Vurdere aktivitetsbaserte anoreksi i mus

Summary

Mus individuelt huses med kjører hjul mens gitt begrenset tilgang til mat utvikle reduksjoner i matforbruk og øke aktiviteten på kjører hjulet. Dette eksperimentelle fenomenet kalles aktivitetsbaserte anoreksi. Dette paradigmet har en eksperimentell verktøy for å studere nevrobiologi og atferd underliggende aspekter av anoreksi.

Abstract

Gnagere utvikle aktivitetsbaserte anoreksi (ABA) når utsatt for en begrenset mate tidsramme og gratis tilgang til et kjørende hjul. Disse forholdene føre til livstruende redusert kroppsvekt. Imidlertid Tilpass gnagere utsatt for bare én av disse betingelsene til slutt for å gjenopprette normal kroppsvekt. Selv om økt kjører kombinert med reduksjon i frivillig matinntaket synes paradoksalt under ABA forhold, er ABA atferd observert over mange pattedyrarter.

Det ABA paradigmet gir en dyremodell anoreksi (AN), en spiseforstyrrelse med alvorlig feilregulering appetitt-atferd. Fag ligger enkeltvis med fri tilgang til et kjørende hjul. Hver dag, tilbys emnet mat for en begrenset tidsperiode. I løpet av eksperimentet reduseres en Emneoversikt kroppsvekt fra høy aktivitet og lavt kaloriinntak. Varigheten av studien varierer basert på hvor lenge mat tilbys daglig, mat tilbys, belastningen av musen, hvis narkotika blir testet, og miljømessige faktorer.

Mangel på effektiv farmakologisk behandling for et pasienter, livskvaliteten lav, høye kostnadene ved behandlingen og deres høy dødelighet angir haster å videre forskning AN. Vi gir en grunnleggende oversikt for å utføre ABA eksperimenter med mus, tilbyr en metode for å undersøke en-lignende oppførsel for å utvikle romanen terapi. Denne protokollen er optimalisert for bruk i Balb/cJ mus, men kan lett manipuleres for andre stammer, gir stor fleksibilitet når du arbeider med ulike spørsmål, spesielt knyttet til genetiske faktorer av ABA.

Introduction

Siden 1953, er gnagere rapportert til å vise en paradoksal hyperaktivitet på kjøre hjul når de får gratis tilgang til hjulene mens gjennomgår frivillig hypophagia når mat tilgjengelighet er begrenset¹. Omvendt, gnagere ikke raskt slipp i kroppsvekt når tilbød mat etter en tidsplan uten hjul eller når huset med kjører hjul og tilbød mat annonse libitum^1,2,3. ABA modellen gir pålitelig dramatiske reduksjoner i kroppsvekt, hypophagia, nedkjøling, tap av estrus, og økt stimulering av HPA akse⁴. Til slutt, ABA resulterer i død, hvis emnet er fjernet fra det paradigme⁵. Det ABA paradigmet gir forskere en dyr modell av en, en kompleks spiseforstyrrelse som har alvorlige feilregulering appetitt-atferd, påvirker ca 1 av 100 kvinner og en mindre andel av menn⁶. Pasienter som lider av en oppfører hyperaktivitet, bestående av ekstreme mengder trening og/eller generell uro^7,8. Med en dødelighet på ca 10% har en den høyeste dødeligheten blant alle psykiske lidelser⁹. Gjeldende behandling for AN er begrenset til kognitiv terapi, som det er ingen godkjent farmakologiske behandlinger for dem som lider av en^10,11.

EN har vanligvis vært ansett som en lidelse som påvirker hovedsakelig kvinner. Som en diagnose som er 10 ganger mer sannsynlig i kvinner enn menn, er kvinnelige fag tradisjonelt fokus i en¹². Imidlertid bør spesielle hensyn tas i eksklusive menn fra studier. Mens diagnostisering av en lavere inne hanndyr, muskel dysmorphia (MD) er en tilstand som har mange likhetstrekk med AN, kroppsbilde er forvrengt og kosthold er ofte disordered. Det er støtte for ideen om at MD og en kan klassifiseres i en lignende måte^13,14,15. Dette kan tyde på at noen tilfeller av MD representerer den “mannlige versjonen” av en. I forbindelse med dyremodeller, har noen rapporter antydet at menn er mer utsatt enn kvinner for ABA paradigmet. For eksempel en fersk studie viste en høyere dødelighet og redusert matinntak sammenlignet med kvinner i C57Bl/6 mus¹⁶. En predictor av mottakelighet for ABA er spontan fysisk aktivitet (SPA). Rotter med høyere eller lavere SPA er mer sannsynlig å miste vekt i ABA paradigmet, mannlig rotter viser en sterkere effekt enn kvinner¹⁷. Derimot er kvinnelige gnagere observert for å utøve mer enn menn i begrensning-fasen av ABA¹⁸. I tillegg har studier med Balb/cJ mus vist motsatte av C57Bl/6 mus, der kvinnelige mus har en høyere dødelighet og redusert matinntak sammenlignet med menn (figur 1)⁶. Med varierende resultater mellom kjønnene i ABA paradigmet og øke bevisstheten om menn med uordnede matvaner, bør både mannlige og kvinnelige fag testes.

