Использование мышиной модели психосоциального стресса во время беременности в качестве трансляционно значимой парадигмы психических расстройств у матерей и младенцев

Summary

Парадигма хронического психосоциального стресса (CGS) использует клинически значимые стрессоры во время беременности у мышей для моделирования психических расстройств матерей и младенцев. Здесь мы предоставляем пошаговую процедуру применения парадигмы CGS и последующих оценок для проверки этой модели.

Abstract

Периродовой период считается чувствительным периодом, когда неблагоприятное материнское воздействие может привести к долгосрочным негативным последствиям как для матери, так и для потомства, включая развитие нервно-психических расстройств. Факторы риска, связанные с возникновением аффективной дисрегуляции в диаде матери и ребенка, были широко изучены. Воздействие психосоциального стресса во время беременности неизменно становится одним из самых сильных предикторов. Для изучения этой связи было создано несколько моделей грызунов; однако эти модели основаны на использовании физических стрессоров или ограниченного числа психосоциальных стрессоров, представленных в повторяющейся форме, которые не точно отражают тип, интенсивность и частоту стрессоров, испытываемых женщинами. Чтобы преодолеть эти ограничения, была создана парадигма хронического психосоциального стресса (CGS), которая использует различные психосоциальные оскорбления различной интенсивности, представленные непредсказуемым образом. Рукопись описывает эту новую парадигму CGS, где беременные самки мышей с гестационного дня с 6,5 до 17,5 подвергаются воздействию различных стрессоров в течение дня и ночи. Дневные стрессоры, два в день разделенные 2-х ч перерывом, варьируются от воздействия посторонних предметов или запаха хищника до частых изменений в подстилке, удаления подстилки и наклона клетки. Ночные стрессоры включают непрерывное воздействие света, смену товарищей по клетке или смачивание постельного белья. Ранее мы показали, что воздействие CGS приводит к развитию материнских нейроэндокринных и поведенческих аномалий, включая повышенную реактивность на стресс, появление фрагментированных моделей ухода за матерью, ангедонию и тревожное поведение, основные особенности женщин, страдающих перинатальным настроением и тревожными расстройствами. Таким образом, эта модель CGS становится уникальным инструментом, который может быть использован для выяснения молекулярных дефектов, лежащих в основе материнской аффективной дисрегуляции, а также трансс плацентарных механизмов, которые влияют на нервное развитие плода и приводят к негативным долгосрочным поведенческим последствиям у потомства.

Introduction

Механизмы, лежащие в основе повышенной восприимчивости к нервно-психическим расстройствам у матерей и младенцев после неблагоприятного воздействия на матерей в периродовом периоде, остаются в значительной степени неизвестными. Существенные физиологические изменения матери происходят во время беременности и перехода к послеродовому периоду, включая несколько нейроэндокринных адаптаций, которые, как предполагается, имеют решающее значение не только для здорового развития потомства, но и для сохранения психического здоровья матери^1,2. На уровне материнской гипоталамической оси надпочечников гипофиза (HPA) наблюдаются адаптации как циркадных, так и стресс-индуцированных уровней высвобождения глюкокортикоидов, включая более уплощенный ритм активности суточной оси HPA и ослабленную реакцию оси HPA на острые стрессоры^3,4,5. Учитывая, что повышенная активность оси HPA сообщается у подгруппы женщин с послеродовой аффективной дисрегуляцией, включая повышенные уровни циркулирующих глюкокортикоидов и ингибированную отрицательную обратную связь^6,7,8,воздействие стрессоров, которые приводят к повышенной реактивности послеродового стресса и предотвращают адаптацию оси HPA матери, как полагают, повышают восприимчивость к нервно-психическим расстройствам.

Чтобы прояснить влияние стресса на аффективную дисрегуляцию у матерей и младенцев, было создано несколько моделей стресса грызунов в перинатальный период. Большинство из этих моделей характеризуются применением физических стрессоров, которые приводят к гомеостатическим проблемам и изменениям физиологического статуса плотины^9,таким как хронический стресс^{сдерживания 10} и стресс плавания во время беременности¹¹или послеродовой шок^12. Хотя было^{показано,}что эти парадигмы приводят к появлению послеродового депрессивного поведения и изменений в материнской помощи^10,11,12,они были ограничены их неспособностью точно уловить психосоциальную природу стрессоров, обычно испытываемых человеческими матерями. Это становится особенно важным при попытке выявить нейроэндокринные последствия хронического стресса в перипартаумном периоде, учитывая, что обработка различных типов стрессоров, как полагают, опосредована различными нейронными сетями, оркеструющими активацию оси HPA^9.

