煽动抑郁症状,行为变化和不利健康结果鼠害一个不可预知的慢性轻度应激协议

Behavior

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Frisbee, J. C., Brooks, S. D., Stanley, S. C., d'Audiffret, A. C. An Unpredictable Chronic Mild Stress Protocol for Instigating Depressive Symptoms, Behavioral Changes and Negative Health Outcomes in Rodents. J. Vis. Exp. (106), e53109, doi:10.3791/53109 (2015).

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Abstract

慢性,未解决的压力是临床抑郁症的发展的一个主要危险因素。而应激抑郁的许多临床前模型已报道,在不可预测的慢性应激(UCMS)协议是用于诱导行为症状通常与临床抑郁症有关,如快感缺乏,改变的梳理行为建立翻译相关的模型,和习得性无助在啮齿类动物。该UCMS协议也引起生理(E·G。,hypercortisolemia,高血压)和神经系统( 例如 ,快感缺乏,习得性无助感),其在临床上与抑郁症相关的变化。重要的是,UCMS引起的抑郁症状可以通过长期得到改善,但不严重,治疗常见的SSRIs类药物。这样,UCMS协议提供了许多优点急性应激协议或,利用更极端的压力源协议。我们的协议包括随机,每天暴露于7不同的STREssors:潮湿的床上用品,拆除床上用品,笼倾斜,改变光/暗周期,社会压力,浅水洗澡,捕食者的声音/气味。 3-4小时,每天给这些轻度压力使鼠类为8周后,我们证明这两种显著的行为改变和不良的健康后果心血管系统。这种方法允许进行深入询问慢性应激抑郁相关联,以及用于新的潜在的治疗剂或干预策略测试神经,行为和生理改变的。

Introduction

抑郁症精神疾病是目前世界公认的残疾和疾病负担的一个主要原因一种复杂的神经系统疾病。镍氢报告说,美国约12%的临床抑郁症,有两倍多的影响相对于男性1女。仅在美国,抑郁症占了数十亿美元的直接医疗费用估计有$ 193个十亿以上的间接成本(降低收入和生产力损失)2。抑郁症的症状包括快感缺乏,体重变化和睡眠周期,体力活动减少和个人卫生,绝望或内疚,和/或死亡或自杀的想法再次发生感情。在过去十年中,流行病学和临床研究已经表明,抑郁症是心血管疾病(CVD)的发病率和死亡率3的独立危险因素,并且是预测更严重的预后的心血管病症,包括的therosclerosis,高血压,心肌梗塞,冠状动脉疾病,不管明显的CVD 4之前的历史。尽管日益流行和抑郁症的不利公众健康的影响,这种疾病的病因学和相关的病理生理学是知之甚少和病症由于各种因素例如遗传,生物和环境组分)的异质性使得临床诊断难以定义。

有证据表明,无法解决的心理压力为显影抑郁疾病的一个主要因素,也可以是一种有效的致病因子联抑郁症和心血管疾病,部分是由于破坏和下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)5,6-失调。 HPA轴的功能障碍是,已被链接到在抑郁症中观察到的行为和生理变化和几个CVD危险因素的发展的一个主要机制,包括血脂异常,肥胖症,糖尿病和7。抑郁症的多种临床前模型,已经开发了试图复制临床抑郁症的改变的HPA轴的活性特性的机制;这种模型提供了有效的手段进行调查慢性和急性应激动物相关的行为,神经系统和生理变化。的疾病的动物模型的有效性是基于模型的设计和其复述解剖学,神经生理学能力,和在人类疾病观察行为特征的病因和进展的相关性。此外,临床前对治疗的反应(如SSRIs的)应产生相似的结果的那些在临床环境观察。

应激抑郁的几种动物模型的研究,目前利用,如习得性无助,早期的生活压力,社会溃败的压力。然而,这些模型都有固有的缺点这减轻他们的翻译疗效8。在过去的几十年中,不可预知的慢性轻度应激(UCMS)协议已成为最翻译相关的车型之一是研究抑郁症的病理生理啮齿类动物9。该模型是基于长期暴露于压力破坏应激反应系统,并最终导致抑郁症的发展的基本概念。在UCMS协议,动物暴露于每天随机一系列温和的环境和社会压力的。它增强了该模型对人类的情况下的相关性的一个关键因素在于高度不可预测性和压力的不可控的,以及在其被引入的时间。此外,UCMS协议使用,而不是依赖于生命早期或积极的物理刺激只有轻微的压力。经过一段UCMS曝光,抑郁行为发展和媲美临床iCal的症状,包括反应减少到奖励(快感缺乏),改变身体活动和调查行为(无助和绝望),大衣状态恶化和改变性活动10。几乎所有的抑郁症症状可证实已经报道使用这种模型,并且研究已经证明,这些行为持续数周后应力的停止。此外,这些UCMS诱发抑郁行为可以逐渐被慢性尊敬,但不是急性的,治疗特别抗抑郁药,提示治疗改善了密切反映在人类中这些药物的临床操作和可变功效类似的神经效应11,14- 18。这里,我们报告了UCMS协议的详细描述,并描述典型行为和血管的结果在小鼠中。

