mekanismene bak ABA. Mus kan bli tett plassert generasjonstid er relativt kort. Mus har et fullt sekvensert genom mange innavlet, outbred og spesielle belastninger, congenics, er tilgjengelig. Et stort antall genetisk manipulerte linjene er generert, gjør dem ideelle for studier vurdere genetisk påvirkninger på lidelser som AN. avhengig av spørsmålet for hånden, forskere kan manipulere kompliserte nevrale kretser og/eller genet uttrykk å vurdere atferd i ABA paradigmet, potensielt svare på spørsmål om genetisk påvirkning det ikke er mulig når studere mennesker.

Noen dyr modeller av en finnes. Stress modeller indusere hypophagia i gnagere med halen knipe, nyhet-indusert hypophagia, kalde svømming og hjernen stimulering. Endringer i HPA-aksen redusere induserende stress, appetitt som resulterer i redusert kroppsvekt vekt25. Imidlertid er HPA-aksen også potently stimulert av ABA, som også har flere funksjoner for en som hyperaktivitet. En annen modell å vurdere i studere en er kronisk mat begrensning modellen. Ved å begrense mat for 40-60% av ad lib, kan en etterligne fysiologiske svaret feilernæring26. Selv om denne metoden er effektiv for å studere virkningene av utilstrekkelig fôring, reproduserer den ikke et kjernespørsmål av AN, som er frivillig maten begrensningen. I ABA paradigmet, dyr er fratatt mat tilgang for del av dagen, men også frivillig redusere matinntaket Hvis hjulet finnes også. Genetisk modeller har også blitt brukt til å undersøke etiologien AN. forskere har funnet nevrokjemiske og genetiske faktorer involvert i en, som de gene BDNF og nevrotransmittere dopamin og serotonin27. Bruk av genetisk modeller er avgjørende å forstå nevrale mekanismene bak en. Imidlertid genomet bredt association studier for en har ennå ikke gitt betydelige treff, og ikke sjelden varianter i en har blitt identifisert. Fremtidige studier bør kombinere en genetisk tilnærming med ABA modellen å øke forståelsen av AN-relaterte fenotyper.

Utvikle dyr modeller for hele psykiske lidelser er praktisk talt umulig på grunn av kompleksiteten og heterogenitet av menneskelige lidelser. Imidlertid av modellering bestemt, veldefinerte komponenter av en psykisk lidelse, kan unik innsikt i den underliggende nevrobiologi eller patofysiologi oppnås. Slike biologiske innsikt kan deretter brukes til å identifisere romanen behandlinger. Gnager ABA paradigmet gir derfor et prekliniske verktøy for å studere mekanismene bak AN-lignende oppførsel som ikke etisk studeres hos mennesker, som effekter av genetisk manipulasjon, forstyrrelser til nevrale kretser, og konsekvenser av visse miljømessige faktorer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle metodene som er beskrevet her er godkjent av institusjonelle Animal Care og bruk Committee (IACUC) ved University of California, San Diego.

1. mus

  1. Velg passende musen belastningen for studier.
  2. Kjøpe mus fra en leverandør eller forsterke en linje for å få riktig eksperimentelle tall.
  3. Gruppe-huset kjøpt mus i dyr anlegget i minst 1 uke før begynnelsen studien å tillate en rikelig acclimation periode.
  4. Starte pre eksperimentelle Akklimatisering fasen når mus er 8 uker gamle.

2. bolig

  1. Velg bur som er stor nok til å inneholde en un hindret kjører hjulet, mat mottaket og en vannflaske.
  2. Regulere romtemperatur og fuktighet å utfylle hypotesen blir testet.
    Merk: Høyere temperaturer vil redusere utviklingen av ABA28.

3. kjører hjul

  1. Velg hjul med trådløs kommunikasjon til å unngå potensielle distraksjoner og sammenfiltring innen byrået, se Tabellen for materiale for et eksempel.

4. vannflasker

  1. Velg en vannflaske som ikke vil konkurrere om plass med kjører hjulet eller mat mottaket hjem buret.
  2. Hvis gir behandling i drikkevannet, duct tape flasken for å skape en lys-sensitive miljø.

