Summary

Предпочтение сахарозы и новизна-индуцированных гипофагии испытаний у крыс с использованием автоматизированной системы мониторинга потребления пищи

Published: May 08, 2020
doi:

Summary

Здесь представлен протокол для изучения депрессии, как и ангедоническое поведение у крыс. Он сочетает в себе два устоявшихся поведенческих методов, предпочтения сахарозы и новизны индуцированных гипофагии испытаний, с автоматизированной системой мониторинга потребления пищи и жидкости, чтобы косвенно исследовать поведение грызунов с использованием суррогатных параметров.

Abstract

Распространенность и частота депрессивных расстройств растет во всем мире, затрагивая около 322 миллионов человек, что является основой для поведенческих исследований в животных моделях. В этом протоколе, для изучения депрессии, как и ангедоническое поведение у крыс, установленные предпочтения сахарозы и новизны индуцированных гипофагии тесты в сочетании с автоматизированной системой мониторинга потребления пищи и жидкости. До тестирования, в парадигме предпочтения сахарозы, крысы мужского пола обучаются, по крайней мере 2 дней, чтобы потреблять раствор сахарозы в дополнение к водопроводной воде. Во время теста крысы снова подвергаются воздействию воды и раствора сахарозы. Потребление регистрируется каждую секунду автоматизированной системой. Соотношение сахарозы к общему водозабору (коэффициент предпочтения сахарозы) является суррогатным параметром для анхедонии. В новизне индуцированной гипофагии тест, мужчины крысы проходят период обучения, в котором они подвергаются воздействию вкусной закуски. Во время тренировки грызуны показывают стабильный базовый прием закусок. В день испытаний животных переводят из домашних клеток в свежую, пустую клетку, представляющую собой новую неизвестную среду с доступом к известной приятной закуске. Автоматизированная система фиксирует общее потребление и лежащую в его основе микроструктуру (например, задержку приближения к закуске), обеспечивая понимание ангедонического и тревожного поведения. Сочетание этих парадигм с автоматизированной системой измерения предоставляет более подробную информацию, наряду с более высокой точностью за счет уменьшения ошибок измерения. Тем не менее, тесты используют суррогатные параметры и изображают только депрессию и анхедонию косвенным образом.

Introduction

В среднем 4,4% населения мира страдает от депрессии. На их долю приходится 322 миллиона человек во всем мире, что на 18% больше, чем десять летназад. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, депрессия будет второй в рейтинге инвалидов скорректированной жизни лет в 2020году 2. Для решения проблемы растущей распространенности аффективных расстройств и разработки новых интервенционных стратегий необходимо продолжить изучение такого поведения. До и в дополнение к изучению на людях, исследования на животных необходимы.

Несколько моделей были созданы для изучения компонентов депрессивного поведения (т.е. принудительного плавания тест, хвост подвески тест, тест предпочтения сахарозы, и новизна индуцированной гипофагии)3,4. Тест предпочтений сахарозы (SPT) и гипофагия, вызванная новизной (NIH), могут обнаруживать депрессию у животных. Эти тесты сами по себе не вызывают состояние депрессии у грызунов, но изображают острые изменения в поведении. Оба SPT и NIH оценить характерную черту депрессии, известной как anhedonia, которая является потеря интереса к следующему: награждение деятельности, деятельности, которыекогда-то пользовались отдельные 5, и один аспект сложного явления обработки и реагирования навознаграждение 6. Оба теста изучают реакцию на полезный стимул в виде вкусной пищи. Степень потребления служит суррогатным параметром для анхедонии7,,8,,9.

Значение тестов, исследуя ангедонию, сильно зависит от точного определения потребления в результате точного измерения веса вещества. Условно, это измерение проводится вручную один раз до и один раз после испытания. Однако это подвержено ошибочным измерениям по нескольким причинам. Во-первых, грызуны, как правило, копить пищу, а это означает, что они удаляют пищу, не потребляя его сразу же, то скрыть его в безопасном месте. Таким образом, эта потеря продовольствия может быть включена в расчет общего потребления. Во-вторых, крысы разлива пищи и воды, в результате чего потеря веса без соответствующего потребления. В-третьих, непреднамеренная потеря жидкости происходит из-за обработки бутылок путем вставки и удаления их из клеток.