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Protocol

下面描述的所有程序进行了审查,并在西弗吉尼亚大学健康科学中心批准的机构动物护理和使用委员会。

1.选择动物模型

注:在UCMS模型中最常用的品种包括只SD和Wistar大鼠和BALB / CJ鼠标;其他小鼠模型已经显示有限的功效(DBA / 2,C57BL / 6)。然而,仔细考虑应给予的特定鼠标或选择的大鼠品系,由于遗传背景和易感性环境压力变化很大物种之间,并已被证明是影响研究11,14,15的成果的重要因素, 19。

  1. 使用适当的年龄的动物( 例如,如果期 ​​望的终点是在17周大的老鼠进行评估,然 ​​后将老鼠必须启动UCMS议定书〜9周龄)作为本协议需在LEAST 7-9周才能完全诱发抑郁症状。
  2. 单家动物IACUC批准的笼子和娱乐设施,食品和饲料标准随意(另有规定的特定协议)进行UCMS。
  3. 要特别小心,以确保控件安置在一个安静的房间最小的活动,以减少任何可能的未知环境压力的影响。

2.不可预知的慢性轻度应激协议

注:动物接受UCMS每天输送(>每周5天),以清洁室用于UCMS操作。动物暴露于1或2的各天下面列出的压力源。压力都在一个随机计划执行的,并且每个应力给药最少3-4小时的( 见表 1)。

  1. 浇10-20盎司的浸湿被褥。干净的水到每个标准的笼子。调整水的量相应地的大小笼为了充分衰减寝具但不引起的水池。居住在潮湿的笼中的动物为3-4小时。
  2. 从每个网箱中取出被褥3-4小时,在这之后的动物被转换成另一种应激,需要一个空笼子(浅浴,笼倾斜)或放置到一个干净的笼子里有清新的床上用品。
  3. 倾斜笼为3-4小时,约45°(无床上用品)。笼可倾斜以将留在原地作为动物走动在笼子一个坚固的对象。
  4. 改变正常的12小时/ 12小时的光/暗周期为30分钟周期演替持续8小时。后,返回动物的正常循环。
  5. 从它的笼子转移的每个动物,一个相邻的动物已被删除3小时笼。
  6. 从每个网箱中取出所有的床上用品和鼠标或加水的深度〜0.25英寸约0.5英寸,只约4小时。使用水,它比室温温暖(〜30℃),以尽量减少hypothermIA潜力。简单干动物用柔软的毛巾在水中暴露之前,放置到干净的笼子里的结论。
  7. 暴露动物捕食者气味/声音从一个天敌物种添加毛发和尿液(10-20毫升)的随机分布的样品束入笼3-4小时。另外,玩咆哮或从天然食肉动物捕食的噪音在靠近笼子3小时。
  8. 在每个日常压力期间结束,将所有的动物成清洁笼子里,并将它们返回到壳体设施。

3.动物监测/美容比分

  1. 每天检查每个动物的伤口或溃疡,可能需要兽医治疗的发展。动物发展轻度损伤可能会继续在兽医的同意UCMS协议。
    1. 两名调查员培训评估大衣疏导检查每个动物和上规模的0-1指定每周大衣得分。这个分数是威慑通过分配个人得分开采(0-干净,1脏),以每8身体regions-头,颈,背大衣,风衣腹,尾,前肢,后肢和生殖器区域。同样的调查人员在整个UCMS协议执行此任务,以保持在分配大衣分数的一致性。
    2. 那经历了急剧减少体重( > 15%)任何动物的,应当报的兽医人员,必须从协议中删除。

