Beoordeling van Activity based Anorexia in muizen

Summary

Muizen individueel ondergebracht bij een lopend wiel terwijl gezien de beperkte toegang tot voedsel ontwikkelen verlagingen van de voedselconsumptie en verhogen van de activiteit op het draaiende wiel. Deze experimentele verschijnsel heet activity based anorexia. Dit paradigma is een experimentele instrument voor het bestuderen van de neurobiologie en gedrag onderliggende aspecten van anorexia nervosa.

Abstract

Knaagdieren ontwikkelen activity based anorexia (ABA) wanneer blootgesteld aan een beperkte voeding schema en gratis toegang tot een lopend wiel. Deze omstandigheden leiden tot een levensbedreigende afname van lichaamsgewicht. Knaagdieren blootgesteld aan slechts één van deze voorwaarden passen echter uiteindelijk om het herstel van normale lichaamsgewicht. Hoewel toegenomen uitgevoerd samen met vermindering in vrijwillige voedselinname lijken paradoxaal ABA voorwaarden, wordt ABA gedrag waargenomen via talrijke soorten zoogdieren.

Het ABA-paradigma biedt een diermodel voor anorexia nervosa (AN), een eetstoornis met ernstige disregulatie van eetlust en gedrag. Onderwerpen zijn afzonderlijk ondergebracht met gratis toegang tot een lopend wiel. Elke dag, is het onderwerp voedsel voor een beperkte hoeveelheid tijd aangeboden. In de loop van het experiment vermindert het lichaamsgewicht van een onderwerp van hoogactieve en lage calorie-inname. De duur van het onderzoek varieert, afhankelijk van hoe lang voedsel wordt aangeboden per dag, het soort voedsel aangeboden, de stam van de muis, als drugs worden getest, en omgevingsfactoren.

Een gebrek aan effectieve farmacologische behandelingen voor een patiënten, hun lage levenskwaliteit, hoge kosten van behandeling en hun hoog sterftecijfer geven de urgentie om verder onderzoek AN. Wij bieden een eenvoudige schets voor het uitvoeren van ABA experimenten met muizen, het aanbieden van een methode om te onderzoeken van AN-achtig gedrag om het ontwikkelen van nieuwe therapieën. Dit protocol is geoptimaliseerd voor gebruik in Balb/cJ muizen, maar kan gemakkelijk worden gemanipuleerd voor andere stammen, grote flexibiliteit in het werken met verschillende vragen, vooral met betrekking tot genetische factoren van ABA.

Introduction

Sinds 1953, zijn knaagdieren bij Toon een paradoxale hyperactiviteit op wielen uitgevoerd wanneer ze gratis toegang tot de wielen krijgen terwijl vrijwillige hypophagia ondergaan als beschikbaarheid van voedsel beperkt^{1 is}gemeld. Omgekeerd, knaagdieren doen niet snel dalen in lichaamsgewicht wanneer voedsel op een schema, aangeboden zonder wielen of wanneer ondergebracht bij het uitvoeren van de wielen en het aangeboden voedsel ad libitum^1,2,3. Het ABA-model betrouwbaar resulteert in dramatische dalingen in lichaamsgewicht hypophagia, hypothermie, verlies van estrus, en verhoogde stimulatie van de HPA-as⁴. Uiteindelijk, ABA resulteert in de dood, tenzij het onderwerp wordt verwijderd uit de paradigma-⁵. Het ABA-paradigma biedt onderzoekers met een dierlijk model van AN, een complexe eetstoornis die beschikt over ernstige disregulatie van eetlust-gedrag, die ongeveer 1 op de 100 vrouwen en een kleiner percentage van mannetjes⁶. Patiënten die lijden aan AN vertonen vaak hyperactiviteit, bestaande uit extreme hoeveelheden van oefening, en/of algemene rusteloosheid^7,8. AN heeft met een sterftecijfer van ongeveer 10%, het hoogste sterftecijfer onder alle psychiatrische stoornissen⁹. Huidige behandeling voor AN is beperkt tot cognitieve therapieën, aangezien er geen erkende farmacologische behandelingen voor mensen die lijden aan een^10,11.

