社会的脅威安全性テストは、心理社会的ストレス関連の表現型を明らかにします

Summary

社会的脅威安全性テストは、嫌悪的条件学習と社会的脅威安全性識別能力の測定として、社会的回避の発達を同時に評価することを可能にし、どちらも慢性的に社会的に敗北した雄マウスの単一グループ内のストレス感受性とストレス耐性のある個人を特定するために利用されます。

Abstract

社会的ストレスは精神障害の発症の主な原因です。前臨床試験のトランスレーショナルバリューを高めるためには、社会的ストレス経験とそのマウスに対する行動への影響をヒトと同等にする必要があります。慢性社会的敗北(CSD)は、身体的攻撃や感覚的脅威を伴う一種の社会的ストレスを利用して、人間の情動障害に似た精神機能障害を誘発します。CSDの心理社会的要素を強化するために、10日間のCSDプロトコルが適用され、毎日の身体的発作が3つの10秒エピソードに標準化され、その後24時間の感覚段階が続きました。10^番目の 感覚段階の後、CSD プロトコルに続いて、社会的脅威安全性テスト (STST) と呼ばれる洗練された行動アッセイが続きます。ストレス後行動アッセイは、社会的ストレッサーが行動にどのように、そしてどの程度影響を与えたかを判断する必要があります。STSTは、慢性的に社会的に敗北した雄マウスが、CSDの期間中に遭遇した攻撃株の社会的標的と新規株の2つの新しい雄の個体(社会的標的)と相互作用することを可能にします。両者は、3つのチャンバーからなるテストアリーナの異なるコンパートメントで同時に提示されます。このテストでは、社会的回避の発達を同時に評価して、成功した嫌悪条件学習と社会的脅威と安全の識別能力を測定できます。両方の株に対する社会的回避の発達は、一般化された嫌悪反応を反映しており、したがって、ストレス感受性の測定値です。一方、攻撃株のみに対する社会的回避の発達は、脅威と安全の差別を反映しており、したがって、ストレスレジリエンスの測定値です。最後に、攻撃系統に対する社会的回避の欠如は、嫌悪的条件学習の障害を反映しています。このプロトコルは、現在使用されているストレス感受性/回復力のマウスモデルを改良することを目的としています トランスレーショナル基準、特に脅威安全性の識別と嫌悪反応の一般化を含めることで、慢性的に社会的に敗北した動物の単一グループを回復力のあるサブグループに分類し、最終的に将来のトランスレーショナルアプローチを前進させます。

Introduction

ストレスは、身体的または心理的刺激によって引き起こされる恒常性の乱れとして^{定義されます1}。ストレスは、心的外傷後ストレス障害、うつ病、不安などの精神障害の発症の主要な危険因子としてよく知られています^2,3。特に、社会的ストレスは、ストレス関連精神疾患の発症の主要な危険因子^{と考えられています4。}社会的ストレスの中で、特に重要性を増しているのが、社会的従属ストレス^である5。マウスは、ヒトと同様に、豊富な^{社会的行動6}を持つことができるため、社会的ストレスを伴う調査に適している。実験室では、成体マウスを集団飼育すると、ランク⁷の形成を含む社会構造が確立されます。したがって、コロニーモデルは、マウスの混合性グループにおいて自然に確立された社会的階層の影響を研究するように設計されました⁸。長年にわたり、同性集団モデル、社会的不安定モデル、侵入者コロニーモデルなど、社会的従属ストレスを利用するコロニーモデルのバリエーションが開発されてきました。しかし、近年、男性の居住者-侵入者モデルとして知られる1つの特定のバリアントが文献で普及し、社会的複雑さを居住者と侵入者の2つのマウスに単純化しています。侵入者として知られる関心のある動物は、居住者または侵略者として知られる、より大きく、年をとって、引退したブリーダーのケージに入れられます。そして、居住者は対立の方法として侵入者を物理的に攻撃し、居住者が支配的であり、侵入者が従属的である社会的階層を確立します。対立が1回限りの出来事である場合、それらは「急性」(「急性社会的敗北モデル」)に分類されますが、数日間(通常は10日)にわたって繰り返される対立は「慢性的」(「慢性社会的敗北モデル」)として知られています。慢性社会的敗北(CSD)モデルでは、攻撃は断続的であり、典型的には物理的段階と呼ばれる5〜10分⁹の期間に限定される。物理的な段階に続いて、侵入者と居住者は同じケージに一晩閉じ込められ、メッシュの壁で半分に分離され、物理的な接触以外のあらゆる形態の相互作用が可能になります。感覚相として知られるこの構成は、直接的な物理的対立ではなく、脅威の継続的な出現を通じてストレスを誘発します。2018年、van der Koojiたちの研究グループは、身体的フェーズ¹⁰を標準化し、厳密に制限することで、モデルの心理社会的要素に焦点を当てるために、修正された慢性社会的社会的敗北治療を導入した。修正されたモデルでは、身体的攻撃を異なる居住者との 3 つの 10 秒エピソードに制限し、感覚相の 15 分間のエピソード間間隔で発生します。3回目の身体的エピソードの後、感覚段階は一晩続きます。このサイクルは 10 日間連続して繰り返され、エピソードごとに新しい居住者が発生します。修正された治療は、侵入者の身体的危害が最小限に抑えられ、物理的攻撃の異なる期間による結果の変動性が減少するため、慢性的な社会的敗北モデルの翻訳的妥当性を高めます。

