Summary
El paradigma del estrés psicosocial crónico (CGS) emplea factores estresantes clínicamente relevantes durante el embarazo en ratones para modelar trastornos psiquiátricos de madres y bebés. Aquí, proporcionamos un procedimiento paso a paso para aplicar el paradigma CGS y las evaluaciones posteriores para validar este modelo.
Abstract
El período periparto se considera un período sensible en el que las exposiciones maternas adversas pueden tener consecuencias negativas a largo plazo tanto para la madre como para la descendencia, incluido el desarrollo de trastornos neuropsiquiátricos. Los factores de riesgo relacionados con la aparición de desregulación afectiva en la díada materno-infantil han sido ampliamente estudiados. La exposición al estrés psicosocial durante el embarazo ha surgido consistentemente como uno de los predictores más fuertes. Se han creado varios modelos de roedores para explorar esta asociación; sin embargo, estos modelos se basan en el uso de factores estresantes físicos o un número limitado de factores estresantes psicosociales presentados de manera repetitiva, que no capturan con precisión el tipo, la intensidad y la frecuencia de los factores estresantes experimentados por las mujeres. Para superar estas limitaciones, se generó un paradigma de estrés psicosocial crónico (CGS) que emplea diversos insultos psicosociales de diferente intensidad presentados de manera impredecible. El manuscrito describe este nuevo paradigma de CGS donde los ratones hembra preñados, desde el día gestacional 6.5 hasta el 17.5, están expuestos a varios factores estresantes durante el día y durante la noche. Los factores estresantes diurnos, dos por día separados por un descanso de 2 horas, van desde la exposición a objetos extraños o olor a depredador hasta cambios frecuentes en la ropa de cama, la eliminación de la ropa de cama y la inclinación de la jaula. Los factores estresantes durante la noche incluyen la exposición continua a la luz, el cambio de compañeros de jaula o mojar la ropa de cama. Hemos demostrado previamente que la exposición a CGS resulta en el desarrollo de anomalías neuroendocrinas y conductuales maternas, incluido el aumento de la reactividad al estrés, la aparición de patrones de atención materna fragmentados, anhedonia y comportamientos relacionados con la ansiedad, características centrales de las mujeres que sufren de estado de ánimo perinatal y trastornos de ansiedad. Este modelo CGS, por lo tanto, se convierte en una herramienta única que se puede utilizar para dilucidar los defectos moleculares subyacentes a la desregulación afectiva materna, así como los mecanismos trans placentarios que afectan el neurodesarrollo fetal y resultan en consecuencias conductuales negativas a largo plazo en la descendencia.
Introduction
Los mecanismos subyacentes al aumento de la susceptibilidad a los trastornos neuropsiquiátricos en madres y lactantes tras exposiciones maternas adversas en el período periparto siguen siendo en gran medida desconocidos. Se producen alteraciones fisiológicas maternas sustanciales durante el embarazo y la transición al período posparto, incluidas varias adaptaciones neuroendocrinas que se plantea la hipótesis de que son críticas no solo para el neurodesarrollo de la descendencia sana, sino también para preservar la salud mental materna1,2. A nivel del eje suprarrenal hipotalámico hipotalámico materno suprarrenal (HPA), se observan adaptaciones en los niveles circadianos e inducidos por el estrés de liberación de glucocorticoides, incluido un ritmo más aplanado de la actividad diurna del eje HPA y una respuesta amortiguada del eje HPA a los factores estresantes agudos3,4,5. Dado que se informa una mayor actividad del eje HPA en un subconjunto de mujeres con desregulación afectiva posparto, incluido el aumento de los niveles de glucocorticoides circulantes y la retroalimentaciónnegativa inhibida6,7,8,se cree que la exposición a factores estresantes que resultan en una mayor reactividad al estrés posparto y previenen las adaptaciones del eje HPA materna aumentan la susceptibilidad a los trastornos neuropsiquiátricos.
