Sukrose preferanse og nyhet-indusert hypofagi tester i rotter ved hjelp av en automatisert matinntak overvåkingssystem

Summary

Presentert her er en protokoll for å studere depresjon-lignende og anhedonic atferd hos rotter. Den kombinerer to veletablerte atferdsmetoder, sukrosepreferansen og nyhetsinduserte hypofagitester, med et automatisert overvåkingssystem for mat- og væskeinntak, for å indirekte undersøke gnageratferd ved hjelp av surrogatparametere.

Abstract

Prevalensen og forekomsten av depressive lidelser øker over hele verden, noe som påvirker om lag 322 millioner individer, noe som understreker behovet for atferdsstudier i dyremodeller. I denne protokollen, for å studere depresjonslignende og anhedonisk oppførsel hos rotter, kombineres de etablerte sukrosepreferansene og nyhetsinduserte hypofagitestene med et automatisert overvåkingssystem for mat- og væskeinntak. Før testing, i sukrose preferanse paradigme, er hannrotter trent i minst 2 dager for å konsumere en sukroseløsning i tillegg til vann fra springen. Under testen blir rotter igjen utsatt for vann- og sukroseløsning. Forbruk registreres hvert sekund av det automatiserte systemet. Forholdet mellom sukrose og totalt vanninntak (sukrose preferanseforhold) er en surrogatparameter for anhedonia. I den nyhetsinduserte hypofagitesten gjennomgår hannrotter en treningsperiode der de blir utsatt for en velsmakende matbit. Under trening viser gnagere et stabilt snackinntak ved baseline. På testdagen overføres dyrene fra hjemmebur til et friskt, tomt bur som representerer et nytt ukjent miljø med tilgang til den kjente velsmakende snacken. Det automatiserte systemet registrerer det totale inntaket og dens underliggende mikrostruktur (f.eks. ventetid til å nærme seg snacken), noe som gir innsikt i anhedonisk og engstelig atferd. Kombinasjonen av disse paradigmene med et automatisert målesystem gir mer detaljert informasjon, sammen med høyere nøyaktighet ved å redusere målefeil. Testene bruker imidlertid surrogatparametere og skildrer bare depresjon og anhedonia på en indirekte måte.

Introduction

I gjennomsnitt er 4,4% av verdens befolkning rammet av depresjon. Disse står for 322 millioner mennesker over hele verden, en 18% økning sammenlignet med ti år siden¹. Ifølge estimater fra Verdens helseorganisasjon, depresjon vil være andre i rangeringen av Disability Adjusted Life Years i 2020². For å håndtere den økende forekomsten av affektive lidelser og etablere nye intervensjonsstrategier, er det nødvendig å studere denne atferden ytterligere. Før og i tillegg til undersøkelse hos mennesker, er dyrestudier nødvendig.

Flere modeller er etablert for å studere komponenter av depressiv atferd (det vil si tvungen svømmetest, halesuspensjonstest, sukrosepreferansetest og nyhetsindusert hypofagi)^3,4. Sukrosepreferansetesten (SPT) og nyhetsindusert hypofagi (NIH) kan oppdage depresjonslignende oppførsel hos dyr. Disse testene selv induserer ikke en tilstand av depresjon hos gnagere, men skildrer akutte endringer i atferd. Både SPT og NIH vurderer en karakteristisk egenskap av depresjon kjent som anhedonia, som er tap av interesse for følgende: givende aktiviteter, aktiviteter som en gang ble nytes av den^{enkelte 5}, og ett aspekt av det komplekse fenomenet behandling og svare på belønning⁶. Begge testene studerer responsen på en givende stimulans i form av velsmakende mat. Omfanget av forbruket fungerer som en surrogatparameter for anhedonia^7,8,9.

Verdien av tester som undersøker anhedonia er sterkt avhengig av nøyaktig bestemmelse av forbruk som følge av nøyaktig måling av stoffets vekt. Konvensjonelt utføres denne målingen manuelt en gang før og en gang etter testen. Dette er imidlertid utsatt for feilaktige målinger av flere grunner. Først har gnagere en tendens til å hamstre mat, noe som betyr at de fjerner mat uten å konsumere det umiddelbart og deretter skjule det på et trygt sted. Dermed kan dette tapet av mat inkluderes i beregningen av det totale forbruket. For det andre søler rotter mat og vann, noe som resulterer i vekttap uten respektive forbruk. For det tredje oppstår utilsiktet tap av væske på grunn av håndteringen av flaskene ved å sette inn og fjerne dem fra bur.

