Evaluación de Anorexia basada en actividad en ratones

Summary

Ratones alojados individualmente con una rueda de funcionamiento mientras que dado el acceso limitado a alimentos desarrollan reducciones en consumo de alimentos y aumentan la actividad en la corriente de la rueda. Este fenómeno experimental se llama anorexia basada en actividad. Este paradigma proporciona una herramienta experimental para el estudio de la neurobiología y comportamientos subyacen aspectos de la anorexia nerviosa.

Abstract

Roedores desarrollan anorexia basada en actividad (ABA) cuando se expone a un programa de alimentación restringido y permitido el libre acceso a una corriente de la rueda. Estas condiciones conducen a una reducción peligrosa de peso corporal. Sin embargo, roedores expuestos a sólo uno de estas condiciones, en definitiva, adaptan para restablecer el peso corporal normal. Aunque mayor corriendo junto con la reducción en la ingesta voluntaria de alimentos parecen paradójicas condiciones ABA, ABA comportamiento se observa en numerosas especies mamíferas.

El paradigma de ABA proporciona un modelo animal de anorexia nerviosa (AN), un trastorno alimentario con desregulación severa de apetito-comportamiento. Temas sueltos se encuentran con acceso gratuito a una corriente de la rueda. Cada día, el tema se ofrece alimento para una cantidad limitada de tiempo. Durante el curso del experimento, peso del cuerpo del sujeto disminuye de actividad alta y baja ingesta calórica. La duración del estudio varía dependiendo de cuánto alimento se ofrece diariamente, el tipo de alimento ofrecido, la cepa de ratón, si se prueban las drogas y factores ambientales.

La falta de tratamientos farmacológicos eficaces para un pacientes, su calidad de vida baja, alto costo del tratamiento y su alta tasa de mortalidad indican la urgencia de más investigación AN. Le ofrecemos un esquema básico para realizar experimentos de ABA con los ratones, que ofrece un método para investigar un comportamiento con el fin de desarrollar nuevas terapias. Este protocolo está optimizado para su uso en ratones Balb/cJ, pero fácilmente puede ser manipulado por otras cepas, proporcionando gran flexibilidad en el trabajo con diferentes preguntas, especialmente relacionadas con factores genéticos de la ABA.

Introduction

Desde 1953, los roedores se han divulgado para mostrar una hiperactividad paradójica sobre la ejecución de las ruedas cuando se les da acceso libre a las ruedas mientras que experimenta hypophagia voluntaria cuando la disponibilidad de alimento es restringido¹. Por el contrario, roedores no caiga rápidamente en el peso corporal cuando se ofrecen alimentos en un horario sin correr las ruedas o cuando se encuentra con el funcionamiento de las ruedas y ofrece alimento ad libitum^1,2,3. El modelo ABA confiablemente resultados en disminución dramática de peso corporal, hypophagia, hipotermia, pérdida del estro y la mayor estimulación del eje HPA⁴. En última instancia, ABA resulta en la muerte, a menos que el sujeto se retira del paradigma⁵. El paradigma de ABA ofrece a los investigadores un modelo animal de AN, un trastorno complejo que incluye la desregulación severa de apetito-comportamiento, que afecta a aproximadamente 1 de cada 100 mujeres y un menor porcentaje de varones⁶. Pacientes con AN con frecuencia exhiben hiperactividad, que consiste en cantidades extremas de ejercicio, o inquietud general^7,8. Con una tasa de mortalidad de aproximadamente el 10%, AN tiene la mayor tasa de mortalidad entre los trastornos psiquiátricos⁹. Tratamiento actual para una se limita a terapias cognitivas, ya que hay no hay tratamientos farmacológicos aprobados para quienes sufren un^10,11.

AN por lo general ha sido considerada como un trastorno que afecta principalmente a las hembras. Como un diagnóstico que es 10 veces más probable en las hembras que los machos, sujetos femeninos son tradicionalmente el foco en un¹². Sin embargo, debe tenerse especial consideración en la exclusión de los machos de los estudios. Mientras que la diagnosis de un restos más bajo en los varones, dismorfia muscular (DM) es una condición que tiene muchas semejanzas a una, en que se distorsiona la imagen corporal y la dieta es a menudo desordenada. Hay soporte para la noción que MD y AN pueden clasificarse en una manera similar^13,14,15. Esto puede sugerir que algunos casos de MD representan la “versión masculina” de AN. En el contexto de modelos animales, algunos informes han sugerido que los varones son más susceptibles que las hembras al paradigma de la ABA. Por ejemplo, un estudio reciente demostró una mayor tasa de mortalidad y disminución de la ingestión de alimentos en comparación con las hembras de ratones C57Bl/6¹⁶. Un predictor de la susceptibilidad a ABA es la actividad física espontánea (SPA). Ratas con SPA más alto o más bajo son más propensas a perder peso en el paradigma de la ABA, con ratas macho mostrando un efecto más fuerte que las hembras¹⁷. Por el contrario, se han observado roedores femeninos a ejercer más que los machos durante la fase de restricción de ABA¹⁸. Además, estudios con los ratones de Balb/cJ han demostrado el efecto contrario de ratones C57Bl/6, donde ratones femeninos tienen una mayor tasa de mortalidad y disminución de la ingestión de alimentos en comparación con los varones (figura 1)⁶. Con diferentes resultados entre los sexos en el paradigma de ABA y aumentar la conciencia de varones con trastornos comer patrones, deben analizarse temas masculinos y femeninos.