Para dilucidar los efectos del estrés sobre la desregulación afectiva en madres e infantes, se han generado varios modelos de estrés en roedores en el período periparto. La mayoría de estos modelos se caracterizan por la aplicación de estresores físicos que resultan en desafíos homeostáticos y alteraciones en el estado fisiológico de la presa9,como el estrés de restricción crónica10 y el estrés de natación durante la gestación11,o la exposición al shock posparto12. Aunque se ha demostrado que estos paradigmas resultan en la aparición de comportamientos depresivos posparto y alteraciones en la atención materna10,11,12,se han visto limitados por su incapacidad para capturar con precisión la naturaleza psicosocial de los factores estresantes comúnmente experimentados por las madres humanas. Esto se vuelve particularmente importante cuando se intenta revelar las consecuencias neuroendocrinas del estrés crónico en el período periparto, dado que se cree que el procesamiento de diferentes tipos de factores estresantes está mediado por diferentes redes neuronales que orquestan la activación del eje HPA9.
Para superar esta limitación, varios grupos han diseñado paradigmas de estrés que emplean insultos psicosociales o una combinación de factores estresantes físicos y psicosociales. El modelo de separación materna, donde las presas se separan de sus crías durante varias horas diarias durante el período posparto13,14,y el modelo de estrés social crónico, donde las presas están expuestas a un intruso macho en presencia de sus camadas15,16,han podido reproducir la aparición de anomalías en el cuidado materno y fenotipos depresivos asociados con paradigmas de estrés físico. El paradigma del estrés ultramildo crónico, donde los ratones hembras preñados están expuestos a una variedad de insultos psicosociales, incluida la inclinación de la jaula y la iluminación nocturna, así como a insultos fisiológicos sustanciales, como el estrés de restricción y la restricción de alimentos, ha revelado además que la exposición a una naturaleza mixta de factores estresantes resulta en anomalías en el comportamiento materno, incluidos los impedimentos en la agresión materna. así como la desregulación en la actividad circadiana del eje HPA17,18. De acuerdo con estos resultados, un modelo de restricción alterna de estrés y hacinamiento durante la gestación da como resultado elevaciones en los niveles de corticosterona circadiana materna posparto, así como alteraciones en la atención materna, aunque no se observan diferencias en la reactividad del eje HPA después de la exposición posparto a nuevas lesiones agudas1.
Una ampliación de este trabajo, generando un paradigma de estrés gestacional que emplea múltiples insultos psicosociales presentados de manera impredecible y minimiza el uso de estresores fisiológicos. Los estudios han demostrado previamente que este paradigma de estrés psicosocial crónico (CGS) resulta en el desarrollo de disfunción del eje HPA materno, incluida una mayor reactividad al estrés en el período posparto temprano19. Estos cambios se asocian con anomalías en el comportamiento materno, incluyendo alteraciones en la calidad de la atención materna recibida por los cachorros, y la aparición de conductas anhedónicas y ansiolíticas19,características consistentes con el estado de ánimo perinatal y los trastornos de ansiedad20,21. Además, el aumento de peso de la descendencia se reduce durante el período postnatal después de la exposición in-utero a CGS19,lo que sugiere que CGS puede tener efectos de programación negativos persistentes en las generaciones futuras.
El objetivo en el desarrollo del paradigma CGS fue utilizar principalmente factores estresantes clínicamente relevantes, que capturan con precisión el tipo, la intensidad y la frecuencia de los insultos a menudo asociados con la desregulación neuroendocrina y el desarrollo de trastornos perinatales del estado de ánimo y la ansiedad. Aquí, el estudio proporciona un protocolo detallado de cómo someter a ratones hembra preñados a CGS, así como evaluaciones posteriores que se pueden usar para probar la validez del modelo.
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Protocol
Todos los experimentos con animales descritos fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales en el Centro Médico Infantil de Cincinnati y estuvieron de acuerdo con las pautas de los Institutos Nacionales de Salud. El acceso ad libitum a chow y agua estándar para roedores se proporcionó en todo momento a los ratones, incluso durante el paradigma CGS. Los ratones fueron alojados en un ciclo de luz-oscuridad de 14 h / 10 h (luces a las 06:00 h) a menos que se especifique lo contrario (es decir, exposición a las luces durante la noche).
1. Preparación para apareamientos cronometrado
- Al menos 2 semanas antes de establecer apareamientos cronometrados, acoja a los ratones hembra adultos juntos en una jaula de ratón estándar (18,4 cm x 29,2 cm x 12,7 cm), cuatro ratones por jaula. Etiquete a cada ratón hembra con un número de identificación específico a través de una etiqueta para el oído.