I en tilnærming for å redusere disse feilkildene kombinerte vi de to vanlige testene som vurderte anhedonia (SPT^3,,4 og NIH⁹) med måling av mat- og vanninntak ved hjelp av et automatisert overvåkingssystem for mat- og væskeinntak. Denne prosedyren tillater nøyaktig undersøkelse av forbruket av velsmakende stoffer, samt gir informasjon om opplevelsen av glede hos rotter som en funksjon av depresjon-lignende oppførsel. Ovennevnte feil forbundet med manuell måling reduseres ved hjelp av ulike tilnærminger, som er illustrert senere i mer detalj.

For å gi informasjon om mikrostruktur, veier det automatiserte inntaksovervåkingssystemet som brukes^{i denne protokollen 10} maten (±0,01 g) hvert sekund. Dermed er en stabil vekt dokumentert som “ikke spise”, og en ustabil vekt som “spise”. En “bout” er definert som endring i stabil vekt før og etter en hendelse. Et måltid består av en eller flere anfall og minimumsstørrelsen hos rotter ble definert som 0,01 g. Et måltid er atskilt fra et annet måltid hos rotter med 15 min (standardisert verdi). Dermed anses matinntaket å være ett måltid når anfallene skjedde innen 15 min og vektendringen er like eller større enn 0,01 g. Måltidsparametere som vurderes i denne protokollen inkluderer måltidsvarighet, tid brukt i måltider, bout størrelse, bout varighet, tid brukt i anfall, ventetid til første kamp, og antall kamper.

Protocol

Dyrepleie og eksperimentelle prosedyrer fulgte de spesifikke institusjonelle etiske retningslinjene og ble godkjent av statens myndighet for dyreforskning. 1. Drift av det automatiserte overvåkingssystemet MERK: Når du bruker det automatiserte overvåkingssystemet, er det avgjørende å dokumentere hver handling i kommentarfeltet som er inkludert i programvaren umiddelbart før handlingen. Beskrivelsen skal skrives inn i kommentarfeltet, og ved å trykke Lag…

Representative Results

For å teste datadistribusjon ble Kolmogorov-Smirnov-testen brukt. T-tester ble brukt når data normalt ble distribuert og Mann-Whitney-U-testen ble brukt, hvis ikke. Enveis ANOVA etterfulgt av Tukey post-hoc test ble brukt for normalt distribuert flere gruppesammenligning. Enveis ANOVA etterfulgt av Dunns flere sammenligningstest ble brukt i tilfeller av ikke-normal distribusjon. Forskjeller mellom grupper ble ansett som signifikante når p < 0,05. SPT ble utført på naive rotter i …

Discussion

Sukrosepreferansen og nyhetsinduserte hypofagitester er to etablerte teknikker for evaluering av anhedonia hos rotter. Deres kombinasjon med det automatiserte overvåkingssystemet for matinntak muliggjør mer detaljert analyse av uforstyrrede rotter og reduserer feilaktig måling.

Forekomsten av feil reduseres ved ulike tilnærminger. Først, for å løse feilen som oppstår på grunn av søl, gjør gapet mellom matbeholderen og porten krummer generert under gnaving å falle på det integrerte…

Materials

Assembly LH Cage Mount – RAT-FOOD – includes Stainless cage mount, hopper, blocker, coupling	Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA	BCMPRF01
Assembly LH Cage Mount unplugged – RAT – FOOD includes stainless steel cage mount, hopper, blocker, unplugged adapter, coupling	Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA	BCMUPRF01
cage w/ 2 openings – RAT – costum modified cage – includes cage top and standard water bottle	Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA	BCR02	single housing
Data collection Laptop Windows – Configured w/ BioDAQ Software	Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA	BLT003
enrichment (plastic tubes, gnawing wood)			distributed by the animal facility
HoneyMaid Graham Cracker Crumbs	Nabisco, East Hanover, NJ, USA	ASIN: B01COWTA98	palatable snack for NIH test
low vibration polymer rack	Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA	BRACKR
male Sprague Dawley rats	Envigo	Order Code: 002
Model #2210 32x Port BioDAQ Central Controller – includes cables, and calibration kit	Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA	BCC32_03
Peripheral sensor Controller – includes cable	Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA	BPSC01
SigmaStat 3.1	Systat Software, San Jose, CA, USA		statistical analysis
Stainless steel blocker	Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA	BBLKR
standard rodent diet with 10 kcal% fat	Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA	D12450B
sucrose powder	Roth	4621.1	for SPT