Тест на социальную угрозу и безопасность выявляет фенотипы, связанные с психосоциальным стрессом

Summary

Тест социальной угрозы и безопасности позволяет одновременно оценить развитие социального избегания в качестве измерения аверсивного обусловленного обучения и способности к различению социальных угроз и безопасности, которые используются для выявления восприимчивых к стрессу и стрессоустойчивых индивидуумов в одной группе хронически социально побежденных самцов мышей.

Abstract

Социальный стресс является основной причиной развития психических расстройств. Чтобы повысить трансляционную ценность доклинических исследований, переживание социального стресса и его поведенческое воздействие на мышей должны быть сопоставимы с человеческими. Хроническое социальное поражение (ХСР) использует тип социального стресса, включающий физические атаки и сенсорные угрозы, чтобы вызвать психические дисфункции, напоминающие аффективные расстройства человека. Для усиления психосоциального компонента БКК был применен 10-дневный протокол БСД, в котором ежедневные физические атаки стандартизированы до трех эпизодов по 10 с с последующей 24-часовой сенсорной фазой. После 10-й сенсорной фазы за протоколом CSD следует уточненный поведенческий анализ, называемый тестом социальной^{угрозы-безопасности} (STST). Постстрессовые поведенческие тесты должны определить, как и в какой степени социальный стрессор повлиял на поведение. STST позволяет хронически социально побежденным самцам мышей взаимодействовать с 2 новыми самцами (социальными мишенями): одна социальная мишень от атакующего штамма, встреченного в дни БСД, и другая из нового штамма. Оба представлены одновременно в разных отсеках трехкамерной испытательной арены. Тест позволяет одновременно оценить развитие социального избегания, чтобы измерить успешное аверсивное обусловленное обучение и способность к дискриминации социальных угроз и безопасности. Развитие социального избегания по отношению к обоим штаммам отражает генерализованную аверсивную реакцию и, таким образом, измерение восприимчивости к стрессу. Между тем, развитие социального избегания только по отношению к атакующему штамму отражает дискриминацию по признаку угрозы и безопасности и, таким образом, является мерой стрессоустойчивости. Наконец, отсутствие социального избегания по отношению к атакующему штамму отражает нарушение аверсивного обусловленного обучения. Протокол направлен на уточнение используемых в настоящее время мышиных моделей восприимчивости/устойчивости к стрессу путем включения трансляционных критериев, в частности, дискриминации угрозы и безопасности и обобщения аверсивной реакции, для категоризации одной группы хронически социально побежденных животных на устойчивые и восприимчивые подгруппы, что в конечном итоге будет способствовать развитию будущих трансляционных подходов.

