Avaliar a Anorexia baseado na atividade em ratos

Summary

Ratinhos alojados individualmente com uma roda de execução enquanto dado acesso limitado ao alimento desenvolvem reduções no consumo de alimentos e aumentam a atividade na roda de execução. Este fenômeno experimental é chamado anorexia baseado na atividade. Este paradigma fornece uma ferramenta experimental para estudar a neurobiologia e comportamentos subjacentes aspectos da anorexia nervosa.

Abstract

Roedores desenvolvem anorexia baseado na atividade (ABA) quando exposto a um horário de alimentação restrito e permitiu o livre acesso à execução de uma roda. Estas condições levam a uma redução de risco de vida no peso corporal. No entanto, roedores expostos a única dessas condições, finalmente, adaptar-se para re-estabelecer o peso corporal normal. Apesar de aumento executando juntamente com a redução na ingestão de alimentos voluntária parecer paradoxal sob condições de ABA, ABA comportamento é observado através de numerosas espécies de mamíferos.

O paradigma da ABA fornece um modelo animal para a anorexia nervosa (AN), um transtorno alimentar com grave dysregulation do apetite-comportamento. Assuntos são alojados individualmente com acesso gratuito à execução de uma roda. Cada dia, o assunto é oferecido comida para uma quantidade limitada de tempo. Durante o curso do experimento, o peso corporal de um sujeito diminui de alta atividade e baixa ingestão calórica. A duração do estudo varia de acordo com quanto tempo o alimento é oferecido diariamente, o tipo de alimento oferecido, a cepa de rato, se drogas estão sendo testadas e fatores ambientais.

A falta de tratamentos farmacológicos eficazes para um pacientes, sua baixa qualidade de vida, alto custo de tratamento e sua alta taxa de mortalidade indicam a urgência de uma pesquisa mais adicional AN. Nós fornecemos um esboço básico para a realização de ABA experimentos com ratos, oferecendo um método para investigar o comportamento de AN para desenvolver novas terapias. Este protocolo é otimizado para uso em camundongos Balb/cJ, mas pode ser facilmente manipulado para outras tensões, proporcionando grande flexibilidade em trabalhar com perguntas diferentes, especialmente a relacionada com fatores genéticos da ABA.

Introduction

Desde 1953, roedores têm sido relatados para mostrar uma hiperatividade paradoxal sobre a execução de rodas quando eles recebem acesso gratuito às rodas enquanto atravessava hipofagia voluntária quando a disponibilidade de alimento é restrita¹. Por outro lado, roedores não cair rapidamente em peso corporal quando ofereceu comida em uma programação sem rodas em execução ou quando alojados com rodas em execução e ofereceu comida ad libitum^1,2,3. O modelo de ABA confiantemente resulta em declínios dramáticos em peso corporal hipofagia, hipotermia, perda de estro e maior estimulação do eixo HPA⁴. Em última análise, ABA resulta em morte, a menos que o assunto é removido do paradigma⁵. O paradigma da ABA fornece a pesquisadores com um modelo animal de nitrato, um complexo distúrbio alimentar, que apresenta grave dysregulation do apetite-comportamento, afetando aproximadamente 1 em cada 100 fêmeas e uma porcentagem menor de machos⁶. Pacientes que sofrem de AN frequentemente exibem hiperatividade, consistindo de quantidades extremas de exercício e/ou inquietação geral^7,8. Com uma taxa de mortalidade de cerca de 10%, AN tem a maior taxa de mortalidade entre todos os transtornos psiquiátricos,⁹. Tratamento atual para AN é limitado às terapias cognitivas, como não há nenhum tratamento farmacológico aprovado para aqueles que sofrem de uma de^10,11.

AN, normalmente, tem sido considerada como uma desordem que afeta principalmente as fêmeas. Como um diagnóstico que é 10 vezes mais provável em fêmeas do que machos, assuntos fêmeas são tradicionalmente o foco em um¹². No entanto, atenção especial deve ser tomada na exclusão machos do estudos. Enquanto o diagnóstico de uma permanece baixa em machos, Dismorfia muscular (MD) é uma condição que tem muitas semelhanças com AN, em que a imagem corporal é distorcida e dieta é muitas vezes desordenada. Há suporte para a noção de que a MD e nitrato podem ser classificados em um semelhante maneira^13,14,15. Isto pode sugerir que alguns casos de MD representam a “versão masculina” de AN. No contexto de modelos animais, alguns relatos sugerem que os machos são mais suscetíveis do que as fêmeas ao paradigma da ABA. Por exemplo, um estudo recente mostrou uma maior taxa de mortalidade e diminuição da ingestão de alimentos em comparação com fêmeas de camundongos C57Bl/6¹⁶. Um preditor de susceptibilidade a ABA é a atividade física espontânea (SPA). Ratos com maior ou menor SPA são mais propensos a perder peso no paradigma da ABA, com ratos machos, mostrando um efeito mais forte do que as fêmeas¹⁷. Por outro lado, roedores femininos foram observadas para exercer mais do que os machos durante a fase de restrição da ABA¹⁸. Além disso, estudos com camundongos Balb/cJ têm demonstrado o efeito oposto de camundongos C57Bl/6, onde os ratos fêmeas têm uma maior taxa de mortalidade e diminuição da ingestão de alimentos em comparação com os machos (Figura 1)⁶. Com diferentes resultados entre os sexos no paradigma da ABA e aumentar a consciência dos machos com desordenada comendo padrões, assuntos masculinos e femininos devem ser testados.