Чтобы преодолеть это ограничение, несколько групп разработали парадигмы стресса, использующие психосоциальные оскорбления или комбинацию физических и психосоциальных стрессоров. Модель материнского разделения, где плотины отделяются от ее детенышей в течение нескольких часов в день в течение послеродового периода^13,14,и модель хронического социального стресса, где плотины подвергаются воздействию мужского незваного гостя в присутствии своих пометов^15,16,смогли воспроизвести появление аномалий в материнской заботе и депрессивно-подобных фенотипов, связанных с парадигмами физического стресса. Парадигма хронического ультрамилодного стресса, когда беременные самки мышей подвергаются различным психосоциальным оскорблениям, включая наклон клетки и ночное освещение, а также существенным физиологическим оскорблениям, таким как стресс сдерживания и ограничение пищи, также показала, что воздействие смешанных стрессоров приводит к аномалиям в поведении матери, включая нарушения материнской агрессии. а также дисрегуляция в циркадной активности оси HPA^17,18. В соответствии с этими результатами, модель переменного сдерживающего стресса и переполненности во время беременности приводит к повышению уровня циркадного кортикостерона у матерей в послеродовом периоде, а также к изменениям в уходе за матерью, хотя никаких различий в повторной активности оси HPA после послеродового воздействия новых острых инсультов¹не наблюдается.

Расширение этой работы, создание парадигмы гестационного стресса, которая использует множественные психосоциальные оскорбления, представленные непредсказуемым образом, и сводит к минимуму использование физиологических стрессоров. Исследования ранее показали, что эта парадигма хронического психосоциального стресса (CGS) приводит к развитию дисфункции оси HPA у матери, включая повышенную реактивность к стрессу в раннем послеродовом^{периоде 19.} Эти изменения связаны с аномалиями в материнском поведении, включая изменения в качестве материнской помощи, получаемой детенышами, и появление ангедонического и тревожного поведения^19,особенности, согласующееся с перинатальным настроением и тревожными расстройствами^20,21. Кроме того, увеличение веса потомства уменьшается в течение постнатального периода после внутриутробного воздействия CGS^19,что говорит о том, что CGS может иметь устойчивые негативные программные эффекты в будущих поколениях.

Целью разработки парадигмы CGS было использование клинически значимых стрессоров, которые точно отражают тип, интенсивность и частоту оскорблений, часто связанных с нейроэндокринной дисрегуляцией и развитием перинатальных расстройств настроения и тревоги. Здесь исследование предоставляет подробный протокол о том, как подвергнуть беременных самок мышей CGS, а также последующие оценки, которые могут быть использованы для проверки достоверности модели.

Protocol

Все описанные эксперименты на животных были одобрены Комитетом по уходу за животными и их использованию в Детском медицинском центре Цинциннати и соответствовали руководящим принципам Национального института здравоохранения. Ad libitum доступ к стандартному чау-чау и воде для грызу…

Representative Results

Воздействие на беременных самок мышей CGS приводит к изменениям параметров, имеющих отношение к хроническому стрессу, включая снижение прироста массы тела во время беременности(Рисунок 2A)и увеличение веса надпочечников в раннем послеродовом периоде(Рисунок …

Discussion

Воздействие на беременных мышей пергабит CGS послеродовой нейроэндокринной функции матери, включая реакцию оси HPA на новые стрессоры, и связано с различными поведенческими аномалиями, относящимися к перинатальному настроению и тревожным расстройствам. Учитывая, что модель использует ?…

Materials

Animal lancet	Braintree Scientific Inc.	GR4MM
Blunt end probe	Fine Science Tools	10088-15	Used to check for copulatory plugs
Bottles for SPT	Braintree Scientific Inc.	WTRBTL S-BL	100 mL glass water bottle with stopper and sipper ball point tube, graduted by 1 mL.
Conical tubes (50 mL)	Corning Inc.	352098	Used for restraining mice to measure HPA axis response to acute stress. Make sure conical tube has small opening at the end for ventilation.
Legos	Amazon	–
Marbles	Amazon	–
Mouse Corticosterone ELISA kit	Biovendor	RTC002R
Mouse EZM	TSE Systems	–
Reciprocal laboratory shaker	Labnet international	S2030-RC-B
Serum separator tubes	Becton Dickinson	365967
Static cage- bottom	Alternative Design Manufacturing and Supply Inc.	RC71D-PC
Static cage – filtered ventilated tops	Alternative Design Manufacturing and Supply Inc.	FT71H-PC