Waiting
Login processing...

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

Behavior

Vurdering af aktivitetsbaseret 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 til huse med en kørende hjul mens givet begrænset adgang til fødevarer udvikle reduktioner i fødevareforbrug og øge aktiviteten på de kørende hjul. Denne eksperimentelle fænomen kaldes aktivitetsbaseret anoreksi. Dette paradigme indeholder en eksperimentel værktøj til at studere neurobiologi og adfærd underliggende aspekter af anorexia nervosa.

Abstract

Gnavere udvikle aktivitetsbaseret anoreksi (ABA) når udsat for en begrænset fodring tidsplan og gratis adgang til et kørende hjul. Disse betingelser medføre en livstruende reduktion i kropsvægt. Dog tilpasse gnavere udsat for kun én af disse betingelser i sidste ende for at genetablere normal kropsvægt. Selv om øget kører koblet med nedskæring i frivillig fødeindtagelse synes paradoksalt ABA betingelser, observeret ABA adfærd på tværs af adskillige pattedyr arter.

ABA paradigme giver en dyremodel for anorexia nervosa (AN), en spiseforstyrrelse med svær dysregulering af appetit-adfærd. Fag ligger enkeltvis med fri adgang til et kørende hjul. Hver dag, er emnet tilbudt mad i et begrænset tidsrum. I løbet af eksperimentet falder et emne kropsvægt fra høj aktivitet og lavt kalorieindtag. Varigheden af undersøgelsen varierer baseret på hvor længe mad tilbydes dagligt, hvilken type mad tilbydes, stamme af mus, hvis stoffer testes, og miljømæssige faktorer.

En mangel på effektive farmakologiske behandlinger for en patienter, deres lav livskvalitet, høje udgifter til behandling, og deres høje dødelighed viser det haster med at yderligere forskning AN. Vi leverer en grundlæggende skitse til udførelse af ABA eksperimenter med mus, tilbyder en metode til at undersøge AN-lignende adfærd for at udvikle nye behandlingsformer. Denne protokol er optimeret til brug i Balb/cJ mus, men kan nemt manipuleres for andre stammer, giver stor fleksibilitet i arbejdet med forskellige spørgsmål, især relateret til genetiske faktorer af ABA.

Introduction

Siden 1953, er gnavere blevet rapporteret til at vise en paradoksal hyperaktivitet på kører hjulene, når de får fri adgang til hjulene mens de gennemgår frivillige hypophagia når fødevarer tilgængelighed er begrænset1. Omvendt, gnavere ikke hurtigt fald i kropsvægt når der tilbydes mad på en tidsplan uden løbehjulene eller når til huse med løbehjulene og tilbudt mad ad libitum1,2,3. ABA-model pålideligt resulterer i dramatiske fald i kropsvægt, hypophagia, hypotermi, tab af estrus og øget stimulation af HPA akse4. I sidste ende, ABA resulterer i døden, medmindre emnet er fjernet fra paradigme5. ABA paradigme giver forskere med en dyremodel af ammoniumnitrat, en kompleks spiseforstyrrelse, som har alvorlige dysregulering af appetit-adfærd, der påvirker omkring 1 ud af 100 kvinder og en mindre procentdel af mænd6. Patienter, der lider fra AN ofte udviser hyperaktivitet, bestående af ekstreme mængder af motion, og/eller generelle rastløshed7,8. Med en dødelighed på ca. 10% har AN den højeste dødelighed blandt alle psykiatriske lidelser9. Nuværende behandling for AN er begrænset til kognitive behandlingsformer, som der er ingen godkendte farmakologiske behandlinger for dem, der lider af en10,11.