Além de diferenças do sexo no paradigma da ABA, idade e tensão devem ser considerados na escolha de temas. Adolescentes ratos podem mais precisamente modelo AN, desde AN geralmente surge na adolescência, como observado com ratos e camundongos^19,20,21,22. As tensões que são mais ativas do que outros em um nível de base têm uma maior taxa de suscetibilidade e severidade da ABA²³. Cepas, conhecidas por ter níveis mais elevados de ansiedade, tais como DBA/2, aumentaram roda executando a atividade, o que indicaria uma taxa mais rápida do abandono na ABA paradigma²⁴. Dependendo do design experimental, a estirpe de escolha pode ser adaptada para maximizar a duração da ABA.

O paradoxo da ABA não é exclusivo para os ratos. Outros mamíferos, incluindo ratos, hamsters, gerbils, porcos, esquilos e cobaias demonstraram este fenômeno⁶. A conservação do fenómeno da ABA do outro lado espécies mamíferas sugere que o paradigma da ABA pode fornecer uma ferramenta de translação para investigar os mecanismos subjacentes a anorexia, como comportamento em seres humanos. Ratos em particular são well-suited para o estudo dos mecanismos subjacentes a ABA. Ratos podem ser alojados densamente e tempo de geração é relativamente curto. Os ratos têm um genoma completamente sequenciado, e numerosas tensões inbred, outbreds e especiais, tais como congenics, estão disponíveis. Foi gerado um grande número de linhas geneticamente manipuladas, tornando-os ideais para estudos de avaliação genética influencia sobre transtornos tais como an dependendo sobre a questão em apreço, pesquisadores podem manipular a expressão complexa de circuitos e/ou gene neural para avaliar o comportamento no paradigma da ABA, potencialmente, respondendo perguntas sobre influência genética que não são possíveis ao estudar os seres humanos.

Um número limitado de modelos animais de AN existem atualmente. Modelos de estresse induzem hipofagia em roedores usando cauda beliscar, induzida pela novidade hipofagia, piscina fria e estimulação cerebral. Através da indução de estresse, mudanças de eixo HPA diminuem o apetite, resultando em corpo reduzido peso²⁵. No entanto, o eixo HPA também potente é estimulado pela ABA, que também incorpora recursos adicionais de nitrato como hiperatividade. Outro modelo a considerar no estudo AN é o modelo de restrição alimentar crônica. Limitando a comida a um intervalo de 40 a 60% dos ad libitum, pode-se imitar a resposta fisiológica a desnutrição²⁶. Embora este método é eficaz para estudar os efeitos da alimentação inadequada, ele não reproduz uma questão central do AN, que é uma restrição alimentar voluntária. No paradigma da ABA, os animais são privados de acesso de alimentos por parte do dia, mas também voluntariamente reduzem a ingestão de alimentos se uma roda também está presente. Modelos genéticos também têm sido usados para examinar a etiologia da an pesquisadores encontraram fatores neuroquímicos e genéticos implicados na AN, tais como o gene BDNF e neurotransmissores dopamina e serotonina²⁷. O uso de modelos genéticos é crucial para entender os mecanismos neurais subjacentes AN. No entanto, estudos de associação ampla de genoma para AN não deram ainda sucessos significativos, e não raras variantes em AN foram identificadas. Estudos futuros devem combinar uma abordagem genética com o modelo de ABA para aumentar a compreensão dos fenótipos relacionados com AN.

Desenvolvimento de modelos animais para transtornos psiquiátricos inteiras é praticamente impossível devido à complexidade e heterogeneidade de distúrbios humanos. No entanto, por modelagem de componentes específicos, bem definidos de um transtorno psiquiátrico, exclusivos insights sobre a neurobiologia ou fisiopatologia subjacente podem ser obtidos. Tais ideias biológicas podem ser usadas para identificar novos tratamentos. O paradigma de ABA roedor, portanto, fornece uma ferramenta pré-clínicos para estudar os mecanismos subjacentes que eticamente não pode ser estudado em seres humanos, tais como os efeitos de manipulações genéticas, perturbações de circuitos neurais, AN-como o comportamento e o consequências de certos fatores ambientais.

Protocol

Todos os métodos descritos aqui foram aprovados pelo Comitê de uso (IACUC) da Universidade de Califórnia, San Diego e institucional Cuidado Animal. 1. ratos Escolha a tensão apropriada do mouse para o estudo. Comprar ratos um fornecedor ou amplificar uma linha para obter números experimentais apropriados. Grupo-casa comprada ratos na instalação de animais pelo menos 1 semana antes de iniciar o estudo para permitir um período de aclimatação amplo. <…

Representative Results

Fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), uma proteína que contribui para a regulação da alimentação, bem como a manutenção de peso, é reduzido no soro de pacientes com um35. Este experimento avaliou os efeitos da alimentação programada, executando acesso de roda ou ambos na expressão de BDNF no hipocampo (HPC), área tegmental ventral (VTA), núcleo accumbens (NAc) e córtex pré-frontal medial (mPFC). Expressão da molécula de adesão celular n…

Discussion

O experimento de ABA pode ser modificado por experimentadores para testar diferentes cepas, idades, drogas e várias outras variáveis de an rolamento na variabilidade genética mente, ajustes para o período de acesso de alimentos ou execução roda iria aumentar ou diminuir a severidade da os sintomas e a taxa de abandono. Isso pode servir para aumentar ou diminuir o comprimento do experimento, dependendo a questão experimental de interesse.

Medição precisa da ingestão de alimentos é um…

Materials

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