4。行为测试和测量指标

注:评估的几种方法可以用来量化从啮齿动物的UCMS协议行为变化。

  1. 累计大衣疏导分数。
    1. 如上所述,每周涂层疏导得分被分配给每个动物。
  2. 蔗糖飞溅试验:
    1. 将动物在干净的笼子内衬的化妆棉或纸巾,以防止床上用品附着在它的皮毛。喷10%的蔗糖溶液到每个动物的头和背涂层和5分钟记录总梳理行为。
    2. 梳理活性(定义为清洗毛发由舔或刮伤的)由和频率(次数疏导的特定身体部位数)延迟(第一喷射和起始疏导之间的空闲时间)来测定。
  3. 蔗糖偏好测试:
    1. ,观察者动物饮用1%的蔗糖溶液(重量/体积)72小时的测试前,然后提供暴露于两瓶(1%蔗糖溶液与自来水中不同瓶)。习惯化后,提供动物随意访问蔗糖溶液和自来水3小时。 3小时后记录的蔗糖溶液的消费量和自来水,计算蔗糖偏好为:[(蔗糖消费量)/(用水量+蔗糖消耗)]×100。
  4. 悬尾实验(仅小鼠):
    1. 苏使用胶带(2厘米尾巴尖)稳定杆(20厘米处楼)花鼠的尾巴。记录不动时间超过5分钟。小鼠只有当他们挂被动,完全一动不动被认为是不动的。
  5. 强迫游泳测试:
    1. 在一个容器的地方动物(〜15-20厘米直径为小鼠;〜55-60厘米直径为只)在26±0.5℃的温度下充满水。记录延迟到第一回合的流动性,并在5分钟测试期间花不动的时间。在试验结束时,将湿动物中在加热垫上(30-35℃)与正常寝具覆盖吸水纸巾直至干燥的保持架。
  6. 高架十字迷宫:
    1. 允许每只动物自由探索迷宫5分钟。记录总条目到每个臂,和总时间在每个臂中度过,根据推测标准 20。
  7. Locomo器活动:
    1. 记录活动量,定义为整体运动,精细动作,饲养的动作,和不活动,对于急性(30分钟)和/或慢性(12小时)的时间段。使用家笼或小说环境为此,取决于个体环境(虽然一致性应维持)实时由观察者或事后通过重放和分析照相机镜头。

UCMS议定书5.扩展/变异

  1. 辖适当的治疗药物或挑战来研究它们要么生硬UCMS致成果的开发(如年初启动),扭转既定UCMS引起的后果严重程度(如果发起晚期)的能力。这是取决于单个实验室或协议11。

6.最后的结果评估

  1. 以下的UCMS协议和行为测试结束时,利用动物在后续EXPERiments在解决具体的假设,目的或个人实验室的目标的方式。
    注:作为例子,这可以包括心血管疾病,炎症或内分泌反应,慢性应激。备选地,治疗性干预可以在此时被引入以评估它们的有效性和机理基础。

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Representative Results

一周之后UCMS过程的时间表的一个例子示于表1中。每个星期,压力被随机防止鼓掌,并确保挑战应力的不可预测的每一天。

抑郁像行为措施

继8周UCMS,有显著改变双方的行为和生理的结果相对于其非强调控制株慢性应激啮齿动物。抑郁像下面UCMS症状的发展是通过外套得分,蔗糖飞溅测试和尾吊评估(只老鼠,引用12,13)。在大衣疏导分数逐渐下降,观察在所有UCMS动物( 图1,图A),并在大衣建议降低疏导活动的物理状态,这标志着退化。此行为可能会平行的动力不足或P中利息损失erforming日常任务,如最小的个人护理的维持。

UCMS动物还表现出了增加的等待时间新郎并减少总疏导时间在蔗糖飞溅测试 (图1,小图B和C)。增加的时间开始随着时间下降梳理行为花在美容与降低动机和自我刺激行为的下降,或快感的敏感性降低有关。这是典型抑郁症的核心症状,快感缺乏的。此外,有在小鼠悬尾试验期间中的不动时间一个显著增加。如前所述,这种行为是衡量行为绝望的具有更大的不动表示更严重的抑郁样症状。

生理变化的措施

MAP可以显著升高作为UCMS协议的结果,但是这并不是始终观察( 图2)。向钝化扩张器响应该增加的移位在心血管疾病风险的发展而增加的临床病例观察到。

UCMS小鼠表现增加皮质醇,慢性生理应激的标志物,和硝基酪氨酸,慢性氧化应激表2)的标记的血浆水平。

此外,UCMS小鼠显示出促炎性标记物TNF-α和MCP-1的显著水平升高。总之,这些结果表明,应激动物发展以下8个星期UCMS的表2)病理生理疾病轮廓。

分歧与性别

最近的证据表明,有实质性的定量divergen策在雄性和雌性小鼠(13)之间的反应UCMS。具体而言,数据表明,雌性小鼠,暴露于相同UCMS协议为年龄匹配的男性,开发出更严重的行为反应比男性( 表3和图3),与皮质醇,硝基酪氨酸水平升高和炎症的标志物的协议。

然而,尽管以下的UCMS协议两性之间这种分歧,即开发,结果,血管病变显示为相比于男性,强烈提示优异维护内皮功能被减弱,在女性性,尽管损害环境图4) 。

对于图1和3,结果用如上所述,利用单因素方差分析的应用和t测试适当的技术来获得。对于图2和4,得到的结果ù唱离体主动脉环制剂浓度-效应关系。曲线拟合与三参数逻辑方程,用方差分析和t检验以适合曲线的下限。详情请参阅参考资料12,13。