AN er typisk blevet betragtet som en lidelse, der påvirker primært hunner. Som en diagnose, der er 10 gange mere sandsynligt hos kvinder end mænd, er kvindelige emner traditionelt fokus i en12. Dog bør særligt hensyn tages i bortset fra hanner fra undersøgelser. Mens diagnose af en stadig lavere hos mænd, muskel dysmorphia (MD) er en tilstand, der har mange ligheder med AN, fordi forvrænget kropsbillede og kost er ofte uorganiseret. Der er støtte til tanken om, at MD og AN kan klassificeres i en lignende måde13,14,15. Dette kan tyde på, at nogle tilfælde af MD repræsenterer den "mandlige version" af AN. I forbindelse med dyremodeller, har nogle rapporter antydet, at mænd er mere modtagelige end hunnerne for ABA paradigme. For eksempel en nylig undersøgelse viste en højere dødelighed og nedsat fødeindtagelse sammenlignet med kvinder i C57Bl/6 mus16. En forudsigelse af modtagelighed for ABA er spontan fysisk aktivitet (SPA). Rotter med højere eller lavere SPA er mere tilbøjelige til at tabe sig i ABA paradigme, med mandlige rotter viser en stærkere virkning end kvinder17. Omvendt, kvindelige gnavere er blevet observeret for at udøve mere end hanner fasen begrænsning af ABA18. Derudover har undersøgelser med Balb/cJ mus vist den modsatte effekt af C57Bl/6 mus, hvor kvindelige mus har en højere dødelighed og nedsat fødeindtagelse i forhold til mænd (figur 1)6. Med varierende resultater mellem kønnene i ABA paradigme og øge bevidstheden om mænd med uordnede spise mønstre, bør både mandlige og kvindelige emner testes.

Bortset fra sex forskelle i ABA paradigme, alder og stamme skal tages i betragtning ved valg af fag. Adolescent mus kan mere præcist model AN, da en typisk opstår i ungdomsårene, som observeres hos rotter og mus19,20,21,22. Stammer, der er mere aktive end andre på et grundlæggende niveau har en højere følsomhed og sværhedsgraden af ABA23. Stammer, der er kendt for at have højere niveauer af angst, som DBA/2, har øget hjulet kører aktivitet, hvilket tyder på en hurtigere frafald i ABA paradigme24. Afhængigt af det eksperimentelle design, kan stamme af valg skræddersyes til at maksimere varigheden af ABA.

ABA paradoks er ikke enestående for mus. Andre pattedyr, herunder rotter, har hamstre, ørkenrotter, svin, jordegern og marsvin vist dette fænomen6. Bevarelse af ABA fænomen på tværs af pattedyr arter tyder på, at ABA paradigme kan give en translationel værktøj for at efterforske de mekanismer, der ligger til grund for anoreksi-lignende adfærd hos mennesker. Mus er især velegnet til undersøgelse af underliggende ABA mekanismer. Mus kan placeres tæt og generationstid er forholdsvis kort. Mus har en fuldt sekventeret genom, og talrige indavlede, outbred og særlige stammer, såsom congenics, er tilgængelige. Et utal af genetisk manipulerede linjer er blevet genereret, hvilket gør dem ideelle til undersøgelser vurdering af genetiske indflydelse på lidelser såsom AN. afhængigt af på spørgsmålet ved hånden, forskere kan manipulere komplekse neurale kredsløb og/eller gen expression at vurdere adfærd i ABA paradigme, potentielt besvare spørgsmål om genetiske indflydelse, ikke der er muligt, når man studerer mennesker.

Et begrænset antal dyremodeller for ammoniumnitrat i øjeblikket eksisterer. Stress modeller fremkalde hypophagia hos gnavere ved hjælp af halen klemme, nyhed-induceret hypophagia, koldt svømning og brain stimulation. Af inducerende stress, mindske ændringer i HPA-aksen appetit resulterer i nedsat organ vægt25. HPA-aksen stimuleres også potent af ABA, som også omfatter ekstra funktioner i AN såsom hyperaktivitet. En anden model at overveje i at studere AN er kronisk mad begrænsning model. Ved at begrænse mad til et område fra 40 til 60% af ad libitum, kan en efterligne den fysiologiske respons til fejlernæring26. Selvom denne metode er effektiv for at studere virkningerne af mangelfuld fodring, gengiver det ikke et centralt spørgsmål for ammoniumnitrat, som er frivillig mad begrænsning. I ABA paradigme, dyr er frataget mad adgang til en del af dagen, men også frivilligt reducere fødeindtagelse, hvis et hjul er også til stede. Genetiske modeller har også været brugt til at undersøge ætiologien af AN. forskere har fundet neurokemiske og genetiske faktorer involveret i AN, såsom den gen BDNF og neurotransmittere dopamin og serotonin27. Brugen af genetiske modeller er afgørende for at forstå de neurale mekanismer bag AN. Men genom wide association studier til AN har endnu ikke givet betydelige hits, og ingen sjældne varianter i AN er blevet identificeret. Fremtidige studier bør kombinere en genetiske tilgang med ABA-model til at øge forståelsen af AN-relaterede fænotyper.