AN is meestal beschouwd als een stoornis die hoofdzakelijk vrouwen. Als een diagnose die is 10 keer meer kans bij vrouwtjes dan mannetjes, zijn vrouwelijke onderwerpen traditioneel de focus in een¹². Speciale aandacht moet echter worden gehouden in het uitsluiten van mannetjes uit studies. Terwijl de diagnose van een blijft lager bij mannen, spier dysmorphia (MD) een aandoening die veel overeenkomsten met AN is, heeft in dat lichaam afbeelding wordt vervormd en dieet is vaak ontregelde. Er is ondersteuning voor het begrip dat MD en AN kunnen worden ingedeeld in een soortgelijke manier^13,14,15. Dit kan wijzen op dat sommige gevallen van MD de “mannelijke versie” van AN vertegenwoordigen. In het kader van diermodellen, hebben sommige rapporten gesuggereerd dat de mannetjes meer vatbaar dan vrouwtjes aan het paradigma van ABA zijn. Bijvoorbeeld, een recente studie toonde een hogere sterftecijfer en daalde van voedselinname ten opzichte van vrouwen in C57Bl/6 muizen¹⁶. Een voorspeller van gevoeligheid voor ABA is spontane fysieke activiteit (SPA). Ratten met hogere of lagere SPA hebben meer kans om gewicht te verliezen in de ABA paradigma, met mannelijke ratten tonen een sterker effect dan vrouwtjes¹⁷. Vrouwelijke knaagdieren zijn omgekeerd, te oefenen meer dan mannetjes tijdens de fase van de beperking van ABA¹⁸waargenomen. Bovendien, studies met Balb/cJ muizen is gebleken het tegenovergestelde effect van C57Bl/6 muizen, waar vrouwelijke muizen hebben een hogere sterftecijfer en daalde van voedselinname ten opzichte van mannen (Figuur 1)⁶. Met verschillende resultaten tussen de seksen in de ABA paradigma en vergroten van het bewustzijn van mannen met ontregelde eetpatroon, moeten zowel mannelijke als vrouwelijke onderwerpen worden getest.

Afgezien van seks verschillen in de ABA paradigma, leeftijd en stam moeten worden beschouwd bij de keuze van onderwerpen. Adolescent muizen kunnen nauwkeuriger model AN, aangezien AN meestal in de adolescentie, ontstaat zoals waargenomen met ratten en muizen^19,20,21,22. Spanningen die actiever zijn dan anderen op een basislijn-niveau een hoger tarief van gevoeligheid en ernst van ABA^{23 hebben}. Stammen bekend om hogere niveaus van angst, bijvoorbeeld DBA/2, toegenomen wiel activiteit, die op een sneller tempo van de schoolverlaters in de ABA paradigma^{24 wijzen}uitgevoerd. Afhankelijk van de proefopzet, kan de stam van keuze worden aangepast om te maximaliseren van de duur van ABA.

De paradox van ABA is niet uniek voor muizen. Andere zoogdieren zoals ratten, hamsters, gerbils, varkens, chipmunks en cavia’s is gebleken dat dit fenomeen⁶. De instandhouding van het fenomeen van de ABA over zoogdiersoorten suggereert dat het ABA-paradigma een translationeel hulpmiddel voor het onderzoek naar de mechanismen die ten grondslag liggen aan anorexia-achtig gedrag bij de mens kan bieden. Muizen zijn met name zeer geschikt voor de studie van de mechanismen die ten grondslag liggen aan de ABA. Muizen kunnen dichtbevolkte worden ondergebracht en generatietijd is relatief kort. Muizen hebben een volledig gesequenceerd genoom, en talrijke ingeteelde, outbred en speciale stammen, zoals congenics, zijn beschikbaar. Een groot aantal genetisch gemanipuleerde lijnen zijn gegenereerd, waardoor ze ideaal voor studies beoordeling van genetische invloeden op aandoeningen zoals AN. afhankelijk van de vraag bij de hand, onderzoekers kunnen manipuleren complexe neurale circuits en/of gen-expressie om te beoordelen van gedrag in de ABA paradigma, potentieel het beantwoorden van vragen over genetische invloed die niet mogelijk zijn bij de studie van de mens.