5. mat

  1. Velg en fettfattig chow passer for hypotesen testet (f.eksEnvigos Gnagere Diet 8604).
    Merk: Diett høy i fett og sukker kan redusere utviklingen av ABA29.
  2. Bruk en liten glasskrukke for å gi chow, ca 65 cm i diameter x 50 cm i høyden.
    Merk: En automatisk arkmater kan brukes i stedet for en glasskrukke, noe som kan redusere stress ved å begrense etterforsker forstyrrelser. Dette kan være mest fordelaktig hvis utfører ABA studier med narkotika manipulasjoner.

6. pre-eksperimentelle Akklimatisering fasen

  1. Definere eksperimentelle området ved å velge en bur rack nær de bærbare og hjulet hubene. Dette vil begrense problemer med dataoverføring.
  2. Slå på den bærbare og trådløs hub.
  3. Åpne den hjulet programvaren på bærbar PC.
    1. Se på programvare for å sikre at begge er aktiv.
    2. Åpne "verktøy" og velg "Slett hjul." Gjenta dette trinnet 5 ganger.
    3. Lukk programmet, og åpne den.
  4. Plass 3 AAA-batteriene i batteripakken av en akselavstand.
    1. Koble batteriet pack ledningene til maskinvaren i hjulet base. Dette blir frakoblet før bruk. Lukk batteripakken i hjulet base.
  5. Sjekk programvaren å sikre hjulet base står oppført med ID "1" under den riktige trådløs hub. Hvis basen ikke er oppført som ID "1", løsne batteriet og starte på nytt i trinn 6.2.
  6. Endre hjul-IDen fra "1" mus-IDen under Navn-kolonnen.
  7. Overholde kjører hjulet base til bunnen av byrået med duct tape å sikre stabilitet. Tillat ikke enhver bånd til å stikke ut, som mus ville chew på synlige bånd.
  8. Velg en kjører hjulet plate uten litt korrodert magnetisk.
  9. Plasser hjulet på basen og rotere hjulet for å bekrefte klarering fra byrået vegger og rist.
  10. Spinne platen et bestemt antall rotasjoner å sikre hjulet kjører programvare riktig teller rotasjoner.
  11. Hindre stykker av chow tapt i sengetøy eller får våt av duct-taping undersiden av mat glasset i bur gulvet, kjører hjulet og vann flasken.
    Merk: Våt chow øker matinntaket sammenlignet med tørr chow30.
  12. Plass 5 stykker av chow i glasset.
    Merk: Chow i pre eksperimentelle fasen er tilgjengelig annonsen libitum og trenger ikke å bli veie. Eksponering for kjører hjul i acclimation perioden kan intensivere ABA21,31.
  13. Plasser en full vannflaske i buret og gi vann ad libitum.
  14. Gjenta til alle burene ha et trådløst tilkoblede kjører hjulet, mat og vann.
  15. Individuelt sted mus i deres aktuelle burene.
  16. I hjulet administrere programvare, gå til "fil" og klikk "start oppkjøpet."
  17. Se programvareoppdateringen å sikre hjulet rotasjoner telles og systemet fungerer bra.
  18. Acclimate mus eksperimentelle bolig vilkårene for 2 totalt dager.
  19. Vurdere mus i denne fasen å sikre de er frisk nok til å håndtere ABA eksperimentet.
  20. Sjekk bur for noen flom fra vannflasker hver dag. Hvis flasker har oversvømmet, erstatte gamle buret med en ny bur og gjentar fremgangsmåten å følge hjul og mat til buret uten forstyrrelser.
  21. På dag 2, sjekk bur for mat nivåer. Hvis maten er lav, fylle med 2 stykker av chow. Gjøre dette uten å forstyrre musene.
    Merk: Hvis under pre eksperimentelle Akklimatisering fasen noen mus viser hypophagia eller er undervektig, fjerne musen fra studien.

7. eksperimentelle planlagte fase - dag 1

  1. Velg "enden" og deretter "start oppkjøpet" i hjulet ledelse programvare.
  2. Mål ut 9 g chow i en liten plast kanne på en skala med 0,00 g følsomhet. Registrere nøyaktig vekt.
  3. Forsiktig fjerne og veie musen i en stor plastikk kanne på en skala med 0.0 g følsomhet. Registrere vekt.
    Merk: Det er viktig å begrense stress mus mens håndtering, derfor håndtere dem tålmodig.
  4. Kast alle acclimation mat.
  5. Søk sengetøy for noen matvarer som kan ha blitt fjernet fra glasset og kast som også.
  6. La vann flasken på plass, men sikre det er tilstrekkelig full.
  7. Ren tilsølt kjører hjul med 70% isopropanol og papirhåndklær.
  8. Hvis rengjøring er nødvendig, etter isopropanol tørker, returnere musen til buret sitt og erstatte buret på stativet.
  9. Gjenta disse trinnene til hver musen veies og 9 g mat er målt og plassert i bur.