Udvikling af dyremodeller for hele psykiatriske lidelser er stort set umuligt på grund af kompleksiteten og heterogenitet af menneskelige lidelser. Dog ved at udforme konkrete og veldefinerede komponenter af en psykiatrisk lidelse, kan unikke indsigt i den underliggende neurobiologi eller Patofysiologi opnås. Sådanne biologiske indsigt kan derefter bruges til at identificere nye behandlinger. Den gnaver ABA paradigme derfor giver en prækliniske værktøj for at studere de underliggende AN-lignende adfærd, der ikke kan etisk studeres i mennesker, såsom virkningerne af genetiske manipulationer, perturbationer til neurale kredsløb, mekanismer og de konsekvenserne af visse miljømæssige faktorer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle metoder beskrevet her er blevet godkendt af institutionelle Animal Care og brug udvalg (IACUC) fra University of California, San Diego.

1. mus

  1. Vælg den passende mus stamme for undersøgelsen.
  2. Købe mus fra en leverandør eller forstærke en linje for at få relevante eksperimentelle numre.
  3. Gruppe-hus købt mus i det animalske facilitet for mindst 1 uge forud for begyndelsen studie til en rigelig acclimation periode.
  4. Begynd den pre eksperimentelle akklimatisering fase når mus er 8 uger gamle.

2. bolig

  1. Vælg bure, der er tilstrækkelig stor til at indeholde en un-hindret kørende hjul, fødevarer beholder og en vandflaske.
  2. Regulere rumtemperatur og luftfugtighed til at supplere den hypotese at være testet.
    Bemærk: Højere temperaturer vil mindske udviklingen af ABA28.

3. kører hjul

  1. Vælg hjul med trådløs kommunikation til at undgå potentielle forstyrrelser og forviklinger i buret, se Tabel af materialer for eksempel.

4. vand flasker

  1. Vælg en vandflaske, der ikke vil konkurrere om plads med kørende hjul eller fødevarer beholder i burene.
  2. Hvis giver narkotikabehandling i drikkevandet, gaffatape flaske til at oprette et lysfølsomt miljø.

5. fødevarer

  1. Vælg en fedtfattig chow passende for den hypotese at være testet (f.eks.Envigos gnaver kost 8604).
    Bemærk: Kost højt indhold af fedt og sukker kan reducere udviklingen af ABA29.
  2. Bruge en lille glaskrukke til chow, ca. 65 cm i diameter x 50 cm i højden.
    Bemærk: En automatisk arkføder kan bruges i stedet for et glaskrukke, som kan reducere stress ved at begrænse investigator indblanding. Dette kan være mest fordelagtigt, hvis udførelse af ABA undersøgelser med lægemidlet manipulationer.

