Summary

보통 태아 알코올 노출과 성인 쥐의 사회적 행동의 정량화

Published: December 14, 2014
doi:

Summary

The goal of the protocol presented here is to describe procedures to expose rats to moderate levels of alcohol during prenatal brain development and to quantify resulting alterations in social behavior during adulthood.

Abstract

Alterations in social behavior are among the major negative consequences observed in children with Fetal Alcohol Spectrum Disorders (FASDs). Several independent laboratories have demonstrated robust alterations in the social behavior of rodents exposed to alcohol during brain development across a wide range of exposure durations, timing, doses, and ages at the time of behavioral quantification. Prior work from this laboratory has identified reliable alterations in specific forms of social interaction following moderate prenatal alcohol exposure (PAE) in the rat that persist well into adulthood, including increased wrestling and decreased investigation. These behavioral alterations have been useful in identifying neural circuits altered by moderate PAE1, and may hold importance for progressing toward a more complete understanding of the neural bases of PAE-related alterations in social behavior. This paper describes procedures for performing moderate PAE in which rat dams voluntarily consume ethanol or saccharin (control) throughout gestation, and measurement of social behaviors in adult offspring.

Introduction

어린이의 추정 1~5%는 태아 알코올 증후군 (FAS), 부분 FAS (PFAS), 및 알코올 관련 신경 발달 장애 (ARNDs)를 3 등 태아 알코올 스펙트럼 장애 (FASDs) 2, 진단된다. 사회적 행동과인지의 적자는 FASDs 4-7 소아에서 관찰 된 가장 흔한 부작용 중입니다. 부정적인 결과가 FASDs 8-10과 인간, 비교적 미묘한하지만, 그럼에도 불구하고 지속적으로 발생할 수 FAS의 눈에 띄는, 형태 학적 행동 및인지 적자 특성으로 이어질하지 않는 적당한 PAE 무거운 태아 알코올 노출 (PAE)에 적자를 국한되지 않습니다 및 비 – 인간 동물 뇌 발달 11시 에탄올에 노출. 적당한 PAE의 행동 및 해당 신경 생물학적 결과를 이해의 중요성은 FASD 케이스의 대다수가 덜들 내에 있음을 나타내는 현재의 추정에 의해 강조된다스펙트럼 (12)의 evere 범위.

여러 독립적 인 실험실을 포함, 두뇌 발달하는 동안 노출을 에탄올 관련 설치류 사회적 행동의 변화를보고 플레이 14,16,17를 변경 조사와 상호 작용 1,13-15을, 감소, 사회적 자극에 응답에 적극적인 상호 작용 17, 18, ​​변경을 증가 사회적으로 획득 한 식품 환경 및 사회적 인식 메모리 (22)에 19 ~ 21, 및 적자. 사회 행동 적자는 무거운 (혈중 에탄올 농도 (BECS) ~ 300mg의 / DL) 22, 23 또는 에탄올의 더 온건 한 수준 (BECS ~ 80 ㎎ / DL) 1, 및 기타 중요한 매개 변수의 넓은 범위에 걸쳐 노출 이후에 관찰되었다 행동 측정시 노광 타이밍, 노출 기간,​​ 연령 등 다양한 요인.

이전 연구는 사회 INT의 특정 측면에 그 변경을 증명했다성인이 eraction는 1,18 사카린에 노출 제어 동물에서 적당한 알코올에 노출 쥐를 구별. 특히, 중간 PAE는 지속적으로 공격적인 행동의 증가, 그리고 성인이 (파트너의 스니핑 예) 사회 조사의 낮은 수준을 제시 레슬링의 강력한 증가와 관련이있다. 사회적 행동의 변화가 PAE의 신뢰할 수있는 결과이기 때문에, PAE 다음과 같은 사회적 행동의 정량은 사회적 행동에 PAE 관련 변경의 신경 기지의보다 완전한 이해와 중재 방법의 개발을 향해 진행에 대한 중요성을 보유 할 수있다. 이 논문과 관련 비디오의 목표는이 성인 자손의 사회적 행동의 정량 중간 PAE 프로토콜 및 방법에 대한 교육을 제공하는 것입니다 확실하게 구별 태아 알코올에 노출 된 비에 노출 된 쥐의 자손에서.