8. eksperimentelle planlagte fase - dager 2-7

  1. Tilbake til dyr anlegget på samme tid hver dag. Ikke varier tar målinger av over eller under 10 min.
  2. Mål ut 9 g chow i en liten plast kanne på en skala med 0,00 g følsomhet. Registrere nøyaktig vekt.
  3. Forsiktig fjerne og veie musen i en stor plastikk kanne på en skala med 0.0 g følsomhet. Registrere vekt.
  4. Trekk krukken ut av buret og dumpe all mat i et lite beger på 0,00 g skala.
    1. Hvis avføring og sengetøy er i krukken med mat, plukke ut alle sengetøy og avføring. Bruk en liten sil for å gni pulverisert mat inn veiing begeret. Fjern alle feces før du gjør dette med pinsett (om nødvendig).
      Merk: Sengetøy vil ikke bryte opp i mindre biter passer gjennom silen.
    2. Søk etter mat rester i buret og legge dem til begeret veies. Registrere mengden mat igjen.
      Merk: Hvis sengetøy og bur må søkes i, er det best å gjøre dette mens musen er i veie beaker eller overføre byrået å redusere stress.
    3. Kast mat.
  5. Tørk jar ren og legger inn buret. Erstatte båndet hvis nødvendig.
  6. Plass de tidligere målt 9 g nye mat i glasset.
  7. Ren tilsølt kjører hjul med 70% isopropanol, tørk hjulene. Gjør dette en bur gangen og ikke tilfeldigvis interchange hjul.
  8. Avslutte og starte oppkjøpet i hjulet kjører programmet annenhver dag.
  9. Gjenta disse trinnene til starten av begrensning-fase.

9. eksperimentelle begrensning fase - dag 1

  1. Slutt og start oppkjøpet i hjulet ledelse programvare.
  2. Veie mus, gamle og nye mat per planlagte protokollen.
  3. Rengjør ikke hjul nå. Dette kan distrahere mus under deres begrenset perioden.
  4. Gi tilgang til nye mat, 9 g chow, 6h. Registrere tid maten som tilbys.
    Merk: Tiden under lys syklusen som mat er tilgjengelig vil påvirke utviklingen av ABA. Siden mus normalt sove under lyset syklus, forverrer gi tilgang til mat i løpet av denne tiden utviklingen av ABA, siden mus vanligvis ikke bruker mesteparten av sin daglige mat på denne tiden. Omvendt mus gitt mat tilgang under mørke syklus vil utvikle ABA saktere32. Justere varigheten for mat vil resultere i lenger eller kortere overlevelse ganger (figur 2). Mat foregripe aktivitet (FAA) er hyperaktivitet, noe som skjer rett før mat tilbys32,33,34. FAA kan påvirke utviklingen av ABA, har det vært vist at fornektelse av hjulet kjører access under FAA ameliorates ABA atferd32.
    1. Fjern mat nøyaktig 6 h senere for hver musen og måle antall gjenstående. Registrere tid maten er fjernet.
  5. Rengjøre hjul nå, om nødvendig, og forsøk å gjøre det uten å bli på trekke mat fra påfølgende burene.
  6. Veie mat og beregne forskjellen i mat for å bestemme mengden av mat spist per musen.
  7. Beregne dropout vekten for hver musen.
    Merk: Dropout vekt er når en mus må fjernes fra eksperimentet når 75% av sin siste måling av planlagte kroppsvekt. For eksempel hvis en mus veier 20 g i begynnelsen av den begrensning fasen, når den når 15 g må det fjernes fra eksperimentet.
  8. Beholde en kopi av frafall vekter på hånden i dyr anlegget.
    Merk: Eksperimenter vurdere utvinning fra ABA kan forsøkes; mat tilbys enten ad lib, eller hjul er låst for å studere prosessen som mus tilbake til en sunn kropp vekt34.