6. præ-eksperimentelle akklimatisering fase

  1. Oprettet den eksperimenterende område ved at vælge et bur rack tæt på de bærbare computer og hjulet hubs. Dette vil begrænse problemer med overførsel af data.
  2. Drej på den bærbare computer og trådløs hubs.
  3. Åbn hjul management softwaren på den bærbare computer.
    1. Kig på softwaren til at sikre både hubs er aktiv.
    2. Åbn "værktøjer" og vælg "Slet hjul." Gentag dette trin 5 gange.
    3. Lukke software, og derefter åbne det igen.
  4. Sted 3 AAA batterier i batteripakken af et hjul-base.
    1. Tilslut batteri pack ledninger til hardware af akselafstand. Dette vil være afbrudt før brug. Luk batteripakken i akselafstand.
  5. Kontrol af software til at sikre akselafstand er opført med ID'ET "1" under den passende trådløse hub. Hvis basen ikke er opført som ID "1", løsne batteripakken, og starte forfra på trin 6.2.
  6. Ændre hjulet ID fra "1" til mus-ID i Navnekolonnen.
  7. Overholde de kørende hjul base til bunden af buret med gaffatape for at sikre stabiliteten. Lad ikke nogen tape til at holde ud, da mus vil tygge på udsatte tape.
  8. Vælg en kørende hjulet disc uden en korroderede magnetiske stykke.
  9. Placer hjulet på bunden og drej hjulet for at kontrollere clearance fra den bur vægge og rist.
  10. Spin disken et bestemt antal omdrejninger for hjulet kører software er korrekt optælling rotationer.
  11. Forhindre stykker af chow fra at gå tabt i den sengetøj eller få våde af kanalen-taping undersiden af food krukke til bur gulvet, væk fra den kørende hjul og drikkedunken.
    Bemærk: Våd chow øger fødeindtagelse i forhold til tørre chow30.
  12. Sted 5 stykker af chow i krukken.
    Bemærk: Chow pre eksperimentelle fase er tilgængelige ad libitum og behøver ikke at blive vejet. Eksponering for løbehjulene i acclimation periode kan intensivere ABA21,31.
  13. Placere en fuld vandflaske i buret og give vand ad libitum.
  14. Gentag, indtil alle burene har et trådløst tilsluttede kørende hjul, mad og vand.
  15. Individuelt placere mus i deres passende bure.
  16. Gå til "file" i hjulet administrationssoftware, og klik på "start erhvervelse."
  17. Se softwareopdatering for at sikre, at hjulet rotationer tælles og systemet fungerer godt.
  18. Acclimate mus til de eksperimentelle boligforhold for 2 samlede dage.
  19. Vurdere mus i denne fase at sikre, at de er sunde nok til at håndtere ABA eksperiment.
  20. Kontrollere bure for en oversvømmelse fra vand flasker hver dag. Hvis flasker har oversvømmet, erstatte den gamle bur med en ny bur og gentage de nødvendige foranstaltninger for at overholde hjul og mad til buret uden indblanding.
  21. På dag 2, kontrollere bure for mad niveauer. Hvis maden er lav, refill med 2 stykker af chow. Gøre dette uden at forstyrre mus.
    Bemærk: Hvis pre eksperimentelle akklimatisering fase nogen mus udstiller hypophagia eller er undervægtige, fjerne musen fra undersøgelsen.

7. eksperimentelle Baseline fase - dag 1

  1. Vælg "ende", og derefter "start erhvervelse" i hjulet management software.
  2. Afmåle 9 g chow i en lille plastik bæger på en skala med 0,00 g følsomhed. Optage den nøjagtige vægt.
  3. Forsigtigt fjerne og vejer mus i en stor plastik bæger på en skala med 0,0 g følsomhed. Optag vægt.
    Bemærk: Det er afgørende at begrænse stress af mus mens håndtering, derfor håndtere dem tålmodigt.
  4. Bortskaf alle acclimation mad.
  5. Søg Sengetøj for en fødevare, der kan er blevet fjernet fra krukken og bortskaffe det så godt.
  6. Forlade vandflaske på plads, men sikre, at det er tilstrækkelig fuld.
  7. Rengør snavsede løbehjulene med 70% isopropanol og papir håndklæder.
  8. Hvis rengøring var nødvendigt, efter isopropanol tørrer, returnere musen til sit bur og erstatte bur på rack.
  9. Gentag disse trin, indtil alle de mus, vejes og 9 g af fødevarer er målt og placeres i bure.