NOTA: Se utilizaron ratones hembra C57BL6 sin embarazo previo y entre 3 y 6 meses de edad para este protocolo. - Al menos 1 semana antes de establecer apareamientos cronometrado, alojarse individualmente a los ratones machos adultos para ser utilizados para el apareamiento.
2. Configuración de apareamientos cronometrado
- Configura los apareamientos cronometrado a las 18:00 h. Tome dos ratones hembra y colóquelos dentro de una jaula que contenga un ratón macho alojado individualmente. Separe los apareamientos cronometrados a la mañana siguiente a las 08:00 h.
3. Comprobación del tapón copulatorio, designado como día gestacional 0,5 (G0,5)
- Inmediatamente después de separar los apareamientos cronometrados, verifique la presencia de un tapón copulatorio en los ratones hembra. La presencia de un tapón copulatorio marcará G0.5. Permita que el ratón sostenga la rejilla de alambre dentro de la jaula y levántela suavemente por la cola para visualizar la abertura vaginal.
NOTA: La presencia de un tapón copulatorio indica que se ha producido actividad sexual, pero no garantiza un embarazo. Al intentar calcular el número de ratones experimentales necesarios, espere que el 50% de los ratones estén tapados de apareamientos cronometrados y una incidencia de embarazo a tapón del 60% al 70%. - Use un examen visual simple para identificar la presencia de un tapón copulatorio (una masa endurecida blanquecina opaca dentro o ligeramente sobresaliente de la abertura vaginal). Si el tapón copulatorio no se identifica fácilmente mediante un simple examen visual, inserte suavemente una sonda de extremo romo en la abertura vaginal. Identifique los tapones ubicados más atrás en la vagina por la resistencia de la inserción de la sonda.
- Separe los ratones hembra con tapones copulatorios y agrupo la casa en jaulas de ratón estándar, de 3 a 4 ratones por jaula.
4. Preparación para el paradigma CGS
- Asigne aleatoriamente jaulas que albergan ratones hembra con tapones copulatorios en dos grupos en G5.5: Grupo de control y CGS. Intente aleatorizar las jaulas para tener un número aproximadamente igual de ratones por grupo. Transfiera los ratones a las jaulas de ratón estándar limpias y etiquete con un letrero de "no molestar". Designe estas jaulas como "jaulas caseras" para que los ratones las coloquen al final de cada factor estresante.
- Designe una habitación separada en la instalación del mouse para realizar el paradigma CGS. Diseñe un régimen estresante de 11 días, que va de G6.5 a G17.5, para utilizar cada uno de los factores estresantes de 7 días [exposición a objetos extraños (canicas o legos), exposición al olor de depredador (ropa de cama de rata sucia), inclinación de la jaula de 30 °, cambios frecuentes de ropa de cama, eliminación de la ropa de cama, movimiento en la coctelera] dos veces al día, y para utilizar cada uno de los 3 factores estresantes nocturnos (luces nocturnas encendidas, cambio de pareja de jaula, exposición a ropa de cama mojada) durante la noche de manera aleatoria. Para obtener una posible programación de muestra y esquema de los experimentos que se describen a continuación, consulte la Figura 1.
NOTA: Cada día el factor estresante debe caer dentro del ciclo de luz de los ratones (luces en 06:00 h-20:00 h), y durar 2 h, con al menos un descanso de 2 h entre los factores estresantes. Cada factor estresante nocturno debe configurarse al comienzo del ciclo de oscuridad (luces apagadas a las 20:00 h) y separarse al comienzo del ciclo de luz (luces a las 06:00 h).
5. Realización del paradigma CGS
- Configure factores estresantes específicos en una jaula estática estándar con tapa filtrada y botella de agua en la habitación designada para el paradigma CGS. Prepare el número de jaulas estáticas necesarias para el experimento en función del número de jaulas de ratón designadas para someterse a CGS durante la aleatorización. Antes de comenzar cada factor estresante, transfiera las jaulas de ratón del grupo CGS de la sala de alojamiento a la sala de CGS.
NOTA: Realice el manejo / transferencia de ratones de la jaula doméstica a la jaula experimental y de regreso en campanas de flujo laminar. - Aplique los siguientes factores estresantes de acuerdo con el régimen prediseñado (consulte el paso 4.2).