10. eksperimentelle begrensning fase - dager 2-14

  1. Gjenta alle måling i begrensning dag 1-protokollen. Ikke hvile hjulet oppkjøpet.
  2. Hvis en mus når slippe vekt (75% av sin opprinnelige kroppsvekt), fjerne glasset hjulet og mat fra buret og gi vid næringen på bunnen av byrået, så fortsette med de andre musene. Når alle burene tatt til, avlive alle mus som har nådd miste vekt.
  3. La hjulet på hver musen for varigheten av eksperimentet.
  4. Sjekk hver musen daglig for eventuelle skader. Eventuelt klippet skadet tåneglene, behandle sår, etc. Ask dyr omsorg personell for råd om usikker på hvordan du skal fortsette med skader.

11. slutt studien

  1. Hvis undersøkelsen har varte 14 dager, veie alle mus på dag 15. Begrensning dag 1 vekt er ansett som en planlagt vekt.
    Merk: Lengden på studien kan endres for å løse hypotesen blir testet. Lengre varighet mat tilgang perioder kan brukes til å utvide studien lengde.
  2. Euthanize mus etter behov.
  3. Ta skitten utstyr til passende rom.
  4. Ende hjulet teller oppkjøp på dag 15 å gi 10 fulle dager med data.
  5. Slå av trådløst hjulmuttere.
  6. Trekke ut data.
  7. Analysere data.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Hjerne-avledet nevrotropisk faktor (BDNF), et protein som bidrar til regulering av fôring og vekt vedlikehold, reduseres i serum av pasienter med en35. Dette eksperimentet vurdert virkningene av planlagte fôring, kjører hjulet tilgang eller begge på BDNF uttrykk i hippocampus (HPC), ventral tegmental området (VTA), nucleus accumbens (NAc) og mediale prefrontal cortex (mPFC). Uttrykk for neuronal celle vedheft molekyl 1 (NCAM1) ble også vurdert for å utforske spesielle effekter på BDNF innen mesocorticolimbic veien.

Mus plassert individuelt innenfor en 12:12 lys og mørke syklus i klima kontrollerte rom på en dyr pleie-anlegget. Burene var utstyrt med trådløs kjører hjul som videresendes data hver 30 s til en laptop. Standard chow ble tilbudt i en krukke ca 2" i diameter med vegger ca 1,5" høy både baseline og begrensning perioder.

Fire eksperimentelle grupper ble tildelt pseudo-tilfeldig: ad libitum (Ad Lib), planlagte fôring (STV), kjører-friløp og mat tilgang (Kjør) eller friløp kjører med maten begrensningen (ABA) (Figur 3). Gruppetildelinger ble bestemt av første kroppsvekt å danne fire vekt tilsvarende grupper. Mus var individuelt huset og matet annonsen libitum med konstant tilgang til kjører hjul for 2 dager i acclimation perioden og 7 dager i den opprinnelige perioden.

I planlagt mat tilgang perioden opptil 12 dager, var både STV og ABA hadde mat tilgang for bare 6 timer per dag (09:00-15:00) og overvåket og fjernet hvis de møtte sin beregnede miste vekt på 25% av kroppsvekten sin start. Daglig justeringer ble gjort begrense mat tilgangen for gruppen STV slik at gruppen STV hadde en lignende frafall som gruppen ABA, der medlemmene vanligvis mister kroppsvekt raskere. Hver kjøre musen var yoked en ABA musen for fjerning fra studien, og hver Ad Lib musen var yoked en STV-musen. Forene sørget for at alle mus ble fjernet fra studien på samme tidspunkt. Dette designet tillatt for sammenligning av genuttrykk mellom grupper av mus som ulike eksperimentelle forhold for samme varighet. Antall dager til fjerning ble tolket som et mål på overlevelse. En annen mulighet er å ta en ekstra kjøre gruppe som ikke er begrenset til spiser så lite som gruppen ABA, men er utstyrt med et overskudd av mat i 6t perioden. Videre 5 eksperimentelle grupper kan brukes, inkludert begge former for gruppen RUN. Valg av grupper, avhenger av målene i studien.

Etter fjerning fra ABA paradigmet, var mus decapitated for rask hjernen utvinning. Vev fra mPFC, HPC, NAc og VTA ble fjernet bruker hjernen matrise og vev punch og umiddelbart snap frosset med tørris. Prøvene ble holdt i-80 ° C fryser før RNA utvinning.

Statistisk analyse av dataene ble utført bruker variansanalyse (ANOVA) tester. For opprinnelige data brukes ANOVA hver avhengige variabelen (kroppsvekt, matinntaket og hjulet kjører). Legge hoc analyser av varians eller interaksjoner ble utført. Bonferroni justeringer ble gjort når legge hoc analyser av varians ble brukt.