Introduction

Стресс определяется как нарушение гомеостаза, вызванное физическими или психологическими^{раздражителями}. Известно, что стресс является основным фактором риска развития психических расстройств, таких как посттравматическое стрессовое расстройство, депрессия и тревога ^2,3. В частности, социальный стресс считается основным фактором риска развития связанных со стрессом психических расстройств⁴. Одним из видов социального стресса, который приобрел особое значение в исследованиях, является стресс социальной субординации^. Мыши, как и люди, способны к богатому набору^{социального поведения,} что делает их пригодными для исследований, связанных с социальным стрессом. В лабораторных условиях, когда взрослые мыши содержатся в группах, они устанавливают социальную структуру, включающую формирование рангов⁷. Соответственно, модель колонии была разработана для изучения эффектов естественно установившихся социальных иерархий в смешанных группах мышей⁸. На протяжении многих лет были разработаны вариации модели колонии для использования стресса социальной субординации, включая модели однополых групп, модель социальной нестабильности и модель колонии-нарушителя. Однако в последние годы в литературе был популяризирован один конкретный вариант, известный как модель «самец-незваный гость», упрощающий социальную сложность до двух мышей: резидента и незваного гостя. Животное, представляющее интерес, известное как нарушитель, помещается в клетку более крупного, пожилого и вышедшего на пенсию заводчика, известного как резидент или агрессор. Затем резидент физически нападает на нарушителя в качестве метода конфронтации, устанавливая социальную иерархию, в которой житель доминирует, а нарушитель подчиняется. Когда конфронтации являются разовыми событиями, они классифицируются как «острые» («модель острого социального поражения»), в то время как повторяющиеся конфронтации, длящиеся в течение нескольких дней (обычно 10), известны как «хронические» («модель хронического социального поражения»). В модели хронического социального поражения (ХСР) приступы носят периодический характер и, как^{правило,} ограничиваются периодом 5-10 мин9, называемым физической фазой. После физической фазы нарушитель и житель остаются на ночь в одной клетке, разделенные пополам сетчатой стенкой, что позволяет осуществлять все формы взаимодействия, кроме физического контакта. Эта конфигурация, известная как сенсорная фаза, вызывает стресс через постоянное появление угрозы, а не прямую физическую конфронтацию. В 2018 году ван дер Кооджи и его коллеги представили модифицированное лечение хронического социального поражения, чтобы сосредоточиться на психосоциальном компоненте модели, стандартизировав и строго ограничив физическую фазу¹⁰. Модифицированная модель ограничивает физические атаки тремя 10-секундными эпизодами с разными резидентами, происходящими с 15-минутными интервалами между эпизодами сенсорной фазы. После третьего физического эпизода сенсорная фаза длится всю ночь. Этот цикл повторяется в течение 10 дней подряд с новыми жителями в каждом эпизоде. Модифицированное лечение повышает трансляционную валидность модели хронического социального поражения, поскольку физический вред нарушителя сведен к минимуму, а вариативность исхода из-за разницы в продолжительности физических атак уменьшается.

Поскольку модель CSD используется для изучения заболеваний, связанных со стрессом (например, депрессия, тревога, посттравматическое стрессовое расстройство), выбираются постповеденческие тесты, включая, но не ограничиваясь, поведенческие тесты на агрессию, память и ангедонию. В последние годы поведенческие анализы после БКД у мышей часто оценивают, как и в какой^{степени это влияет} на общительность. Общительность определяется как врожденное предпочтение мышей социально взаимодействовать, а не социально избегать сородичей. Поскольку коммуникабельность подвержена стрессовым воздействиям, были разработаны тесты, которые оценивают исключительно развитие социального избегания. Социальное избегание, вызванное стрессом, имеет трансляционное значение, поскольку оно представляет собой один из основных поведенческих симптомов социальной тревоги и депрессии^{у людей.} Как и у людей, не у всех мышей развивается социальное избегание после лечения БКД, что указывает на наличие индивидуальности в реакции на стресс. Коэн и его коллеги предложили поведенческие критерии отсечения в качестве многообещающего подхода к изучению нейробиологии^{индивидуальности.} Отбор животных по поведению приводит к разделению на группы, что создает основу для генно-средовых исследований. Впоследствии различные подгруппы часто демонстрируют отчетливое обогащение специфическими генетическими вариантами/модификациями, которые, в свою очередь, могут быть исследованы в различных условиях окружающей среды¹³. Соответственно, индивидуальность в развитии социального избегания была использована для разделения единой группы хронически социально побежденных самцов мышей на две подгруппы: восприимчивые к стрессу (социально избегающие) и стрессоустойчивые (социально неизбегающие ^9,14). Тем не менее, интерпретация фенотипа социального избегания у мышей как дезадаптивного или адаптивного поведения должна рассматриваться в общем контексте как лечения (в данном случае БСД), так и поведенческого анализа после лечения. Кроме того, поведенческий тест после лечения в идеале должен оценивать другие аспекты общительности, а не только развитие социального избегания. Наша недавняя работа выявила участие условного обучения в социальном избегании, вызванном ССД¹⁵. В частности, социальное избегание, индуцированное БСД, является аверсивной условной реакцией на характерные черты напряжения резидентов, служащие условным стимулом к безусловному стимулу, а именно к атакам резидентов. Более того, внутри социально избегающей подгруппы некоторые индивидуумы могут различать черты аверсивного штамма и других безопасных новых штаммов, в то время как другие индивидуумы демонстрируют генерализованное социальное избегание обоих штаммов. В данной работе мы предлагаем усовершенствованный поведенческий тест после СДС: тест на социальную угрозу-безопасность (STST)¹⁵. В отличие от^{других тестов социального} взаимодействия, STST позволяет одновременно оценивать развитие социального избегания в качестве измерения правильной аверсивной условной реакции (т.е. успешного условного обучения) и способности к различению социальных угроз и безопасности, которые используются для выявления восприимчивых к стрессу и стрессоустойчивых индивидуумов в одной группе хронически социально побежденных самцов мышей. Оценка дискриминации по признаку социальной угрозы и безопасности в сравнении с обобщением аверсивной реакции расширяет трансляционные критерии, используемые для классификации единой группы хронически социально побежденных животных на устойчивые и восприимчивые подгруппы.