Aparte de las diferencias de sexo en el paradigma de la ABA, edad y la tensión deben considerarse al elegir a temas. Adolescentes ratones con mayor precisión pueden modelo AN, ya que AN normalmente surge en la adolescencia, como se observa con ratas y ratones^19,20,21,22. Las cepas que son más activas que otros en un nivel de referencia tienen un mayor porcentaje de susceptibilidad y severidad de ABA²³. Cepas que tienen niveles más altos de la ansiedad, como DBA/2, han aumentado la actividad, lo que indicaría una tasa de deserción más rápida en el paradigma de ABA²⁴de corriente de la rueda. Dependiendo del diseño experimental, la cepa de elección puede ser adaptada para maximizar la duración de la ABA.

La paradoja de ABA no es exclusiva de ratones. Otros mamíferos como ratas, hámsters, Jerbos, cerdos, ardillas y conejillos de indias han demostrado este fenómeno⁶. La conservación del fenómeno a través de especie mamífera ABA sugiere que el paradigma de ABA puede proporcionar una herramienta aplicada para investigar los mecanismos subyacentes de la anorexia-como comportamiento en seres humanos. Ratones en particular son muy adecuados para el estudio de los mecanismos subyacentes a ABA. Ratones se pueden encuentra densamente y tiempo de generación es relativamente corto. Ratones tienen un genoma completamente secuenciado, y numerosas cepas endogámicas, exogámica y especiales, tales como congenics, están disponibles. Han generado un gran número de líneas genéticamente manipulados, haciéndolos ideal para estudios de evaluación genética influye en trastornos como y dependiendo de la pregunta en cuestión, los investigadores pueden manipular expresión neural compleja del circuito o gene evaluar el comportamiento en el paradigma de la ABA, potencialmente respondiendo preguntas acerca de la influencia genética que no son posibles en el estudio de los seres humanos.

Un número limitado de modelos animales de AN existen en la actualidad. Modelos de estrés inducen hypophagia en roedores utilizando cola pellizcos, hypophagia inducida por la novedad, piscina fría y estimulación cerebral. Mediante la inducción de estrés, cambios en el eje HPA disminuyan el apetito, dando por resultado reducido cuerpo peso²⁵. Sin embargo, el eje HPA es estimulado también potentemente por ABA, que también incorpora funciones adicionales de AN como hiperactividad. Otro modelo a considerar en un estudio es el modelo de restricción alimentaria crónica. Al limitar la comida a un rango de 40 a 60% de ad libitum, uno puede imitar la respuesta fisiológica a desnutrición²⁶. Aunque este método es efectivo para estudiar los efectos de la inadecuada alimentación, no reproduce un tema central, del que es la restricción alimentaria voluntaria. En el paradigma de la ABA, los animales carecen de acceso a los alimentos por parte de la jornada, pero también voluntariamente reducen la ingesta de alimentos si una rueda está también presente. Modelos genéticos también se han utilizado para examinar la etiología de los investigadores y han encontrado factores neuroquímicos y genéticos implicados en AN, como el gen BDNF y los neurotransmisores dopamina y serotonina²⁷. El uso de modelos genéticos es crucial para entender los mecanismos neuronales detrás de una. Sin embargo, estudios de asociación amplia de genoma de un todavía no han dado golpes importantes, y no variantes raras en una se han identificado. Futuros estudios deben combinar un enfoque genético con el modelo ABA para aumentar la comprensión de los fenotipos relacionados con la AN.

Desarrollo de modelos animales de trastornos psiquiátricos todos es prácticamente imposible debido a la complejidad y heterogeneidad de los trastornos humanos. Sin embargo, por modelado de componentes bien definidos, específicos de un trastorno psiquiátrico, se pueden obtener perspectivas únicas en la neurobiología o la fisiopatología subyacente. Tales conocimientos biológicos pueden utilizarse para identificar nuevos tratamientos. El paradigma de ABA roedor por lo tanto proporciona una herramienta preclínica para el estudio de los mecanismos subyacentes a un comportamiento que éticamente no puede ser estudiado en humanos, tales como los efectos de la manipulación genética, las perturbaciones en los circuitos neuronales y la consecuencias de ciertos factores ambientales.

Protocol

Todos los métodos aquí descritos han sido aprobados por el institucional cuidado Animal y el Comité uso (IACUC) de la Universidad de California, San Diego. 1. ratones Elegir la cepa de ratón apropiado para el estudio. Comprar ratones con una empresa o ampliar una línea para obtener números experimentales apropiados. Grupo Casa compra ratones en las instalaciones de animales durante al menos 1 semana antes de comenzar el estudio para permitir un período de a…

Representative Results

Factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), una proteína que contribuye a la regulación de la alimentación así como el mantenimiento del peso, se reduce en el suero de pacientes con un35. Este experimento evaluaron los efectos de alimentación programada, acceso a corriente de la rueda o ambas a la expresión de BDNF en el hipocampo (HPC), área tegmental ventral (VTA), Núcleo accumbens (NAc) y corteza prefrontal medial (mPFC). También se evaluó la exp…

Discussion

El experimento de ABA puede ser modificado por experimentadores probar distintas cepas, edades, drogas y varias otras variables y teniendo en variabilidad genética mente, ajustes a la corriente de la rueda o alimentos acceso período aumentar o disminuir la gravedad de los síntomas y la tasa de deserción escolar. Esto puede servir para aumentar o disminuir la duración del experimento, dependiendo de la pregunta experimental de interés.

Medición precisa de la toma de comida es una parte c…

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