Een beperkt aantal dierlijke modellen van AN momenteel bestaan. Stressmodellen induceren hypophagia bij knaagdieren met staart knijpen, nieuwigheid-geïnduceerde hypophagia, koud zwemmen en hersenstimulatie. Door inducerende stress, verminderen veranderingen in de HPA-as eetlust, wat resulteert in verminderde lichaam gewicht²⁵. De HPA-as wordt echter ook krachtig gestimuleerd door ABA, waarin ook extra functies van AN zoals hyperactiviteit. Een ander model te overwegen bij het studeren AN is het voedsel van de chronische beperking model. Door het beperken van voedsel op een reeks van 40 tot 60% van ad libitum, kan een de fysiologische respons op ondervoeding²⁶na te bootsen. Hoewel deze methode effectief is voor het bestuderen van de effecten van onvoldoende voeding, doet het niet reproduceren een kern van de zaak van AN, oftewel vrijwillige voedsel beperking. In de ABA paradigma, dieren zijn verstoken van voedsel toegang voor een deel van de dag, maar ook vrijwillig verminderen voedselinname als een wiel ook aanwezig is. Genetische modellen zijn ook gebruikt voor het onderzoeken van de etiologie van AN. onderzoekers neurochemical en genetische factoren betrokken bij AN, zoals de gene BDNF en neurotransmitters dopamine en serotonine²⁷hebben gevonden. Het gebruik van genetische modellen is cruciaal voor het begrijpen van de neurale mechanismen achter AN. Echter, genoom-brede vereniging studies voor AN hebben nog niet opgeleverd voor grote hits en geen zeldzame varianten in AN zijn geïdentificeerd. Toekomstige studies moeten een genetische benadering combineren met het ABA-model toe begrip van AN-gerelateerde fenotypen.

Ontwikkeling van diermodellen voor hele psychiatrische stoornissen is het vrijwel onmogelijk is als gevolg van de complexiteit en heterogeniteit van menselijke aandoeningen. Echter door het modelleren van specifieke, welomschreven onderdelen van een psychiatrische stoornis, kunnen unieke inzichten in de onderliggende neurobiologie of pathofysiologie worden verkregen. Dergelijke biologische inzichten kunnen vervolgens worden gebruikt voor het identificeren van nieuwe behandelingen. Het knaagdier ABA paradigma biedt daarom een preklinische instrument voor de studie van de mechanismen die ten grondslag liggen aan de AN-achtig gedrag dat ethisch niet kan worden bestudeerd bij de mens, zoals de gevolgen van genetische manipulaties, verstoringen op neurale circuits, en de gevolgen van bepaalde milieufactoren.

Protocol

Alle methoden die hier worden beschreven zijn goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) van de University of California, San Diego. 1. muizen Kies de juiste muis stam voor de studie. Muizen kopen bij een leverancier of versterken van een regel om te verkrijgen van de juiste experimentele nummers. Groep-huis gekocht muizen in de dier faciliteit voor ten minste 1 week vóór het begin van de studie te voorzien van een ruime acclimatis…

Representative Results

Hersenen-afgeleide neurotrophic factor (BDNF), een proteïne dat aan de regulering bijdraagt van de voeding en gewicht onderhoud, is in het serum van patiënten met een35verlaagd. Dit experiment onderzocht de effecten van de geplande voederen, lopend wiel toegang of beide op BDNF expressie binnen de hippocampus (HPC), ventrale tegmental gebied (VTA), nucleus accumbens (NAc) en mediale prefrontale cortex (mPFC). Expressie van neuronale cel adhesie molecuul 1 (NCAM1)…

Discussion

Het ABA-experiment kan worden gewijzigd door onderzoekers voor het testen van verschillende stammen, leeftijden, drugs en verschillende andere variabelen AN. dragen in genetische variabiliteit van de geest, aanpassingen aan het draaiende wiel of voedsel toegangsperiode zou vergroten of verkleinen van de ernst van symptomen en aantal schoolverlaters. Dit kan dienen te verhogen of verlagen van de lengte van het experiment, afhankelijk van de experimentele kwestie van belang.

Nauwkeurige meting v…

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