- Exposición a objetos extraños (canicas o legos): Coloque seis canicas (14 mm de diámetro) o seis legos (diferentes formas, que no excedan los 4 cm de altura) distribuidos aleatoriamente en una jaula estática limpia con ropa de cama de ratón, sin incluir los polluelos de ratón. Coloque a los ratones junto con sus contrapartes de la jaula doméstica en la jaula estática con objetos extraños durante 2 h. Devuelva a los ratones a su jaula doméstica con las mismas contrapartes al final del factor estresante.
NOTA: Limpie los objetos extraños después de su uso. - Exposición al olor del depredador (ropa de cama de rata sucia): Coloque 1 cm de profundidad de ropa de cama de rata fresca y sucia de ratas hembra en una jaula estática limpia sin ropa de cama de ratón, sin incluir los polluelos de ratón. Coloque a los ratones junto con sus contrapartes de la jaula doméstica en la jaula estática con ropa de cama de rata sucia durante 2 h. Devuelva a los ratones a su jaula doméstica con las mismas contrapartes al final del factor estresante.
- Inclinación de la jaula de 30 °: Coloque a los ratones con sus contrapartes de la jaula doméstica en una jaula estática limpia con ropa de cama para ratones, sin incluir los polluelos de ratón. Incline la jaula a 30° contra la pared durante 2 h. Devuelva a los ratones a su jaula doméstica con las mismas contrapartes al final del factor estresante.
- Cambios frecuentes de ropa de cama: Coloque a los ratones con sus contrapartes de la jaula doméstica en una jaula estática limpia con ropa de cama de ratón, sin incluir los polluelos de ratón. Sustituya la ropa de cama del ratón por una ropa de cama limpia cada 10 minutos durante 2 h. Durante los cambios en la cama del ratón, coloque suavemente a los ratones en una jaula limpia diferente para evitar el contacto directo con los ratones. Devuelva a los ratones a su jaula doméstica con las mismas contrapartes al final del factor estresante.
- Extracción de ropa de cama: Coloque a los ratones junto con sus contrapartes de la jaula doméstica en una jaula estática limpia y vacía (sin ropa de cama para ratones ni polluelos) durante 2 h. Devuelva a los ratones a su jaula doméstica con las mismas contrapartes al final del factor estresante.
- Movimiento en el agitador: Coloque a los ratones con sus contrapartes de la jaula doméstica en una jaula estática limpia con ropa de cama para ratones, sin incluir los polluelos de ratón. Coloque la jaula estática sobre un agitador de laboratorio recíproco a 140 golpes por minuto durante 2 h. Devuelva a los ratones a su jaula doméstica con las mismas contrapartes al final del factor estresante.
- Exposición nocturna a las luces: Coloque a los ratones con sus contrapartes de la jaula doméstica en una jaula estática limpia con ropa de cama de ratón, sin incluir los polluelos de ratón. Mantenga las luces encendidas durante la noche (20:00 h-06:00 h) para interferir con el ciclo de oscuridad. Devuelva a los ratones a su jaula doméstica con las mismas contrapartes al final del factor estresante.
- Cambio de compañero de jaula: Transfiera el ratón a una jaula estática limpia con ropa de cama de ratón que está siendo alojada por un grupo diferente de dos ratones hembra (hembras intactas que no forman parte del grupo de tratamiento o control). Mantenga al ratón en la jaula estática con compañeros de jaula desconocidos durante la noche. Devuelva el ratón a su jaula doméstica con sus contrapartes específicas de la jaula doméstica al final del factor estresante.
- Exposición a la ropa de cama mojada: Llene la jaula estática con ropa de cama de ratón con agua limpia mantenida a 24 ° C hasta que la ropa de cama esté saturada de agua. Coloque a los ratones junto con sus contrapartes de la jaula doméstica en la jaula estática con ropa de cama mojada durante la noche. Devuelva a los ratones a su jaula doméstica con las mismas contrapartes al final del factor estresante.
- Exposición a objetos extraños (canicas o legos): Coloque seis canicas (14 mm de diámetro) o seis legos (diferentes formas, que no excedan los 4 cm de altura) distribuidos aleatoriamente en una jaula estática limpia con ropa de cama de ratón, sin incluir los polluelos de ratón. Coloque a los ratones junto con sus contrapartes de la jaula doméstica en la jaula estática con objetos extraños durante 2 h. Devuelva a los ratones a su jaula doméstica con las mismas contrapartes al final del factor estresante.