В подходе к сокращению этих источников ошибок, мы объединили два общих теста оценки anhedonia (SPT3,4 и NIH 9 ) сизмерением потребленияпищи и воды с использованием автоматизированной системы мониторинга потребления пищи и жидкости. Эта процедура позволяет точное исследование потребления приятных веществ, а также предоставляет информацию об опыте удовольствия у крыс, как особенность депрессии, как поведение. Вышеупомянутые ошибки, связанные с ручным измерением, сокращаются с помощью различных подходов, которые иллюстрируются позже более подробно.

Для предоставления информации о микроструктуре автоматизированная система мониторинга потребления, используемаяв этом протоколе 10, взвешивает пищу (±0,01 г) каждую секунду. Таким образом, стабильный вес задокументирован как «не есть», а нестабильный вес – как «еда». “Бой” определяется как изменение стабильного веса до и после события. Еда состоит из одного или нескольких приступов, и ее минимальный размер у крыс был определен как 0,01 г. Еда отделяется от другого приема пищи у крыс на 15 минут (стандартизированное значение). Таким образом, потребление пищи считается одним приемом пищи, когда приступы произошли в течение 15 минут, а изменение веса равно или больше, чем 0,01 г. Параметры питания, оцениваемые в этом протоколе, включают продолжительность приема пищи, время, проведенное в еде, размер боя, продолжительность боя, время, проведенное в боях, задержку до первого боя, и количество поединков.

Protocol

Уход за животными и экспериментальные процедуры следовали конкретным руководящим принципам институциональной этики и были одобрены государственным органом по исследованиям на животных. 1. Работа автоматизированной системы мониторинга ПРИМЕЧАНИЕ: При ра…

Representative Results

Для проверки распределения данных использовался тест Колмогорова-Смирнова. T-тесты использовались при обычном распределении данных и использовании теста Манн-Уитни-У, если нет. Для обычно распределенного многократного многократного группового сравнения использовалась однократная AN…

Discussion

Предпочтение сахарозы и новизна индуцированных гипофагии тесты два установленных методов для оценки ангедонии у крыс. Их сочетание с автоматизированной системой мониторинга потребления пищи позволяет более детальный анализ в спокойно крыс и уменьшает ошибочные измерения.

<p class="jove…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа была поддержана финансированием Немецкого научно-исследовательского фонда (STE 1765/3-2) и финансирования Университета Шарите (UFF 89/441-176, A.S.).

Materials

Assembly LH Cage Mount – RAT-FOOD – includes Stainless cage mount, hopper, blocker, coupling Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA BCMPRF01
Assembly LH Cage Mount unplugged – RAT – FOOD includes stainless steel cage mount, hopper, blocker, unplugged adapter, coupling Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA BCMUPRF01
cage w/ 2 openings – RAT – costum modified cage – includes cage top and standard water bottle Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA BCR02 single housing
Data collection Laptop Windows – Configured w/ BioDAQ Software Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA BLT003
enrichment (plastic tubes, gnawing wood) distributed by the animal facility
HoneyMaid Graham Cracker Crumbs Nabisco, East Hanover, NJ, USA ASIN: B01COWTA98 palatable snack for NIH test
low vibration polymer rack Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA BRACKR
male Sprague Dawley rats Envigo Order Code: 002
Model #2210 32x Port BioDAQ Central Controller – includes cables, and calibration kit Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA BCC32_03
Peripheral sensor Controller – includes cable Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA BPSC01
SigmaStat 3.1 Systat Software, San Jose, CA, USA statistical analysis
Stainless steel blocker Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA BBLKR
standard rodent diet with 10 kcal% fat Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA D12450B
sucrose powder Roth 4621.1 for SPT