Protocol

Все процедуры были выполнены в соответствии с Директивой Совета Европейских сообществ об уходе за животными и их использовании для экспериментальных процедур и были одобрены местными властями (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz). На рисунке 1 показана схематическая временная шкала….

Representative Results

Индекс социального взаимодействия как показатель аверсивной условной реакцииИндекс социального взаимодействия ≥1 отражает большее социальное взаимодействие с соответствующей социальной мишенью по сравнению с исследованием пустых сетчатых ограждений. В исходных услови…

Discussion

Поведенческий протокол здесь описывает тест на социальную угрозу-безопасность, используемый для разделения одной группы после лечения БКД на три различные подгруппы, служащие методом для исследования базовой биологии восприимчивости к стрессу и устойчивости, а также для тестировани…

Materials

Arenas	Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands	https://www.noldus.com/applications/sociability-cage	Three-chambered, rectangle in shape with a total size of 60 cm x  40 cm, made of acrylic transparent walls and smooth floors
Camera for video recording	Basler AG, Germany An der Strusbek 60-62 22926 Ahrensburg	ace Classic acA1300-60gc	If using automatic detection program, make sure cameras are compatible
Camera objective	KOWA Kowa Optimed Deutschland GmbH Fichtenstr. 123 40233 Duesseldorf: LMVZ4411 | 1/1.8" 4.4~11mm Varifokal Objektiv	Part-No. 10504
Detection program/Timer	Noldus, EthoVision-XT, Wageningen, the Netherlands	https://www.noldus.com/ethovision-xt	Detection can be achieved either manually (using a timer or a software for manual scoring) or automatically
Housing cages	ZOONLAB GmbH, Hermannstraße 6, 44579 Castrop-Rauxel	3010010	Type 2 cages: 265 mm x 205 mm x 140 mm (l x w x h) i.e. 360 cm² bottom area. Made of Polycarbonate (Makrolone©) and Polysulfone. Lids are made of stainless steel. European standard cages for up to 5 mice (20–25 g). Autoclavable up to 134 °C
Mesh enclosures	Part of the Arena Package: Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands	https://www.noldus.com/applications/sociability-cage	Small acrylic or metal cage-like with a diameter of 100 mm and a height of 200 mm with openings of a 10 mm in size. Two mesh enclosures per arena would work but four is preferable (see point 2.5 in protocol)
Mesh wall	selfmade	N/A	Acrylic or metal, one for each cage. Size depends on cages used. The walls must not allow the two animals to have a physical contact
Social targets: Mice of the strains CD-1 and 129/Sv; retired male breeders	Mice provided by Charles River: Strain name: CD-1®IGS Mouse 129S2/SvPasCrl	Crl:CD1(ICR); 129S2/SvPasCrl	CD-1 and 129/Sv retired male breeders, single-housed, novel (unknown) conspecifics to the animals of interest. If retired male breeders are not available then males older than 1 year from both strains would suffice