- Durante el paradigma CGS, mantenga a los ratones de control sin ser molestados en sus jaulas domésticas dentro de la sala de alojamiento.
- Reemplace las jaulas domésticas usadas con jaulas caseras nuevas en G10.5. En G17.5, al concluir el factor estresante nocturno, se alojaron todos los ratones experimentales para prepararse para el parto y las evaluaciones funcionales aguas abajo.
6. Monitoreo de los ratones experimentales durante el paradigma CGS
- Monitoree a los ratones cada 1 h durante la aplicación del factor estresante, excepto durante los factores estresantes nocturnos.
- Excluya a los ratones que muestran signos de angustia, incluidas heridas, letargo o cualquier anormalidad física del experimento. Póngase en contacto con el personal veterinario según sea necesario.
7. Medición del porcentaje de aumento de peso corporal durante la gestación en los ratones experimentales (opcional)
- En G6.5, pesar los ratones individualmente antes de la exposición a los factores estresantes. En G17.5, al final del factor estresante nocturno, pese a los ratones individualmente. Pesar los ratones de control en los puntos de tiempo gestacional equivalentes.
- Medir el porcentaje de aumento de peso corporal durante la gestación estableciendo el peso del primer día del paradigma CGS (G6.5) como 100%.
8. Medición de los pesos relativos de la glándula suprarrenal posparto en ratones experimentales (opcional)
- En el día 2 posparto (PP2), pesar el control y las presas CGS individualmente. Eutanasia de las presas por inhalación de dióxido de carbono seguido de dislocación cervical en una campana de humos.
- Coloque los ratones en una placa de disección, esterilice el área abdominal con etanol al 70% y abra la cavidad abdominal con tijeras para hacer un corte vertical. Aislar las glándulas suprarrenales ubicadas adyacentes al polo anterior de los riñones con fórceps, bilateralmente. Diseccionar cuidadosamente el tejido graso que rodea las glándulas suprarrenales debajo de un microscopio de disección.
- Pesar las glándulas suprarrenales bilaterales individualmente. Calcule los pesos relativos de las glándulas suprarrenales en miligramos por gramo (peso total de las glándulas suprarrenales derecha e izquierda/ peso corporal).
9. Medición de la actividad del eje suprarrenal hipotalámico hipotalámico posparto (HPA) en los ratones experimentales (opcional)
- En preparación para las mediciones del eje HPA, eutanasiar camadas a 6 cachorros por camada en el día 0 posparto (PP0). Use la inhalación de dióxido de carbono, seguida de la decapitación con tijeras quirúrgicas como método secundario de eutanasia.
- En el día 2 posparto (PP2), sujete individualmente el control y las presas CGS dentro de un tubo cónico de polipropileno de 50 ml bien ventilado durante 20 min. Inmediatamente después del estrés de restricción, retire el ratón del tubo cónico y sujete al ratón con la mano no dominante sosteniendo la piel suelta sobre los hombros y posterior a las orejas para que la piel sobre la mandíbula se tense.
- Punción de la vena submandibular con una lanceta ligeramente detrás de la mandíbula pero anterior al canal auditivo. Recolectar hasta 100 μL de sangre materna en un tubo separador de suero. Después de la recolección de muestras, aplique una presión suave con una gasa en el sitio de la punción para detener el sangrado. Devuelva las presas a la jaula doméstica una vez que se detenga el sangrado.
- Centrifugar el tubo separador de suero a 21.130 x g durante 6 min y retirar cuidadosamente el suero. Guarde el suero a -20 °C para su uso posterior. Mida la concentración sérica de corticosterona mediante un kit ELISA siguiendo el protocolo del fabricante.
10. Medición de los cambios de comportamiento posparto en los ratones experimentales (opcional)
- Para prepararse para el análisis de comportamiento, sacrifice camadas a 6 cachorros por camada en PP0.
- Realizar análisis de la fragmentación de la atención materna de PP2 a PP5. En cada día, durante el ciclo de luz, exponga las presas a la sala de pruebas durante un período de habituación de 5 minutos antes de grabar en video el comportamiento materno durante un período de 30 minutos.