Analysere data fra begrensningen, generelle lineære modeller (PROC GLIMMIX; SAS v9.2; koden fra tilhørende forfatter på forespørsel) brukes til å vurdere hver variabel. Legge hoc analyser brukes til å løse ved hjelp av metoden false oppdagelsen rate. Overlevelse analyse ble utført ved hjelp av Kaplan-Meier testen med Logrank (Mantel-Cox) og Peto Peto Diversified legge hoc tester. Betydning ble satt på p < 0,05.

Hjulet kjører påvirke ikke kroppsvekt under grunnlinjen, mens matforbruk økt når hjul var tilgjengelig på planlagte dager 2-7. Før planlagt fôring, var aktivitet på kjører hjulene ikke forskjellig mellom løpe og ABA.

Siden Ad Lib og Kjør mus var yoked til STV og ABA mus, henholdsvis, var det ingen forskjell i overlevelse mellom eksperimentelle grupper under planlagte mating (Figur 4en). Uten forene, er overlevelse av ABA mus dramatisk redusert sammenlignet med løpe og STV grupper35. Imidlertid kroppsvekt ble redusert på dager 1-5 i begge gruppene utsatt for planlagte fôring (STV og ABA grupper) (Figur 4b). Planlagt fôring også redusert matinntak på dager 1-5 i begge gruppene (Figur 4c), men hadde ingen effekt på hjulet kjører aktivitet (Figur 4d). I denne studien var hyperaktivitet av gruppen ABA kort (dager 1-3) og nonsignificant forhold til gruppen RUN, kanskje på grunn av raskt tilbakegang helse av mus ABA tilstanden.

Hjulet kjører betydelig økt BDNF uttrykket i VTA (figur 5en) mens maten begrensningen økt NCAM1 mRNA uttrykk i VTA (figur 5b), men endre ikke BDNF mRNA uttrykk. Det var ingen viktigste effekter av hjulet eller mat eller interaksjoner BDNF eller NCAM1 mRNA uttrykket i NAc (figur 6). I mPFC, planlagte fôring redusert BDNF mRNA uttrykk, men påvirke ikke NCAM1 mRNA uttrykk (figur 7). Hjulet tilgang endre ikke genekspresjon, og ingen interaksjoner maten begrensningen og hjulet tilgang ble funnet. Tilsvarende i HPC, var det ingen interaksjon av mat begrensning og hjulet på BDNF eller NCAM1 mRNA uttrykk, men maten begrensningen økt NCAM1 mRNA uttrykk (Figur 8).

Figure 1
Figur 1 : Sex forskjeller i ABA paradigmet. (en) kumulativ overlevelse mellom mannlige og kvinnelige mus over tid. (b) kroppsvekt mellom mannlige og kvinnelige mus over begrensning dager (c) matinntaket mellom mannlige og kvinnelige mus begrensning dager. (d) hjulet kjører mellom mannlige og kvinnelige mus begrensning dager. Dette tallet er endret fra den opprinnelige publikasjon6. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2 : Effekter av fôring ganger på ABA varighet. Denne illustrasjonen viser hvor mange dager mus forblir i begrensning avhengig av hvor lenge mat er tilgjengelig. Dette vises for mus med og uten hjul. Dette tallet er endret fra den opprinnelige publikasjonen35. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3 : ABA paradigme eksperimentell Design. Dette bildet viser for ABA eksperimenter. Dette tallet er endret fra den opprinnelige publikasjonen36. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4 : Effekter av ABA paradigmet. (en) overlevelse, (b) daglig kroppsvekt, (c) mat konsumert og (d) hjulet kjører under maten begrensningen. Tall i kursiv viser antall mus i ABA paradigmet. Resultatene er uttrykt som betyr ± SEM. Dette tallet er endret fra den opprinnelige publikasjonen36. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5 : Effekter av ABA på byggkorn under VTA. (en) BDNF, (b) NCAM1 uttrykket i VTA mus utsatt for ABA forhold. Insets angir den mener BDNF og NCAM1 uttrykket under begrensning for uavhengige målet avbildet. Resultatene vises som log2(RQ) ± SEM p < 0,05. Dette tallet er endret fra den opprinnelige publikasjonen36. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6 : Effekter av ABA på byggkorn under Nucelus Accumbens. (en) BDNF, (b) NCAM1 uttrykk i NAc mus utsatt for ABA forhold. Resultatene vises som log2(RQ) ± SEM p < 0,05. Dette tallet er endret fra den opprinnelige publikasjonen36. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 7
Figur 7 : Effekter av ABA på byggkorn under mPFC. (en) BDNF, (b) NCAM1 uttrykket i mPFC mus utsatt for ABA forhold. Rammemargen angir mener BDNF uttrykk under begrensning for uavhengige målet avbildet. Resultatene vises som betyr log2(RQ) ± SEM p < 0,05. Dette tallet er endret fra den opprinnelige publikasjonen36. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 8
Figur 8 : Effekter av ABA på byggkorn under HPC. (en) BDNF, (b) NCAM1 uttrykket i HPC mus utsatt for ABA forhold. Insets angir mener BDNF og NCAM1 uttrykk under begrensning for uavhengige målet avbildet. Resultatene vises som betyr log2(RQ) ± SEM p < 0,05. Dette tallet er endret fra den opprinnelige publikasjonen36. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ABA eksperimentet kan endres av forskere å teste ulike stammer, aldre, stoffer og diverse andre variabler AN. peiling i tankene genetisk variasjon, justeringer kjører hjulet eller food tilgang periode vil øke eller redusere alvorlighetsgraden av symptomer og antall frafall. Dette kan bidra til å øke eller redusere lengden på eksperimentet, avhengig av det eksperimentelle spørsmålet av interesse.