图1
图1.抑郁症状继八周UCMS的小鼠。数据表示为涂层状态( A),等待时间图B)和频率( C)的面部美容以下10%的蔗糖溶液喷雾,总不动的控制和UCMS鼠尾悬挂实验( D)的期间。 * P <0.05与control.Please见参考文献12的详细信息。平直“>点击此处查看该图的放大版本。

图2
图2.血管扩张剂回应乙酰胆碱的小鼠经过八周UCMS,数据都提出了控制条件下的小鼠(控制下限= 10.3±2.4%)及以下八个星期实行UCMS协议(UCMS下限= 33.6±4.4 %)。 * P <0.05相对于从对照小鼠未处理血管环响应。重新印刷从参考12的许可。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3
图3.差异抑郁症状FOL降脂八周UCMS的雄性和雌性小鼠。数据表示为涂层状态(A)中,等待时间(B)和面部修饰以下10%的蔗糖溶液喷雾频率(C)和不动的过程中的总时间为控制和UCMS小鼠悬尾试验(D)。 * P <0.05与控制性; †P <0.05与UCMS - 男性。重新印刷从参考13的许可。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4
图4.在不同的雄性和雌性小鼠血管舒张反应以下八个星期UCMS的。增加concentratio主动脉环扩张器响应乙酰甲胆碱(上图)和从对照条件下的小鼠硝普钠(下图)和八周UCMS后纳秒。 * P <0.05与控制性; †P <0.05与UCMS - 男性。重新印刷从参考13的许可。 请点击此处查看该图的放大版本。

星期日星期一星期二星期三星期四星期五星期六
应激1 改变光/暗社会压力无寝具潮湿的床上用品改变光/暗捕食者的声音社会压力
应激2 改变光/暗凯奇倾斜浅浴笼倾斜社会压力浅浴

表1.两个样本周征收不可预知的慢性应激(UCMS)协议。

控制 UCMS
重量(g) 31±2 29±4
MAP(毫米汞柱) 84±5 93±4
胰岛素血浆浓度(ng / ml)的 1.3±0.2 3.9±0.6 *
葡萄糖(毫克/分升) 102±8 104±7
Cholesterolplasma(毫克/分升) 75±8 81±8
血浆甘油三酯(毫克/分升) 102±8 128±10 * </ TD>
硝基酪氨酸等离子 (毫微克/毫升) 17±2 27±4 *

在控制条件下8周UCMS鼠标群体之间的表2基线特征。所有小鼠的年龄在17至18周。* P <0.05与控制。从参考12修改。

男性 女性 UCMS,男性 UCMS-女性
重量(g) 29±2 28±3 30±3 29±4
MAP(毫米汞柱) 87±4 91±4 94±5 90±5
胰岛素血浆浓度(ng / ml)的 1.1±0.3 1.2±0.4 4.1±0.7 * 4.5±0.5 *
葡萄糖(毫克/分升) 82±7 80±8 94±8 101±10
血浆胆固醇(毫克/分升) 71±7 68±8 78±6 77±10
血浆甘油三酯(毫克/分升) 94±6 101±8 109±8 116±12
硝基酪氨酸等离子 (毫微克/毫升) 12±3 11±4 29±5 * 36±6 *
皮质醇等离子体 (皮克/毫升) 12±3 14±4 29±5 * 44±4 *
TNF-α的等离子体 (皮克/毫升) 2.3±0.3 2.0±00.2 4.1±0.4 * 6.4±0.4 *†
MCP-1的血浆(皮克/毫升) 2.8±0.3 3.3±0.5 10.2±1.0 * 14.8±1.3 *†

男性和控制条件下的雌性小鼠组和随后的8周UCMS之间表3基线特征。所有小鼠年龄在17至18周。 * P <0.05与控制。从参考13修改。

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Temporary animal cages with lids Provided by your animal care facility
Rodent bedding Provided by your animal care facility
Predator fur or urine Provided by your animal care facility
Rodent cage drinking bottles Provided by your animal care facility
1,000 ml graduated cylinder variable variable This is optional.  Any container from which a known quantiity of water can be poured will be appropriate
Wooden blocks cut from 2x4 variable variable 8 inch sections are cut to facilitate cage tilt procedures
Soft paper towels Provided by your institution
Small spray bottle  Walmart 100-200 ml volume is sufficient, used for sucrose splash test
Medium (mice) or large (rats) plastic tubs for swim testing Walmart variable Should be of sufficient depth that the animals cannot touch bottom (e.g., 2 feet)

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References

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