- Evaluar la fragmentación de la atención materna midiendo la duración media de una pelea individual de lamer/acicalarse y el número total de episodios realizados por las presas19.
NOTA: El comportamiento de lamer / acicalarse se define como un comportamiento en el que la presa está haciendo contacto con el cuerpo del cachorro con su lengua, o el cachorro está siendo manejado por la presa con sus anteojas. Una pelea se define como un período de tiempo ininterrumpido en el que la presa se dedica a lamer / acicalar a sus cachorros.
- Evaluar la fragmentación de la atención materna midiendo la duración media de una pelea individual de lamer/acicalarse y el número total de episodios realizados por las presas19.
- Realizar análisis de anhedonia vía test de preferencia de sacarosa (SPT) de PP0 a PP6. Exponga las presas a una botella de 100 ml de agua limpia y una botella de 100 ml de solución de sacarosa al 4% en su jaula doméstica. Mida la cantidad de agua y sacarosa consumida (en ml) diariamente. Intercambie la colocación de la botella en la jaula doméstica. Calcule la preferencia de sacarosa utilizando los promedios de los últimos 4 días: preferencia % = [(consumo de sacarosa / sacarosa + consumo de agua) x 100].
- Realice un análisis del comportamiento similar a la ansiedad a través del laberinto cero elevado (EZM) en PP8. Coloque las presas individualmente en el aparato EZM que consta de dos cuadrantes cerrados y dos cuadrantes abiertos elevados desde el suelo. Permita que las presas exploren el laberinto sin ser molestadas durante 5 minutos. Cuantificar el tiempo pasado en el cuadrante abierto y el número de entradas en los cuadrantes abiertos.
11. Medición de los cambios de peso de la descendencia postnatal (opcional)
- Para prepararse para el análisis de peso de la descendencia, sacrifice camadas a 6 cachorros por camada el día del nacimiento (día postnatal 0, PN0).
- Registre el peso de los cachorros en PN0 y en diferentes puntos temporales durante el período postnatal (PN2, 7, 15, 21).
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Representative Results
La exposición de los ratones hembra preñados a CGS da como resultado cambios en los parámetros relevantes para el estrés crónico, incluida una reducción en el aumento de peso corporal durante el embarazo(Figura 2A)y un aumento del peso de las glándulas suprarrenales en el período posparto temprano(Figura 2B)19. Es importante destacar que la exposición a CGS resulta en anomalías posparto en la función neuroendocrina materna. Las presas CGS exhiben un eje HPA hiperactivo como lo demuestra el aumento de los niveles séricos de corticosterona tras la aplicación de un nuevo insulto agudo (Figura 3)19.
La exposición de los ratones hembra preñados a CGS da como resultado además anomalías de comportamiento en el período posparto temprano que parecen reflejar la aparición de un fenotipo depresivo. Las presas CGS muestran alteraciones en la atención materna como lo refleja un aumento en el grado de fragmentación de las señales maternas recibidas por los cachorros. La duración promedio de los combates de lamido/aseo se reduce y se asocia con un aumento en el número medio de episodios después de CGS, lo que indica numerosos episodios cortos de comportamiento nutritivo(Figura 4A,B)19. La preferencia por la sacarosa también está deprimida en las presas CGS en comparación con las presas de control, lo que sugiere la presencia de anhedonia (Figura 4C)19. Por último, las presas CGS también muestran un aumento de los comportamientos relacionados con la ansiedad, medido por una reducción en el tiempo pasado en los cuadrantes abiertos de la EZM en comparación con las presas de control(Figura 4D)19.
En la descendencia, la exposición a CGS in-utero resulta en una disminución del aumento de peso durante el período postnatal, desde el día postnatal 7 al 21, aunque no se observan cambios al nacer. Esta reducción en el aumento de peso corporal está presente en la descendencia de ambos sexos (Figura 5)19. Cabe destacar que el paradigma CGS no tuvo ningún efecto sobre la longitud gestacional, el tamaño de la camada o la proporción de sexos por camada (datos no mostrados)19.
