Soziales Isolationsmodell: Ein nichtinvasives Nagetiermodell für Stress und Angst

Summary

Hier wird ein durch soziale Isolation (SI) induziertes Angstmausmodell vorgestellt, das Wildtyp-C56BL / 6J-Mäuse verwendet, um Stress und angstähnliches Verhalten mit minimaler Handhabung und ohne invasive Verfahren zu induzieren. Dieses Modell spiegelt moderne Lebensmuster sozialer Isolation wider und ist ideal für die Untersuchung von Angstzuständen und verwandten Störungen.

Abstract

Angststörungen sind eine der Hauptursachen für Behinderungen in den Vereinigten Staaten (USA). Aktuelle Behandlungen sind nicht immer wirksam und weniger als 50% der Patienten erreichen eine vollständige Remission. Ein entscheidender Schritt bei der Entwicklung eines neuartigen Anxiolytikums ist die Entwicklung und Verwendung eines Tiermodells, wie z. B. Mäuse, um pathologische Veränderungen zu untersuchen und Arzneimittelziele, Wirksamkeit und Sicherheit zu testen. Aktuelle Ansätze umfassen genetische Manipulation, chronische Verabreichung von angstauslösenden Molekülen oder die Verabreichung von Umweltstress. Diese Methoden spiegeln jedoch möglicherweise nicht realistisch die Angst wider, die während des täglichen Lebens induziert wird. Dieses Protokoll beschreibt ein neuartiges Angstmodell, das die absichtlichen oder unbeabsichtigten Muster sozialer Isolation im modernen Leben nachahmt. Das durch soziale Isolation induzierte Angstmodell minimiert wahrgenommene Ablenkungen und Invasivität und verwendet Wildtyp-C57BL/6-Mäuse. In diesem Protokoll werden 6 bis 8 Wochen alte Mäuse (männlich und weiblich) einzeln in undurchsichtigen Käfigen untergebracht, um die äußere Umgebung, wie benachbarte Mäuse, für 4 Wochen visuell zu blockieren. Es werden keine Umweltanreicherungen (wie Spielzeug) bereitgestellt, das Einstreumaterial wird um 50% reduziert, jede Behandlung des Arzneimittels wird als Agarform verabreicht und die Exposition / Handhabung der Mäuse wird minimiert. Sozial isolierte Mäuse, die mit diesem Protokoll erzeugt wurden, zeigen ein größeres angstähnliches Verhalten, Aggression sowie eine verminderte Kognition.

Introduction

Angststörungen stellen die größte Klasse und Belastung von psychischen Erkrankungen in den Vereinigten Staaten (USA) dar, mit damit verbundenen jährlichen Kosten von mehr als 42 Milliarden US-Dollar ^1,2,3. In den letzten Jahren haben Angst und Stress die Prävalenz von Selbstmord und Suizidgedanken um über 16% ^erhöht4. Patienten mit chronischen Erkrankungen sind besonders anfällig für unbeabsichtigte Nebenwirkungen von psychischer Belastung oder verminderter kognitiver Funktion⁵. Aktuelle Behandlungen für Angstzustände umfassen Psychotherapie, Medikamente oder eine Kombination aus beidem⁶. Trotz dieser Krise erreichen jedoch weniger als 50% der Patienten eine vollständige Remission ^6,7. Anxiolytika wie Benzodiazepine (BZs) und selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRIs) haben erhebliche Nachteile oder erzeugen wenig bis keine unmittelbaren Wirkungen⁸. Darüber hinaus gibt es einen relativen Mangel an neuartigen Anxiolytika in der Entwicklung, der durch den kostspieligen und zeitaufwändigen Prozess der Arzneimittelentwicklung herausgefordert wird ^9,10.

Ein kritischer Schritt im Arzneimittelentwicklungsprozess ist die Einrichtung und Verwendung eines Tiermodells, wie z. B. Mäuse, um pathologische Veränderungen zu untersuchen und die Sicherheit und Wirksamkeit von Arzneimitteln zu testen¹¹. Aktuelle Ansätze zur Etablierung von Angsttiermodellen umfassen 1) genetische Manipulation, wie das Ausschalten von Serotoninrezeptoren (5-HT1A) oder γ-Aminobuttersäure-A-Rezeptor (GABA_AR) α Untereinheiten¹²; 2) chronisch verabreichende Angstinduzierer wie Corticosteron oder Lipopolysaccharide (LPS)^13,14; oder 3) Verabreichung von Umweltstress einschließlich sozialer Niederlage und mütterlicher Trennung¹⁵. Diese Methoden spiegeln jedoch möglicherweise nicht realistisch Angstzustände wider, die während des täglichen Lebens induziert werden, und sind daher möglicherweise nicht geeignet, den zugrunde liegenden Mechanismus zu untersuchen oder neuartige Medikamente zu testen.