8. eksperimentelle Baseline fase - dag 2-7

  1. Vende tilbage til det animalske facilitet på samme tidspunkt hver dag. Kun variere i måltagning af over eller under 10 min.
  2. Afmåle 9 g chow i en lille plastik bæger på en skala med 0,00 g følsomhed. Optage den nøjagtige vægt.
  3. Forsigtigt fjerne og vejer mus i en stor plastik bæger på en skala med 0,0 g følsomhed. Optag vægt.
  4. Trække mad krukken ud af buret og dumpe alle fødevarer i et lille bæger på 0,00 g-skalaen.
    1. Hvis afføring og sengetøj er i food krukke med mad, udvælge alle sengetøj og afføring. Brug en lille si til at gnide pulveriseret mad i den vejer bægerglas. Fjerne hvilken som helst feces før du gør dette med pincet (hvis nødvendigt).
      Bemærk: Sengetøj vil ikke bryde i mindre stykker til at passe gennem sien.
    2. Søg efter eventuelle mad rester i buret og føje dem til bægerglasset vejes. Registrere mængden af mad tilbage.
      Bemærk: Hvis sengetøj og buret skal søges, er det bedst at gøre det mens musen er i vejer bægerglas eller overførsel buret til at reducere stress.
    3. Bortskaf alle fødevarer.
  5. Tør krukke ren og placere tilbage ind i buret. Om nødvendigt erstatte tape.
  6. Placer den tidligere målte 9 g af nye fødevarer i krukken.
  7. Rengør snavsede løbehjulene med 70% isopropanol, derefter tørre hjulene. Gør dette et bur på et tidspunkt og ikke ved et uheld interchange hjul.
  8. Afslut og genstart erhvervelse i hjulet kører programmet hver anden dag.
  9. Gentag disse trin indtil starten af fasen begrænsning.

9. eksperimentelle begrænsning fase - dag 1

  1. Ende og begynde erhvervelse i hjulet management software.
  2. Veje mus, gamle og nye mad pr. baseline protokol.
  3. Rengør ikke hjul nu. Dette kan distrahere mus under deres opfodring tidsbegrænset.
  4. Give adgang til nye fødevarer, 9 g af chow, 6 h. Registrere tid mad tilbydes.
    Bemærk: Tid i løbet af lys cyklus, at mad er tilgængelige vil påvirke udviklingen af ABA. Da mus normalt sover under lys cyklus, forværrer giver adgang til fødevarer i løbet af denne tid udviklingen af ABA, da mus ikke normalt spiser fleste af deres daglige mad på denne tid. Omvendt mus får mad adgang under den mørke cyklus vil udvikle ABA langsommere32. Justere varigheden af mad adgang vil resultere i længere eller kortere overlevelse gange (figur 2). Mad foregribende aktivitet (FAA) er hyperaktivitet, som finder sted umiddelbart før mad tilbydes32,33,34. FAA kan påvirke udviklingen af ABA, som det har vist sig at benægtelse af hjulet kører access under FAA forbedringer ABA adfærd32.
    1. Fjerne mad præcis 6 h senere for hver mus og måle den restmaengde. Registrere tid mad er fjernet.
  5. Rengør hjul nu, hvis det er nødvendigt, og forsøge at gøre det uden at komme på trække mad fra efterfølgende bure.
  6. Vejer mad og beregne forskellen i mad til at bestemme mængden af mad spist pr. mus.
  7. Beregn frafald vægt for hver mus.
    Bemærk: Frafald vægt er når en mus skal fjernes fra eksperimentet, når den når 75% af sin endelige måling af baseline kropsvægt. For eksempel, hvis en mus vejer 20 g i starten af fasen begrænsning, når 15 g skal det fjernes fra eksperimentet.
  8. Opbevare en kopi af frafald vægte på hånd i det animalske facilitet.
    Bemærk: Eksperimenter evaluering recovery fra ABA kan forsøges; mad er enten fastsat ad libitum, eller hjul er låst for at studere processen hvormed mus vende tilbage til en sund krop vægt34.

10. eksperimentelle begrænsning fase - dag 2 til 14

  1. Gentag alle måling trin i begrænsning dag 1-protokollen. Genstart ikke hjulet erhvervelse.
  2. Hvis en mus når tabe vægt (75% af sin oprindelige kropsvægt), fjerne hjul og food krukken fra buret og give rigelig mad på bunden af buret, så gå videre med de andre mus. Når alle bure har været overværet til, aflive alle mus, der har nået drop vægt.
  3. Lad hjulet på for hver musen for varigheden af forsøget.
  4. Kontroller hver mus dagligt for eventuelle skader. Hvis det er nødvendigt, klip beskadigede tånegle, behandle sår, etc. Ask dyrs pleje personale til råds, hvis du er usikker om, hvordan at gå videre med en skade.