Figura 1: Esquema del paradigma CGS y evaluaciones funcionales para la validación. Esta cifra ha sido modificada a partir de Zoubovsky, S.P. et al.19. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Cambios en los parámetros relacionados con el estrés crónico en las presas después de la exposición a CGS. (A) Cambios en el peso corporal de G6.5-G17.5, Control = 17, CGS = 17. (B) Pesos relativos de la glándula suprarrenal materna en PP2, Control = 20, CGS = 15. Los datos presentados como media + SEM. *p < 0,05, ****p < 0,0001. Esta cifra ha sido modificada a partir de Zoubovsky, S.P. et al.19. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3:Mediciones del eje HPA materno después de la exposición a CGS. Niveles séricos de corticosterona materna medidos después de 20 min de estrés de restricción en PP2, Control = 8, CGS = 5. Los datos presentados como media + SEM. *p < 0,05. Esta cifra ha sido modificada a partir de Zoubovsky, S.P. et al.19. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Cambios de comportamiento en el período posparto temprano en las presas después de la exposición a CGS. (A) Duración media y (B) número de episodios de lamido / aseo registrados de PP2-PP5, Control = 17, CGS = 17. (C) Porcentaje de preferencia de sacarosa en SPT, Control = 17, CGS = 19. (D) Cantidad total de tiempo pasado en el cuadrante abierto de EZM durante el período de 5 min, Control = 17, CGS = 19. Los datos presentados como media + SEM *p < 0,05, **p < 0,01. Esta cifra ha sido modificada a partir de Zoubovsky, S.P. et al.19. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Cambios en el peso corporal de la descendencia durante el desarrollo postnatal después de la exposición intrautero a CGS. El peso corporal de la descendencia medido de PN0 a PN21, Control = 17 camadas, CGS = 17 camadas. Los datos presentados como media + SEM. *p < 0,05, ****p < 0,0001. Esta cifra ha sido modificada a partir de Zoubovsky, S.P. et al.19. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
La exposición de los ratones preñados a CGS perturba la función neuroendocrina materna posparto, incluida la respuesta del eje HPA a nuevos factores estresantes, y se asocia con diversas anomalías de comportamiento relevantes para el estado de ánimo perinatal y los trastornos de ansiedad. Dado que el modelo emplea la utilización de un factor de riesgo ambiental, se espera una mayor variación fenotípica que la observada en los modelos genéticos22. Sin embargo, los resultados obtenidos de la aplicación del paradigma CGS pueden ser consistentes en todos los laboratorios de investigación si se tiene cuidado de minimizar las variables que pueden confundir los resultados.
Los pasos críticos en el protocolo incluyen pasos relacionados con las prácticas generales de cría, incluido el alojamiento de ratones de control separados de los ratones CGS y los pasos de apareamiento cronometrado. Los ratones de control de co-vivienda y CGS podrían ser en sí mismos un estímulo estresante para el grupo de control y, por lo tanto, confundir los resultados neuroendocrinos o conductuales23,24. Del mismo modo, no se recomienda iniciar experimentos con ratones preñados enviados desde el proveedor. Para maximizar la eficiencia de los apareamientos cronometrados, se recomienda alojar a ratones hembra adultos juntos al menos 2 semanas antes de configurar apareamientos cronometrados para sincronizar sus ciclos de celo. Del mismo modo, el uso de ratones machos adultos con experiencia sexual y evitar que los machos se apareen al menos 1 semana antes de establecer apareamientos cronometrado maximizará su fertilidad y aumentará el potencial de embarazos exitosos. La línea de tiempo del paradigma CGS también debe seguirse cuidadosamente. La aplicación de estos factores estresantes de intensidad variable demasiado temprano en la gestación podría afectar la decidualización uterina e inhibir la implantación embrionaria25. También se ha encontrado que la exposición al estrés durante las diferentes ventanas de tiempo gestacional conlleva un riesgo variable de enfermedad del desarrollo neurológico específico del sexo para la descendencia, donde la descendencia masculina es significativamente más vulnerable que la descendencia femenina a los factores estresantes durante la gestación temprana26,27. El programa de CGS debe diseñarse de tal manera que garantice la imprevisibilidad para evitar el desarrollo de mecanismos de adaptación y aclimatación a menudo asociados con la exposición repetida a factores estresantes predecibles28. Por último, las camadas deben sacrificarse a seis cachorros el día del nacimiento para garantizar condiciones comparables en todas las presas y evitar que las variabilidades del tamaño de la camada confundan la hormona materna o el análisis del comportamiento. Del mismo modo, se deben emplear diferentes cohortes para evaluaciones neuroendocrinas y conductuales para minimizar los efectos de confusión del estrés de restricción y las hemorragias submandibulares en el comportamiento. También se deben utilizar diferentes cohortes para la evaluación de la atención materna y el análisis de otros parámetros de comportamiento para minimizar la interrupción de la interacción materna con los cachorros.