Bortsett fra sex forskjeller i ABA paradigmet, må alder og belastning vurderes når du velger fag. Unges mus kan mer nøyaktig modell AN, siden en vanligvis kommer i ungdomsårene, som observert med rotter og mus^19,20,21,22. Stammer som er mer aktive enn andre på planlagt nivå har en høyere rate av mottakelighet og alvorlighetsgraden av ABA²³. Stammer kjent for å ha høyere nivåer av angst, som DBA/2, har økt hjulet kjører aktivitet, som indikerer en raskere frafall i ABA paradigme²⁴. Avhengig av eksperimentell design, kan belastningen av valg skreddersys for å maksimere varigheten av ABA.

ABA paradokset er ikke unikt for mus. Andre pattedyr inkludert rotter, har hamsters, gerbils, griser, gjengen og marsvin vist dette fenomenet⁶. Bevaring av ABA fenomenet over pattedyrarter antyder at ABA paradigmet kan gi et translasjonsforskning verktøy for å undersøke mekanismene bak anoreksi-lignende oppførsel hos mennesker. Mus er spesielt velegnet for studier av mekanismene bak ABA. Mus kan bli tett plassert generasjonstid er relativt kort. Mus har et fullt sekvensert genom mange innavlet, outbred og spesielle belastninger, congenics, er tilgjengelig. Et stort antall genetisk manipulerte linjene er generert, gjør dem ideelle for studier vurdere genetisk påvirkninger på lidelser som AN. avhengig av spørsmålet for hånden, forskere kan manipulere kompliserte nevrale kretser og/eller genet uttrykk å vurdere atferd i ABA paradigmet, potensielt svare på spørsmål om genetisk påvirkning det ikke er mulig når studere mennesker.

Noen dyr modeller av en finnes. Stress modeller indusere hypophagia i gnagere med halen knipe, nyhet-indusert hypophagia, kalde svømming og hjernen stimulering. Endringer i HPA-aksen redusere induserende stress, appetitt som resulterer i redusert kroppsvekt vekt²⁵. Imidlertid er HPA-aksen også potently stimulert av ABA, som også har flere funksjoner for en som hyperaktivitet. En annen modell å vurdere i studere en er kronisk mat begrensning modellen. Ved å begrense mat for 40-60% av ad lib, kan en etterligne fysiologiske svaret feilernæring²⁶. Selv om denne metoden er effektiv for å studere virkningene av utilstrekkelig fôring, reproduserer den ikke et kjernespørsmål av AN, som er frivillig maten begrensningen. I ABA paradigmet, dyr er fratatt mat tilgang for del av dagen, men også frivillig redusere matinntaket Hvis hjulet finnes også. Genetisk modeller har også blitt brukt til å undersøke etiologien AN. forskere har funnet nevrokjemiske og genetiske faktorer involvert i en, som de gene BDNF og nevrotransmittere dopamin og serotonin²⁷. Bruk av genetisk modeller er avgjørende å forstå nevrale mekanismene bak en. Imidlertid genomet bredt association studier for en har ennå ikke gitt betydelige treff, og ikke sjelden varianter i en har blitt identifisert. Fremtidige studier bør kombinere en genetisk tilnærming med ABA modellen å øke forståelsen av AN-relaterte fenotyper.

Utvikle dyr modeller for hele psykiske lidelser er praktisk talt umulig på grunn av kompleksiteten og heterogenitet av menneskelige lidelser. Imidlertid av modellering bestemt, veldefinerte komponenter av en psykisk lidelse, kan unik innsikt i den underliggende nevrobiologi eller patofysiologi oppnås. Slike biologiske innsikt kan deretter brukes til å identifisere romanen behandlinger. Gnager ABA paradigmet gir derfor et prekliniske verktøy for å studere mekanismene bak AN-lignende oppførsel som ikke etisk studeres hos mennesker, som effekter av genetisk manipulasjon, forstyrrelser til nevrale kretser, og konsekvenser av visse miljømessige faktorer.

Protocol

Alle metodene som er beskrevet her er godkjent av institusjonelle Animal Care og bruk Committee (IACUC) ved University of California, San Diego. 1. mus Velg passende musen belastningen for studier. Kjøpe mus fra en leverandør eller forsterke en linje for å få riktig eksperimentelle tall. Gruppe-huset kjøpt mus i dyr anlegget i minst 1 uke før begynnelsen studien å tillate en rikelig acclimation periode. Starte pre eksperimentelle Akklimatisering f…

Representative Results

Hjerne-avledet nevrotropisk faktor (BDNF), et protein som bidrar til regulering av fôring og vekt vedlikehold, reduseres i serum av pasienter med en35. Dette eksperimentet vurdert virkningene av planlagte fôring, kjører hjulet tilgang eller begge på BDNF uttrykk i hippocampus (HPC), ventral tegmental området (VTA), nucleus accumbens (NAc) og mediale prefrontal cortex (mPFC). Uttrykk for neuronal celle vedheft molekyl 1 (NCAM1) ble også vurdert for å utforske…

Discussion

ABA eksperimentet kan endres av forskere å teste ulike stammer, aldre, stoffer og diverse andre variabler AN. peiling i tankene genetisk variasjon, justeringer kjører hjulet eller food tilgang periode vil øke eller redusere alvorlighetsgraden av symptomer og antall frafall. Dette kan bidra til å øke eller redusere lengden på eksperimentet, avhengig av det eksperimentelle spørsmålet av interesse.

Nøyaktig måling av matinntaket er en kritisk del av ABA paradigme, men kan ofte gjøres p…

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