References

  1. . Depression Available from: https://www.who.int/health-topics/depression (2018)
  2. Reddy, M. S. Depression: the disorder and the burden. Indian Journal of Psychological Medicine. 32 (1), 1-2 (2010).
  3. Cryan, J. F., Mombereau, C. In search of a depressed mouse: utility of models for studying depression-related behavior in genetically modified mice. Molecular Psychiatry. 9 (4), 326-357 (2004).
  4. Overstreet, D. H. Modeling depression in animal models. Methods in Molecular Biology. 829, 125-144 (2012).
  5. Moreau, J. -. L. Simulating the anhedonia symptom of depression in animals. Dialogues in Clinical Neuroscience. 4 (4), 351-360 (2002).
  6. Scheggi, S., De Montis, M. G., Gambarana, C. Making Sense of Rodent Models of Anhedonia. The International Journal of Neuropsychopharmacology. 21 (11), 1049-1065 (2018).
  7. Liu, M. Y., et al. Sucrose preference test for measurement of stress-induced anhedonia in mice. Nature Protocol. 13 (7), 1686-1698 (2018).
  8. Serchov, T., van Calker, D., Biber, K. Sucrose Preference Test to Measure Anhedonic Behaviour in Mice. Bio-Protocol. 6 (19), 1958 (2016).
  9. Dulawa, S. C., Hen, R. Recent advances in animal models of chronic antidepressant effects: the novelty-induced hypophagia test. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 29 (4-5), 771-783 (2005).
  10. Teuffel, P., et al. Treatment with the ghrelin-O-acyltransferase (GOAT) inhibitor GO-CoA-Tat reduces food intake by reducing meal frequency in rats. Journal of Physiology and Pharmacology. 66 (4), 493-503 (2015).
  11. Binder, E. B., Nemeroff, C. B. The CRF system, stress, depression and anxiety-insights from human genetic studies. Molecular Psychiatry. 15 (6), 574-588 (2010).
  12. Marques, M. D., Waterhouse, J. M. Masking and the evolution of circadian rhythmicity. Chronobiology International. 11 (3), 146-155 (1994).
  13. Valentinuzzi, V. S., et al. Locomotor response to an open field during C57BL/6J active and inactive phases: differences dependent on conditions of illumination. Physiology and Behavior. 69 (3), 269-275 (2000).
  14. Madiha, S., Haider, S. Curcumin restores rotenone induced depressive-like symptoms in animal model of neurotoxicity: assessment by social interaction test and sucrose preference test. Metabolic Brain Disorder. 34 (1), 297-308 (2019).
  15. Strouthes, A. Thirst and saccharin preference in rats. Physiology and Behavior. 6 (4), 287-292 (1971).
  16. Inui-Yamamoto, C., et al. Taste preference changes throughout different life stages in male rats. PloS One. 12 (7), 0181650 (2017).
  17. Commons, K. G., Cholanians, A. B., Babb, J. A., Ehlinger, D. G. The Rodent Forced Swim Test Measures Stress-Coping Strategy, Not Depression-like Behavior. ACS Chemical Neuroscience. 8 (5), 955-960 (2017).
  18. Slattery, D. A., Cryan, J. F. Using the rat forced swim test to assess antidepressant-like activity in rodents. Nature Protocols. 7 (6), 1009-1014 (2012).
  19. Cryan, J. F., Mombereau, C., Vassout, A. The tail suspension test as a model for assessing antidepressant activity: review of pharmacological and genetic studies in mice. Neuroscience and Biobehavioral Review. 29 (4-5), 571-625 (2005).
  20. Can, A., et al. The tail suspension test. Journal of Visualized Experiments. (59), e3769 (2012).
  21. Chadman, K. K., Yang, M., Crawley, J. N. Criteria for validating mouse models of psychiatric diseases. American Journal of Medical Genetics B Neuropsychiatric Genetics. 150 (1), 1-11 (2009).
  22. Powell, T. R., Fernandes, C., Schalkwyk, L. C. Depression-Related Behavioral Tests. Current Protocols in Mouse Biology. 2 (2), 119-127 (2012).

Play Video

Cite This Article
Schalla, M. A., Kühne, S. G., Friedrich, T., Hanel, V., Kobelt, P., Goebel-Stengel, M., Rose, M., Stengel, A. Sucrose Preference and Novelty-Induced Hypophagia Tests in Rats using an Automated Food Intake Monitoring System. J. Vis. Exp. (159), e60953, doi:10.3791/60953 (2020).

View Video