Protocol

여기 첨부 된 동영상에서 설명하는 모든 절차는 보건 과학 센터의 기관 동물 케어 및 사용위원회 및 뉴 멕시코 대학의 메인 캠퍼스에 의해 승인되었습니다. 1. 태아 에탄올 노출 필요한 모든 재료와 화학 물질을 얻 사카린 나트륨 염 수화물, 190 증거 에탄올 (부피 기준 95 % 알코올), 파란색 유리 마시는 튜브, 하나의 구멍, 1 "굽힘 튜브 – 볼 포인트, 종이 통치자 WWW에…

Representative Results

많은 번식 라운드의 과정을 통해 에탄올 상태에서 암컷 쥐가 지속적으로 4 시간 마시는 세션 당 에탄올의 약 2.1 g / kg의 평균을 마신다. 쥐 댐 45 분 시점에서 측정 된 약 60 ㎎ / DL의 피크 모체 혈청 에탄올 농도 결과 술 튜브를 도입 한 후의 제 15 ~ 30 분 동안 네 시간 합계의 약 절반을 소비한다. 마시는 기간의 나머지에서 3.5 시간 동안, 그들은 0.4 g / kg 체중 / 시간 이하, 비교적 안정된 속도로 5 % 에?…

Discussion

여기에 설명 된 태아 알코올 노출 패러다임은 임신 중 쥐 댐에 의한 에탄올의 자발적인 소비 (5 % v / v)로 포함한다. 타이밍, 도즈, 기간 및 노선 에탄올 투여뿐만 아니라, 조사중인 종에 대하여 다를 문헌에서 표현 뇌 발달 동안 에탄올 비인간 동물을 노출시키기위한 수많은 프로토콜들이있다. 노광 다양한 프로토콜의 장점의 완전한 치료가 여기에 제공되지 않지만, PAE에 대한 자발적인 마시는 방?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Support provided by grant AA019462 to DAH and AA019884 to DDS.

Materials

Saccharin sodium salt hydrate Sigma S1002
190 proof ethanol Sigma 493538
Beaded glass drinking tubes Fisher 14-955K
Natural rubber white #4 stopper one hole Plasticoid LSG4M181
1" bend tubes-ball point Ancare TD-199-3"
Paper rulers N/A N/A www.vendian.org/mncharity/dir3/paper_rulers
Apparatus for social interaction Custom built N/A 95 cm X 47 cm X 43 cm
Video cameras N/A N/A Capable of recording low/no light conditions
Infrared illuminators Vitek VT-IR1-12
Teklad laboratory grade sani-chips Harlan 7090A
Brush and dustpan N/A N/A
Isopropyl alcohol Sigma W292907
Chlorine Dioxide (1.5 mg Tablets) Quiplabs N/A Prepare per manufacturer's recommendation