11. slutter undersøgelsen

  1. Hvis undersøgelsen har varet i 14 dage, veje alle mus på dag 15. Begrænsning dag 1 vægt anses en baseline vægt.
    Bemærk: Længden af undersøgelsen kan ændres for at løse den hypotese at være testet. Længere varighed mad adgang perioder kan bruges til at udvide undersøgelsen længde.
  2. Aflive mus som nødvendigt.
  3. Tage snavset udstyr til passende værelser.
  4. Afslutte hjul tæller erhvervelse på dag 15 at give 10 hele dage af data.
  5. Slå trådløs hjulnavene.
  6. Udtrække data.
  7. Analysere data.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Hjerne-afledte neurotrope faktor (BDNF), et protein, der bidrager til reguleringen af fodring samt vægt vedligeholdelse, er reduceret i serum hos patienter med en35. Dette eksperiment vurderes virkningerne af planlagte fodring, kørende hjul adgang eller begge på BDNF udtryk i hippocampus (HPC), ventrale tegmentale område (VTA), nucleus accumbens (NAc) og mediale præfrontale cortex (mPFC). Udtryk af neuronal celle vedhæftning molekyle 1 (NCAM1) blev også vurderet for at udforske specificiteten af effekter på BDNF inden for mesocorticolimbic vej.

Mus var individuelt anbragt inden for en 12:12 lys-mørke cyklus i et klima kontrolleret rum i et dyrs pleje facilitet. Burene var udstyret med trådløse kørende hjul, som videresendes data hver 30 s til en bærbar computer. Standard chow blev tilbudt i en krukke ca 2" i diameter med vægge ca 1,5" høj i både baseline og begrænsning perioder.

Fire eksperimentelle grupper blev tildelt pseudo-tilfældigt: ad libitum (Ad Lib), planlagte fodring (STV), fri hjulet kører og mad adgang (Kør) eller fri hjul kører med mad begrænsning (ABA) (figur 3). Tildeling var bestemt af oprindelige kropsvægt til at danne fire vægten tilsvarende grupper. Mus individuelt fodrings- og fodret ad libitum med konstant adgang til en kørende hjul i 2 dage periode akklimatisering og 7 dage i den oprindelige periode.

Under Adgangsperioden planlagt mad op til 12 dage blev både STV og ABA grupper havde mad adgang til kun 6 h per dag (09:00-15:00) og overvåget og fjernet hvis de mødtes deres beregnede drop vægt på 25% af deres krop en startvægt. Daglige justeringer blev foretaget til at begrænse mad adgang til STV-gruppen at sikre, at gruppen STV havde en lignende frafald som ABA-gruppen, hvis medlemmer normalt miste vægt hurtigere. Hver Kør musen var yoked til en ABA musen til fjernelse fra undersøgelsen, og hver Ad Lib mus var yoked en STV mus. Yoking sørget for, at alle mus blev fjernet fra undersøgelse på samme tidspunkter. Dette design er tilladt for sammenligning af genekspression mellem grupper af mus der opleves forskellige eksperimentelle betingelser for samme tidsrum. Antallet af dage til fjernelse blev fortolket som en foranstaltning for at overleve. En anden mulighed er at inkludere en ekstra køre gruppe, som ikke er begrænset til at spise så lidt som ABA-gruppen, men er forsynet med et overskud af fødevarer i perioden 6 h. Derudover kan 5 eksperimentelle grupper bruges, herunder begge former for gruppen RUN. Valget af grupperne afhænger af målene for undersøgelsen.

Efter fjernelse fra ABA paradigme, blev mus halshugget for hurtig hjerne udvinding. Væv fra mPFC, HPC, NAc og VTA blev fjernet ved hjælp af en hjerne matrix og væv punch og straks snap frosset ved hjælp af tøris. Prøverne blev holdt i en-80 ° C fryser før RNA udvinding.

Statistisk analyse af data blev udført ved hjælp af variansanalyse (ANOVA) test. For grunddata anvendes ANOVA til hver afhængige variabel (kropsvægt, fødeindtagelse og hjulet kører). Post hoc analyser af varians eller interaktioner blev udført. Bonferroni justeringer blev foretaget når post hoc analyser af varians blev anvendt.

Til at analysere data fra begrænsning, generelle lineære modeller (PROC GLIMMIX; SAS v9.2; kode til rådighed fra tilsvarende forfatteren på anmodning) bruges til at vurdere hver variabel. Post hoc analyser bruges til at løse interaktioner ved hjælp af metoden falsk opdagelse sats. Overlevelse analyse blev udført ved hjælp af Kaplan-Meier test med Logrank (Mantel-Cox) og Peto-Peto-Wilcoxon post hoc test. Betydning blev sat på p < 0,05.