Nøyaktig måling av matinntaket er en kritisk del av ABA paradigme, men kan ofte gjøres problematisk. Sengetøy, avføring og urin i krukken, kombinert med mat flyttet inn i bur mellomrom gir problemer med nøyaktig veiing resterende næringen. Mus også la små biter av mat og pulverisert mat i glasset og hele buret. En sil bidrar til å redusere problemet med granskes sengetøy for å finne mat rester tillegges vekt opptak, men metoden er ikke ufeilbarlig. Håndtering mus for å få sine vekter er en annen avgjørende, ennå forvirrende faktor i ABA paradigmet. Etterforsker forstyrrelser er mus mer utsatt for stress, som kan forverre forholdene i ABA.

ABA er en nyttig metode vurdere en, men denne teknikken kommer med begrensninger. Den første begrensningen å vurdere er at ABA modellen ikke gjengi alle aspekter av anoreksi. For eksempel vil gnagere får tilgang til en høy fett diett ikke utvikle ABA under typisk eksperimentelle forhold30. Men finnes nesten ingen dyr modeller som recapitulate alle aspekter av en psykisk lidelse. Dermed kan ABA fortsatt gi viktig innsikt i en-relaterte atferd.

Medikamentelle behandlinger kan også implementeres i ABA paradigmet. Stoffet administrasjon via drikkevannet er ideell, som unngår daglige injeksjoner som kan ha uønskede effekter, inkludert lokale irritasjon på injeksjonsstedet, og kortsiktige sedasjon indusert av visse medikamenter. Imidlertid er det avgjørende å justere konsentrasjonen av stoffet daglig å opprettholde konsekvent dosering, siden daglig vanninntaket endres dramatisk i løpet av ABA, først med økninger i drikke og senere med reduksjoner i væske forbruk. Bruke subkutan mini pumper for å levere narkotika kontinuerlig er også mulig med ABA paradigmet; imidlertid må utvises at mini pumpene er liten nok til å tillate mus å komme ut av glass og løpe uhindret på kjører hjulet. Videre bruk av optogenetic fiberkabler er teoretisk mulig, men ville kreve et endret oppsett. Manipulering av aktiviteten til bestemte kretser med designer reseptorer utelukkende aktivert av syntetiske medikamenter (DREADD) kan også brukes med ABA paradigmet uten komplikasjon til tjeneste ledninger. Dermed kan en rekke moderne nevrovitenskap verktøy bygges for å studere nevrale mekanismer for ABA atferd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble finansiert av en NARSAD uavhengig etterforsker Award og en IMHRO Rising Star depresjon forskning Award i minnet av George Largay til SCD.

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

Atferd problemet 135 aktivitetsbaserte anoreksi anoreksi hyperaktivitet Food Restriction-Induced hyperaktivitet mus maten begrensningen Hypophagia spiseforstyrrelser
Vurdere aktivitetsbaserte anoreksi i mus
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