Hay varias limitaciones para el protocolo actual. La incapacidad de predecir con precisión el número de ratones preñados antes del inicio del paradigma CGS puede suponer una carga financiera y de uso animal considerable. Se podrían hacer modificaciones al protocolo para lograr un éxito más predecible con apareamientos cronometrado, incluida la evaluación de la citología vaginal para identificar ratones en etapa de celo, donde generalmente ocurren tanto el apareamiento como la ovulación29. El examen ultrasonográfico de ratones también podría incorporarse al paradigma CGS como una técnica alternativa no invasiva para identificar con precisión los embarazos desde etapas muy tempranas de la gestación30. El uso de chow de cría especial, con mayor contenido de grasa, también ha sido empleado por otros grupos para mejorar el éxito del apareamiento31. Sin embargo, se debe tener precaución al instituir cambios en la dieta, dado que esto podría afectar la reactividad y el comportamiento del estrés materno32. Además, el protocolo actual ha demostrado ser efectivo en ratones C57BL / 6 de tipo salvaje, pero es posible que se necesiten modificaciones del protocolo para diferentes cepas o antecedentes genéticos, así como para especies, ya que pueden tener grandes variaciones en la sensibilidad al estrés, el cuidado materno y la regulación emocional.
En comparación con los modelos de estrés periparto existentes actualmente, el paradigma CGS demuestra ser más relevante traslacionalmente dados los endofenotipos resultantes relevantes para la enfermedad observados, incluida la mayor reactividad al estrés materno y las anomalías posparto en la atención materna, la anhedonia y la ansiedad. Estas alteraciones parecen recapitular los hallazgos clínicos asociados con el estado de ánimo perinatal y los trastornos de ansiedad. Las aplicaciones futuras de este modelo incluyen la utilización del paradigma CGS para identificar los efectos específicos del sexo del estrés psicosocial materno en el desarrollo cerebral de la descendencia y la susceptibilidad a la enfermedad. Se debe considerar el estudio de los efectos del CGS en la función placentaria, dado que se ha demostrado que la disfunción en las funciones placentarias clave afecta el desarrollo del cerebro fetal33. La incorporación de experimentos de crianza cruzada con el paradigma de CGS ayudaría aún más a comprender las contribuciones individuales en el útero de la exposición a CGS y los cambios hormonales maternos asociados frente a las anomalías posparto en el juego de comportamiento de crianza en la configuración del desarrollo emocional de la descendencia.
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Disclosures
Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Acknowledgments
Los autores desean agradecer el apoyo de la subvención T32 GM063483-14 del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales y la Fundación de Investigación Infantil de Cincinnati. Para los datos adaptados de Zoubovsky et al., 2019, Creative Common License se puede encontrar en la siguiente ubicación: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Animal lancet | Braintree Scientific Inc. | GR4MM | |
| Blunt end probe | Fine Science Tools | 10088-15 | Used to check for copulatory plugs |
| Bottles for SPT | Braintree Scientific Inc. | WTRBTL S-BL | 100 mL glass water bottle with stopper and sipper ball point tube, graduted by 1 mL. |
| Conical tubes (50 mL) | Corning Inc. | 352098 | Used for restraining mice to measure HPA axis response to acute stress. Make sure conical tube has small opening at the end for ventilation. |
| Legos | Amazon | - | |
| Marbles | Amazon | - | |
| Mouse Corticosterone ELISA kit | Biovendor | RTC002R | |
| Mouse EZM | TSE Systems | - | |
| Reciprocal laboratory shaker | Labnet international | S2030-RC-B | |
| Serum separator tubes | Becton Dickinson | 365967 | |
| Static cage- bottom | Alternative Design Manufacturing and Supply Inc. | RC71D-PC | |
| Static cage - filtered ventilated tops | Alternative Design Manufacturing and Supply Inc. | FT71H-PC |
References
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