Hjulet kører påvirkede ikke legeme last under baseline, mens forbruget af fødevarer steget når kører hjulene var tilgængelige på baseline dage 2-7. Forud planlagte fodring var aktivitet på kører hjulene ikke anderledes mellem grupperne RUN og ABA.

Da Ad Lib og køre mus var yoked STV og ABA mus, henholdsvis, var der ingen forskel i overlevelse mellem eksperimentelle grupper under planlagte fodring (figur 4en). Uden sammenkobling reduceres overlevelse af ABA mus dramatisk i forhold til RUN og STV grupper35. Dog kropsvægt blev reduceret på dage 1-5 i begge grupper udsat for planlagte fodring (STV og ABA grupper) (fig. 4b). Planlagt fodring også reduceret fødeindtagelse på dage 1-5 i begge grupper (fig. 4c), men havde ingen effekt på hjulet kører aktivitet (figur 4d). I denne undersøgelse var hyperaktivitet af ABA-gruppen kort (dage 1-3) og ubetydelige sammenlignet med RUN-Gruppen måske på grund af den hastigt faldende sundhed af mus i ABA-tilstand.

Hjulet kører betydeligt øget BDNF udtryk inden for VTA (figur 5en) mens mad begrænsning steg NCAM1 mRNA udtryk i VTA (figur 5b), men ændre ikke BDNF mRNA udtryk. Der var ingen vigtigste effekter af hjulet eller mad adgang eller interaktioner på BDNF eller NCAM1 mRNA udtryk inden for NAc (figur 6). I mPFC, planlagte fodring faldt BDNF mRNA udtryk, men påvirkede ikke NCAM1 mRNA udtryk (figur 7). Hjulet adgang ændrede ikke genekspression, og ingen interaktioner mad begrænsning og hjulet adgang blev ikke fundet. På samme måde i HPC, var der ingen interaktioner mad begrænsning og hjulet adgang på BDNF eller NCAM1 mRNA udtryk, selv om mad begrænsning steg NCAM1 mRNA udtryk (figur 8).

Figure 1
Figur 1 : Sex forskelle i ABA paradigme. (en) kumulativ overlevelse mellem mandlige og kvindelige mus over tid. (b) kropsvægt mellem mandlige og kvindelige mus over begrænsning dage (c) fødeindtagelse mellem mandlige og kvindelige mus over begrænsning dage. (d) hjul kører mellem mandlige og kvindelige mus over begrænsning dage. Dette tal er blevet ændret fra den oprindelige publikation6. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : Virkningerne af fodring gange på ABA varighed. Denne figur viser, hvor mange dage mus vil forblive i begrænsning afhængigt af hvor længe maden er tilgængelig. Dette er vist for mus med og uden hjul. Dette tal er blevet ændret fra den oprindelige publikation35. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : ABA paradigme forsøgsdesign. Dette billede viser sæt for ABA eksperimenter. Dette tal er blevet ændret fra den oprindelige publikation36. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : Effekter af ABA paradigme. (en) overlevelse, (b) daglige kropsvægt, (c) mad indtages og (d) hjul kører under mad begrænsning. Tal kursiv skildrer antallet af mus tilbage i ABA paradigme. Resultaterne udtrykkes som betyder ± SEM. Dette tal er blevet ændret fra den oprindelige publikation36. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5 : Effekter af ABA på genekspression i VTA. (en) BDNF, (b) NCAM1 udtryk i VTA af mus udsættes for ABA betingelser. Mellemværker angiver den gennemsnitlige BDNF og NCAM1 udtryk under begrænsning for den uafhængige foranstaltning afbildet. Resultaterne vist som log2(RQ) ± SEM p < 0,05. Dette tal er blevet ændret fra den oprindelige publikation36. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6 : Effekter af ABA på genekspression i Nucelus Accumbens. (en) BDNF, (b) NCAM1 udtryk i NAc af mus udsættes for ABA betingelser. Resultaterne vist som log2(RQ) ± SEM p < 0,05. Dette tal er blevet ændret fra den oprindelige publikation36. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7 : Effekter af ABA på genekspression i mPFC. (en) BDNF, (b) NCAM1 udtryk i mPFC af mus udsættes for ABA betingelser. Indsatsen angiver gennemsnitlig BDNF udtryk under begrænsning for den uafhængige foranstaltning afbildet. Resultaterne vist som betyde log2(RQ) ± SEM p < 0,05. Dette tal er blevet ændret fra den oprindelige publikation36. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8 : Effekter af ABA på genekspression i HPC. (en) BDNF, (b) NCAM1 udtryk i HPC af mus udsættes for ABA betingelser. Mellemværker angiver gennemsnitlig BDNF og NCAM1 udtryk under begrænsning for den uafhængige foranstaltning afbildet. Resultaterne vist som betyde log2(RQ) ± SEM p < 0,05. Dette tal er blevet ændret fra den oprindelige publikation36. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ABA eksperiment kan ændres ved eksperimentatorer at teste forskellige stammer, aldre, narkotika og forskellige andre variabler af AN. forsynet med i tankerne genetisk variation, justeringer til kørende hjul eller mad Adgangsperioden ville øge eller mindske sværhedsgraden af symptomer og sats af frafald. Dette kan tjene til at forøge eller formindske længden af eksperimentet, afhængigt af den eksperimentelle spørgsmål af interesse.