Referências

  1. Hamilton, D. A., et al. Prenatal exposure to moderate levels of ethanol alters social behavior in adult rats: Relationship to structural plasticity and immediate early gene expression in frontal cortex. Behav. Brain Res. 207 (2), 290-304 (2010).
  2. May, P. A., et al. Approaching the prevalence of the full spectrum of Fetal Alcohol Spectrum Disorders in a South African population-based study. Alcohol. Clin. Exp. Res. 37 (5), 818-830 (2013).
  3. Chasnoff, I. J., Wells, A. M., Telford, E., Schmidt, C., Messer, G. Neurodevelopmental functioning in children with FAS, pFAS, and ARND. Journal of Developmental and Behavioral Pediatrics. 31 (3), 192-201 (2010).
  4. Disney, E. R., Iacono, W., McGue, M., Tully, E., Legrand, L. Strengthening the case: Prenatal alcohol exposure is associated with increased risk for conduct disorder. Pediatrics. 122 (6), E1225-E1230 (2008).
  5. Kelly, S. J., Goodlett, C. R., Hannigan, J. H. Animal models of fetal alcohol spectrum disorders: Impact of the social environment. Dev Disabil Res Rev. 15 (3), 200-208 (2009).
  6. Kelly, S. J., Day, N., Streissguth, A. P. Effects of prenatal alcohol exposure on social behavior in humans and other species. Neurotoxicol. Teratol. 22 (2), 143-149 (2000).
  7. Thomas, S. E., Kelly, S. J., Mattson, S. N., Riley, E. P. Comparison of social abilities of children with fetal alcohol syndrome to those of children with similar IQ scores and normal controls. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 22 (2), 528-533 (1998).
  8. Conry, J. Neuropsychological deficits in Fetal Alcohol Syndrome and fetal alcohol effects. Alcohol. Clin. Exp. Res. 14 (5), 650-655 (1990).
  9. Streissguth, A. P., et al. Fetal Alcohol Syndrome in adolescents and adults. JAMA-Journal of the American Medical Association. 265 (15), 1961-1967 (1991).
  10. Streissguth, A. P., Barr, H. M., Sampson, P. D. Moderate prenatal alcohol exposure: effects on child IQ and learning problems at age 7 1/2 years. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 14 (5), 662-669 (1990).
  11. Valenzuela, C. F., Morton, R. A., Diaz, M. R., Topper, L. Does moderate drinking harm the fetal brain? Insights from animal models. Trends Neurosci. 35 (5), 284-292 (2012).
  12. May, P. A., et al. Prevalence of children with severe Fetal Alcohol Spectrum Disorders in communities near Rome, Italy: New estimated rates are higher than previous estimates. Int. J. Env. Res. Public Health. 8 (6), 2331-2351 (2011).
  13. Tunc-Ozcan, E., Ullmann, T. M., Shukla, P. K., Redei, E. E. Low-dose thyroxine attenuates autism-associated adverse affects of fetal alcohol in male offspring’s social behavior and hippocampal gene expression. Alcohol. Clin. Exp. Res. 37 (11), 1986-1995 (2013).
  14. Middleton, F. A., Varlinskaya, E. I., Mooney, S. M. Molecular substrates of social avoidance seen following prenatal ethanol exposure and its reversal by social enrichment. Dev. Neurosci. 34 (2-3), 115-128 (2012).
  15. Varlinskaya, E. I., Mooney, S. M. Acute exposure to ethanol on gestational day 15 affects social motivation of female offspring. Behav. Brain Res. 261, 106-109 (2014).
  16. Meyer, L. S., Riley, E. P. Social play in juvenile rats prenatally exposed to alcohol. Teratology. 34 (1), 1-7 (1986).
  17. Royalty, J. Effects of prenatal ethanol exposure on juvenile play-fighting and postpubertal aggression in rats. Psychol Rep. 66 (2), 551-560 (1990).
  18. Hamilton, D. A., et al. Effects of moderate prenatal ethanol exposure and age on social behavior, spatial response perseveration errors and motor behavior. Behav. Brain Res. 269, 44-54 (2014).
  19. Kelly, S. J., Dillingham, R. R. Sexually dimorphic effects of perinatal alcohol exposure on social interactions and amygdala DNA and DOPAC concentrations. Neurotoxicol. Teratol. 16 (4), 377-384 (1994).
  20. Lugo, J. N., Marino, M. D., Cronise, K., Kelly, S. J. Effects of alcohol exposure during development on social behavior in rats. Physiology and Behavior. 78 (2), 185-194 (2003).