CSDモデルはストレス関連の病気(うつ病、不安神経症、心的外傷後ストレス障害など)の研究に利用されるため、攻撃性、記憶、および無快感症の行動アッセイを含むがこれらに限定されない、行動後のアッセイが選択されます。近年、マウスにおけるCSD後の行動アッセイでは、社交性がどのように、どの程度影響を受けるかが評価されることがよくあります⁹。社交性は、同種を社会的に避けるのではなく、社会的に相互作用するマウスの生来の好みとして定義されます。社交性はストレス効果の影響を受けやすいため、社会的回避の発達のみを評価するアッセイが確立されました。ストレス誘発性社会的回避は、ヒトにおける社会不安やうつ病の主な行動症状の1つであるため、翻訳的な関連性があります¹¹。ヒトと同様に、すべてのマウスがCSD治療後に社会的回避を発症するわけではなく、ストレス応答性に個性が存在することを示唆している。Cohenらは、個性の神経生物学を研究するための有望なアプローチとして、カットオフ行動基準を提案している¹²。行動に基づく動物の選択は、グループ分けの結果であり、遺伝子環境研究の基礎を強調しています。その後、異なるサブグループはしばしば特定の遺伝的変異/修飾の明確な濃縮を示し、それらは異なる環境条件下で調査することができます¹³。したがって、社会的回避の発達における個性を利用して、慢性的に社会的に敗北した雄マウスの単一グループを、ストレス感受性(社会的回避性)とストレス耐性(社会的非^回避性)の2つのサブグループに分けました^9,14。しかし、マウスにおける社会的回避表現型を不適応または適応行動として解釈することは、治療(ここではCSD)および治療後の行動アッセイの両方の全体的な文脈で考慮されるべきである。さらに、選択した治療後の行動アッセイは、理想的には、社会的回避の発達だけでなく、社交性の他の側面を評価します。私たちの最近の研究は、CSD誘発性社会的回避における条件付け学習の関与を明らかにしました¹⁵。具体的には、CSD誘発性社会的回避は、無条件刺激に対する条件刺激として機能する居住者の株の特徴形質、つまり居住者による攻撃に対する嫌悪的条件反応です。さらに、社会的に回避するサブグループ内では、嫌悪的な居住者の系統と他の安全な新規系統の形質を区別できる個体もいれば、両方の系統に対して一般的な社会的回避を示す個体もいます。ここでは、洗練されたCSD後の行動分析である社会的脅威安全性テスト(STST)¹⁵を提案します。他の社会的相互作用テスト⁹とは異なり、STSTは、社会的回避の発達を、正しい嫌悪的条件付け反応(すなわち、成功した条件学習)および社会的脅威-安全識別能力の測定として同時に評価することを可能にし、どちらも、慢性的に社会的に敗北した雄マウスの単一グループ内のストレス感受性およびストレス耐性のある個体を特定するために利用される。社会的脅威と安全性の差別と嫌悪的反応の一般化の評価は、慢性的に社会的に敗北した動物の単一グループを回復力と感受性のあるサブグループに分類するために使用される翻訳基準を拡張します。

Protocol

すべての手順は、実験手順のための動物の世話と使用に関する欧州共同体理事会指令に従って実施され、地方自治体(Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz)によって承認されました。 図 1 は、概略的なタイムラインを表しています。 1.治療 対象動物:C57BL6/J雄マウスを7週齢で入手し、到着後、温度と湿度が管理された施設で12時間の明暗サ…

Representative Results

嫌悪的条件反応の測定としての社会的相互作用指数社会的相互作用指数≥1は、空のメッシュエンクロージャーの探索と比較して、それぞれの社会的ターゲットとのより大きな社会的相互作用を反映しています。ここでは、特定の株の特徴付け形質について食欲も嫌悪も経験がないと定義されるベースライン条件下では(ここでは、対照群に対する社会的標的と治療群に対する12…

Discussion

ここでの行動プロトコルでは、CSD治療後の1つのグループを3つの異なるサブグループに分割するために使用される社会的脅威安全性テストについて説明し、ストレス感受性と回復力の根底にある生物学を調査し、潜在的な治療法をテストする方法として機能します。生物学的背景と技術的な詳細を慎重に検討して、徹底的な実験計画を導く必要があります。

住居条件が異…

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