Nøjagtig måling af fødeindtagelse er en kritisk del af ABA paradigme, men kan ofte foretages problematisk. Strøelse, afføring og urin i food krukke, kombineret med mad flyttes ind i buret rummet giver problemer i præcist vejer resterende mad. Mus også efterlade små bidder af fødevarer og pulveriseret i krukken og hele buret. En si hjælper mindske problemet med sigtning gennem sengetøj for at finde mad rester for korrekt vægt optagelser, men metoden er ikke ufejlbarlig. Håndtering af mus for at få deres vægte er en anden afgørende, endnu konfunderende faktor i ABA paradigme. Med investigator indblanding er mus mere udsatte for stress, hvilket kan forværre betingelserne for ABA.

ABA er en nyttig metode i vurderer AN, men denne teknik kommer med begrænsninger. Den første begrænsning at overveje er, at ABA-model ikke efterligne alle aspekter af anoreksi. For eksempel, vil gnavere får adgang til et højt fedtindhold kost ikke udvikle ABA under typiske forsøgsbetingelser30. Men stort set ingen dyremodeller eksisterer at sammenfatte alle aspekter af en psykiatrisk lidelse. ABA kunne således stadig give vigtig indsigt i AN-relateret adfærd.

Medicinske behandlingsmetoder kan også gennemføres i ABA paradigme. Drug administration via drikkevandet er ideel, da man derved undgår daglige injektioner, der kan have uønskede virkninger, herunder lokal irritation ved injektionsstedet og kortsigtede sedation induceret af visse lægemidler. Det er imidlertid afgørende at justere koncentrationen af stoffet dagligt at opretholde konsekvent dosering, da daglige vandindtag ændres dramatisk i løbet af ABA, først med stigninger i drikke og derefter senere med reduktioner i væske forbrug. Brug af subkutan mini pumper til at levere narkotika løbende er også muligt med ABA paradigme; dog skal sørges for at mini pumperne er lille nok til at tillade mus til at komme ind og ud af mad krukker og køre uhindret på den kørende hjul. Desuden brug af optogenetic fiberkabler er teoretisk muligt, men ville kræve en modificeret set-up. Alternativt, manipulation af aktivitet i specifikke kredsløb ved hjælp af designer receptorer udelukkende aktiveres af designer medicin (DREADD) kunne bruges med ABA paradigme uden komplikation af indlagte snore. Således kunne en række moderne neurovidenskab værktøjer indarbejdes for at studere de neurale mekanismer af ABA adfærd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Dette arbejde blev finansieret af en NARSAD Independent investigators Award og en IMHRO Rising Star Depression forskning Award i hukommelse af 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

Adfærd spørgsmålet 135 aktivitetsbaseret anoreksi Anorexia Nervosa hyperaktivitet Food Restriction-Induced hyperaktivitet mus mad begrænsning Hypophagia spiseforstyrrelse
Vurdering af aktivitetsbaseret 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