Mäuse und Ratten sind wie Menschen sehr soziale Wesen^16,17,18. Soziale Kontakte und soziale Interaktionen sind für eine optimale Gesundheit des Gehirns unerlässlich und entscheidend für die richtige Neuroentwicklung während der Aufzuchtzeit¹⁹. So führt die Trennung der Mutter oder soziale Isolation während der Aufzuchtzeit zu Mäusen, die mehr Angstzustände, Depressionen und Veränderungen der Neurotransmission zeigen²⁰. Darüber hinaus ist Social Grooming oder Allogrooming eine häufige Form der Bindung oder des beruhigenden Verhaltens bei Mäusen und Ratten, die zusammen leben²¹. Daher ist die Sozialisation ein integraler Bestandteil des Nagetierlebens, und die Isolation wirkt sich negativ auf ihre Gesundheit aus.

In diesem Zusammenhang beschreibt das vorliegende Protokoll ein neuartiges Angstmodell, um die absichtlichen oder unbeabsichtigten Muster sozialer Isolation im modernen Leben nachzuahmen. Dieses Modell der sozialen Isolation (SI) minimiert wahrgenommene Ablenkungen und Invasivität und verwendet erwachsene Wildtyp-C57BL/6-Mäuse und Sprague-Dawley-Ratten (SD). Das hier vorgestellte Protokoll konzentriert sich auf das Angstmäusemodell, das auf unseren veröffentlichten Beweisen basiert, die ein erhöhtes angstähnliches Verhalten, Aggression, verminderte Kognition und erhöhte Neuroinflammation als Folge der sozialen Isolation zeigten^22,23,24. Angstähnliches Verhalten wird durch die Tests Elevated Plus Maze (EPM) und Open Field (OF) bestätigt, während die kognitive Funktion durch neuartige Objekterkennungs- (NOR) und neuartige Kontexterkennungstests (NCR) gemessen wird. Dieses Modell ist nützlich für die Untersuchung von Angstzuständen und verwandten Störungen, kann aber auch angepasst oder modifiziert werden, um die natürliche Progression und Entwicklung leichter kognitiver Beeinträchtigungen sowie metabolischer Veränderungen aufgrund von Stress zu untersuchen.

Protocol

Alle Tierversuche werden nach den vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der University of Southern California (USC) genehmigten Protokollen durchgeführt, und alle Methoden werden in Übereinstimmung mit den relevanten Richtlinien, Vorschriften und Empfehlungen durchgeführt. 1. Tiere Holen Sie die Genehmigung der zuständigen Tierpflegeausschüsse für die Studie ein. Stellen Sie das Vivarium auf einen Dunkel-Hell-12-Stunden-Zyklus mit ko…

Representative Results

Alle repräsentativen Ergebnisse und Zahlen wurden aus unseren aktuellen Veröffentlichungen22,23 modifiziert. Um die Auswirkungen sozialer Isolation auf Angst und exploratives Verhalten zu bewerten, wurden EPM- und OF-Tests 24 Stunden nach dem Enddatum der 4-wöchigen sozialen Isolationsphase durchgeführt. Sozial isolierte Mäuse verbrachten signifikant weniger Zeit im offenen Arm (1,28 ± 0,17 min) als die Kontrolle (2,31 ± 0,27 min) und eine signifikant län…

Discussion

Zu den kritischen Schritten des Protokolls gehören die ordnungsgemäße Einrichtung der sozialen Isolationskäfige (d. H. Umwickeln von undurchsichtigen Beuteln und Reduzierung der Menge an Einstreu), die Minimierung der Handhabung und Störung von Mäusen während der gesamten Isolationszeit und die Sicherstellung, dass die Mäuse das Agar vollständig mit Drogen erhalten und konsumieren. Es ist wichtig, dass der Vivarium- oder Gehäusezustand auf einer konstanten Temperatur und Luftfeuchtigkeit gehalten wird …

Materials

Black Plastic Bags	Office Depot	791932	24" x 32"
Elevated Plus Maze	SD Instruments	NA	Black color
Open Field enclosure	SD Instruments	NA	White color
Select Agar	Invitrogen	30391-023
Square cotton for nesting (nestlet)	Ancare Corporation	NC9365966	Divide a 2" square piece into 4 pieces to create a 1" square piece for isolation group
Sucrose	Sigma	S1888-1KG
Weigh boat	SIgma	HS1420A	Small, square white polystyrene