  21. Lugo, J. N., Marino, M. D., Gass, J. T., Wilson, M. A., Kelly, S. J. Ethanol exposure during development reduces resident aggression and testosterone in rats. Physiology and Behavior. 87 (2), 330-337 (2006).
  22. Kelly, S. J., Tran, T. D. Alcohol exposure during development alters social recognition and social communication in rats. Neurotoxicol. Teratol. 19 (5), 383-389 (1997).
  23. Mooney, S. M., Varlinskaya, E. I. Acute prenatal exposure to ethanol and social behavior: Effects of age, sex, and timing of exposure. Behav. Brain Res. 216 (1), 358-364 (2011).
  24. Savage, D. D., Becher, M., de la Torre, A. J., Sutherland, R. J. Dose-dependent effects of prenatal ethanol exposure on synaptic plasticity and learning in mature offspring. Alcohol. Clin. Exp. Res. 26 (11), 1752-1758 (2002).
  25. Rasmussen, D. D., et al. Chronic daily ethanol and withdrawal: 1. Long-term changes in the hypothalamo-pituitary-adrenal axis. Alcohol. Clin. Exp. Res. 24 (12), 1836-1849 (2000).
  26. Savage, D. D., et al. Effects of a Novel Cognition-Enhancing Agent on Fetal Ethanol-Induced Learning Deficits. Alcohol. Clin. Exp. Res. 34 (10), 1793-1802 (2010).
  27. Goodlett, C. R., Johnson, T. B. Neonatal binge ethanol exposure using intubation: Timing and dose effects on place learning. Neurotoxicol. Teratol. 19 (6), 435-446 (1997).
  28. Staples, M. C., Rosenberg, M. J., Allen, N. A., Porch, M. W., Savage, D. D. . Impact of Combined Prenatal Ethanol and Prenatal Stress Exposure on Anxiety and Hippocampal-Sensitive Learning in Adult. 37 (12), 2039-2047 (2013).
  29. Champagne, F. A., Francis, D. D., Mar, A., Meaney, M. J. Variations in maternal care in the rat as a mediating influence for the effects of environment on development. Physiol. Behav. 79 (3), 359-371 (2003).
  30. Hamilton, D. A., et al. Patterns of social-experience-related c-fos and Arc expression in the frontal cortices of rats exposed to saccharin or moderate levels of ethanol during prenatal brain development. Behav. Brain Res. 214 (1), 66-74 (2010).
  31. Barnett, S. A. . A study in behaviour: Principles of ethology and behavioural physiology displayed mainly in the rat. , (1963).
  32. Pellis, S. M., Pellis, V. C. Play-fighting differs from serious fighting in both target of attack and tactics of fighting in the laboratory rat Rattus-Norvegicus. Aggressive Behav. 13 (4), 227-242 (1987).
  33. Meaney, M. J., Stewart, J. A descriptive study of social-development in the rat (Rattus-Norvegicus). Anim. Behav. 29 (1), 34-45 (1981).
  34. Pellis, S. M., Pellis, V. C. The prejuvenile onset of play fighting in laboratory rats (Rattus norvegicus). Dev. Psychobiol. 31 (3), 193-205 (1997).
  35. Himmler, B. T., Pellis, V. C., Pellis, S. M. Peering into the dynamics of social interactions: measuring play fighting in rats. J. Vis. Exp. (71), e4288-e4288 (2013).
  36. Panksepp, J., Siviy, S., Normansell, L. The psychobiology of play : Theoretical and methodological perspectives. Neurosci. Biobehav. Rev. 8 (4), 465-492 (1984).
  37. Siviy, S. M., Panksepp, J. Sensory modulation of juvenile play in rats. Dev. Psychobiol. 20 (1), 39-55 (1987).
  38. Pellis, S. M., et al. The effects of orbital frontal cortex damage on the modulation of defensive responses by rats in playful and nonplayful social contexts. Behav. Neurosci. 120 (1), 72-84 (2006).
  39. Blanchard, R. J., Blanchard, D. C., Takahashi, T., Kelley, M. J. Attack and defensive behavior in albino-rat. Anim. Behav. 25 (3), 622-634 (1977).
check_url/pt/52407?article_type=t&slug=moderate-prenatal-alcohol-exposure-quantification-social-behavior

Play Video

Citar este artigo
Hamilton, D. A., Magcalas, C. M., Barto, D., Bird, C. W., Rodriguez, C. I., Fink, B. C., Pellis, S. M., Davies, S., Savage, D. D. Moderate Prenatal Alcohol Exposure and Quantification of Social Behavior in Adult Rats. J. Vis. Exp. (94), e52407, doi:10.3791/52407 (2014).

View Video